CN108523872A - 一种理疗功效评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种理疗功效评估方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:获取患者理疗部位的散斑图像;步骤二:获取散斑图像的散斑图像对比度;步骤三:根据散斑图像对比度获取理疗前的血流灌注度和理疗过程中的血流灌注度随时间的变化曲线;步骤四:对理疗前的血流灌注度和理疗过程中的血流灌注度随时间的变化曲线进行对比。该方法采用散斑血流灌注度成像技术,通过该方法能够快速、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。
Description
技术领域
本发明涉及一种理疗功效评估技术,特别涉及一种基于散斑血流灌注成像(Speckle Perfusion Imaging,SPI)的理疗功效评估方法及系统。
背景技术
近年来,随着针灸、火罐、艾灸、推拿等中医理疗法被越来越多的国家接受和认可,迫切需要给出一种量化评估的手段,以适应现代科学医疗技术的要求,另一方面,中医理疗法开始进入寻常百姓的生活,但未受过专业训练的普通人很可能搞错穴位,因此亟需一种理疗功效评估方法,以帮助普通人确定其是否达到了理疗的目的。中医经络理论是中医理疗方法的理论基础,临床和实验发现皮肤微循环和中医经络的气血理疗密切相关,皮肤微循环直接参与组织、细胞的物质、信息、能量等的传递,这种生理作用与经络理论认为的通经络、行气血极为相似。因此,通过检测人体经络的微循环特性,可以有效地发现同一经络上穴位点的气血变化,从而对理疗效果进行有效的评估。
早在20世纪九十年代,穆祥等使用激光多普勒技术研究经络对微循环的影响(“经线区皮内微血管网络自律运动有序性的研究”,《中国中医基础医学杂志》),2004年,张栋等运用激光多普勒血流成像仪在微循环与经穴的关系方面进行了深入研究(“运用激光多普勒血流成像仪探讨针灸作用原理的初步研究”,《中国针灸》),激光多普勒逐渐成为研究针灸与微循环的主要技术。然而,由于激光多普勒测量技术对震动较敏感,而理疗过程耗时较长,人不可能保持静止不动,因此不适合长作为一种理疗功效的评估方法。
散斑血流灌注成像技术是近年来国际上兴起的一种皮肤微循环检测方法,国际上,Mirdell等将SPI技术用于监测儿童烫伤伤口恢复过程中血流灌注的差异,发现此差异直接与伤口的痊愈时间相关(Microvascular blood flow in scalds in children andits relation to duration of wound healing:A study using laser specklecontrast imaging,《Burns》),Naoki等利用SPI技术发现青光眼患者的神经乳头周围的大血管区域血流速度低于正常人(Large vessel area of the optic nerve head,measuredwith laser speckle flowgraphy,is significantly reduced in eyes withpreperimetric glaucoma,《Clin Exp Ophthalmol》)。杨李健等使用SPI技术研究针灸对穴区皮内微血管舒缩振幅的影响,从微循环角度初步研究了针灸的循经传导效应(“针灸对穴区皮内微血管舒缩振幅的影响”,《微循环杂志》)。但是,目前将散斑血流灌注成像技术运用于理疗功效的评估还没有任何的研究。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种理疗功效评估方法,用于将散斑血流灌注成像技术运用于理疗功效的评估中以更加准确地评估理疗效果。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:一种理疗功效评估方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:获取患者理疗部位的散斑图像;
步骤二:获取散斑图像的散斑图像对比度;
步骤三:根据散斑图像对比度获取理疗前的血流灌注度和理疗过程中的血流灌注度随时间的变化曲线;
步骤四:对理疗前的血流灌注度和理疗过程中的血流灌注度随时间的变化曲线进行对比。
优选地,在步骤1中,通过近红外激光设备对患者理疗部位进行照射并产生散射光,散射光在近红外相机的表面形成散斑图像,近红外相机对散斑图像进行成像,并将获取的散斑图像发送到计算机。
优选地,在步骤2中,计算机通过以下公式获取散斑图像对比度:
其中,IAVE(x,y,w)表示散斑图像以x,y点为中心,w为窗口内的所有像素灰度的平均值,IStd(x,y,w)表示图像以x,y点为中心,w为窗口内的所有像素灰度的标准差。
优选地,血流灌注度通过以下公式获取:
其中α(x,y)为x,y点处的血流灌注度PI,β为与系统的相干性有关的常数。
本发明还提供了一种理疗功效评估系统,包括爬升架和位于爬升架下方且用于放置患者理疗部位的检测台,其特征在于,还包括设置在爬升架上的近红外激光设备、近红外CCD相机和与近红外CCD相机信号连接的计算机,所述近红外激光设备朝着检测台照射的方向设置,所述近红外CCD相机的镜头也朝着检测台的方向设置。
优选地,还包括设置在爬升架上且位于近红外激光设备的光路上的透镜组。
优选地,所述透镜组为两个凹透镜。
优选地,所述近红外激光设备为近红外激光二极管。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
该理疗效果评估方法采用散斑血流灌注成像技术,利用了该技术的优点,能够快速准确地得到患者理疗部位的血流灌注度,通过获取理疗部位的理疗前和理疗过程中的血流灌注度进而能够评估理疗效果。
附图说明
图1为本发明的理疗评估系统的结构原理图
图2为本发明应用实例的针灸过程中,检测区域的血流灌注指数PI随时间变化曲线
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1所示的一种理疗功效评估系统,包括爬升架1、设置在爬升架1上方的激光二极管2、透镜组3和近红外CCD相机4、位于爬升架1下方的检测台6以及与近红外CCD相机4信号连接的计算机5,所述检测台6用于放置患者的理疗部位(穴位),所述激光二极管2的照射方向朝着检测台6的方向设置以便能够照射到患者的理疗部位,所述透镜组3由两个凹透镜组成并设置在激光二极管2的照射光路上,所述透镜组用以放大光路以方便对光路的调节,所述近红外CCD相机4的镜头也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相机4的镜头表面形成散斑,CCD相机4对散斑进行成像并将所成的像传送至计算机5。
通过上述装置对理疗功效进行评估,包括如下步骤:
1)激光二极管2发出的激光经过透镜组3发散后照射理疗部位,散射光在近红外CCD相机4表面形成散斑,近红外CCD相机4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5;
2)计算机5按公式(1)计算图像中横纵坐标分别为x,y的散斑图像对比度:
其中,IAVE(x,y,w)表示图像以x,y点为中心,位于W*W(长x宽)窗口内的所有像素灰度的平均值,IStd(x,y,w)表示图像以x,y点为中心,位于W*W(长x宽)窗口内的所有像素灰度的标准差。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,具体地,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 aquantitative tool),散斑图像对比度与血流灌注度PI(Perfusion Index)有如下关系:
其中α(x,y)为x,y点处的血流灌注度PI,β为与评估系统中的光学系统的相干性有关的常数,可以通过计算静态散斑的对比度得出。
通过最小二乘的方法对公式(2)进行拟合逼近,可以得到对比度为KC(x,y)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获取理疗过程中的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。
以下为实验实例:
对手臂上的外关穴进行针灸理疗,用波长785纳米的近红外激光二极管作为光源,通过透镜组发散后照射在被测对象的手掌上,CCD相机的像素为1024*1024,镜头焦距25mm,光谱相应曲线的峰值在700纳米左右,曝光时间10ms,帧速率5帧/秒,对照射区域进行连续拍摄。计算机按照公式(1)计算出每幅图像的散斑对比度,选取外关穴所处经络上的测量区域(中渚穴),根据公式(2)计算该区域的血流灌注指数PI,并得到针灸过程中PI随时间变化曲线如图2所示,图中针灸过程中PI曲线产生了明显的变化,说明针灸效果明显。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种理疗功效评估方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:获取患者理疗部位的散斑图像;
步骤二:获取散斑图像的散斑图像对比度;
步骤三:根据散斑图像对比度获取理疗前的血流灌注度和理疗过程中的血流灌注度随时间的变化曲线;
步骤四:对理疗前的血流灌注度和理疗过程中的血流灌注度随时间的变化曲线进行对比。
2.根据权利要求1所述的一种理疗功效评估方法,其特征在于,在步骤1中,通过近红外激光设备对患者理疗部位进行照射并产生散射光,散射光在近红外相机的表面形成散斑图像,近红外相机对散斑图像进行成像,并将获取的散斑图像发送到计算机。
3.根据权利要求2所述的一种理疗功效评估方法,其特征在于,在步骤2中,计算机通过以下公式获取散斑图像对比度:
其中,IAVE(x,y,w)表示散斑图像以x,y点为中心,w为窗口内的所有像素灰度的平均值,IStd(x,y,w)表示图像以x,y点为中心,w为窗口内的所有像素灰度的标准差。
4.根据权利要求3所述的一种理疗功效评估方法,其特征在于,血流灌注度通过以下公式获取:
其中a(x,y)为x,y点处的血流灌注度PI,β为与光学系统的相干性有关的常数。
5.一种理疗功效评估系统,包括爬升架和位于爬升架下方且用于放置患者理疗部位的检测台,其特征在于,还包括设置在爬升架上的近红外激光设备、近红外CCD相机和与近红外CCD相机信号连接的计算机,所述近红外激光设备朝着检测台照射的方向设置,所述近红外CCD相机的镜头也朝着检测台的方向设置。
6.根据权利要求5所述的一种理疗功效评估系统,其特征在于,还包括设置在爬升架上且位于近红外激光设备的光路上的透镜组。
7.根据权利要求6所述的一种理疗功效评估系统,其特征在于,所述透镜组为两个凹透镜。
8.根据权利要求5-7任一项所述的一种理疗功效评估系统,其特征在于,所述近红外激光设备为近红外激光二极管。
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PB01 | Publication | ||
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