微電極陣列數(shù)字針刺診療方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及針刺治療和疾病防治的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微電極陣列數(shù)字針刺診療方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]針刺是在中醫(yī)理論指導(dǎo)下把針具按照一定角度刺入患者體內(nèi)，運(yùn)用捻轉(zhuǎn)與提插等針刺手法來(lái)刺激人體特定部位，通過(guò)提高人體抗病能力而達(dá)到治療和強(qiáng)身健體的目的，其療效在對(duì)外傳播中得到國(guó)際上的廣泛認(rèn)可，現(xiàn)已被世界衛(wèi)生組織(WHO)倡導(dǎo)并用于防治疾病。其中，針刺治療量由針刺技術(shù)和腧穴共同作用決定，與針刺刺激量關(guān)系密切，而針刺刺激量主要取決于取穴多少、針具粗細(xì)、針刺深淺、手法輕重和留針時(shí)間長(zhǎng)短等，一般留針時(shí)間在30分鐘以上。此外，醫(yī)者還可以通過(guò)捻轉(zhuǎn)、提插針體的頻率、幅度、角度和控制留針時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)刺激量的大小。因此，針刺療法對(duì)醫(yī)者要求高，有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)者可以根據(jù)病癥確定取穴位置，根據(jù)病癥的輕重、深淺和病人的體質(zhì)確定運(yùn)針手法、留針時(shí)間和行針間隔，這些因素最終決定了針刺的治療效果。然而，上述針刺經(jīng)驗(yàn)無(wú)法量化，大都依賴醫(yī)者個(gè)人對(duì)中醫(yī)理論的理解、運(yùn)針手法的訓(xùn)練和臨床經(jīng)驗(yàn)的積累，故培養(yǎng)一個(gè)合格的針灸醫(yī)生需要較長(zhǎng)時(shí)間。
[0003]現(xiàn)有的電針療法可代替人作較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)針，它是將針刺入腧穴得氣后，在針上通以接近人體生物電的微量電流，利用針和電兩種刺激達(dá)到疾病防治的目的。實(shí)際應(yīng)用中需要醫(yī)生根據(jù)患者病癥、體質(zhì)和治療情況確定電信號(hào)的波形、強(qiáng)度和頻率，需要患者根據(jù)疼痛感仔細(xì)調(diào)整電流強(qiáng)度，存在如下問(wèn)題:(1)不同位置引起刺激的生物電特性不盡相同，確定性電信號(hào)不具有普適性；(2)現(xiàn)有電針技術(shù)沒(méi)有自適應(yīng)能力，針刺刺激量和針刺深度依賴醫(yī)者判斷；(3)現(xiàn)有電針不具備診斷能力，無(wú)法對(duì)針刺的療效進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也無(wú)法根據(jù)療效調(diào)整刺激量；(4)現(xiàn)有電針不具備數(shù)據(jù)儲(chǔ)備和挖掘能力，無(wú)法將已有針刺經(jīng)驗(yàn)記錄下來(lái)，也無(wú)法利用已有的治療數(shù)據(jù)指導(dǎo)新的針刺診療。
[0004]鑒于此，本專利提出了一種微電極陣列數(shù)字針刺診療方法與裝置。本專利所述方法主動(dòng)檢測(cè)針刺刺激產(chǎn)生的生物電信號(hào)，利用該信號(hào)并調(diào)整它的波形參數(shù)后通過(guò)微電極主動(dòng)發(fā)射，利用電刺激達(dá)到中醫(yī)針刺療效并縮短留針時(shí)間。在主動(dòng)發(fā)射電信號(hào)的同時(shí)，利用其他微電極進(jìn)行電信號(hào)檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理端的信號(hào)處理對(duì)針刺位置的肌體組織特性進(jìn)行辨識(shí)而實(shí)現(xiàn)療效監(jiān)測(cè)和輔助診斷。該裝置具有操作方便、自適應(yīng)、留針時(shí)間縮短、數(shù)據(jù)可記錄和療效可跟蹤判斷等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)字化將針刺經(jīng)驗(yàn)記錄下來(lái)并實(shí)現(xiàn)傳承，可廣泛用于疾病治療、健康保健和輔助診斷等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種微電極陣列數(shù)字針刺診療方法與裝置。根據(jù)解剖學(xué)研宄，可興奮細(xì)胞受到刺激時(shí)在靜息電位基礎(chǔ)上會(huì)產(chǎn)生可擴(kuò)布的電位變化，即動(dòng)作電位。只有當(dāng)初始刺激達(dá)到閾電位，就能引起一系列離子通道的開(kāi)放和關(guān)閉，形成離子流動(dòng)并改變跨膜電位，這個(gè)跨膜電位的改變能引起臨近位置上細(xì)胞膜電位的改變，使得動(dòng)作電位及產(chǎn)生它的刺激能沿著一定路徑傳導(dǎo)下去，激發(fā)人體的免疫功能而提高人體抗病能力。動(dòng)作電位短暫且具有特殊波形，其幅度約為90-130mV，本發(fā)明在針刺的同時(shí)檢測(cè)這個(gè)生物電信號(hào)并把它記錄下來(lái)，然后通過(guò)微電極在針刺位置直接施加類似的電信號(hào)，即模擬針刺產(chǎn)生的動(dòng)作電位，這個(gè)動(dòng)作電位可以通過(guò)細(xì)胞膜傳導(dǎo)下去，引起這個(gè)動(dòng)作電位的刺激也傳導(dǎo)下去了，從而激發(fā)人體的免疫功能而實(shí)現(xiàn)治療。在主動(dòng)發(fā)射電信號(hào)的同時(shí)，利用其他微電極進(jìn)行電信號(hào)檢測(cè)，采用信號(hào)處理方法識(shí)別微電極附近的機(jī)體組織特征，可對(duì)針刺療效進(jìn)行監(jiān)測(cè)而實(shí)現(xiàn)輔助診斷。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明給出了一種微電極陣列數(shù)字針刺診療方法與裝置，其特征在于包括具有收發(fā)能力微電極陣列的針具和數(shù)據(jù)處理端。針具和數(shù)據(jù)處理端相連接，針具負(fù)責(zé)微電極陣列的推動(dòng)、電信號(hào)發(fā)射和接收、數(shù)據(jù)通信；數(shù)據(jù)處理端負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)整、信號(hào)特征提取、信道特性反演、針刺參數(shù)的設(shè)置與控制、檢測(cè)結(jié)果的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通信及人機(jī)交互。
[0007]上述一種微電極陣列數(shù)字針刺診療裝置，其中所述針具包括微電極陣列、針管、步進(jìn)電機(jī)、發(fā)射處理單元、接收處理單元和通信單元。其中，微電極陣列由多個(gè)微電極按一定方式排列并組成陣列，每個(gè)微電極都具有電信號(hào)的收發(fā)功能；針管負(fù)責(zé)保護(hù)微電極，微電極陣列通過(guò)支架固定在針管內(nèi)，針刺時(shí)通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)的方式把微電極推出針管并刺入特定部位；步進(jìn)電極根據(jù)接收的控制信息推動(dòng)微電極陣列刺入，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)針；發(fā)射處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)處理端的設(shè)置參數(shù)對(duì)從數(shù)據(jù)處理端發(fā)來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存和D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)從選定的微電極發(fā)出；接收處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)處理端的設(shè)置參數(shù)對(duì)檢測(cè)到的電信號(hào)進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存；通信單元負(fù)責(zé)針具與數(shù)據(jù)處理端之間數(shù)據(jù)和控制信息的傳遞，可采用有線/無(wú)線通信模式；
[0008]上述一種微電極陣列數(shù)字針刺診療裝置，其中所述數(shù)據(jù)處理端包括信號(hào)調(diào)整單元、信號(hào)處理單元、主控制器、存儲(chǔ)單元、人機(jī)交互單元、通信單元和數(shù)據(jù)緩存單元。其中，信號(hào)調(diào)整單元負(fù)責(zé)對(duì)接收的電信號(hào)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括幅度、頻率、脈寬等；信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)對(duì)接收的電信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻特征分析與信道特性反演；主控制器負(fù)責(zé)不同單元之間的調(diào)度，以保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行；存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)接收信號(hào)的時(shí)頻特征、信道特性和療效分類特征庫(kù)；人機(jī)交互單元負(fù)責(zé)人機(jī)交互，用于檢測(cè)參數(shù)的設(shè)置、控制命令的輸入及檢測(cè)結(jié)果的輸出；通信單元負(fù)責(zé)針具與數(shù)據(jù)處理端之間數(shù)據(jù)和控制信息的傳遞，可采用有線/無(wú)線通信模式；數(shù)據(jù)緩存單元負(fù)責(zé)緩存電信號(hào)數(shù)據(jù)、控制參數(shù)。
[0009]本發(fā)明所述一種微電極陣列數(shù)字針刺診療方法，其主要特征為利用針刺刺激產(chǎn)生的生物電信號(hào)，調(diào)整它的波形參數(shù)后通過(guò)微電極主動(dòng)發(fā)射電信號(hào)，利用電刺激達(dá)到中醫(yī)針刺療效，并縮短留針時(shí)間；利用其它微電極進(jìn)行電信號(hào)檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理端的信號(hào)處理對(duì)針刺位置的肌體組織特性進(jìn)行辨識(shí)可實(shí)現(xiàn)療效監(jiān)測(cè)和輔助診斷；診療時(shí)記錄每次針刺的位置、深度、電信號(hào)、針刺療效和患者的病癥、年齡等，通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)為以后的針刺提供借鑒，可實(shí)現(xiàn)針刺經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化傳承。其具體實(shí)現(xiàn)步驟包括:
[0010]步驟1:裝置控制參數(shù)設(shè)置。設(shè)置的參數(shù)包括:進(jìn)針深度、病人體質(zhì)、病癥位置、留針時(shí)間、信號(hào)處理單元參數(shù)、通信單元參數(shù)和療效監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示參數(shù)。
[0011]步驟2:設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)。該步驟所檢測(cè)的狀態(tài)包括:微電極陣列的連接狀態(tài)，針具與數(shù)據(jù)處理端的連接狀態(tài)，通信單元的連接與在線狀態(tài)，診療裝置電源容量狀態(tài)。
[0012]步驟3:微電極陣列推進(jìn)和生物電信號(hào)檢測(cè)。根據(jù)步驟I的參數(shù)，采用自動(dòng)或手動(dòng)模式把微電極陣列推進(jìn)針刺部位，如果檢測(cè)到生物電信號(hào)則停止推進(jìn)，檢測(cè)到生物電信號(hào)的微電極選定為電信號(hào)的發(fā)射電極，其它微電極作為電信號(hào)的接收電極；如果沒(méi)有檢測(cè)到生物電信號(hào)則繼續(xù)推進(jìn)微電極陣列，這個(gè)推進(jìn)過(guò)程直到最大進(jìn)針深度即停止。
[0013]步驟4:電信號(hào)調(diào)整。微電極檢測(cè)到的生物電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存后通過(guò)通信單元傳輸至數(shù)據(jù)處理端；數(shù)據(jù)處理端的信號(hào)調(diào)整單元對(duì)接收的電信號(hào)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括幅度、頻率、脈寬等；
[0014]步驟5:電信號(hào)發(fā)射。調(diào)整后的電信號(hào)通過(guò)通信單元從數(shù)據(jù)處理端傳至針具，在發(fā)射處理單元對(duì)該信號(hào)數(shù)據(jù)緩存和D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)從步驟3檢測(cè)到生物電信號(hào)的微電極發(fā)射。
[0015]步驟6:信號(hào)檢測(cè)和處理。負(fù)責(zé)接收電信號(hào)的微電極檢測(cè)經(jīng)過(guò)人體組織的電信號(hào)，接收的電信號(hào)在接收處理單元進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存，然后通過(guò)通信單元傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理端；在信號(hào)處理單元中對(duì)該信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻域的特征分析與信道特性反演。具體如下:
[0016]步驟6.1:數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)頻域變換、去噪聲處理及頻域?yàn)V波；
[0017]步驟6.2:信道特性反演，采用傅里葉變換對(duì)接收信號(hào)的頻譜進(jìn)行分析，得到接收電信號(hào)的頻譜特征，進(jìn)而對(duì)微電極附近人體信道的幅頻和相頻特性進(jìn)行反演。
[0018]步驟7:根據(jù)人體信道特性及其變化，結(jié)合療效分類特征庫(kù)對(duì)針刺療效進(jìn)行判斷，把發(fā)射的電信號(hào)、針刺位置、針刺深度、信道特性及其變化、針刺療效和患者病癥、年齡等保存在存儲(chǔ)單元。
[0019]本發(fā)明所提出的一種微電極陣列數(shù)字針刺診療方法與裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)本發(fā)明利用針刺時(shí)微電極檢測(cè)的生物電信號(hào)，通過(guò)電信號(hào)調(diào)整和主動(dòng)發(fā)射，電刺激沿細(xì)胞膜傳到下去，利用電刺激達(dá)到中醫(yī)針刺療效并縮短留針時(shí)間。
[0021](2)本發(fā)明在發(fā)射電信號(hào)同時(shí)在其它微電極上接收電信號(hào)，采用信號(hào)處理方法對(duì)電極附近的人體信道特性進(jìn)行識(shí)別和反演，可對(duì)針刺療效進(jìn)行監(jiān)測(cè)而實(shí)現(xiàn)輔助診斷。
[0022](3)本發(fā)明可以記錄每次針刺的位置、深度、電信號(hào)、針刺療效和患者的病癥、年齡信息，通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)為以后的針刺提供借鑒，可實(shí)現(xiàn)針刺經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字化傳承。
[0023](4)本發(fā)明對(duì)針刺人員要求低，操作簡(jiǎn)單方便，使用安全，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)針刺診療。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的針具結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述說(shuō)明，但本發(fā)明的