“伏羲眼”

李茂举　潘银煜　林可昕　王燕　夏雯婷

摘 要：针对当前市场中医疗效监测系统探测不稳定、重复性差，易受环境温度影响等缺陷，设计了激光散斑血流成像仪中医针刺疗法功效评估系统，使用该系统不仅可以快速、准确地获取理疗部位的血流灌注度，更可以为临床治疗提供科学依据，为今后针刺疗法的深入研究和走向世界提供技术支持。

关键词：激光散斑血流成像仪;中医疗效监测

1 作品简介

中医针刺疗法作为具有中国特色的医学技术，既是中医药学的重要组成部分，也是中国真正对西方科学技术产生一定影响的少数领域之一，已成为中医药学逐步走向世界的先导学科。到目前为止，针刺疗法已得到146个国家和地区的应用和重视，还被一些发达国家纳入医疗保险体系。

但由于缺乏标准、客观的量化疗效检测方法，传统的针刺疗效评价方法极易受到患者和评价者主观意识的影响，这严重阻碍了其现代化的发展进程。在国外，中医针刺疗法依然被归类为“替代医学”或“补充医学”范畴。由此，世界医学界提出的一个必须回答的科学命题，即针刺疗法到底能治疗哪些病？也就是要回答现代针刺治疗的疗效如何评价，同时这也是我国中医其他非药物疗法普遍面临的一个难题。

自2002年起，随着国家对中医药事业和中医药标准化工作的支持和推动，“十一五”期间我国制修订了23项针灸国家标准、5项针灸行业指南和4项世界针联标准。此后，我国不断加强中医药的各体系建设。

本项目聚焦中国传统康复医学领域，基于激光散斑血流灌注成像技术及中医经络的气血和人体皮肤微循环密切相关理论，通过对中医针刺疗法理疗功效检测的需求和特点进行研究，创新发明出一种理疗功效评估方法，进而对现阶段的激光散斑血流成像仪器进行优化，开发出激光散斑血流仪中医针刺疗效理疗功效评估系统。

利用该系统能够快速、准确地获取理疗部位的血流灌注度进而能够对理疗效果进行评估，从而建立针刺疗效（血流灌注率）及其影响因素的数学模型，得到该模型下的最优疗效和治疗方法。最终为指导临床治疗提供科学依据，也为今后针刺疗法的深入研究和走向世界提供技术支持。

本系统主要针对中医针刺疗法在外科、内科、儿科和骨科，如颈椎病、腰椎病、肩周炎、骨关炎等疾病理疗功效评估的同时，对足疗、按摩和拔罐等其他中国传统康复医学疗法效果检测也具有良好的适用性。

本仪器相较于现阶段的激光散斑血流成像仪，具有高时空分辨率和灵敏度、移动性良好、图像晃动产生的误差小等特点，并且在成本和价格上远低于市场同类型产品。

针对中医行业在医疗行业中地位日益低下、人民群众普遍依赖西医而忽视中医的局面，本项目的目的在于改善中医行业发展困难的现状：一方面可为中医理疗的疗效做一个定量指标，推广中医理疗在大众中的使用;另一方面为了弘扬中国传统康复医学，推动产品服务大众医疗，助力人类健康发展！

2 工作原理

完整的激光散斑血流成像仪中医针刺疗法功效评估系统包括如下内容：

（1）激光散斑血流成像系统;

（2）中医针刺疗法功效方法评估系统。

激光散斑血流成像系统由便携式血流仪外壳、电源模块、LED触摸屏、嵌入式ARM系统、CCD相机及镜头、凹透镜、半导体激光器组成。其特征在于半导体激光器发出的激光经过凹透镜发散后照射到皮肤表面形成散斑，由CCD相机对散斑进行成像，并把图像发送到嵌入式 ARM系统进行分析和处理，进而把形成的血流影像发送到LED触摸屏显示。

中医针刺疗法功效方法评估系统指通过在临床实验建立的针刺疗效评价指标与血流灌注率对应关系的基础上所开发出的基于激光散斑血流灌注成像技术的针刺疗效检测系统。根据探究出的影响针刺治疗疗效的因素及其规律建立疗效评价数学模型，计算出散斑衬比，求解血流灌注指数，对激光散斑血流成像仪中医针刺疗法功效进行分析和评估。最后通过临床测试验证模型结果的有效性。

系统结构示意图如图1所示。

如图1所示，激光散斑血流成像仪中医针刺疗法功效评估系统包括爬升架、设置在爬升架上方的激光二极管、透镜组、近红外CCD相机、位于爬升架下方的检测台以及与近红外CCD相机信号连接的计算机。

部件功能如下所示：

（1）所述检测台用于放置患者的理疗部位（穴位）;

（2）激光二极管的照射方向朝着检测台的方向设置，以便能够照射到患者的理疗部位;

（3）透镜组由两个凹透镜组成，并设置在激光二极管的照射光路上;

（4）透镜组用以放大光路，以方便对光路进行调节;

（5）近红外CCD相机的镜头朝着患者的理疗部位，其能够接收激光在理疗部位形成的散射光，散射光在CCD相機的镜头表面形成散斑;

（6）CCD相机对散斑进行成像并将所成的像传送至计算机。

具体步骤及原理如下。

（1）激光二极管发出的激光经透镜组发散后照射理疗部位，散射光在近红外CCD相机表面形成散斑，近红外CCD相机对散斑图像进行成像，并将所成像的散斑图像传送至计算机。

（2）计算机按公式计算图像中横纵坐标分别为x，y的散斑图像对比度。计算机遍历获取的散斑图像中所有的像素点，得到所拍摄图像的散斑对比度图，在散斑对比度图中能够根据不同的血流速度显示不同的颜色。在散斑对比图中，红色表示血流速度较快，蓝色表示血流速度较慢。

（3）根据Duncan等的研究（Can laser speckle flowmetry be made a quantitative tool），散斑图像对比度与血流灌注度PI（Perfusion Index）的关系可通过最小二乘法对公式进行拟合逼近，得到对比度下的血流灌注度PI。

（4）理疗前，首先根据理疗穴位点所在经络，选择同一经络上穴位点附近的区域作为检测区域，计算该区域的平均血流灌注度PI。

（5）通过步骤（1）～（3）获取理疗过程中PI随时间变化的曲线，并将该曲线与步骤（4）中的平均血流灌注度PI进行比较，如果曲线相对步骤（4）中的PI发生明显变化，则理疗达到功效，反之理疗无效。

3 创新点

3.1 技术创新

技术创新体现在以下几方面：

（1）具有无电离辐射、非接触面测量、高时空分辨率等优势，在洞察针刺治疗过程、揭示新现象等方面具有较大作用，促进了对针刺疗法规律和机理的理解;

（2）利用生物组织后向散斑来获取相对血流速度信息，通过成像方式获得全场的二维高分辨率血流分布图像，无需结合机械扫描;

（3）无需注入造影剂等外源性物质，可实现长时间连续的血流监测;

（4）结合CCD相机图像采集设备及高性能并行运算设备，该技术可达到微米量级的空间分辨率和毫秒量级的时间分辨率，真正实现了实时高分辨率血流成像;

（5）散斑血流成像系统简单有效，通过与其他成像技术相结合，可以用于测量血管管径、血管密度、血液流速和血流灌注等微循环参数，用以考察微循环血管的结构、微循环功能以及代谢活动。

3.2 方法创新

方法创新体现在以下几方面：

（1）利用激光散斑血流灌注成像技术测量法的高时空分辨率和灵敏度，以及实时成像的特点，针对针刺疗效，从量效和时效关系、穴位及其配方，以及施术工具展开研究，保证了研究的系统性和结果的可靠性;

（2）通过实验研究针刺治疗腰椎间盘突出症疗效的作用规律及其影响因素，在此基础上，建立基于激光散斑血流灌注成像技术的针刺疗效评价数学模型，进而得到该模型下的最佳疗效以及相应的治疗参数，为临床治疗提供科学指导。

3.3 设计创新

目前的激光散斑血流仪移动性较差，无法用于一些突发医疗现场，如地震灾区、急救车等。笔者设计了一种便携式激光散斑血流仪，该装置不仅能够快速、准确的实现血流成像，而且具有体积小、易于携带、移动性好等优点。

3.4 智能创新

基于互联网平台建立类似远程诊疗系统、诊疗跟踪系统及诊疗反馈系统。利用互联网采集治疗相关数据，通过云端反馈进行产品迭代，研发新产品，满足用户需求，以保持在行业中经久不衰的领先地位。

4 市场前景

目前中医理疗方法众多，以针灸、拔罐等为主，但对于中医理疗治疗功效的检测方法均存在一定的弊端，如穴位皮肤电阻测量时，探测不稳定、重复性差;穴位（红外）温度测量时，若温度变化幅度较小，则红外测量精度低，容易受环境温度变化影响。由此可见，当下缺少一种有效的疗效检测方法，而激光散斑血流成像系统恰好弥补了这一空白，可进行组织血流测量，应用于微循环测量、脑血流、内脏血流等组织血流成像。在针灸、烧伤、整形皮瓣、血管性药物研究等方面均有广泛应用。但由于缺乏标准客观的量化疗效检测方法，传统的针刺疗效评价方法极易受到患者和评价者主观意识的影响，这严重阻碍了其现代化的发展进程。由此可见，此类设备的市场广阔，需求量大，具有良好的發展前景。