一種能同時顯示人體體表血管動態圖和靜態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，手機已經成為現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商為手機開發出性能更加強大的硬件及軟件，使得手機已經脫離了單純通訊工具的角色，成為通訊、社交、辦公、管理、娛樂、應用等諸多功能于一體的日常工具。隨著社會的進步，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，手機開發的其中一個重要領域就是滿足醫療應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圖和靜態圖的新型手機，結合醫用領域常用的彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能，已經獲得中國國家專利，專利號為ZL201030702845.8。

多普勒效應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生變化的現象，這是宇宙間一種普遍的效應，不僅機械波有多普勒效應，電磁波也有多普勒效應[1,3]。在醫學上，利用多普勒效應進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這些反射信號的多少、強弱、分布規律來判斷各種疾病，通過處理后以不同色彩加以分辨顯示[2,5]。醫用的彩色多普勒超聲的發生與接收均有特制的探頭來完成，探頭內安裝有超聲波發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]。臨床醫學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。

隨著科技的發展，設計水平的不斷提高，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圖和靜態圖的新型手機-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責提供動態的體表血管動態圖，紅外線熱掃描模塊負責提供靜態的體表血管動態圖。

具彩色多普勒超聲功能和紅外線熱掃描功能手機，其功能設計具備傳統通訊設備的基本功能、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計圖如圖1所示。

傳統通訊設備的基本功能包括具有通話、短消息編輯發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用程序，實現以上功能，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的。彩色多普勒超聲掃描模塊包括超聲發射端和超聲接收端，其位置位于手機的背面，超聲發射端發射頻率大于等于3.0MHz的超聲信號[5]，超聲接收端能接收相應0～10MHz的超聲信號。成的，在傳統的光學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模塊設計在同一塊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中的軟件控制，用戶根據不同的需要啟動系統中不同的軟件，激活相應的功能：在臨床工作中，醫護人員嘗嘗會發現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,醫護人員通常憑經驗進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護人員所使用，打開相應的檢查功能，實時地顯示人體體表下血管的動態圖像或者靜態圖像，及時監控患者的病情或者在手機的監視下，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準通用的接口（usb或者藍牙模塊等），可以將儲存的圖像資料上傳到網絡或者電腦工作站上，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的攝像頭模塊的基礎上作改進而

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

在臨床醫護工作中，一旦發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，對準患者的患處，就能立刻通過收發超聲波的方式，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；醫護人員也能啟動手機的紅外線熱掃描功能，對準患者的被測部位，通過紅外線濾鏡收集患者體表輻射的紅外線經過紅外處理元件處理后，在人機界面模塊進行顯示，顯示的圖像可以指導醫生進行準確的靜脈插管，避免盲插，提高準確率，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護人員提供了一種便攜的診斷監護工具，已經獲得中國國家專利，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，使得醫護工作增加了時效性，縮短了急救的時間，將從根本上提高醫護工作的效率。

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