CN116250820A - 基于耳穴的生物电测健康预警***及其预警方法 - Google Patents

基于耳穴的生物电测健康预警***及其预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于耳穴的生物电测健康预警***及其预警方法，包括：数据采集，采集耳郭耳穴生物电阻抗；数据校验，建立不同个体的正常基准值，分析异常穴位的变化情况；模型对比，获取校验数据后，建立穴位与健康指标的变量关系，确保所获取的穴位生物电参数准确性和有效性；建立多变量分析***，建立耳穴电特性变量相关系数分析模型；智能预警，通过多变量分析***，获得健康指标与耳穴动态的规律特征，建立智能化穴位预警***。通过上述步骤，形成智能化耳穴分析预警***，为健康管理提供方便、快捷、准确、有效的检测手段，实现了中医耳诊的客观化、量化诊断与分析，实现中医的人工智能发展将能在未来更好的服务人类健康。

Description

基于耳穴的生物电测健康预警***及其预警方法
技术领域
本发明涉及生物电测与耳穴结合健康分析领域，具体涉及基于生物电测与耳穴特异性分析结合的健康预警***及其预警方法。
背景技术
对人体健康状况做出评估预警，能够判断早起疾病，并根据受检体的体制特征给出合理的健康生活指导方案。
耳穴是分布在耳郭上的腧穴，它与人体各部生理功能和病理变化有着密切的关系。当人体发生疾病时，可在耳廓整体及相应部位出现变色(白色、红色、褐色)、变形(***、凹陷、条索等)、丘疹、脱屑、压痛、电阻低等各种病理改变。对这些反应出现的部位、性质加以综合分析，可获得科学的诊断依据。大量的研究工作证明了耳穴电阻特性具有反映病变的特异性和多元性的特征。通过对耳穴电阻特性的研究，将耳穴的生物电与耳像分析结合能够对人体健康进行评估，从而起到健康预警的作用。
随着近些年耳穴疗法研究逐步深入，越来越多的耳穴疾病诊疗机制被发现，也为耳穴疗法的应用奠定了生理学基础。耳穴诊断的传统方法有望诊法、触诊法、压痛法、电测法、染色法，其中因染色法操作繁复现在则较少应用，而压痛法和触诊法主要是以患者主观感觉为反应，缺少客观量化标准，而且也常常因个人体质不同造成假阳性问题，临床应用存在一定的局限性。
全球医疗健康产业正在不断跨界融合人工智能、大数据、5G技术、云计算、物联网等高科技，使医疗服务大步走向真正意义的智能化，众多辅助决策、辅助医疗手段成为可能。耳穴作为一种具有有效、简便、安全、无创的颇有发展潜力的诊治方法，如何将生物电测与耳穴结合，并利用人工智能为人体健康预警服务，成为中医智能化应用的关键。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供基于耳穴的生物电测健康预警***及其预警方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
基于耳穴的生物电测健康预警***，包括数据采集装置和数据分析装置；
所述数据采集装置包括：
生物电测模块，用于采集耳穴的生物电阻抗，设有直流恒频和交流变频两种模式；
恒定压力控制模块，用于控制探测压力在60-90g恒定压力范围；
数据处理芯片，用于对所采集的耳穴生物电阻抗数据进行运算处理；
信号传输模块，用于数据信号的传输，将数据传输至数据分析装置；
所述数据分析装置包括：
数据校验模块，将个体差异考虑到运算中，建立不同个体的正常基准值，反映异常穴位的变化情况；
模型对比模块，用于筛选出存在风险提醒的阳性穴位；
多变量分析***，随健康变化的不同发展阶段穴位动态变化模型，通过大量数据的积累、标注、矫正，实现模型动态优化；
预警模块，根据所获得的健康指标进行预警。
作为优选，所述数据采集装置还包括数据量化、可视化模块，将穴位的生物电阻抗数值实时显示，并转化为动态波形展示出来，并获得稳定的量化数值。
作为优选，所述恒定压力控制装置为双套筒伸缩结构的恒定弹力探针。
作为优选，耳穴生物电测采用直流恒频和交流变频两种模式。
应用基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，包括：
S1:数据采集，采集耳郭耳穴生物电阻抗，获取准确的阳性穴位；
S2:数据校验，建立不同个体的正常基准值，分析异常穴位的变化情况；
S3:模型对比，获取校验数据后，建立穴位与健康指标的变量关系，确保所获取的穴位生物电参数准确性和有效性；
S4:建立多变量分析***，建立耳穴电特性变量相关系数分析模型；
S5:智能预警，通过多变量分析***，获得健康指标与耳穴动态的规律特征，建立智能化穴位预警***。
作为本案优选的技术方案，在S1中，采用耳穴电测笔在耳郭相应的部位或穴位恒定压力下检测生物电阻抗，探查发现阳性反应点。
作为本案优选的技术方案，在S2中：
(1)自定义2-5个耳郭穴位作为基准定标穴位，取这些穴位检测的生物电阻抗平均值作为基准定标值，获取不同人的健康基准值；
(2)区分生理性和病理性差异，将耳郭解剖分割区域，建立耳郭分区电阻变化差值阈，根据耳轮、对耳轮、耳舟、三角窝、耳甲腔、耳甲艇、耳屏、对耳屏、耳垂九个分割区域，每个区域所在的穴位与该区域平均阈值做离散度分析。
作为本案优选的技术方案，在S2的步骤(1)中，针对不同人的耳郭建立定标基准，根据耳郭穴位分布特性，分别选取：
耳郭与脸面结合部上下两个部位；
耳郭凸起软骨部：耳轮上部尖端；对耳轮体上部外侧缘；
耳郭凹陷部：耳舟上部；
共计不超过5个穴位，取其检测的生物电阻抗值平均值作为基准定标值。
作为本案优选的技术方案，在S2的步骤(2)中，首先，获得各区域平均阈值计算公式，
Figure BDA0004061907430000041
其中，X为区域内每个穴位的实测电阻值，
Figure BDA0004061907430000042
为区域内所有实测电阻值的平均值，n为区域内检测穴位的数量；
然后，再用区域内每个穴位的实测值与检测均值的方差，与区域平均阈值比较，获得离散度，离散度超过一定范围的穴位，会标记为特异性穴位，筛选出区域穴位的生理性良导电和病理性良导电。
作为本案优选的技术方案，在S3中，依据单一健康指标＝首发部位+外周脏腑+症状影响器官及反射区，建立模型公式：
(1)首发部位公式：
A＝(a1、a2、a3、......an)
(2)影响的外周脏腑公式：
Figure BDA0004061907430000051
(3)症状影响的脏器及反射区：生成协方差矩阵,该矩阵表现不同症状与脏腑或反射区变化的关系：
Figure BDA0004061907430000052
(4)最后依据各个影响因素的权重形成风险程度预测模型：
y＝[A(a1+a2...+ai)f1+Bmnf2+XXTf3]
其中，f1>f2>f3。
作为本案优选的技术方案，在S4中，依据不同病症的发展阶段和疾病状态，建立其耳穴电特性变量相关系数分析模型，通过临床中大量数据的积累和矫正，找到疾病反应对耳穴变化的影响规律，机器完成自我进步，进行智能预警。
本发明的有益效果在于：通过生物电数据采集、数据校验、模型对比、多变量分析***建立，从而形成智能化耳穴分析预警***，能够为健康管理提供方便、快捷、准确、有效的检测手段，实现了中医耳诊的客观化、量化诊断与分析，为人们疾病的预防提供一种新的手段，实现中医的人工智能发展将能在未来更好的服务人类健康。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的基于生物电测与耳像分析结合的健康预警***示意图。
图2是本发明的基于生物电测与耳像分析结合的健康预警方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参考图1所示，基于生物电测与耳穴特异性分析结合的健康预警***，包括数据采集装置1和数据分析装置2。
所述数据采集装置1包括生物电测模块101、恒定压力控制模块102、数据处理芯片103、信号传输模块104、数据量化、可视化模块105。
生物电测模块101，用于采集耳穴的生物电阻抗，设有直流恒频和交流变频两种模式。
恒定压力控制模块102，穴位生物电检测受皮肤下层导电物质聚集的影响而产生变化，而导电物质的聚集又受压力大小的干扰会产生异动，这样进而会影响生物电阻值的偏差。为了保证数据采集的准确性，在生物电测模块，即笔头设计了恒定压力控制装置，解决了穴位探测时，受压力大小的影响，并设计了恒定弹力探针，几毫米细细的探针设计了双套筒伸缩结构，能大大减少探针伸缩时滑动的摩擦力。控制探测压力在60-90g恒定压力范围；解决了因压力过大而产生的假阳性问题。其中，探针头的大小设计为2.5mm、曲度控制在120-125度之间，此设计很好的解决了探头与穴位的吻合度问题。使探针能全面接触穴位表面，保证了穴位探测时的数据采集的稳定性。
数据处理芯片103，采用32位MCU运算芯片，用于对所采集的耳穴生物电阻抗数据进行运算处理；运算速度保证每秒30次的采集，并设计有降噪、消抖功能，保证了数据采集的稳定性。耳穴生物电测采用直流恒频和交流变频两种模式。
信号传输模块104，采用蓝牙和有线连接两种设计，用于数据信号的传输，将数据传输至数据分析装置；保证了在不同应用环境下，数据信号传输的稳定性和可靠性。
所述数据采集装置1还包括数据量化、可视化模块105，通过滤波、降噪设计将穴位的生物电阻抗数值实时显示，并转化为动态波形展示出来，可以让使用者更直观的观察穴位的阻抗变化，并获得稳态下的量化数值。为耳穴探穴诊断提供更加准确的数据记录。而不是靠患者对疼痛的反应程度感觉来判断，减少了人为的干扰和影响。
所述数据分析装置2包括数据校验模块201、模型对比模块202、多变量分析***203、预警模块204。
每个人因为体质因素、生活环境因素不同，从而也产生了个体的生物电阻抗基准的不同，这就需要我们在数据校验时，通过数据校验模块201是将个体差异考虑到运算中，建立不同个体的正常基准值，反映异常穴位的变化情况。
在获得校验数据后，要按照穴位与健康指标的关系，常量与变量的关系、普遍与个体的关系、整体与部分的关系等，建立起多种数学模型漏斗，并结合分型神经网络算法，通过模型对比模块202筛选出存在风险的阳性穴位，并自动标记下来。通过这个过程，确保了所获取的穴位生物电参数的准确性和有效性。
多变量分析***203，随健康变化的不同发展阶段穴位动态变化模型，通过大量数据的积累、标注、矫正，实现模型动态优化；通过临床中大量数据的积累和矫正，找到健康指标反应对耳穴变化的影响规律，让完成机器的自我进步。
预警模块204，根据所获得的健康指标进行预警，为接下来的健康管理提供了方便、快捷、准确、有效的检测手段。
参见图2所示，应用基于生物电测与耳穴特异性分析结合的健康预警***的预警方法，包括以下步骤：
S1:数据采集，采集耳郭耳穴生物电阻抗，获取准确的阳性穴位。在该步骤数据采集中，采用耳穴电测笔在耳郭相应的部位或穴位恒定压力下检测生物电阻抗，探查发现阳性反应点。
其中，所述耳穴电测笔在采集生物电数据时，使探针全面的接触穴位表面，保证穴位探测时的数据采集稳定性。同时，检测笔板卡设计有直流恒频和交流变频两种模式，并选用先进的32位MCU运算芯片，其强大的运算速度保证每秒30次的采集，并设计有降噪、消抖功能，保证了数据采集的稳定性。并以蓝牙和有线连接两种设计，保证了在不同应用环境下，数据信号传输的稳定性和可靠性。在检测时，将穴位的生物电阻抗数值实时显示，并转化为动态波形展示出来，可以让使用者更直观的观察穴位的阻抗变化，并获得稳态下的量化数值。为耳穴探穴提供更加准确的数据记录，不是靠患者对疼痛的反应程度感觉来判断，减少了人为的干扰和影响。
每个人的耳郭都是独一无二的生物指纹特征，而且因为耳郭形态的特征也存在个体差异，这就会导致学员对耳穴穴位的学习掌握比较困难，常常是无法找到准确的穴位点，而探穴就是在帮助发现在特异之下的共性。即在机体出现疾病时，在耳郭相应的部位或穴区就会出现生物阻抗降低的特性，这是通过探查发现阳性反应点的主要方法，从而为指导临床用穴提供了非常重要的参照。
S2:数据校验，建立不同个体的正常基准值，分析异常穴位的变化情况；
耳穴穴位的探测要获取准确的阳性穴位判断，除了在不断提高探查工具的精准度外，还要解决个体化定标、环境干扰以及排除耳郭生理性良导电，这就需要在对数据分析之前，完善数据的筛选校验模块设计，剔除数据中假阳性干扰项，从而保证分析的准确性。
在数据校验时，将个体差异考虑到运算中，从而建立不同个体的正常基准值，将异常穴位的变化情况反应出来。优选以下技术方案：
(1)自定义2-5个耳郭穴位作为基准定标穴位，取这些穴位检测的生物电阻抗平均值作为基准定标值，获取不同人的健康基准值；
可选的，针对不同人的耳郭建立定标基准，根据耳郭穴位分布特性，分别选取：
耳郭与脸面结合部上下两个部位(上耳根、下耳根)；
耳郭凸起软骨部：耳轮上部尖端(耳尖穴)；对耳轮体上部外侧缘(腹外穴)；
耳郭凹陷部：耳舟上部(腕、肘穴之间)；
共计不超过5个穴位，取其检测的生物电阻抗值平均值作为基准定标值。
(2)由于耳郭形成过程中，皮下组织结构的差异，也产生了不同部位的电阻抗差别。在耳舟、屏间切迹、以及三角窝部分存在生理性良导点，而这些部位的穴位低电阻反应是一种常态。如何将其中的生理性和病理性差异区分出来，也需要在模型设计上考虑。将耳郭解剖分割区域，建立耳郭分区电阻变化差值阈，根据耳轮、对耳轮、耳舟、三角窝、耳甲腔、耳甲艇、耳屏、对耳屏、耳垂九个分割区域，每个区域所在的穴位与该区域平均阈值做离散度分析。
首先，获得各区域平均阈值计算公式，
Figure BDA0004061907430000101
其中，X为区域内每个穴位的实测电阻值，
Figure BDA0004061907430000102
为区域内所有实测电阻值的平均值，n为区域内检测穴位的数量；
然后，再用区域内每个穴位的实测值与检测均值的方差，与区域平均阈值比较，获得离散度，离散度超过一定范围的穴位，会标记为特异性穴位，筛选出区域穴位的生理性良导电和病理性良导电。
S3:模型对比，获取校验数据后，建立穴位与健康指标的变量关系，即根据穴位与健康指标的关系，常量与变量的关系、普遍与个体的关系、整体与部分的关系等，建立起多种数学模型漏斗，并结合分型神经网络算法，筛选出存在风险的阳性穴位，并自动标记下来。通过这个过程，确保所获取的穴位生物电参数准确性和有效性。
人类的健康指标与穴位的变化关系分为：直接产生疾病的脏腑部位、影响的外周关联脏腑以及其多种症状影响的器官和反射区，而影响穴位的变化和泛化的范围也会随着疾病发展的程度产生变化。所以，如何建立其相关穴位与健康指标的变量关系是实现健康指标分析的重要核心。
依据单一健康指标＝首发部位+外周脏腑+症状影响器官及反射区，建立模型公式：
(1)首发部位公式：
A＝(a1、a2、a3、......an)
(2)影响的外周脏腑公式：
Figure BDA0004061907430000111
(3)症状影响的脏器及反射区：生成协方差矩阵,该矩阵表现不同症状与脏腑或反射区变化的关系：
Figure BDA0004061907430000112
(4)最后依据各个影响因素的权重形成风险程度预测模型：
y＝[A(a1+a2...+ai)f1+Bmnf2+XXTf3]
其中，f1>f2>f3。
S4:建立多变量分析***，建立耳穴电特性变量相关系数分析模型；
依据不同病症的发展阶段和疾病状态，建立其耳穴电特性变量相关系数分析模型，通过临床中大量数据的积累和矫正，找到疾病反应对耳穴变化的影响规律，机器完成自我进步，进行智能预警。
S5:智能预警，通过多变量分析***，获得健康指标与耳穴动态的规律特征，建立智能化穴位预警***。通过穴位预警***，能够为健康管理提供方便、快捷、准确、有效的检测手段。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.基于耳穴的生物电测健康预警***，其特征在于：包括数据采集装置和数据分析装置；
所述数据采集装置包括：
生物电测模块，用于采集耳穴的生物电阻抗，设有直流恒频和交流变频两种模式；
恒定压力控制模块，用于控制探测压力在60-90g恒定压力范围；
数据处理芯片，用于对所采集的耳穴生物电阻抗数据进行运算处理；
信号传输模块，用于数据信号的传输，将数据传输至数据分析装置；
所述数据分析装置包括：
数据校验模块，将个体差异考虑到运算中，建立不同个体的正常基准值，反映异常穴位的变化情况；
模型对比模块，用于筛选出存在风险提醒的阳性穴位；
多变量分析***，随健康变化的不同发展阶段穴位动态变化模型，通过大量数据的积累、标注、矫正，实现模型动态优化；
预警模块，根据所获得的健康指标进行预警。
2.根据权利要求1所述基于耳穴的生物电测健康预警***，其特征在于：所述数据采集装置还包括数据量化、可视化模块，将穴位的生物电阻抗数值实时显示，并转化为动态波形展示出来，并获得稳定的量化数值。
3.根据权利要求1所述基于耳穴的生物电测健康预警***，其特征在于：所述恒定压力控制装置为双套筒伸缩结构的恒定弹力探针。
4.根据权利要求1所述基于耳穴的生物电测健康预警***，其特征在于：所述数据处理芯片采用32位MCU运算芯片。
5.应用权利要求1所述基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，其特征在于，包括：
S1:数据采集，采集耳郭耳穴生物电阻抗，获取准确的阳性穴位；
S2:数据校验，建立不同个体的正常基准值，分析异常穴位的变化情况；
S3:模型对比，获取校验数据后，建立穴位与健康指标的变量关系，确保所获取的穴位生物电参数准确性和有效性；
S4:建立多变量分析***，建立耳穴电特性变量相关系数分析模型；
S5:智能预警，通过多变量分析***，获得健康指标与耳穴动态的规律特征，建立智能化穴位预警***。
6.根据权利要求5所述基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，其特征在于：在S1中，采用耳穴电测笔在耳郭相应的部位或穴位恒定压力下检测生物电阻抗，探查发现阳性反应点。
7.根据权利要求5所述基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，其特征在于：在S2中：
(1)自定义2-5个耳郭穴位作为基准定标穴位，取这些穴位检测的生物电阻抗平均值作为基准定标值，获取不同人的健康基准值；
(2)区分生理性和病理性差异，将耳郭解剖分割区域，建立耳郭分区电阻变化差值阈，根据耳轮、对耳轮、耳舟、三角窝、耳甲腔、耳甲艇、耳屏、对耳屏、耳垂九个分割区域，每个区域所在的穴位与该区域平均阈值做离散度分析。
8.根据权利要求5所述基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，其特征在于：在S2的步骤(1)中，针对不同人的耳郭建立定标基准，根据耳郭穴位分布特性，分别选取：
耳郭与脸面结合部上下两个部位；
耳郭凸起软骨部：耳轮上部尖端；对耳轮体上部外侧缘；
耳郭凹陷部：耳舟上部；
共计不超过5个穴位，取其检测的生物电阻抗值平均值作为基准定标值。
9.根据权利要求7所述基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，其特征在于：在S2的步骤(2)中，首先，获得各区域平均阈值计算公式，
Figure FDA0004061907410000031
其中，X为区域内每个穴位的实测电阻值，
Figure FDA0004061907410000032
为区域内所有实测电阻值的平均值，n为区域内检测穴位的数量；
然后，再用区域内每个穴位的实测值与检测均值的方差，与区域平均阈值比较，获得离散度，离散度超过一定范围的穴位，会标记为特异性穴位，筛选出区域穴位的生理性良导电和病理性良导电。
10.根据权利要求5所述基于耳穴的生物电测健康预警***的预警方法，其特征在于：在S3中，依据单一健康指标＝首发部位+外周脏腑+症状影响器官及反射区，建立模型公式：
(1)首发部位公式：
A＝(a1、a2、a3、......an)
(2)影响的外周脏腑公式：
Figure FDA0004061907410000041
(3)症状影响的脏器及反射区：生成协方差矩阵,该矩阵表现不同症状与脏腑或反射区变化的关系：
Figure FDA0004061907410000042
(4)最后依据各个影响因素的权重形成风险程度预测模型：
y＝[A(a1+a2…+ai)f1+Bmnf2+XXTf3]
其中，f1>f2>f3。
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