JP2004016734A - Method and device for displaying metabolism by thermography system - Google Patents

Method and device for displaying metabolism by thermography system Download PDF

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metabolic
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Kokutai Ko
江 国泰
Shigo Sho
尚 志剛
Norio Umekawa
梅川 記生
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NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
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  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermography system for indirectly measuring a metabolism index, and a device and a method for displaying a Ruler for thermography clinical diagnosis of diabetes mellitus. <P>SOLUTION: In a two-dimensional nonlinear ruler, by using the thermography system for recording digital data of distribution of substance surface temperature, a plurality of thermographic images before and after applying cold water stressors to a living-body precapillary circulation section placed in a specific environmental condition are taken, an internal metabolism situation and a blood stream situation are inferred from an animate heat-transfer theory on some temporary conditions, a series of parameters expressing functions of a living body internal metabolism system is calculated by analyzing heat-transfer equation of a living-body precapillary part in a spatial area and a time area, the metabolism index is measured with two important parameters in a metabolism system called an effective heat conductivity and a metabolism heat generation ratio of a periphery part by system identification technique, and the metabolism index for clinical diagnosis of diabetes mellitus is displayed by a statistical method on a monitor screen. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法及びその表示装置に係わり、特に非採血的な方法で代謝系の働きを表現する一連のパラメータを測定して、糖尿病のサーモグラフィ臨床診断用のルーラを得て、代謝機能を表示する表示装置及び表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
糖尿病の臨床診断は従来から、血糖値を計測している。糖尿病は代表的な代謝系の病気である。代謝は生体が活きる上で不可欠的な重要の機能である。特に膵臓はインスリンを分泌し、血液や体液中に放出する。
【0003】
このインスリンはさらに葡萄糖を分解して、生体の生命活動に要するエネルギーを供給する。分解されない葡萄糖は血液や尿のなかに残り、体外に排出される。血液のなかの葡萄糖の量は血糖値と言う。普通、血糖値で分類する糖尿病には主に1型糖尿病と2型糖尿病と言う2種類があり、1型糖尿病はインスリンが絶対的に不足であり、2型糖尿病はインスリンが相対的に不足している。この分類法は本質的に膵臓のインスリン分泌能力を評価している。体内にインスリンが不足すると、各種の器官的な或いは組織的な病気に罹り易く、各種の糖尿病の併発症が起こる。
【0004】
実際に臨床上で使用している糖尿病の血糖値の診断では血糖値を通して、間接的にインスリンを測定することに過ぎないため、また血糖値が食事や生理状態や運動など左右されているため、血糖値で血液中のインスリン量を評価する精度が低く、糖尿病の血糖値診断法の正確率は低い。
【0005】
例えば、1985年に世界保健機構(WHO)は糖尿病の血糖値診断基準を提案したが、1997年にアメリカの糖尿病専門委員会はその修正案を提唱した。しかし、統計によると、二つの提案とも糖尿病診断の正確率は凡そ60%前後である。
【0006】
又、サーモグラフィ装置で生体温度を測定する方法は従来から種々提案されている。しかし、それらの測定方法は生体内部に腫瘍など単なる局所発熱機構異常の場合にサーモグラフィ画像のパターン処理によって直接的に判断する場合に利用される。
【0007】
生体の代謝系には葡萄糖の分解とともに熱が発生する。それによって、糖尿病診断にもサーモグラフィ装置を利用して、生体内部の代謝や末梢血管循環などの障害を診断することができる。
【0008】
従来技術に於いて、サーモグラフィ装置を用いた糖尿病診断では温度回復率を用いたものがある。温度回復率(TRと記す)は普通、下記(1)式のように計算する。
TR=(Ti −T1 )/(To −T1 )    (1)
ここにTo は温度負荷直前の定常状態温度であり、T1 は温度負荷直後の温度であり、Ti は温度負荷後i 時刻の温度である。
【0009】
生体内部の生熱機構はかなり複雑である。温度回復パターンのみでは簡単に内部状況を判断することができない。この様なTRの検査方法では糖尿病の正確な臨床診断ができず、代謝率などの測定もできない。従って、臨床上、糖尿病を診断するには多回採血して、血液中の血糖値の測定やインスリン抵抗試験などの生化学的な方法にたよっていのが現状である。
【0010】
また、物体表面の温度から物体内部の生熱機能を非接触的に診断するには数学的なモデルが必要であり、従来では逆問題解析用の数学的なモデルを作って、内部熱力学パラメータを計算していた。しかし、その逆問題解析法は色々問題があって、実用に至っていない。
【0011】
物体内部の熱力学方程式は理論上では種々作られている。生体の熱測定には従来ペネス(Pennes)の伝熱方程式が利用されている。Pennesの伝熱方程式の一般的な表現は次式(2)で示される。
ρc∂T/∂t=∇・(K∇T)+Wb b ρb (Ta −Tv )Qb +Qm                                 (2)
ここに、ρは物質比重、c は物質比熱、∂は微分子、Tは温度関数、∇は勾配子、Kは物質の伝熱率定数、Wb は血液注入率、Cb は血液比熱、ρb は血液比重、Ta は動脈血温度、Tv は静脈血温度、Qb は血流変数、Qm は代謝生熱率である。
【0012】
この方程式を解くには物体内部各位置の温度を計測することと各物質定数や変数などを算出することが必要であるが、生体内部の温度は非侵入的な手段で測定することが望ましいが、現状では生体内部に侵入的な温度計測方法を用いて、一つ一つの定数を計測しなければならない。又、Pennes伝熱方程式を用いてそのままで代謝生熱率などを計測することもできないし、生体代謝機能指数などの代謝系のパラメータを非侵入的な方法で指定することもできない。
【0013】
生体代謝率などを表示するのは数字的な表示方法とヒストグラフ的な表示方法があるが、本発明で作成した非線形的な表示手段(ルーラ)を用いた特殊な表示に基づいて直観的に表示する方法は提案されていない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では上述の様に糖尿病を診断する場合に血糖値を使うので精度も低いし、採血を必要とし、診断結果の表示も直観的でない。生体代謝機能を表すこともできない。そのために精度が高く、採血も必要でなく、直観的に診断結果を表示する生体代謝機能指数を計測するシステムの開発が本発明の解決しようとする課題である。
【0015】
本発明はサーモグラフィ装置を利用し、代謝系にインスリンによる葡萄糖分解時に放出した熱量に注目して、非採血的なサーモグラフィ温度測定方法で、生体内部の代謝系の働きを表現する代謝機能指数と言うパラメータを測定し、糖尿病の臨床診断に新しい参照基準を提供し、表示手段の画面上に二次元の非線形的な糖尿病サーモグラフィ臨床診断用の代謝機能指数ルーラを作り、糖尿病の型分けと重症度を直観的に表示できるシステムを提供するものである。具体的に主に次の要件を解決する。
▲1▼ 糖尿病の型分けと重症度を直観的に表示する。
▲2▼ 生体内部代謝系の動きを強制的に誘発し、温度分布データとして記録する。
▲3▼ サーモグラフィのデータから生体代謝系における代謝機能指数を計測する。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は被測定対象物1からの赤外線をサーモグラフィ装置2を介して検出して、被測定対象物1から温度測定を行なって代謝機能を表示する代謝機能表示装置及び表示方法に於いて、座標軸上に血液注入率と代謝機能指数をパラメータとし、二次画面上に血糖値を中心とする糖尿病総合判定で得られた統計データに基づいて糖尿病を型分けした非線形的な曲線を表示させて成ることを特徴とするサーモグラフィ装置による代謝機能表示装置及び表示方法としたものである。
【0017】
本発明のサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法及びその表示装置によれば、表示手段の画面上に二次元パラメータを座標軸として作った糖尿病サーモグラフィ臨床診断用の代謝機能指数ルーラ(表示装置)によって臨床診断の主な目的である糖尿病の型分けと重症度を直観的に判断可能なものが得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、システムブロック及び計測時のフローチャートに基づいて本発明のサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法及びその表示装置を図1及び図2に基づいて詳記する。
図1は本発明に用いるシステムブロック図、図2は計測時のフローチャートを示すものである。図1に於いて、1は被測定対象物であり、この被測定対象物1は所定の環境温度設定領域5に配された環境に於いて、測定が成される。
【0019】
被測定対象物1はサーモグラフィ装置2によって撮像されて、被測定対象物1から発する表面の赤外線温度を測定する。
【0020】
サーモグラフィ装置2内にはPCカード等の記憶手段6を有する。サーモグラフィ装置2で計測された温度データはコンピュータ・システム(以下CPUと記す)3に供給される。CPU3内には通常のLCD等の表示装置4やROM8、RAM9等の記憶手段を有し、計測された温度データはRAM9等に格納され、計測された温度データを基に解析、演算が行なわれる。
【0021】
環境温度設定領域5に配設された被測定対象物1は恒温冷水槽7中に配された所定温度の冷水に基づいて、冷水負荷を掛けることで被測定対象物1の内部温度を表面に誘出させる様な処理が行なわれる。
【0022】
次に図2に示すフローチャートに基づいて、本発明の概略的なプロセス動作を説明する。
図2に於いては、被測定対象物1を生体とし、糖尿病の型分けと重症度の判別をサーモグラフィ装置を用いて計測する場合について説明する。
【0023】
先ず、第1ステップS1 に示す様に被測定対象物1となる生体内部代謝系の動きを生体末梢部位に温度負荷を掛ける手段で強制的に体表面へ誘発する。但し、温度負荷用の冷水温度は外部環境温度に対しての差が最適値に成る様に選択して固定し、温度負荷の時間も固定する。体表面に出てくる温度情報は冷水負荷直前と冷水負荷後の多時刻に於いて、サーモグラフィ装置2で記録し、装置2内蔵のPCカード6に収容する。
【0024】
かくすれば第2ステップS2 に示す様に生体の例えば、手指中心温度が自動的に検出される。
【0025】
次の第3ステップS3 乃至第5ステップS5 では従来のPennes方程式に基づいて、幾つかの仮定条件をおいてから簡略した伝熱方程式を作る。さらに、伝熱方程式を空間領域と時間領域に分解して解析して各時刻に於ける空間上のパラメータの計算(第3ステップS3 )を行い、次に体表面の温度分布から体内の温度分布を推測する。具体的には指の平均温度の時間領域のパラメータの計算(第4ステップS4 )が行なわれる。また、システム同定技術で代謝機能指数と言う末梢部の有効熱伝導率と代謝生熱率とを計測(第5ステップS5 )する。
【0026】
次の第6ステップS6 では臨床で血糖値を中心とする糖尿病総合診断で得られた統計的なデータに基づいて表示装置4の画面上に二次元の非線形的な曲線で糖尿病のサーモグラフィ臨床診断用の代謝機能指数ルーラを作成する。このルーラを用いて、糖尿病の型分けと重症度を直観的に表示することで、サーモグラフィ装置を使って、代謝機能指数の非採血的な測定システムと糖尿病のサーモグラフィ臨床診断用の代謝機能指数ルーラ(表示装置)を提供可能となる。
【0027】
上述のフローチャートで説明したサーモグラフィ装置による代謝機能指数の測定方法と糖尿病用の代謝機能指数ルーラに依れば、
【0028】
▲1▼ 冷水負荷を掛けてから生体内部の熱環境を強制的に変更することで代謝機能と共に血流状況も温度刺激によって誘発され、代謝系の活動状況が容易に観測される。生体内部代謝機能が体表面温度状態に相関にがあれば、サーモグラフィ装置で非接触的に計測した体表面の温度情報は体内代謝機能情報が含まれている。本発明ではサーモグラフィ装置を使うので採血する必要がなく、サーモグラフィ装置で撮った温度分布データはデジタルでPCカード6に収容してあるから、CPU3での処理に便利である。また、冷水温度と環境温度の差及び温度負荷時間を固定することは夏も冬も同じ負荷量と考えることができる。
【0029】
▲2▼ 生体伝熱理論に基づいた熱方程式により、生体内部の熱変化を体表面の温度変化から推測することができる。空間領域における熱方程式の解析により、生体内部の代謝系の働きを表現する一連のパラメータを算出することができる。システム同定は最小二乗誤差法で代謝機能指数としての末梢部の有効熱伝導率と代謝生熱率とのパラメータを測定することができる。
【0030】
▲3▼ 更に、表示装置4の画面上に二次元パラメータを座標軸として作成した糖尿病サーモグラフィ臨床診断用の代謝機能指数ルーラにより、臨床診断の主な目的である糖尿病の型分けと重症度を直観的に判断することができる。
【0031】
以下、本発明の一形態例を図3乃至図11によって詳記する。
まず本発明を実施する一般的な外部条件と環境温度について説明する。
サーモグラフィ装置で温度を測定する場合、一般的な外部条件が必要である。
例えば、図3に示す検査室10内で測定する場合に厚い黒色カーテンで屋外の赤外線を遮断して、ドアを閉め、室内の環境温度が目標値に達したら、クーラ11や赤外線を発するランプなどを切り、人が移動しないようにしてから測定を開始する。図3は測定室の配置を示している。被測定対象物1の生体を心身ともに安定させる状態で、まず15分前後の環境温度に順化させる。それから両手13が心臓と略等しい高さの手置台12に置き、真上から手背に対してサーモグラフィ装置2で一枚の温度画像を撮影する。続いて両手を恒温冷水槽7の冷水に1分間沈めて温度負荷を掛ける。それから数分ごとに各一枚の温度画像を撮影する。
【0032】
環境温度については夏と冬に対応し易くするために、通常状態の22℃年平均室温に対する計測室の環境温度を夏は25±2℃に冬は20±2℃とに設定し、計測中の開始時刻と終了時刻の温度変動差は夏と冬で共に±0. 5℃以内に収める。測定対象物の生体の温度順化時間は夏は10分間であり、冬は20分間である。
【0033】
温度負荷用の冷水温度の最適値は環境温度と15℃の差を採り、夏に10±1℃であり、冬に5±1℃に設定する。但し、実用上、厳密に上述で決めた環境温度を守ることは難しいので、温度補償を付けてパラメータを計算する。この場合には大きな誤差が出るから、できれば厳密に決めた環境条件で始めからやり直す。
【0034】
次にサーモグラフィ装置2で代謝機能指数を測定する原理とその熱伝達方程式について説明する。
生体代謝系の膵臓はインスリンを分泌し、血液や体液の中に放出する。このインスリンはさらに葡萄糖を分解し、葡萄糖の分解に伴い熱を生成し、この生成された熱が体表面へ伝達し、体表面の温度として現れる。人体の局所温度は主に血流や局所代謝によるものである。全身代謝による熱エネルギーは血流によって末梢部位の温度に影響し、末梢循環の局所代謝もその部位の温度に影響する。
【0035】
そして人体内部の、特に微循環部の代謝機能は末梢部位である手の指でその局所温度を判断できる。手の指はサイズが小さく、円柱体モデルとして最適である。
【0036】
従って測定実施部位には手の指を選び、手の背部位の温度を測定する。手の指内には動静脈が並設している、血流や代謝の動的な状態情報が含まれている。温度測定点は手の背部位の中指の指先中心から手の背部位中央部まで計測する。図4には人の中指14のサーモグラフィ上の温度計測部位を示している。
【0037】
熱伝達方程式を作成するために人の手の指の組織を図5の円柱体モデルで考える。この中指モデルで中指14の中心線15の複数個所のポイントP1 〜P6 で測定を行なう。手の指の温度分布(T) は空間位置の関数であり、経時的に変化する時間の関数である。手の指の温度は心臓から血液注入した熱エネルギーと末梢循環の代謝によって発生した熱エネルギーで生成したものである。また、環境との熱交換で皮膚表面の熱放射により熱エネルギーは発散するものもあり、生体の内部温度と動的な平衡状態になる。
【0038】
上述の中指モデルの末指部位の中指14に対して、Pennes方程式は血流による熱伝達と組織の熱伝達とを一括的に考えて、有効熱伝導率Keff を定義し、以下の仮設条件が置かれ、θ次元の解析を省略し、円柱座標系で表現すると(3)式の簡略的な方程式が立てられる。
【0039】
(a)指組織は均等媒質と等方向熱特性を持つ物質であり、∂T/∂θ=0であり、Keff とQm は空間的な定数である。
(b)体内の中心温度は定数である。

Figure 2004016734
ここにρとCはそれぞれ指組織の物質比重と比熱であり、Keff は有効熱伝導率であり、Qm は末梢部の代謝生熱率である。
【0040】
(3) 式の空間領域での図5の指の径方向(r)の一般解が(4) 式であり、体表面の境界条件を入れると(5) 式が得られる。
Figure 2004016734
【0041】
(5) 式により、定常状態の指の径r方向の温度分布は距離の自乗に比例することを利用して、(6) 式も成り立つ。
T(r)=a0 +a1 r+a2 2    (6)
【0042】
中心軸15方向には主に心臓からの血液が末梢へ注入され、皮膚表面に注目し、定常状態の温度分布のみ考えると、中心軸15方向Xの温度分布として(7) 式が導かれる。
T(x)=Kx +d    (7)
【0043】
冷水負荷を掛けると、末梢部の温度が降下し、血管が収縮し、血液注入が減少する。それで、末梢部の温度バランスは崩れ、体温を維持するためには代謝が活発化し、血液の注入も時間的に段々回復し、(3) 式中のKeff とQm も変化する。
【0044】
そして、冷水負荷の終了後に末梢部の温度T はKeff とQm の変化によって調節される。この場合、解析を簡略するために中指14の中心軸15のX軸方向の温度分布が線形的な変化である(7) 式から分るように、径方向のT(r,t)のみ考えばよい。すると、(3) 式のKeff とQm と(6) 式のパラメータaも時間的な関数として考えれば良い。
【0045】
従って、最終的には体表面の温度分布に対して、(8)式が得られる。
Figure 2004016734
さらに、(8) 式は体表面と周囲環境の熱交換を考えると、(9) 式が得られる。
Figure 2004016734
(9) 式ではαが体表面と周囲環境の熱交換係数であり、Ta が環境温度であり、Aが放射面積であり、εが放射率であり、σがボルツマン定数である。
【0046】
(8) 式と(9) 式を時間的に離散化すれば(10)式と(11)式になる。
Figure 2004016734
Figure 2004016734
それで、サーモグラフィ装置2で冷水負荷前後における生体末梢部位の各時刻の温度を記録し、環境温度と体温を測定しておけばKeff とQm が求められる。
【0047】
実測の結果を見ると、冷水負荷後に末梢部の代謝生熱率Qmは(12)式のような関数で表現できる。
ae−bt =Qm0−Qm (t)   (12)
(12)式のaは定常時の代謝率Qm0及び冷水負荷直後の代謝率Qm で決定され、bは冷水負荷撤去後の定常状態に回復する速さを表現している。
【0048】
eff はQm と同じような傾向にある。(3) 式のKeff の定義からも分るように冷水負荷後の末梢部の熱源は代謝と血液注入の二つであり、Keff は血液注入率を表現し、全身の代謝による生熱効率も表現する。すると、aとbが代謝系の働きを表すパラメータである。これで、システム同定技術により、最小二乗法で(12)式のパラメータaとbを求めるために(12)式を(13)式に変形する。
lna−bt=ln〔Qm0−Qm (t)〕   (13)
即ち:Y(t)=A+Bt   (14)
ここに、Y(t)=ln〔Qm0−Qm (t)〕、A= lna、B =lnbであり、ここでAとBを代謝機能指数と定義する。
【0049】
また、本発明では上式で求めた代謝機能指数a及びbを座標軸とし、表示手段4の画面上に表現し、臨床で血糖値を中心とする糖尿病総合診断で得られた統計的なデータに基づいて非線形的な曲線でルーラ(Ruler )を作成し、実測のa とb の座標値を位置付ければ生体の代謝機能が観測され、糖尿病の臨床診断に糖尿病の型分けと重症度を直観的に判断することができる。
【0050】
上述の(6)式の指の中心軸の二次元的な分布T(r)を証明するためにPennesが人の前腕で実測した実測値(℃)と、本発明の(7)式の同定値と計算値とを比較すると下記の表1に示す結果が得られた。図6に表1のデータを縦軸に温度(℃)を横軸に測定点半径rをプロットしたものである。
【0051】
【表1】
Figure 2004016734
【0052】
また、本発明に依り、臨床的に収集した糖尿病患者のデータを用いて、図7に示してある冷水負荷後の温度回復曲線T(r)も二次元的な分布を証明している。
【0053】
図7(A)、(B)は縦軸に温度(℃)を、横軸に冷水負荷時間をとったもので図7(A)は冷水負荷状態を示す曲線を、図7(B)は冷水負荷後の所定時間経過時の統計的な経時温度分布を示し、曲線16は二次元的分布を示している。
【0054】
また、臨床的に実測した一人の糖尿病患者のデータを用いて、本発明の有効熱伝導率Kerr と代謝生熱率Qm を所定時刻毎に実測した結果を下表2に示す。図8はこれらのデータのグラフを示している。
【0055】
【表2】
Figure 2004016734
【0056】
表2に於いて、時刻0−は冷水負荷前の時刻であり0+は冷水負荷後の時刻を表す。また、図8(A)は縦軸に温度(℃)を横軸に温度負荷前後の時刻(分)をとったものであり、図8(B)は縦軸にKeff を、図8(C)は縦軸にQm をとっている。これらのT,Keff 及びQm の曲線17,18,19は常に一定の傾向の曲線を示し、サーモグラフィ装置で糖尿病を診断できるパラメータは代謝機能指数の有効熱伝導率や代謝生熱率を用い得ることを示している。
【0057】
次に、(14)式で定義した血液注入率と代謝機能指数のパラメータAとBを座標軸として画面上にベゼール関数で臨床的に血糖値を中心とする糖尿病総合診断で得られた統計的なデータに基づいて糖尿病を型分けした非線形的な曲線を図9及び図10の様に、表示手段の表示パターン曲線20〜23となるルーラを作成する。曲線20から右側の領域が糖尿病の無い健常者の分布領域を示し、曲線21乃至23間が2型糖尿病患者の分布領域を示し、曲線23から左側領域が1型糖尿病患者の分布領域を示している。又、24は左側に行くに従って糖尿病が重くなる重症度合いを示す矢印である。
【0058】
従って、本発明のサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法及びその装置に依れば被検者の血液注入率と代謝機能指数を測定、演算して、図9に示す表示手段のルーラ上にCPUのキーボード等の入力手段を介して入力させることで、二次元非線形的な糖尿病分類尺度から直観的に糖尿病の類型と健常者を見分けることが可能となる。
【0059】
図10は15人の健常者と94名の糖尿病患者の測定結果をルーラ上にプロットしたもので、健常者が二次元非線形的な曲線20〜23に入ることはないことが証明されている。
【0060】
図11の直線25は縦軸に実測血糖値を横軸に代謝機能指数の自乗和をとった場合の相関関係を示すものであり、これらは血糖値の側面から、本発明の有効性を実証していることが解る。
【0061】
【発明の効果】
本発明のサーモグラフィ装置の代謝機能表示方法及びその装置によればサーモグラフィを使っているので、採血する必要がなく、サーモグラフィ装置が取得した温度分布データはコンパクトなPCカード(CFメモリカード)にデジタル記録してあるので、コンピュータで簡単に処理することができる。また冷水負荷により、生体内部の熱環境を強制的に変更し、代謝機能と血流状況が温度刺激によって誘発され、代謝系の活動状況が容易に観測される。生体伝熱理論に基づいた伝熱方程式により、末梢循環部位で内部の熱状況が体表面の温度状況と繋がり、体表面の温度から体内の生熱状況を推測することができる。空間領域と時間領域における伝熱方程式の解析により、生体内部の代謝系の働きを表現する一連のパラメータを算出することができる。更にシステム同定は代謝機能指数としての末梢部の有効熱伝導率と代謝生熱率とのパラメータを測定することもできる。またモニタ画面上に二次元パラメータを座標軸として作成した糖尿病のサーモグラフィ臨床診断用の代謝機能指数を表示するルーラにより、臨床診断の主な目的である糖尿病の型分けと重症度を直観的に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーモグラフィ装置の代謝機能表示装置のシステムブロック図である。
【図2】本発明のサーモグラフィ装置の代謝機能表示装置の表示の為のフローチャート図である。
【図3】本発明に用いる測定室の略線的配置図である。
【図4】本発明のサーモグラフィ装置の代謝機能表示装置による温度計測部位の平面図である。
【図5】本発明のサーモグラフィ装置の被測定対象物となる人体の手の指の円柱形モデルを示す図である。
【図6】前腕の実測温度と最小自乗法での温度の同定値計算温度との関係を示す曲線図である。
【図7】冷水負荷後の温度回復曲線を示す図である。
【図8】実測した糖尿病患者の熱パラメータの分布曲線図である。
【図9】本発明の糖尿病の診断用スケールとなるルーラの表示パターンである。
【図10】糖尿病診断結果の分布図である。
【図11】代謝機能指数自乗和と実測血糖値との相関を示す図である。
【符号の説明】
1‥‥被測定対象物、2‥‥サーモグラフィ装置、3‥‥コンピュータ(CPU)、4‥‥表示装置、6‥‥PCカード(記憶手段)、7‥‥恒温冷水槽、8‥‥ROM、9‥‥RAM[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for displaying a metabolic function by a thermographic device and a display device therefor, and in particular, to obtain a ruler for thermodiagnostic clinical diagnosis of diabetes by measuring a series of parameters expressing the function of the metabolic system by a non-blood sampling method. And a display device for displaying a metabolic function.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the clinical diagnosis of diabetes measures blood sugar level. Diabetes is a typical metabolic disease. Metabolism is an important function essential for the vitality of living organisms. In particular, the pancreas secretes insulin and releases it into blood and body fluids.
[0003]
This insulin also breaks down glucose to provide the energy needed for vital activity in the body. Undegraded glucose remains in blood and urine and is excreted outside the body. The amount of glucose in the blood is called the blood sugar level. Normally, there are two main types of diabetes classified by blood glucose level: type 1 diabetes and type 2 diabetes. Type 1 diabetes is absolutely deficient in insulin, and type 2 diabetes is relatively deficient in insulin. ing. This classification essentially evaluates the ability of the pancreas to secrete insulin. Insulin deficiency in the body is susceptible to various organ or systemic diseases, and various complications of diabetes occur.
[0004]
Diagnosis of the blood sugar level of diabetes actually used clinically is only indirectly measuring insulin through the blood sugar level, and because the blood sugar level is influenced by diet, physiological condition and exercise, The accuracy of evaluating the amount of insulin in the blood based on the blood sugar level is low, and the accuracy of the blood sugar level diagnostic method for diabetes is low.
[0005]
For example, in 1985, the World Health Organization (WHO) proposed a standard for diagnosing blood sugar levels in diabetes, and in 1997, the American Diabetes Task Force proposed a revision. However, according to statistics, the accuracy rate of diabetes diagnosis is about 60% for both proposals.
[0006]
In addition, various methods for measuring a living body temperature with a thermographic device have been conventionally proposed. However, these measurement methods are used when a simple local heating mechanism abnormality such as a tumor inside a living body is directly determined by pattern processing of a thermographic image.
[0007]
In the metabolic system of the living body, heat is generated as glucose is decomposed. This makes it possible to diagnose disorders such as metabolism in the living body and peripheral vascular circulation by using the thermographic device also for diabetes diagnosis.
[0008]
In the prior art, there is a diagnosis of diabetes using a thermographic apparatus that uses a temperature recovery rate. The temperature recovery rate (referred to as TR) is normally calculated as in the following equation (1).
TR = (T i -T 1) / (T o -T 1) (1)
Here T o is the steady state temperature of the immediately preceding temperature load, T 1 is the temperature immediately after the temperature load, T i is the temperature of the thermal load after i time.
[0009]
The heat generation mechanism inside a living body is quite complicated. The internal state cannot be easily determined only by the temperature recovery pattern. Such a test method for TR does not allow accurate clinical diagnosis of diabetes and cannot measure metabolic rate and the like. Therefore, clinically, in order to diagnose diabetes, blood is collected many times, and the present situation is to rely on biochemical methods such as measurement of blood sugar level in blood and insulin resistance test.
[0010]
In addition, a mathematical model is required to non-contactly diagnose the internal thermal function from the temperature of the surface of the object, and in the past, a mathematical model for inverse problem analysis was created and the internal thermodynamic parameters were determined. Was calculated. However, the inverse problem analysis method has various problems and has not been put to practical use.
[0011]
Various thermodynamic equations inside the object are theoretically made. Conventionally, Pennes' heat transfer equation has been used for measuring the heat of a living body. A general expression of Pennes' heat transfer equation is given by the following equation (2).
ρc∂T / ∂t = ∇ · (K∇T ) + W b C b ρ b (T a -T v) Q b + Q m (2)
Where ρ is the specific gravity of the substance, c is the specific heat of the substance, ∂ is the micromolecule, T is the temperature function, ∇ is the gradientr, K is the heat transfer constant of the substance, W b is the blood infusion rate, C b is the specific heat of blood, [rho b blood density, T a is the arterial blood temperature, T v is venous blood temperature, the Q b bloodstream variable and Q m is a metabolic production heat rate.
[0012]
To solve this equation, it is necessary to measure the temperature at each position inside the object and calculate each material constant and variable, but it is desirable to measure the temperature inside the living body by non-invasive means. At present, each constant must be measured by using a temperature measurement method that is intrusive into the living body. In addition, the metabolic heat rate or the like cannot be measured as it is using the Pennes heat transfer equation as it is, and metabolic system parameters such as the biological metabolic function index cannot be specified by a non-invasive method.
[0013]
The metabolic rate and the like can be displayed numerically or in the form of a histogram, but intuitively based on a special display using the non-linear display means (ruler) created by the present invention. No way to do this has been proposed.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, the blood glucose level is used when diagnosing diabetes as described above, so the accuracy is low, blood collection is required, and the display of the diagnosis result is not intuitive. Neither can it represent a biological metabolic function. Therefore, an object of the present invention is to develop a system for measuring a biometabolic function index that has high accuracy, does not require blood collection, and displays an intuitive diagnosis result.
[0015]
The present invention uses a thermography apparatus, and pays attention to the amount of heat released during the degradation of glucose by insulin into the metabolic system, and refers to a metabolic function index that expresses the function of the metabolic system inside a living body in a non-blood-collecting thermographic temperature measurement method. Measure parameters, provide a new reference standard for clinical diagnosis of diabetes, create a two-dimensional metabolic index ruler for clinical diagnosis of diabetes thermography on the screen of the display means, and classify and classify diabetes. An intuitive display system is provided. Specifically, the following requirements are mainly solved.
(1) Intuitively display the type and severity of diabetes.
{Circle around (2)} The movement of the metabolic system in the living body is forcibly induced and recorded as temperature distribution data.
{Circle around (3)} The metabolic function index in the metabolic system is measured from the thermographic data.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a metabolic function display device and a display method for detecting infrared rays from an object to be measured 1 via a thermographic device 2 and measuring a temperature from the object to be measured 1 to display a metabolic function. Using the blood infusion rate and metabolic function index as parameters above, and displaying a non-linear curve that classifies diabetes based on the statistical data obtained by the comprehensive diabetes judgment centering on blood glucose level on the secondary screen According to another aspect of the present invention, there is provided a metabolic function display device and a display method using a thermography device.
[0017]
According to the metabolic function display method and the display device of the thermographic device of the present invention, the metabolic function index ruler (display device) for diabetic thermography clinical diagnosis is formed on the screen of the display means using two-dimensional parameters as coordinate axes. The main purpose is to obtain an intuitive judgment of the type and severity of diabetes.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a metabolic function display method and a display device using the thermographic device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 based on a system block and a flowchart at the time of measurement.
FIG. 1 is a system block diagram used in the present invention, and FIG. 2 is a flowchart at the time of measurement. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an object to be measured, and the object to be measured 1 is measured in an environment arranged in a predetermined environment temperature setting area 5.
[0019]
The object to be measured 1 is imaged by the thermographic device 2 and the infrared temperature of the surface emitted from the object to be measured 1 is measured.
[0020]
The thermography apparatus 2 has a storage means 6 such as a PC card. Temperature data measured by the thermographic device 2 is supplied to a computer system (hereinafter, referred to as a CPU) 3. The CPU 3 has a display device 4 such as an ordinary LCD, and storage means such as a ROM 8 and a RAM 9. Measured temperature data is stored in the RAM 9 and the like, and analysis and calculation are performed based on the measured temperature data. .
[0021]
The object 1 to be measured arranged in the environmental temperature setting area 5 is applied with a chilled water load based on cold water of a predetermined temperature arranged in the constant temperature cold water tank 7 so that the internal temperature of the object 1 to be measured is changed to the surface. A process to induce the user is performed.
[0022]
Next, a schematic process operation of the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG.
In FIG. 2, a case will be described in which the object to be measured 1 is a living body, and classification of diabetes and determination of the severity are measured using a thermographic device.
[0023]
First, to induce movement of the living body metabolism to be the object 1 to be measured as shown in the first step S 1 to the forced body surface by means of applying a temperature load to the living body peripheral sites. However, the temperature of the cold water for the temperature load is selected and fixed so that the difference with respect to the external environment temperature becomes an optimum value, and the time of the temperature load is also fixed. The temperature information appearing on the body surface is recorded by the thermographic device 2 immediately before the cold water load and at multiple times after the cold water load, and stored in the PC card 6 built in the device 2.
[0024]
For example of the living body to the second as shown in step S 2 if Kakusure, finger center temperature is detected automatically.
[0025]
Based on the following third step S 3 to fifth step S 5 in the conventional Pennes equation, making simplified and heat transfer equations from at several assumptions. Further, the heat transfer equation is decomposed into a space domain and a time domain and analyzed to calculate parameters in space at each time (third step S 3 ). Then, the temperature inside the body is calculated from the temperature distribution on the body surface. Guess the distribution. Specifically, calculation of a parameter in the time domain of the average temperature of the finger (fourth step S 4 ) is performed. Further, the effective heat conductivity of the peripheral part and the metabolic heat rate called the metabolic function index are measured by the system identification technique (fifth step S 5 ).
[0026]
Thermography clinical diagnosis of the next sixth diabetes overall diagnosis obtained in statistical display device 4 on the screen based on the data diabetes nonlinear curve of the two-dimensional around the blood glucose level in clinical step S 6 A metabolic function index ruler for By using this ruler to intuitively display the type and severity of diabetes, a non-blood sampling system for metabolic function index and a metabolic function ruler for clinical diagnostics of diabetes using a thermography device. (Display device) can be provided.
[0027]
According to the metabolic index measurement method and the metabolic index ruler for diabetes by the thermographic device described in the above flowchart,
[0028]
{Circle around (1)} By applying a cold water load and forcibly changing the thermal environment inside a living body, the metabolic function and the blood flow state are induced by the temperature stimulus, and the activity state of the metabolic system can be easily observed. If the internal metabolic function has a correlation with the body surface temperature state, the temperature information on the body surface measured in a non-contact manner by the thermographic device includes the internal metabolic function information. In the present invention, since a thermographic device is used, it is not necessary to collect blood, and the temperature distribution data taken by the thermographic device is digitally stored in the PC card 6, which is convenient for processing by the CPU 3. In addition, fixing the difference between the cold water temperature and the environmental temperature and the temperature load time can be considered to be the same load amount in summer and winter.
[0029]
{Circle around (2)} By a heat equation based on the theory of biological heat transfer, a thermal change inside the living body can be estimated from a temperature change on the body surface. By analyzing the heat equation in the spatial domain, a series of parameters expressing the function of the metabolic system inside the living body can be calculated. The system identification can measure the parameters of the effective thermal conductivity and the metabolic heat rate of the peripheral part as the metabolic function index by the least squares error method.
[0030]
(3) In addition, the metabolic function index ruler for clinical diagnosis of diabetes thermography, which is created on the screen of the display device 4 using two-dimensional parameters as coordinate axes, makes it possible to intuitively classify the type and severity of diabetes, which are the main purposes of clinical diagnosis. Can be determined.
[0031]
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, general external conditions and ambient temperature for implementing the present invention will be described.
When measuring temperature with a thermographic device, general external conditions are required.
For example, when measuring in the inspection room 10 shown in FIG. 3, a thick black curtain shuts out the infrared rays outside, closes the door, and when the indoor temperature reaches the target value, the cooler 11 or a lamp that emits infrared rays. And start the measurement after the person does not move. FIG. 3 shows the arrangement of the measurement chamber. In a state where the living body of the DUT 1 is stabilized in both mind and body, first, the environment temperature is acclimated to about 15 minutes. Then, both hands 13 are placed on the hand rest 12 having a height substantially equal to that of the heart, and a single thermal image is taken by the thermography apparatus 2 from directly above the back of the hand. Subsequently, both hands are immersed in the cold water in the constant temperature cold water tank 7 for one minute to apply a temperature load. Then take a single temperature image every few minutes.
[0032]
The ambient temperature of the measurement room is set to 25 ± 2 ° C in summer and 20 ± 2 ° C in winter with respect to the normal 22 ° C average annual room temperature in order to make it easier to respond to summer and winter. The difference in temperature fluctuation between the start time and the end time is ± 0 in both summer and winter. Keep within 5 ° C. The temperature acclimatization time of the living body of the measurement object is 10 minutes in summer and 20 minutes in winter.
[0033]
The optimum value of the chilled water temperature for the temperature load is the difference between the ambient temperature and 15 ° C., which is 10 ± 1 ° C. in summer and 5 ± 1 ° C. in winter. However, in practice, it is difficult to strictly maintain the environmental temperature determined above, so the parameters are calculated with temperature compensation. In this case, a large error occurs, so if possible, start over from a strictly determined environmental condition.
[0034]
Next, the principle of measuring the metabolic function index by the thermography device 2 and its heat transfer equation will be described.
The metabolic pancreas secretes insulin and releases it into blood and body fluids. This insulin further breaks down glucose and generates heat as the glucose breaks down, and this generated heat is transferred to the body surface and manifests itself as body surface temperature. The local temperature of the human body is mainly due to blood flow and local metabolism. Thermal energy from systemic metabolism affects the temperature at peripheral sites by blood flow, and local metabolism in the peripheral circulation also affects the temperature at those sites.
[0035]
The metabolic function in the human body, especially in the microcirculation, can be determined by using the finger of the hand, which is a peripheral part, of the local temperature. The finger of the hand is small in size and is optimal as a cylindrical model.
[0036]
Therefore, the finger of the hand is selected as the measurement execution part, and the temperature of the back part of the hand is measured. In the finger of a hand, dynamic state information of blood flow and metabolism in which arteries and veins are juxtaposed is included. The temperature measurement point is measured from the center of the fingertip of the middle finger on the back part of the hand to the center of the back part of the hand. FIG. 4 shows a temperature measurement site on the thermography of the middle finger 14 of the person.
[0037]
In order to create a heat transfer equation, the structure of a finger of a human hand is considered using a cylindrical model shown in FIG. In this middle finger model, measurement is performed at a plurality of points P 1 to P 6 on the center line 15 of the middle finger 14. The temperature distribution (T) of the finger of the hand is a function of the spatial position, and is a function of time that changes over time. The finger temperature is generated by the heat energy injected from the heart into the blood and the heat energy generated by metabolism in the peripheral circulation. In some cases, heat energy is radiated due to heat radiation from the skin surface due to heat exchange with the environment, and a dynamic equilibrium state is established with the internal temperature of the living body.
[0038]
For the middle finger 14 of the distal finger part of the middle finger model described above, the Pennes equation defines the effective heat conductivity K eff by considering heat transfer by blood flow and heat transfer of the tissue in a lump, and defines the following temporary conditions. When the expression in the cylindrical coordinate system is omitted and the analysis of the θ dimension is omitted, a simple equation of the equation (3) is established.
[0039]
(A) The finger tissue is a substance having a uniform medium and isotropic thermal characteristics, ΔT / Δθ = 0, and K eff and Q m are spatial constants.
(B) The center temperature in the body is a constant.
Figure 2004016734
Here is a substance specific gravity and specific heat of ρ and C respectively finger tissue, K eff is the effective thermal conductivity, Q m is a metabolic production heat rate of peripheral portion.
[0040]
The general solution in the radial direction (r) of the finger in FIG. 5 in the spatial domain of the equation (3) is the equation (4), and the equation (5) is obtained by inserting the boundary condition of the body surface.
Figure 2004016734
[0041]
By using the expression (5), the fact that the temperature distribution in the direction of the radius r of the finger in the steady state is proportional to the square of the distance, the expression (6) also holds.
T (r) = a 0 + a 1 r + a 2 r 2 (6)
[0042]
In the direction of the central axis 15, blood from the heart is mainly injected into the periphery, and focusing on the skin surface and considering only the steady state temperature distribution, the following equation (7) is derived as the temperature distribution in the central axis 15 direction X.
T (x) = Kx + d (7)
[0043]
Applying a cold water load lowers peripheral temperatures, contracts blood vessels, and reduces blood infusion. Therefore, the temperature balance in the peripheral part is lost, metabolism is activated in order to maintain body temperature, blood infusion gradually recovers, and K eff and Q m in equation (3) also change.
[0044]
Then, after the end of the cold water load, the peripheral temperature T 2 is adjusted by the change of K eff and Q m . In this case, in order to simplify the analysis, the temperature distribution in the X-axis direction of the center axis 15 of the middle finger 14 is a linear change. Just fine. Then, K eff and Q m in equation (3) and parameter a in equation (6) may be considered as a temporal function.
[0045]
Therefore, finally, equation (8) is obtained for the temperature distribution on the body surface.
Figure 2004016734
Equation (8) gives equation (9) in consideration of heat exchange between the body surface and the surrounding environment.
Figure 2004016734
In equation (9), α is the heat exchange coefficient between the body surface and the surrounding environment, Ta is the ambient temperature, A is the radiation area, ε is the emissivity, and σ is the Boltzmann constant.
[0046]
If the equations (8) and (9) are discretized in time, the equations (10) and (11) are obtained.
Figure 2004016734
Figure 2004016734
So, the temperature of each time biometric peripheral sites before and after the cold water load recorded by thermography apparatus 2, K eff and Q m are obtained if by measuring the ambient temperature and body temperature.
[0047]
Looking at the results of the actual measurement, the metabolic heat rate Qm in the peripheral part after the cold water load can be expressed by a function such as equation (12).
ae -bt = Q m0 -Q m ( t) (12)
In the equation (12), a is determined by the metabolic rate Q m0 in the steady state and the metabolic rate Q m immediately after the cold water load, and b represents the speed of recovery to the steady state after the cold water load is removed.
[0048]
K eff tends to be similar to Q m . As can be seen from the definition of K eff in equation (3), the peripheral heat sources after cold water loading are metabolism and blood infusion, and K eff expresses the blood infusion rate and the biothermal efficiency due to whole body metabolism. Also express. Then, a and b are parameters representing the function of the metabolic system. With this, the equation (12) is transformed into the equation (13) in order to obtain the parameters a and b of the equation (12) by the least squares method using the system identification technique.
lna-bt = ln [Q m0 -Q m (t)] (13)
That is: Y (t) = A + Bt (14)
Here, Y (t) = ln [Q m0 -Q m (t)], A = lna, a B = LNB, here defined as the metabolic function index A and B.
[0049]
Further, in the present invention, the metabolic function indices a and b obtained by the above equation are used as coordinate axes, expressed on the screen of the display unit 4, and converted into statistical data obtained by clinical diagnosis of diabetes centering on blood glucose level in clinical practice. A ruler is created with a non-linear curve based on this, and if the measured a and b coordinate values are located, the metabolic function of the living body is observed, and intuition of the type and severity of diabetes is used for clinical diagnosis of diabetes. Can be determined.
[0050]
In order to prove the two-dimensional distribution T (r) of the central axis of the finger in the above equation (6), an actual measurement value (° C.) actually measured by Pennes on a human forearm and identification of the equation (7) of the present invention. When the values were compared with the calculated values, the results shown in Table 1 below were obtained. FIG. 6 is a graph in which the data in Table 1 is plotted on the ordinate and the temperature (° C.) is plotted on the abscissa and the measurement point radius r is plotted on the abscissa.
[0051]
[Table 1]
Figure 2004016734
[0052]
Further, according to the present invention, the temperature recovery curve T (r) after the cold water load shown in FIG. 7 also proves a two-dimensional distribution using the clinically collected data of the diabetic patients.
[0053]
7 (A) and 7 (B) show the temperature (° C.) on the vertical axis and the cold water load time on the horizontal axis. FIG. 7 (A) is a curve showing the cold water load state, and FIG. It shows the statistical temperature distribution over time after the lapse of a predetermined time after the cold water load, and the curve 16 shows the two-dimensional distribution.
[0054]
Further, by using the clinically measured by one of the diabetic patient data, the results of actual measurement for each predetermined time the effective thermal conductivity K err and metabolic production Netsuritsu Q m of the present invention shown in Table 2 below. FIG. 8 shows a graph of these data.
[0055]
[Table 2]
Figure 2004016734
[0056]
In Table 2, time 0- is the time before the cold water load, and 0+ is the time after the cold water load. 8A shows the temperature (° C.) on the vertical axis, and the time (minutes) before and after the temperature load on the horizontal axis, and FIG. 8B shows K eff on the vertical axis and FIG. C) is taking a Q m on the vertical axis. Curve 17, 18 and 19 of these T, K eff and Q m always shows the curves of constant tendency, parameters that can diagnose diabetes thermography apparatus using the effective thermal conductivity and metabolic production heat rate of metabolic function index It shows that you get.
[0057]
Next, using the parameters A and B of the blood infusion rate and the metabolic function index defined by the equation (14) as coordinate axes, a statistically obtained clinically obtained by a comprehensive diagnosis of diabetes centering on a blood glucose level by using a Besere function on a screen. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, rulers are formed from the non-linear curves obtained by classifying the diabetes based on the data into the display pattern curves 20 to 23 of the display means. The area on the right side of the curve 20 indicates the distribution area of healthy subjects without diabetes, the area between the curves 21 to 23 indicates the distribution area of type 2 diabetes patients, and the area on the left side of the curve 23 indicates the distribution area of type 1 diabetes patients. I have. Numeral 24 is an arrow indicating the degree of severity of diabetes becoming more severe toward the left.
[0058]
Therefore, according to the metabolic function display method and the apparatus according to the present invention, the blood injection rate and the metabolic function index of the subject are measured and calculated, and the CPU keyboard is displayed on the ruler of the display means shown in FIG. And the like, it is possible to intuitively distinguish the type of diabetes from a healthy person from the two-dimensional nonlinear diabetes classification scale.
[0059]
FIG. 10 is a plot of measurement results of 15 healthy subjects and 94 diabetic patients on a ruler, and it has been proved that healthy subjects do not enter the two-dimensional nonlinear curves 20 to 23.
[0060]
The straight line 25 in FIG. 11 shows the correlation when the measured blood glucose level is plotted on the vertical axis and the sum of the squares of the metabolic function index is plotted on the horizontal axis. These demonstrate the effectiveness of the present invention from the aspect of the blood glucose level. You know what you are doing.
[0061]
【The invention's effect】
According to the method for displaying the metabolic function of the thermographic apparatus and the apparatus according to the present invention, since thermography is used, it is not necessary to collect blood, and the temperature distribution data obtained by the thermographic apparatus is digitally recorded on a compact PC card (CF memory card). It can be easily processed by computer. In addition, the cold water load forcibly changes the thermal environment inside the living body, the metabolic function and blood flow are induced by the temperature stimulus, and the activity of the metabolic system can be easily observed. By the heat transfer equation based on the biological heat transfer theory, the internal heat situation at the peripheral circulation site is connected to the body surface temperature situation, and the body heat state can be estimated from the body surface temperature. By analyzing the heat transfer equations in the space domain and the time domain, a series of parameters expressing the function of the metabolic system inside the living body can be calculated. Furthermore, the system identification can also measure the parameters of the effective thermal conductivity and the metabolic heat rate of the peripheral part as the metabolic function index. In addition, a ruler that displays the metabolic function index for clinical thermodiagnosis of diabetes created using two-dimensional parameters as coordinate axes on the monitor screen makes it possible to intuitively determine the type and severity of diabetes, which is the main purpose of clinical diagnosis. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system block diagram of a metabolic function display device of a thermographic device according to the present invention.
FIG. 2 is a flow chart for displaying a metabolic function display device of the thermographic device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic layout view of a measurement chamber used in the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a temperature measurement site by the metabolic function display device of the thermographic device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a cylindrical model of a finger of a human hand to be measured by the thermographic apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a curve diagram showing the relationship between the measured temperature of the forearm and the temperature at which the identification value of the temperature is calculated by the least square method.
FIG. 7 is a diagram showing a temperature recovery curve after a cold water load.
FIG. 8 is a distribution curve diagram of actually measured thermal parameters of a diabetic patient.
FIG. 9 is a display pattern of a ruler serving as a diagnostic scale for diabetes according to the present invention.
FIG. 10 is a distribution diagram of diabetes diagnosis results.
FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the sum of the squares of the metabolic function index and the actually measured blood glucose level.
[Explanation of symbols]
1 target object, 2 thermography device, 3 computer (CPU), 4 display device, 6 PC card (storage means), 7 constant temperature cold water tank, 8 ROM 9 ‥‥ RAM

Claims (4)

被測定対象物からの赤外線をサーモグラフィ装置を介して検出して、該被測定対象物から温度測定を行なって代謝機能を表示する代謝機能表示方法に於いて、
座標軸上に血液注入率と代謝機能指数をパラメータとし、二次画面上に血糖値を中心とする糖尿病総合判定で得られた統計データに基づいて糖尿病を型分けした非線形的な曲線を表示させて成ることを特徴とするサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法。
In a metabolic function display method of detecting infrared rays from a measured object via a thermographic device and measuring a temperature from the measured object to display a metabolic function,
Using the blood injection rate and the metabolic function index as parameters on the coordinate axis, and displaying a non-linear curve that types diabetes based on the statistical data obtained in the comprehensive diabetes judgment centering on blood glucose level on the secondary screen A method for displaying a metabolic function using a thermographic device.
被測定対象物から赤外線をサーモグラフィ装置を介して検出して、該被測定対象物から温度測定を行なって代謝機能を表示する代謝機能表示装置に於いて、
座標軸上に血液注入率と代謝機能指数をパラメータとし、二次画面上に血糖値を中心とする糖尿病総合判定で得られた統計データに基づいて糖尿病を型分けした非線形的な曲線を表示させて成ることを特徴とするサーモグラフィによる代謝機能表示装置。
In a metabolic function display device, which detects infrared rays from a measured object via a thermographic device, measures temperature from the measured object, and displays a metabolic function.
Using the blood injection rate and the metabolic function index as parameters on the coordinate axis, and displaying a non-linear curve that types diabetes based on the statistical data obtained in the comprehensive diabetes judgment centering on blood glucose level on the secondary screen A metabolic function display device based on thermography, characterized in that:
被測定対象物からの赤外線をサーモグラフィ装置を介して検出して、該被測定対象物の温度測定を行なって代謝機能を表示する代謝機能表示方法に於いて、
上記被測定対象物に温度負荷を掛ける前後の時刻に上記サーモグラフィ装置で撮像した温度画像データを記憶手段に格納させるステップと、
上記記憶手段に格納した温度画像データから上記被測定対象物の内部発熱状態を伝熱方程式を用いて推測し、該伝熱方程式を分解、解析して代謝系の働きを表現する一連のパラメータをコンピュータを介して算出する演算ステップと、
上記演算ステップで得た上記内部発熱分布から代謝機能指数パラメータとなる有効熱伝導率と代謝生熱率とを計測するステップとから成り、
上記代謝機能指数と血液注入率とをパラメータとし、二次画面上に血糖値を中心とする糖尿病総合判定で得られた統計データに基づいて糖尿病を型分けした非線形的な曲線を表示させて成ることを特徴とするサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法。
In a metabolic function display method of detecting infrared rays from a measured object via a thermographic device and measuring a temperature of the measured object to display a metabolic function,
Storing temperature image data captured by the thermographic device at a time before and after the temperature load is applied to the object to be measured in storage means,
From the temperature image data stored in the storage means, the internal heat generation state of the object to be measured is estimated using a heat transfer equation, and the heat transfer equation is decomposed and analyzed to form a series of parameters expressing the function of the metabolic system. An arithmetic step of calculating via a computer;
Measuring the effective heat conductivity and the metabolic heat rate as metabolic function index parameters from the internal heat generation distribution obtained in the calculation step,
The metabolic function index and the blood infusion rate are used as parameters, and a secondary curve is displayed on the secondary screen based on the statistical data obtained by the comprehensive diabetes judgment centering on the blood glucose level. A metabolic function display method using a thermographic device.
被測定対象物からの赤外線をサーモグラフィ装置を介して検出して、該被測定対象物の温度測定を行なって代謝機能を表示する代謝機能表示装置に於いて、
上記被測定対象物に温度負荷を掛ける前後の時刻に上記サーモグラフィ装置で撮像した温度画像データを格納させる記憶手段と、
上記記憶手段に格納した温度画像データから上記被測定対象物の内部発熱状態を伝熱方程式を用いて推測し、該伝熱方程式を分解、解析して代謝系の働きを表現する一連のパラメータをコンピュータを介して算出する演算手段と、
上記演算手段で得た上記内部発熱分布から代謝機能指数パラメータとなる有効熱伝導率と代謝生熱率とを計測する計測手段とを具備し、
上記代謝機能指数と血液注入率とをパラメータとし、二次画面上に血糖値を中心とする糖尿病総合判定で得られた統計データに基づいて糖尿病を型分けした非線形的な曲線を表示させて成ることを特徴とするサーモグラフィ装置による代謝機能表示方法。
In a metabolic function display device, which detects infrared rays from an object to be measured via a thermographic device, measures the temperature of the object to be measured, and displays a metabolic function,
Storage means for storing temperature image data captured by the thermography device at times before and after applying a temperature load to the object to be measured,
From the temperature image data stored in the storage means, the internal heat generation state of the object to be measured is estimated using a heat transfer equation, and the heat transfer equation is decomposed and analyzed to form a series of parameters expressing the function of the metabolic system. Calculating means for calculating via a computer;
Measuring means for measuring the effective heat conductivity and metabolic heat rate as metabolic function index parameters from the internal heat generation distribution obtained by the arithmetic means,
The metabolic function index and the blood infusion rate are used as parameters, and a secondary curve is displayed on the secondary screen based on the statistical data obtained by the comprehensive diabetes judgment centering on the blood glucose level. A metabolic function display method using a thermographic device.
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