一種能同時顯示人體體表血管動態(tài)圖和靜態(tài)圖的新型手機具有彩色多普勒超聲和紅外線熱功能的掃描手機

喬鐵，黃萬潮

（1.衛(wèi)生部肝膽腸外科研究中心 膽囊疾病研究所 廣東 番禺511470；2.番禺第二人民醫(yī)院 廣東 番禺 5114703.電話 : 86-20-34999950 傳真 : 86-20-34994386 電子郵箱 : fqj1958@163.com.）

目前，手機已經(jīng)成為現(xiàn)代人們必不可少的隨身物品之一。越來越多手機制造商和軟件開發(fā)商為手機開發(fā)出性能更加強大的硬件及軟件，使得手機已經(jīng)脫離了單純通訊工具的角色，成為通訊、社交、辦公、管理、娛樂、應(yīng)用等諸多功能于一體的日常工具。隨著社會的進(jìn)步，人們對自身健康的需求越來越多，越來越高，并形成了巨大的健康管理市場，因此，手機開發(fā)的其中一個重要領(lǐng)域就是滿足醫(yī)療應(yīng)用的需求和健康管理方面的需求，使手機以其便攜的方式為人類健康保駕護航[4]。本文提出一種能同時顯示人體體表血管動態(tài)圖和靜態(tài)圖的新型手機，結(jié)合醫(yī)用領(lǐng)域常用的彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能，已經(jīng)獲得中國國家專利，專利號為ZL201030702845.8。

多普勒效應(yīng)是指波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者會感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，這是宇宙間一種普遍的效應(yīng)，不僅機械波有多普勒效應(yīng)，電磁波也有多普勒效應(yīng)[1,3]。在醫(yī)學(xué)上，利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行診斷的就是平常稱之為彩超的彩色多普勒超聲診斷。由于人體組織器官的生理、病理和解剖情況的不同，對超聲波的反射、折射和吸收衰減各不相同，彩色多普勒超聲診斷就是根據(jù)這些反射信號的多少、強弱、分布規(guī)律來判斷各種疾病，通過處理后以不同色彩加以分辨顯示[2,5]。醫(yī)用的彩色多普勒超聲的發(fā)生與接收均有特制的探頭來完成，探頭內(nèi)安裝有超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊。

紅外線是電磁輻射中的一個頻段，電磁波的頻率范圍105Hz～1025Hz，可見光是其中很小的一部分。按照理論的分析和實驗研究表明，自然界普遍地存在紅外線，只要溫度高于絕對零度的物體，都在不停地向外輻射紅外線。也就是說所有具有“熱”的物體，雖然不一定向外發(fā)光，但是卻無時無刻不在輻射紅外線，所以紅外線又稱為“熱輻射線”[6,7]。臨床醫(yī)學(xué)上利用人體各器官都向外輻射紅外線的原理，利用紅外線熱掃描儀器對人體輻射的紅外線進(jìn)行采集，以此分析不同波長紅外線的差異來診斷人體的病癥，紅外線熱掃描診斷儀器在臨床上得到了廣泛的使用。

隨著科技的發(fā)展，設(shè)計水平的不斷提高，制造工藝不斷獲得突破之際，上述三種產(chǎn)品的日臻成熟，彩色多普勒超聲模塊和紅外線熱掃描模塊有進(jìn)一步微小化的可能，強大的集成電路工藝逐漸有融合三者成為一個整體的能力。本文所述為一種能同時顯示體表血管動態(tài)圖和靜態(tài)圖的新型手機-具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機，手機中彩色多普勒超聲模塊負(fù)責(zé)提供動態(tài)的體表血管動態(tài)圖，紅外線熱掃描模塊負(fù)責(zé)提供靜態(tài)的體表血管動態(tài)圖。

具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機，其功能設(shè)計具備傳統(tǒng)通訊設(shè)備的基本功能、彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能。具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的模塊設(shè)計圖如圖1所示。

傳統(tǒng)通訊設(shè)備的基本功能包括具有通話、短消息編輯發(fā)送功能和智能手機的良好兼容性，智能手機的良好的兼容性決定了手機能方便地安裝和卸載應(yīng)用程序，實現(xiàn)以上功能，其集成電路須包括以下模塊：無線電接收機（Receiver）、無線電發(fā)射機（Transmitter）、控制模塊（Controller）、人機界面部分（Interface）、電源模塊（Power Supply）、儲存模塊和通訊模塊（Communication Module），分為射頻（Radio Frequency，RF）和基帶（baseband）部分兩個銅須基本功能部分[4]。

圖1 具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的模塊設(shè)計圖

彩色多普勒超聲功能通過彩色多普勒超聲掃描模塊（Color Doppler ultrasound scan Module）及多普勒超聲處理元件實現(xiàn)的。彩色多普勒超聲掃描模塊包括超聲發(fā)射端和超聲接收端，其位置位于手機的背面，超聲發(fā)射端發(fā)射頻率大于等于3.0MHz的超聲信號[5]，超聲接收端能接收相應(yīng)0～10MHz的超聲信號。成的，在傳統(tǒng)的光學(xué)鏡頭增加紅外線濾鏡裝置[4,8,10]，使之不僅具備普通攝像頭模塊的攝像功能，同時能拍攝肉眼看不到的紅外線圖像，紅外線濾鏡裝置安裝在光學(xué)鏡頭的前端，用戶通過模式選擇可以自由切換紅外線熱掃描功能和普通攝像功能。

具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的外形設(shè)計圖如圖2所示。

1 人機界面（觸摸屏）；2 紅外線熱掃描模塊；3 彩色多普勒超聲模塊的超聲發(fā)射端；4 彩色多普勒超聲模塊的超聲接收端

彩色多普勒超聲模塊、紅外線熱掃描模塊與手機的傳統(tǒng)模塊設(shè)計在同一塊PCB板上[11]，彩色多普勒超聲模塊、紅外線熱掃描模塊由手機系統(tǒng)中的軟件控制，用戶根據(jù)不同的需要啟動系統(tǒng)中不同的軟件，激活相應(yīng)的功能：在臨床工作中，醫(yī)護人員嘗嘗會發(fā)現(xiàn)由于患者肥胖或兒童,失血或休克患者血流量減少,人體淺表血管不易暴露和顯示,醫(yī)護人員通常憑經(jīng)驗進(jìn)行靜脈插管輸液輸血等治療,或者由于不能快速檢查到病人表層血管的真實狀況，錯過了治療的最佳時間，這種情況下，具有彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能的手機就能第一時間被醫(yī)護人員所使用，打開相應(yīng)的檢查功能，實時地顯示人體體表下血管的動態(tài)圖像或者靜態(tài)圖像，及時監(jiān)控患者的病情或者在手機的監(jiān)視下，施行靜脈插管輸液輸血等治療，提高診斷的及時性和準(zhǔn)確率。

具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機獲得的彩色多普勒超聲圖像和紅外線熱掃描圖像，均可以儲存在儲存通信模塊中，儲存通信模塊提供標(biāo)準(zhǔn)通用的接口（usb或者藍(lán)牙模塊等），可以將儲存的圖像資料上傳到網(wǎng)絡(luò)或者電腦工作站上，以便于用戶編輯和儲存。

具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的使用示意圖如圖3所示。

紅外線熱掃描功能通過紅外線熱掃描模塊（Infrared Scanning Module）及紅外處理元件，紅外線熱掃描模塊是在傳統(tǒng)的攝像頭模塊的基礎(chǔ)上作改進(jìn)而

圖3 具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的使用示意圖

在臨床醫(yī)護工作中，一旦發(fā)生患者休克情況或者在插管過程中難以找尋患者血管的情況，醫(yī)護人員便能第一時間啟動隨身攜帶的具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的彩色多普勒超聲功能，對準(zhǔn)患者的患處，就能立刻通過收發(fā)超聲波的方式，實時地檢測到患者體表的血管圖，包括血流的流速圖和流量圖，并在人機界面模塊中顯示，及時地了解患者的血流狀況，由此獲得患者病情；醫(yī)護人員也能啟動手機的紅外線熱掃描功能，對準(zhǔn)患者的被測部位，通過紅外線濾鏡收集患者體表輻射的紅外線經(jīng)過紅外處理元件處理后，在人機界面模塊進(jìn)行顯示，顯示的圖像可以指導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行準(zhǔn)確的靜脈插管，避免盲插，提高準(zhǔn)確率，手機中的紅外處理元件能獲得體表紅外線的分辨率達(dá)到0.05°[9]。

具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機為臨床第一線的醫(yī)護人員提供了一種便攜的診斷監(jiān)護工具，已經(jīng)獲得中國國家專利，專利號：ZL201030702845.8。具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機的出現(xiàn)，使得醫(yī)護工作增加了時效性，縮短了急救的時間，將從根本上提高醫(yī)護工作的效率。

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