可视化光针灸治疗与监测一体化系统

发布时间：2020-05-20 23:26

【摘要】：低能量激光疗法目前广受国内外的关注,激光针灸是低能量激光疗法的一种表现形式。无论在生物医学领域还是在激光领域,激光针灸都是重要的研究课题。传统中医使用金属针针刺针灸是一种古老的治疗实践,在中国已经存在超过3000年的历史并且在国内外广受关注,特别是与拔火罐治疗方法相结合,效果更好。相比于传统针刺针灸,激光针灸使用激光刺激取代金属针刺,具有无创、无感染风险和无痛的天生优势。随着电子技术的发展,光针灸设备和监测工具也在向前发展。本文采用近红外光谱技术的检测方法研制出一套集成治疗和监测一体的光针灸系统,监测的主要指标是人体内部的血氧参量。在研究背景中介绍了监测原理和算法,并且在设备性能测试中,也使用血氧参量指标作为标准来衡量设备的性能。本文首先基于可视化中国人数据集,建立特定穴位组织模型,使用基于蒙特卡罗仿真方法的MCVM软件进行光学仿真来探索光在人体穴位组织内部的传输。输出结果光吸收分布验证了光能够达到传统针灸需要的深度,并且波长、入射光子数(在实际设备中对应到入射光的功率)和入射方向角三个因素都会影响光在穴位组织内部的传输。仿真研究结果有助于设备研制的元件选取。然后本文从硬件和软件两方面介绍了光针灸系统的仪器研制。主要是硬件电路的设计和软件的编写移植。硬件电路从功能模块分别介绍了电源模块、控制单元模块、电流驱动模块、数据采集模块、数据保存模块、液晶显示屏显示模块和探头模块。软件主要介绍了驱动、并行接口、串行接口、实时系统和图形界面。系统最终留出了图形显示界面接口、人机交互触摸接口和与主控制分离的探头模块,其余部分都封装在一起,保证设备的安全。可视化的主要两点体现在光在组织内部的传输和人机交互界面实时数据的显示。最后本文设计了一系列的性能测试实验从治疗探头和监测探头两方面验证了光针灸系统的稳定性、灵敏性、系统响应一致性等可靠性能。研究结果表明,光针灸治疗与监测一体化系统在光针灸疾病治疗方面具有很大的潜力。
【图文】：

变化曲线,脱氧血红蛋白,光谱波长,吸收系数

[29]等。 1-1 是组织内部含氧蛋白、脱氧蛋白和水对光的吸收系数随照射光波。从图中可以发现在近红外光谱波段（700 nm 900 nm 深色标记区织对光的吸收比较低，其中特别是水的吸收系数相对于脱氧血红蛋蛋白的吸收系数几乎可以忽略。人体组织内部大部分是水，而水的吸外光谱区域几乎为零，因此近红外光能够到达比较深厚的组织深度，，探测到需要的血液动力参量。并且图 1-1 还显示出脱氧血红蛋白和的吸收系数有所差异[30]。根据该曲线含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白波长的关系，NIRS 技术可以采用不同波长的近红外光照射到指定穴在人体组织内部经过吸收、散射等一系列光运动后会从组织表面溢出出射的近红外光可以被光电传感器收集并转换成电信号，解析这些化光刺激对人体组织内部血液动力的变化，进而分析激光针灸对人。在调研发射近红外光器件的波长时，此图也是一重要的参考，主要血液动力参量的交叉处和不同的吸收差异，，图中五角星标记出来是长值，也是实际器件会采用的多波长器件包含的 nm 级波长。

背部,人体,穴位,光学参数

在光学参数文件内，软件运行时会自动查找加入光学参数文件即可运行 MCVM。国人数据集与穴位图一定程度上能够反映人体三维解剖结构[37,38系列不同位置的高分辨率的彩色照片。VCH隔 0.02 cm 切割而成的高分辨率数字图片数据的解剖学家标记上唯一并且特殊的编号使数一定程度上能够提供一种近似于真实人体结立穴位组织模型之前，应该先搞清楚人体穴位的模型分析。人体经络上存在很多的穴位，图红色的线条表示的就是经络，红点表示的是具穴位从中间脊柱分开左右是对称的。刺激不同同的效果反映。比如说刺激肾俞穴位（BL2，并且刺激组织内部的深度要达到 27 - 33 m
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249;R245

【参考文献】