“伏羲眼”

李茂舉　潘銀煜　林可昕　王燕　夏雯婷

摘 要：針對當前市場中醫療效監測系統探測不穩定、重復性差，易受環境溫度影響等缺陷，設計了激光散斑血流成像儀中醫針刺療法功效評估系統，使用該系統不僅可以快速、準確地獲取理療部位的血流灌注度，更可以為臨床治療提供科學依據，為今后針刺療法的深入研究和走向世界提供技術支持。

關鍵詞：激光散斑血流成像儀;中醫療效監測

1 作品簡介

中醫針刺療法作為具有中國特色的醫學技術，既是中醫藥學的重要組成部分，也是中國真正對西方科學技術產生一定影響的少數領域之一，已成為中醫藥學逐步走向世界的先導學科。到目前為止，針刺療法已得到146個國家和地區的應用和重視，還被一些發達國家納入醫療保險體系。

但由于缺乏標準、客觀的量化療效檢測方法，傳統的針刺療效評價方法極易受到患者和評價者主觀意識的影響，這嚴重阻礙了其現代化的發展進程。在國外，中醫針刺療法依然被歸類為“替代醫學”或“補充醫學”范疇。由此，世界醫學界提出的一個必須回答的科學命題，即針刺療法到底能治療哪些病？也就是要回答現代針刺治療的療效如何評價，同時這也是我國中醫其他非藥物療法普遍面臨的一個難題。

自2002年起，隨著國家對中醫藥事業和中醫藥標準化工作的支持和推動，“十一五”期間我國制修訂了23項針灸國家標準、5項針灸行業指南和4項世界針聯標準。此后，我國不斷加強中醫藥的各體系建設。

本項目聚焦中國傳統康復醫學領域，基于激光散斑血流灌注成像技術及中醫經絡的氣血和人體皮膚微循環密切相關理論，通過對中醫針刺療法理療功效檢測的需求和特點進行研究，創新發明出一種理療功效評估方法，進而對現階段的激光散斑血流成像儀器進行優化，開發出激光散斑血流儀中醫針刺療效理療功效評估系統。

利用該系統能夠快速、準確地獲取理療部位的血流灌注度進而能夠對理療效果進行評估，從而建立針刺療效（血流灌注率）及其影響因素的數學模型，得到該模型下的最優療效和治療方法。最終為指導臨床治療提供科學依據，也為今后針刺療法的深入研究和走向世界提供技術支持。

本系統主要針對中醫針刺療法在外科、內科、兒科和骨科，如頸椎病、腰椎病、肩周炎、骨關炎等疾病理療功效評估的同時，對足療、按摩和拔罐等其他中國傳統康復醫學療法效果檢測也具有良好的適用性。

本儀器相較于現階段的激光散斑血流成像儀，具有高時空分辨率和靈敏度、移動性良好、圖像晃動產生的誤差小等特點，并且在成本和價格上遠低于市場同類型產品。

針對中醫行業在醫療行業中地位日益低下、人民群眾普遍依賴西醫而忽視中醫的局面，本項目的目的在于改善中醫行業發展困難的現狀：一方面可為中醫理療的療效做一個定量指標，推廣中醫理療在大眾中的使用;另一方面為了弘揚中國傳統康復醫學，推動產品服務大眾醫療，助力人類健康發展！

2 工作原理

完整的激光散斑血流成像儀中醫針刺療法功效評估系統包括如下內容：

（1）激光散斑血流成像系統;

（2）中醫針刺療法功效方法評估系統。

激光散斑血流成像系統由便攜式血流儀外殼、電源模塊、LED觸摸屏、嵌入式ARM系統、CCD相機及鏡頭、凹透鏡、半導體激光器組成。其特征在于半導體激光器發出的激光經過凹透鏡發散后照射到皮膚表面形成散斑，由CCD相機對散斑進行成像，并把圖像發送到嵌入式 ARM系統進行分析和處理，進而把形成的血流影像發送到LED觸摸屏顯示。

中醫針刺療法功效方法評估系統指通過在臨床實驗建立的針刺療效評價指標與血流灌注率對應關系的基礎上所開發出的基于激光散斑血流灌注成像技術的針刺療效檢測系統。根據探究出的影響針刺治療療效的因素及其規律建立療效評價數學模型，計算出散斑襯比，求解血流灌注指數，對激光散斑血流成像儀中醫針刺療法功效進行分析和評估。最后通過臨床測試驗證模型結果的有效性。

系統結構示意圖如圖1所示。

如圖1所示，激光散斑血流成像儀中醫針刺療法功效評估系統包括爬升架、設置在爬升架上方的激光二極管、透鏡組、近紅外CCD相機、位于爬升架下方的檢測臺以及與近紅外CCD相機信號連接的計算機。

部件功能如下所示：

（1）所述檢測臺用于放置患者的理療部位（穴位）;

（2）激光二極管的照射方向朝著檢測臺的方向設置，以便能夠照射到患者的理療部位;

（3）透鏡組由兩個凹透鏡組成，并設置在激光二極管的照射光路上;

（4）透鏡組用以放大光路，以方便對光路進行調節;

（5）近紅外CCD相機的鏡頭朝著患者的理療部位，其能夠接收激光在理療部位形成的散射光，散射光在CCD相機的鏡頭表面形成散斑;

（6）CCD相機對散斑進行成像并將所成的像傳送至計算機。

具體步驟及原理如下。

（1）激光二極管發出的激光經透鏡組發散后照射理療部位，散射光在近紅外CCD相機表面形成散斑，近紅外CCD相機對散斑圖像進行成像，并將所成像的散斑圖像傳送至計算機。

（2）計算機按公式計算圖像中橫縱坐標分別為x，y的散斑圖像對比度。計算機遍歷獲取的散斑圖像中所有的像素點，得到所拍攝圖像的散斑對比度圖，在散斑對比度圖中能夠根據不同的血流速度顯示不同的顏色。在散斑對比圖中，紅色表示血流速度較快，藍色表示血流速度較慢。

（3）根據Duncan等的研究（Can laser speckle flowmetry be made a quantitative tool），散斑圖像對比度與血流灌注度PI（Perfusion Index）的關系可通過最小二乘法對公式進行擬合逼近，得到對比度下的血流灌注度PI。

（4）理療前，首先根據理療穴位點所在經絡，選擇同一經絡上穴位點附近的區域作為檢測區域，計算該區域的平均血流灌注度PI。

（5）通過步驟（1）～（3）獲取理療過程中PI隨時間變化的曲線，并將該曲線與步驟（4）中的平均血流灌注度PI進行比較，如果曲線相對步驟（4）中的PI發生明顯變化，則理療達到功效，反之理療無效。

3 創新點

3.1 技術創新

技術創新體現在以下幾方面：

（1）具有無電離輻射、非接觸面測量、高時空分辨率等優勢，在洞察針刺治療過程、揭示新現象等方面具有較大作用，促進了對針刺療法規律和機理的理解;

（2）利用生物組織后向散斑來獲取相對血流速度信息，通過成像方式獲得全場的二維高分辨率血流分布圖像，無需結合機械掃描;

（3）無需注入造影劑等外源性物質，可實現長時間連續的血流監測;

（4）結合CCD相機圖像采集設備及高性能并行運算設備，該技術可達到微米量級的空間分辨率和毫秒量級的時間分辨率，真正實現了實時高分辨率血流成像;

（5）散斑血流成像系統簡單有效，通過與其他成像技術相結合，可以用于測量血管管徑、血管密度、血液流速和血流灌注等微循環參數，用以考察微循環血管的結構、微循環功能以及代謝活動。

3.2 方法創新

方法創新體現在以下幾方面：

（1）利用激光散斑血流灌注成像技術測量法的高時空分辨率和靈敏度，以及實時成像的特點，針對針刺療效，從量效和時效關系、穴位及其配方，以及施術工具展開研究，保證了研究的系統性和結果的可靠性;

（2）通過實驗研究針刺治療腰椎間盤突出癥療效的作用規律及其影響因素，在此基礎上，建立基于激光散斑血流灌注成像技術的針刺療效評價數學模型，進而得到該模型下的最佳療效以及相應的治療參數，為臨床治療提供科學指導。

3.3 設計創新

目前的激光散斑血流儀移動性較差，無法用于一些突發醫療現場，如地震災區、急救車等。筆者設計了一種便攜式激光散斑血流儀，該裝置不僅能夠快速、準確的實現血流成像，而且具有體積小、易于攜帶、移動性好等優點。

3.4 智能創新

基于互聯網平臺建立類似遠程診療系統、診療跟蹤系統及診療反饋系統。利用互聯網采集治療相關數據，通過云端反饋進行產品迭代，研發新產品，滿足用戶需求，以保持在行業中經久不衰的領先地位。

4 市場前景

目前中醫理療方法眾多，以針灸、拔罐等為主，但對于中醫理療治療功效的檢測方法均存在一定的弊端，如穴位皮膚電阻測量時，探測不穩定、重復性差;穴位（紅外）溫度測量時，若溫度變化幅度較小，則紅外測量精度低，容易受環境溫度變化影響。由此可見，當下缺少一種有效的療效檢測方法，而激光散斑血流成像系統恰好彌補了這一空白，可進行組織血流測量，應用于微循環測量、腦血流、內臟血流等組織血流成像。在針灸、燒傷、整形皮瓣、血管性藥物研究等方面均有廣泛應用。但由于缺乏標準客觀的量化療效檢測方法，傳統的針刺療效評價方法極易受到患者和評價者主觀意識的影響，這嚴重阻礙了其現代化的發展進程。由此可見，此類設備的市場廣闊，需求量大，具有良好的發展前景。