使用红外热成像技术进行药物过敏检测的方法及系统

本发明属于医疗，具体为使用红外热成像技术进行药物过敏检测的方法及系统。

背景技术：

1、药物过敏测试是临床诊断中重要的一环，传统的方法主要包括皮肤点刺试验和皮内试验。这些方法通过观察皮肤的物理反应(如红肿、起泡)来判定是否存在过敏反应。然而，这些传统方法存在一定局限性：首先，它们依赖医生或技术人员的主观判断，可能存在误差；其次，某些轻微的反应可能不易被肉眼观察到，导致过敏诊断的不准确性。

2、随着技术的发展，红外热成像技术因其非接触、无创伤的特点，被应用于多个医学领域。该技术通过捕捉皮肤表面的温度分布图像，可用于监测和分析人体的各种生理和病理状态。然而，在药物过敏检测领域，该技术的应用还不够广泛，特别是在使用红外热成像进行数据分析和诊断方面还有待进一步开发。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：本发明针对现有技术的不足，提出了一种新型的药物过敏检测方法和系统。该方法和系统利用红外热成像技术捕捉经过皮肤点刺试验或皮内试验后的反应区域的热图像。通过先进的图像处理算法和温度分析，该方法和系统能够精确识别和评估皮肤反应，大大提高了过敏测试的准确性和效率，还提升了操作的便捷性和安全性。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种使用红外热成像技术进行药物过敏检测的方法，该方法包括以下步骤：

4、在受试者皮肤上进行皮肤点刺试验或皮内试验；

5、使用红外热成像设备捕捉反应区域的热图像；

6、分析热图像以识别和评估皮肤反应。

7、其中，热成像设备用于在测试期间的多个时间点捕捉皮肤表面的温度变化。

8、其中，热图像分析包括使用图像处理和温度分析算法，用于从热成像数据中提取和处理皮肤表面温度数据。

9、其中，热图像分析进一步包括使用机器学习或人工智能技术自动识别和分类热成像中的不同反应区域。

10、其中，热图像分析还包括使用阈值判断系统，将计算出的温度变化与预设的过敏反应标准进行比较。

11、一种药物过敏检测系统，包括：

12、用于进行皮肤点刺试验和皮内试验的设备；

13、红外热成像系统，用于捕捉测试期间皮肤表面温度的变化；

14、图像分析模块，用于处理热成像数据，识别对应于药物过敏原和对照物的感兴趣区域；

15、温度变化分析单元，用于计算感兴趣区域中的温度变化，并据此判定药物过敏反应的性质。

16、其中，所述图像分析模块包括：

17、一种图像处理算法，用于从热成像中提取和处理皮肤表面温度数据；

18、一种识别算法，用于基于热成像数据在皮肤表面上自动标识和区分不同的药物过敏原和对照物引起的反应区域；

19、一种感兴趣区域定位功能，用于准确地在皮肤测试区域上定位并映射出反应区域；

20、一种数据对比和分析功能，用于比较各个感兴趣区域内的温度变化，并与预设的药物过敏反应参数进行对比分析。

21、其中，所述图像分析模块中的图像处理算法，其包括但不限于：

22、用于从红外热成像中识别和提取皮肤表面温度数据的预处理步骤；

23、对热成像数据进行去噪、增强对比度和清晰度的步骤，以优化图像质量；

24、用于将处理后的热成像数据转换为可分析的数字格式的算法；

25、所述图像分析模块中的识别算法，其包括但不限于：

26、基于机器学习或人工智能技术，用于自动识别和分类热成像中的不同反应区域；

27、用于区分药物过敏原和对照物反应区域的特征识别和分类算法；

28、用于实时更新和学习以提高识别准确性的自适应算法；

29、所述图像分析模块中的感兴趣区域定位功能，其包括但不限于：

30、使用图像分割技术来精确识别和定位反应区域的边界；

31、基于皮肤表面的热成像数据，进行空间定位以映射出反应区域的准确位置；

32、提供交互式界面，允许用户手动调整或确认感兴趣区域的位置；

33、所述图像分析模块中的数据对比和分析功能，其包括但不限于：

34、用于分析各感兴趣区域内温度变化模式的算法；

35、用于将观察到的温度变化与预设的药物过敏反应参数进行对比的功能。

36、其中，所述温度变化分析单元，其用于计算感兴趣区域内的温度变化，并据此判定药物过敏反应的性质，包括：

37、一种算法，用于从感兴趣区域中提取温度数据，并计算该区域内的温度变化；

38、一种评估机制，用于根据感兴趣区域内的温度变化确定反应类型，如正常、轻微过敏或严重过敏；

39、一种阈值判断系统，用于将计算出的温度变化与预设的过敏反应标准进行比较，以分类和标记过敏反应的强度；

40、一种数据记录和报告功能，用于记录每个测试的温度变化结果，并生成可用于进一步临床分析的详细报告。

41、其中，用于从感兴趣区域中提取温度数据的算法，具体包括：

42、一种先进的图像处理技术，用于识别和提取感兴趣区域的热成像数据；

43、一种基于时间和空间变化的温度分析方法，用于准确计算感兴趣区域内的温度变化；

44、一种数据校正和标准化过程，确保温度数据的准确性和可比性；

45、用于根据感兴趣区域内的温度变化确定反应类型的评估机制，具体包括：

46、一种基于数据分析的分类系统，能够将皮肤反应分为多种类别；

47、一种使用温度变化数据来量化皮肤反应强度的方法；

48、一种灵活的参数设置功能，允许根据不同情况调整评估标准；

49、用于比较温度变化与过敏反应标准的阈值判断系统，具体包括：

50、一套用于定义不同过敏反应强度的温度变化阈值；

51、一种动态更新阈值的机制，以适应不同患者和测试条件；

52、一种用于实时比较温度变化与阈值的比对算法；

53、用于记录和报告测试结果的数据记录功能，具体包括：

54、一种自动化的数据收集和存储系统；

55、一种生成包含详细分析和结论的报告的工具；

56、一种可定制的报告格式，以满足不同用户的需求。

57、其中，用于进行皮肤点刺试验和皮内试验的设备包括专门设计的辅助机构，所述辅助机构包括径向截面成马掌状的弹性臂套；所述弹性臂套可套缚在受试者手臂上；所述弹性臂套中部沿其长度方向间距开设有多个通孔；所述通孔内部靠近下端的位置设置有环形凸台；一按压点刺块或皮内注射导引块与通孔可拆卸插配；所述按压点刺块包括透明按钮；所述透明按钮下端面外围向下延伸有一环形的薄筒体；所述薄筒体下端设置有弹性海绵圈；所述弹性海绵圈吸附有画圈用的油墨；所述薄筒体的直径略小于环形凸台的内径；所述薄筒体外滑动套设有一支撑环；所述支撑环可抵靠在环形凸台上；所述支撑环与透明按钮下端面之间连接有弹簧；所述弹簧套设在薄筒体外；所述透明按钮下端面中心固定设置有刺针；所述刺针尖端在静力状态下位于通孔下端之上；所述透明按钮在薄筒体围合的范围内，其上下端面分别为上凸和下凸的弧面，使透明按钮中部构成凸透镜形状。

58、其中，所述皮内注射导引块与按压点刺块结构相似，也包括透明按钮；所述透明按钮下端面外围向下延伸有一环形的薄筒体；所述薄筒体下端设置有弹性海绵圈；所述弹性海绵圈吸附有画圈用的油墨；所述薄筒体的直径略小于环形凸台的内径；所述薄筒体外滑动套设有一支撑环；所述支撑环可抵靠在环形凸台上；所述支撑环与透明按钮下端面之间连接有弹簧；所述弹簧套设在薄筒体外；所述透明按钮下端面中心固定设置有导针管；所述导针管下端在按压状态下仍位于通孔下端之上；所述导针管上方的透明按钮上开设有上大下小的漏斗形导针道；所述导针道与所述导针管上端连通；所述透明按钮在薄筒体围合的范围内，其上下端面分别为上凸和下凸的弧面，使透明按钮中部构成凸透镜形状。

59、其中，所述透明按钮上端外圈的直径大于通孔的直径，以在按压时提供限位干涉；所述弹性臂套为隔热材料制备或在内表面涂覆有红外线反射涂层；所述通孔一旁的弹性臂套上具有编号标识。

60、其中，实现皮肤点刺试验或皮内试验的步骤包括：

61、①在受试者手臂测试区域用肥皂和水或酒精清洁，将弹性臂套套在受试者手臂上，由于弹性臂套为弹性材质，因此可以拉伸变形以适应大部分不同受试者的手臂；

62、②向通孔内的手臂皮肤中心滴入一滴或数滴过敏原溶液；

63、③需要进行皮肤点刺试验时，将未使用过的按压点刺块分别放入通孔内，按压点刺块的支撑环支撑在环形凸台上；

64、④用手指按压透明按钮，透明按钮挤压弹簧下沉，带动刺针穿过过敏原溶液刺破受试者皮肤，由于透明按钮上端外圈的直径大于通孔的直径，按压时提供限位干涉，因此刺针刺入皮肤深度是固定的；与此同时透明按钮下降过程中，带动薄筒体下降，从而使弹性海绵圈与受试者皮肤接触，在点刺区域外围画上一圈示意区；

65、⑤医生使用红外热成像系统对准弹性臂套捕捉测试期间皮肤表面温度的变化；由于弹性臂套为隔热材料制备或在内表面涂覆有红外线反射涂层，因此由通孔透出的热量在红外成像系统中较为明显，再加上透明按钮中部构成凸透镜形状，能够将点刺区域散发的红外线进行集中，因此能够提高由通孔透出的热斑的显著性，提高分辨精度；

66、⑥需要进行皮内试验时，将未使用过的皮内注射导引块分别放入通孔内，皮内注射导引块的支撑环支撑在环形凸台上；用手指按压透明按钮，透明按钮挤压弹簧下沉，带动薄筒体下降，从而使弹性海绵圈与受试者皮肤接触，在需要皮下注射的区域外围画上一圈示意区；然后放开按压，使透明按钮回复初始位置；医生将注射器的针头从导针道穿入，从导针管下端穿出刺入皮肤进行注射。

67、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

68、1、本发明，即使用红外热成像技术进行药物过敏检测的方法及系统，具有多项有益效果，包括但不限于以下几点：

69、提高诊断准确性：利用红外热成像技术可以更精确地监测和分析皮肤反应区域的温度变化。这种方法相比传统的肉眼观察，能够更灵敏地捕捉到细微的反应，从而大大提高药物过敏测试的准确性。

70、无创且安全：红外热成像是一种非接触式的检测方法，无需直接接触皮肤，避免了传统检测方法可能带来的物理刺激或感染风险，对受试者更加安全和舒适。

71、快速和实时分析：该系统能够实时捕捉和分析热图像，快速获得检测结果。这种快速反应的特性使得医生可以即时做出诊断和处理决定，提高了医疗效率。

72、自动化和客观化的数据处理：结合机器学习或人工智能技术，本发明可以自动识别和分类热成像中的不同反应区域，减少了人为操作和主观判断的干扰，使得检测结果更加客观和可靠。

73、数据记录和分析功能：系统能够记录每次测试的温度变化结果，并生成详细的报告。这不仅便于医生进行临床分析和跟踪患者的反应，也有助于科研工作中数据的收集和分析。

74、适应性强：通过灵活的参数设置和自适应算法，本发明可以根据不同患者的特点和不同的测试条件进行调整，具有更广泛的适用性。

75、辅助临床决策：通过将观察到的温度变化与预设的过敏反应参数进行对比，医生可以更准确地判断过敏反应的性质和严重程度，为临床决策提供有力支持。

76、促进技术创新和跨学科融合：本发明将红外热成像技术与医学诊断相结合，不仅推动了医疗技术的发展，也促进了跨学科的技术融合和创新。

77、总体而言，本发明通过创新性地应用红外热成像技术于药物过敏检测，提供了一个更高效、准确、安全的检测方法，对临床医疗实践和相关科学研究都具有重要的促进作用。

78、2、本发明的辅助机构具有以下优点：

79、操作简便，适用性强：弹性臂套可以轻松套在受试者的手臂上，适应不同大小的手臂，便于操作。同时，由于弹性臂套的设计，使得测试过程对操作者技术要求较低，易于普及。

80、提高测试的安全性：本发明中的透明按钮的限位设计确保了穿刺深度恒定，减少了对受试者皮肤的伤害风险。

81、增强结果的可视化：弹性海绵圈吸附的油墨在点刺或注射区域外围画上一圈示意区，帮助操作者和医生清晰地识别测试区域，方便后续的观察和分析。

82、优化红外热成像效果：弹性臂套采用隔热材料或涂有红外线反射涂层，降低了除通孔处以外的热辐射，因此提高了通过通孔透出的热量与周围环境的对比度和显著性。结合透明按钮中部构成的凸透镜形状，可以集中点刺区域散发的红外线，从而提高红外热成像的分辨精度。

83、3、本发明中辅助机构的设计，特别是通过按压点刺块与弹性臂套的通孔的插配实现的快速同步多位置点刺，带来了以下有益效果：

84、操作效率的显著提升：通过一次按压即可同时完成画圈和点刺两个动作，显著减少了操作时间。这对于需要在多个位置进行皮肤测试的情况尤为有用，能够大幅度提高整个测试过程的效率。

85、保证了点刺深度的一致性：由于每次点刺的深度都由辅助机构控制，保持恒定，这消除了手动操作中深度不一致的问题。这种深度的一致性可以提高测试结果的准确性和可重复性。

86、减少了对操作者技术要求：由于主要操作仅涉及简单的按压动作，因此减少了对操作者技能的要求。这意味着经过基本培训的医务人员都能够进行测试，从而降低了操作错误的风险。

87、提高了测试的安全性：由于刺针深度固定且操作简单，减少了误操作导致的皮肤损伤风险。同时，一致的操作方法也减少了交叉感染的可能性。

88、增强了结果的可视化和准确性：通过画圈标记测试区域，不仅使得测试结果更易于观察和记录，而且通过油墨圈定位能够准确标记点刺位置，为后续的观察、评估和比对提供了便利。

89、改善了患者体验：由于测试过程更快速、更标准化，减少了患者的不适感和焦虑。尤其在对儿童进行测试时，快速完成的特性尤为重要。

90、综上所述，本发明的辅助机构通过其独特的设计，实现了高效、准确、安全的多位置点刺测试，这不仅对操作者友好，同时也为患者提供了更好的体验，并确保了测试结果的可靠性和一致性。

91、4、红外热成像技术检测皮肤反应的有效性很大程度上依赖于从点刺开始的时间跨度。能够在短时间内完成所有测试点的点刺，意味着每个点的热成像记录几乎是同步进行的，这对于准确分析皮肤反应至关重要。

92、在药物过敏测试中，皮肤的反应可能会随时间迅速变化。如果各点的点刺时间相隔较长，那么首先进行的测试点与最后进行的测试点在热成像上可能显示出显著的差异，这不是由于药物反应的差异，而是由于时间差造成的。本发明通过快速同步点刺，极大地减少了这种时间差，提高了数据的可靠性。

93、由于所有点刺操作几乎同时完成，因此在进行热成像分析时，每个点的热响应更容易被同步捕捉和比较。有助于更准确地识别和评估药物过敏反应，特别是在区分轻微的反应时更为有效。

94、快速同步完成所有测试点的点刺不仅提高了单次测试的效率，还有助于在短时间内对更多患者进行测试，这对于临床环境中的高效运作至关重要。

95、综上所述，本发明中辅助机构的设计不仅提高了操作的效率和准确性，而且与红外热成像技术相结合时，对于提高药物过敏检测的整体效能和可靠性具有重大意义。