CN116327189A - 基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测*** - Google Patents
基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，包括：至少3个光学探头，每个光学探头包括一个光源和至少2个探测器，构成至少2个探测通道；其中，至少一个光学探头中部开有穿针孔，用于供针灸用针穿过；开有穿针孔的光学探头的光源和探测器排布在所述穿针孔的周围，用于检测针灸位点的血液动力学参数变化；其余光学探头中间无孔，用于测量非针灸部位的相同经络组织及对侧穴位的血液动力学参数变化，用于研究和对照穴位和经络传输效应。本发明通过每个探头的至少2个探测通道探测同一组织,至少3个光学探头探测不同位置组织处血液动力学参数变化，从而能够在后续数据分析时剔除噪声影响大的通道，剩余通道进行信号平均，提高鲁棒性。
Description
技术领域
本发明属于光学检测技术领域，涉及一种血液动力学参数光学检测***，尤其是一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***。
背景技术
针灸是一种传统的中医疗法，通过捻转与提插等针刺手法来对人体特定部位进行刺激从而达到治疗疾病的目的，目前在国内外广泛应用。
然而，针灸疗法目前主要依赖操作者的经验，适用群体由于性别，年龄，体脂率以及其他身体状况的差异，对于针灸的深度，时间，行针手法均有不同的响应。
因此，如何对针灸疗效进行评估并针对于不同适用群体进行晕针预警是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
但现有的基于针灸疗法的光学检测***存在如下缺陷：
应用领域较窄，无法根据深层组织血液动力学参数变化来给出疗效评；无法进行晕针预警；无法在整个针灸疗程中实时监测针灸穴位处的血氧信号。
因此，本发明提出一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***。
经检索，未发现与本发明相同或相似的现有技术的文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、设备操作简单，成本低廉且具备晕针预警功能的基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***。
一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，包括：至少3个光学探头，每个光学探头包括一个光源和至少2个的探测器，构成至少2个探测通道；其中，至少一个光学探头中部开有穿针孔，用于供针灸用针穿过；开有穿针孔的光学探头的光源和探测器排布在所述穿针孔的周围，用于检测针灸位点的血液动力学参数变化；其余光学探头中间无孔，用于测量非针灸部位的相同经络组织及对侧穴位的血液动力学参数变化，进而研究和对照穴位和经络传输效应。
而且，所述光学探头还与内部的控制电路相连接，所述控制电路包括：信号传输与控制模块、数据处理模块、人机交互与可视化模块和电源模块；
所述光学探头的输出端和信号传输与控制模块相连接，用于采集针灸穴位和同经络其他穴位的两个波长光经人体组织散射后的信号；所述信号传输与控制模块与数据处理模块相连接，该数据处理模块用于计算针灸穴位及同经络其他穴位的组织含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白浓度变化和总血容的浓度变化；并将上述参数随时间序列的变化曲线进行线性拟合，并将拟合后的多项式参数值作为疗效评估依据。
而且，所述数据处理模块的输出端与人机交互与可视化模块相连接，用于显示拟合后的多项式参数值以及针灸过程中的实时血氧变化曲线，并依据该多项式参数值进行疗效评估。
而且，所述述数据处理模块的输出端与实时预警模块相连接，用于对被测者进行晕针预警。
而且，所述电源模块的输出端分别与光学探头、信号传输与控制模块和数据处理模块相连接，用于为各模块供电。
而且，所述探测器和光源通过有线方式与信号传输与控制模块相连接，用于传输光信号或经光电转换后的电信号。
而且，所述信号传输与控制模块通过有线或无线方式与数据处理模块相连接，用于传输控制信号和采集的光信号。
而且，所述穿针孔的形状为方形或者圆形，直径范围为0.5-3cm；该穿针孔的位置处于光源和探测器所构成的探测通道的中心位置；所述光源和探测器布设在探头基底材料上。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
本发明的优点和有益效果：
1、本发明提出一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，包括至少3个光学探头，每个光学探头包括一个光源和至少2个的探测器，构成至少2个探测通道；其中，至少一个光学探头中部开有穿针孔，该穿针孔位于光源和探测器所构成的探测通道的几何中心处；本发明通过通过每个探头的至少2个探测通道探测同一组织,至少3个光学探头探测不同位置组织处血液动力学参数变化，从而能够在后续数据分析时剔除噪声影响大的通道，剩余通道进行信号平均，提高鲁棒性。
2、本发明通过数据处理模块计算针灸穴位及同经络其他穴位的组织含氧血红蛋白浓度变化、脱氧血红蛋白浓度变化和总血容的浓度变化；并将上述参数随时间序列的变化曲线进行至少四次线性拟合，拟合后多项式的参数可用作针灸疗效的评估依据。本发明可用于传统针灸及电针，有效地解决目前针灸治疗中缺乏生理参数监控反馈环节的问题，并具有晕针预警的作用。本发明操作简单，成本低廉，易于在针灸治疗中实施。
3、本发明可用于传统针灸及电针，有效地解决目前针灸治疗中缺乏生理参数监控反馈环节的问题，并具备晕针预警的作用，可以在晕针发生前1分钟左右预警。
附图说明
图1是本发明的光学检测***结构框架图；
图2是本发明的脱氧血红蛋白时间序列和四次线性拟合曲线图；
图3是本发明的光学探头示意图；
1-探头基底材料，2-探测器，3-光源，4-穿针孔，5-光源和探测器连接信号传输与控制模块的电线或光纤；
图4是本发明的针灸实验采集示意图；
图5是本发明的实验流程图；
图6是本发明的发生晕针的血氧动力学变化示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，如图1和图3所示，包括：至少3个光学探头，每个光学探头包括一个光源和至少2个的探测器，构成至少2个探测通道；其中，至少一个光学探头中部开有穿针孔，用于供针灸用针穿过；开有穿针孔的光学探头的光源和探测器排布在所述穿针孔的周围，用于检测针灸位点的血液动力学参数变化，其余光学探头中间无孔，用于测量非针灸部位的相同经络组织及对侧穴位的血液动力学参数变化，进而研究和对照穴位和经络传输效应。
在本实施例中，对照穴位和经络传输是两种目的，同侧用来研究经络传输，对侧用来做对照。
所述光学探头还与内部的控制电路相连接，所述控制电路包括：信号传输与控制模块、数据处理模块、人机交互与可视化模块和电源模块；
所述光学探头的输出端和信号传输与控制模块相连接，用于采集针灸穴位和同经络其他穴位的两个波长光经人体组织散射后的信号；所述信号传输与控制模块与数据处理模块相连接，该数据处理模块用于计算针灸穴位及同经络其他穴位的组织含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白浓度变化和总血容的浓度变化；并将上述参数随时间序列的变化曲线进行线性拟合，并将拟合后的多项式参数值作为疗效评估依据；
所述数据处理模块的输出端与人机交互与可视化模块相连接，用于显示合后的多项式参数值和针灸中实时的血氧变化曲线，并依据该多项式参数值进行疗效评估。
所述述数据处理模块的输出端与实时预警模块相连接，用于对被测者进行晕针预警。
在本实施例中，晕针预警模块通过对采集的组织血液信号进行实时分析和判别，当出现氧合血红蛋白浓度快速下降，斜率小于-1umol/s，且脱氧血红蛋白浓度快速上升，斜率大于1umol/s,持续2s以上时发出预警。
所述电源模块的输出端分别与光学探头、信号传输与控制模块和数据处理模块相连接，用于为各模块供电。
所述探测器和光源通过有线方式(例如：电线或者光纤5的方式)与信号传输与控制模块相连接，用于传输光信号或经光电转换后的电信号。
所述信号传输与控制模块通过有线或无线方式与数据处理模块相连接，用于传输控制信号和采集的光信号。
如图3所示，所述穿针孔的形状为方形或者圆形，直径在0.5-3cm之间；该穿针孔的位置处于光源—探测器所构成的探测通道的中心位置；所述光源和探测器布设在探头基底材料上。
在本实施例中，所述光学探头包括光源和探测器组成的通道对，需要柔性设计可贴附在皮肤上。电源模块负责给探头，信号传输模块及数据处理模块供电，电压为3.3-12V，可以采用电池或者变压器转接市电的方式。信号传输与控制模块用于将多个探测器采集到的电信号传到数据处理模块。数据处理模块是将信号进行滤波降噪等调理，然后传输到人机交互与可视化模块。人机交互与可视化模块集成在上位机中，可以是家用电脑，笔记本或办公电脑，负责数据的最终处理，包括转换为血氧参数，以及在屏幕显示波形，数据保存。
在本实施例中，如图4所示，所述至少三个光学探头排布方式为：沿着经络排布，以足太阴脾经为例，针灸位点为血海和阴陵泉时，将有孔探头放置在血海和阴陵泉，孔的位置正对针灸学位点，无孔探头放置在相同经络附近穴位，如三阴交和地机。
在本实施例中，如图5所示，实验方法为单次针灸疗程，包括1-3分钟基线采集，3-15分钟针灸和5-20分钟的休息期。
在本实施例中，数据分析方法为：首先进行数据预处理，然后同一个探头的多通道信号叠加平均，经过修正比尔朗播定律将光学信号转换为血液动力学参数的变化。最后将脱氧血红蛋白在整个针灸过程中变化曲线进行4次线性拟合，X轴为时间/分钟。做拟合之前将时间序列矫正到基线，即从0开始。拟合后的公式参数作为一次针灸的疗效评估指标。如图2所示，图片上方为拟合的多项式；拟合参数项-0.89，2.59，-0.38和0.02可用作此次针灸的量化评估指标。多项式参数不包含常数项。
在本实施例中，实时疗效评估方法：根据当前脱氧血红蛋白浓度减去氧合血红蛋白浓度作为特征参数，该参数需要维持在特定水平范围内。如果在检测中发生异常变化，比如含氧血红蛋白浓度下降伴随脱氧血红蛋白浓度上升，***会给出预警，提醒实验或医护人员提前中止针灸治疗。
本发明的创新之处在于：
1.至少一个光学探头中部开孔，孔位于光源-探测器所构成的探测通道的中间，用于穿针。
2.每个光学探头包含一个光源和2个及以上的探测器，多个通道探测同个组织处血液动力学参数变化，在后续数据分析时剔除噪声影响大的通道，剩余通道进行信号平均，提高鲁棒性。
3.针灸过程中的脱氧血红蛋白浓度变化时间曲线做四次线性拟合，拟合后多项式的参数可用作评估。
4.探测通道排布，如图4所示，针灸穴位相同经络排布通道，可观测经络传递，相同穴位对侧排布无穿针孔探测通道，用作对照。
实施例1：
1.传统针灸疗效评估：
以足太阴脾经为例，被试平躺在实验床，露出下肢。将有孔探头放置在左侧(或右侧)三阴交，孔的位置正对针灸学位点，无孔探头放置在对侧三阴交及同侧同一经络的穴位血海处(图4)。如图5所示，先记录1分钟基线，针刺入停留4分钟拔针，继续记录休息期7分钟。实验全程记录组织血液动力学参数的变化。
2.电针灸疗效评估：
至少需要两个有孔探头，放置在两个通电的针灸穴位处。同时在对侧放着探头作为对照。实验中根据血氧变化幅度来动态调整通电频率和强度。
3.晕针预警：
如传统针灸疗效评估所述，在针灸过程中记录氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化。针灸中如果实时观测到氧合血红蛋白明显下降以及脱氧血红蛋白浓度明显上升(如图6所示)，就有发生晕针的危险。需要及时停止实验，并扶受试者去安静处静卧休息。该方法可以在晕针发生前1分钟提前探知。黑色箭头代表晕针开始的时间。
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：包括：至少3个光学探头，每个光学探头包括一个光源和至少2个的探测器，构成至少2个探测通道；其中，至少一个光学探头中部开有穿针孔，用于供针灸用针穿过；开有穿针孔的光学探头的光源和探测器排布在所述穿针孔的周围，用于检测针灸位点的血液动力学参数变化，其余光学探头中间无孔，用于测量非针灸部位的相同经络组织及对侧穴位的血液动力学参数变化，进而研究和对照穴位和经络传输效应。
2.根据权利要求1所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述光学探头还与内部的控制电路相连接，所述控制电路包括：信号传输与控制模块、数据处理模块、人机交互与可视化模块和电源模块；
所述光学探头的输出端和信号传输与控制模块相连接，用于采集针灸穴位和同经络其他穴位的两个波长光经人体组织散射后的信号；所述信号传输与控制模块与数据处理模块相连接，该数据处理模块用于计算针灸穴位及同经络其他穴位的组织含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白浓度变化和总血容的浓度变化；并将上述参数随时间序列的变化曲线进行线性拟合，并将拟合后的多项式参数值作为疗效评估依据。
3.根据权利要求2所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述数据处理模块的输出端与人机交互与可视化模块相连接，用于显示合后的多项式参数值，并依据该多项式参数值进行疗效评估。
4.根据权利要求2所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述数据处理模块的输出端与实时预警模块相连接，用于对被测者进行晕针预警。
5.根据权利要求2所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述电源模块的输出端分别与光学探头、信号传输与控制模块和数据处理模块相连接，用于为各模块供电。
6.根据权利要求2所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述探测器和光源通过有线方式与信号传输与控制模块相连接，用于传输光信号或经光电转换后的电信号。
7.根据权利要求2所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述信号传输与控制模块通过有线或无线方式与数据处理模块相连接，用于传输控制信号和采集的光信号。
8.根据权利要求1所述的一种基于针灸疗法的血液动力学参数光学检测***，其特征在于：所述穿针孔的形状为方形或者圆形，直径范围为0.5-3cm；该穿针孔的位置处于光源和探测器所构成的探测通道的中心位置；所述光源和探测器布设在探头基底材料上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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