CN111803027A - 人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统，包括信息采集单元、信息处理单元和图像融合单元；在信息采集单元中包括穴位的电阻抗信息采集、皮肤表面温度信息采集以及可见光实景图片的采集三部分；穴位的电阻抗信息采集借助于置于体表的电极系统，向测试对象注入低于兴奋阈值的恒定交流电流，同时检测相应的电压变化，获得被测组织的阻抗信息；信息处理单元用于将穴位阻抗信息直观地反映在综合诊断图中；图像融合单元用于将赋予不同颜色的阻抗点与可见光实景图像融合，形成阻抗信息与人体表穴位定位信息相融合的图片，后再与热像图融合；实现根据需求选择融合程度不同的人体综合诊断图。

Description

人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统

技术领域

本发明属于中医工程与图像处理交叉领域，特别是涉及一种由人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统。

背景技术

经络“内属于脏腑，外络于肢节”，是人体内经脉和络脉的合称。人体体内的脏器与体表的各个部分通过经脉相连，通过经脉传输气血、物质与人体的生理信息。经过大量的临床试验得知，体内脏器的病变与体表的穴位存在某种特定的联系，并且通过测量经络的电学与阻抗特性可以判断人体的生理变化，对疾病的诊断与治疗存在重要意义。

自发现经络的循经感传现象后，国内外学者针对经络穴位开展了有关电学特性的大量研究，证实了穴位与经络具有低电阻高电容的电学特性。人体不同的经络穴位，以及穴位在不同状态下均存在着阻抗差异，这种变化与人体的生理病理相关，通过测量与分析穴位阻抗差异有助于辅助中医诊断治疗。

此外，经络穴位的差异不仅体现在电学方面，同时存在于声、光、热等方面。当人体的组织器官功能发生变化时，会导致体表温度发生变化。人体作为一个天然的红外源，可以连续发射波长为1-30μm的红外线，而利用红外热像仪，可灵敏地捕捉到人体表面的温度分布与变化。通过分析经络及穴位周围处皮肤的温度变化，可分辨人体的异常与疾病的征兆。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，结合中医经络学、现代工程方法设计一种人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息诊断图系统，解决目前依靠人体温度分布与经络穴位阻抗诊断的单一性，通过多信息融合在一张综合诊断图中，可更加直观地显示出人体相关信息的分布与变化，有助于中医诊断与治疗。

本发明要解决的主要技术问题是：如何设计一套直观清晰地显示人体多信息综合诊断图系统的问题。具体包括：解决准确采集人体不同穴位阻抗的问题；解决如何将穴位阻抗信息直观地反映在综合诊断图中的问题；解决如何将热红外图像与可见光图像准确的对应起来的问题；解决如何将热红外图与实景图、穴位阻抗信息图三者的有效信息结合于一张图像中的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统，包括信息采集单元、信息处理单元和图像融合单元；

在信息采集单元中包括穴位的电阻抗信息采集、皮肤表面温度信息采集以及可见光实景图片的采集三部分；穴位的电阻抗信息采集借助于置于体表的电极系统，向测试对象注入低于兴奋阈值的恒定交流电流，同时检测相应的电压变化，获得被测组织的阻抗信息；

信息处理单元用于将穴位阻抗信息直观地反映在综合诊断图中；将穴位处阻抗X(kΩ)分为六个范围：X≤80；80≤X<85；85≤X<90；90≤X<95；95≤X<100；X≥100，并将每个区间分别赋予深蓝、浅蓝、绿、黄、红、黑六种代表颜色，以实现在融合后清晰明了的表现被测穴位的阻抗特性；

图像融合单元用于将上述赋予不同颜色的阻抗点与可见光实景图像融合，形成阻抗信息与人体表穴位定位信息相融合的图片，后再与热像图融合；实现根据需求选择融合程度不同的人体综合诊断图。

进一步的，在穴位的电阻抗信息采集中，采用生物电阻抗仪，工作过程如下：

(1)用一对电极把恒流源产生的电流注入被检测皮肤表面，用另一对电极拾取在电流激励下皮肤的电压，经过放大解调后传输至信号处理单元；

(2)提取复合信号中有意义的信号进行分析；其中穴位作为标志点，由专业中医医师选取，并在被测部位皮肤表面标记。

进一步的，热像图的采集通过PET胶片、红外热像仪和照相机完成，PET胶片为1cm的原形结构，PET胶片的下表面用于粘贴于皮肤表面，PET胶片的上表面从下到上依次集成安装有发热元件和测温元件，通过温控装置控制发热元件的导通，使PET发热元加热；红外热像仪的热灵敏度小于0.05℃。

进一步的，在进行红外热像图与可见光实景图采集时，将PET胶片粘贴于做好的标记点处，使发热元件工作加热，再进行信息的采集；若红外热像仪能够同时采集到红外热像图与可见光两张图像，则可直接应用于后续处理；若只可采集到的红外热像图，则通过应用上位机同时控制照相机与红外热像仪，进行同时拍照，在经过匹配处理后进行融合。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明将人体穴位阻抗与红外热像融合，并结合实景图叠加，既可准确对应相应人体部位，又融合了电、热的多信息综合分析。利用多传感器的综合与图像融合技术，绘制出多信息人体诊断图，可辅助中医诊断，提高其客观性，更好地服务于理论研究与临床治疗。

2.根据穴位阻抗的大小不同，赋予其特定的颜色，极大地提高了融合后图像的直观性；创造性地将穴位阻抗、人体皮肤热红外信息、可见光信息融合至一张图像中，丰富了医师诊断可利用的有效信息，帮助患者清晰直观地了解自身健康状况，且可用于分析治疗前后变化的效果；可根据使用需求方便快捷地调整阻抗信息与红外信息的融合程度，选取需要的有用信息，避免相互干扰，提高工作效率。

附图说明

图1是PET胶片的结构示意图。

图2是阻抗颜色图与可见光实景融合示意图。

图3是可调节的综合人体诊断图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息穴位图系统，系统分为信息采集、信息处理、图像融合三个部分。

在信息采集部分中主要涉及穴位的电阻抗信息采集、皮肤表面温度信息采集以及可见光实景图片的采集三部分。阻抗信号的测量通常借助于置于体表的电极系统，向测试对象注入低于兴奋阈值的恒定交流电流，同时检测相应的电压变化，获得被测组织的阻抗信息。在穴位的电阻抗信息采集中，采用生物电阻抗仪，

具体工作过程如下：首先用一对电极把恒流源产生的电流注入被检测皮肤表面，用另一对电极拾取在电流激励下皮肤的电压，经过放大解调后传输至信号处理部分，再提取复合信号中有意义的信号进行分析。

在穴位阻抗测试中，穴位作为标志点，是由专业中医医师选取的，并在被测部位皮肤表面标记。由于红外热像仪无法直接拍摄到皮肤表面定位点，在此通过直径1cm圆形PET胶片1，见图1，底面用于粘贴皮肤表面，发热元件2集成至PET胶片正面，测温元件2和发热元件3固定在一起，通过温控装置控制发热元件的导通，使PET发热元加热，可进行温控避免高温对人体造成损伤。且加热面积小，故可忽略加热产生的热量影响被测皮肤整体区域的测量。在进行红外热像与可见光信息采集时，需要将上述PET胶片粘贴于医师做好的标记点处，使发热元件工作加热，再进行信息的采集。红外热像仪在选取中应注意技术参数，采用热灵敏度应小于0.05℃的热像仪，热灵敏度高有助于更好区分人体表面细小温度变化。且由红外热像仪型号的选择不同，可见光实景图的采集也将有所不同。若红外热像仪可同时采集到红外与可见光两张图像，则可直接应用于后续处理，若只可采集到的红外图像，则需应用上位机同时控制可见光摄像头与热像仪，进行同时拍照，在经过匹配处理后进行融合。

在信息处理部分，主要为解决将穴位阻抗信息直观地反映在综合诊断图中的问题。福建省中医药研究院等单位曾利用双电极法对经络进行测试，发现皮肤低阻抗点的阻抗值一般为80-100kΩ，而非低阻抗点的阻抗值均超过600kΩ，根据阻抗值的变化范围，将穴位处阻抗X(kΩ)分为六个范围：X≤80；80≤X<85；85≤X<90；90≤X<95；95≤X<100；X≥100，并将每个区间分别赋予深蓝、浅蓝、绿、黄、红、黑六种代表颜色，以实现在融合后清晰明了的表现被测穴位阻抗特性。在同时进行红外与可见光图像拍摄后，可根据穴位阻抗测量时的标记点进行两张图像的匹配，更加方便快捷。

在图像融合部分，将上述赋予不同颜色的阻抗点与可见光实景图像融合，形成初步的阻抗信息与人体表穴位定位信息相融合的图片，后经处理将红外热像图与之融合。最终实现可以根据需求选择融合程度的人体综合诊断图。

具体的，以左手臂内侧的手太阴肺经为例，具体操作进一步说明如下：

准备的仪器主要有：生物电阻抗仪、红外热像仪、照相机、上位机电脑、三角支架。

在信息采集部分，首先进行穴位电阻信息的采集。由中医医师选取左手臂内侧的手太阴肺经上鱼际穴、太渊穴、孔最穴、尺泽穴四个穴位。以穴点为中心周围直径1cm的圆圈内作为穴区,用棉签蘸生理盐水轻轻将穴区皮肤擦净，用马克杯标记穴区，受试者静卧10分钟后，手握参考电极，测试者将探测电极端头用生理盐水棉签轻轻擦拭，置于被测部位，按动测试开关，进行电阻测定，可显示出测定值。

测量3次，记录穴点及旁开点的测定电阻值，并计算平均值。测试结束后将PET胶片加热元件粘贴至上述四个标记处，使加热元件工作。接下来进行红外热像图与可见光实景图的采集。将红外热像仪与照相机并排固定于三角支架上，使其左右并排紧邻。且二者均与上位机电脑相连接，保证同时拍摄被试区域图片。从采集到的红外热像图中，可观察到温度高的血管周围皮肤颜色深度明显。

在信息处理与图像融合部分，将采集得到的四个穴位阻抗平均值根据定义的穴位阻抗颜色图进行颜色选取，在可见光实景图中对应标记点处进行颜色的标记。将标记好的初步融合图像(图2)与热像图进行标记点的匹配，进一步融合得到可调节融合程度的综合人体诊断图(图3)，图中既可见上臂区域温度大致分布，又可清晰直观观察穴位阻抗信息。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统，其特征在于，包括信息采集单元、信息处理单元和图像融合单元；

在信息采集单元中包括穴位的电阻抗信息采集、皮肤表面温度信息采集以及可见光实景图片的采集三部分；穴位的电阻抗信息采集借助于置于体表的电极系统，向测试对象注入低于兴奋阈值的恒定交流电流，同时检测相应的电压变化，获得被测组织的阻抗信息；

信息处理单元用于将穴位阻抗信息直观地反映在综合诊断图中；将穴位处阻抗X(kΩ)分为六个范围：X≤80；80≤X<85；85≤X<90；90≤X<95；95≤X<100；X≥100，并将每个区间分别赋予深蓝、浅蓝、绿、黄、红、黑六种代表颜色，以实现在融合后清晰明了的表现被测穴位的阻抗特性；

图像融合单元用于将上述赋予不同颜色的阻抗点与可见光实景图像融合，形成阻抗信息与人体表穴位定位信息相融合的图片，后再与热像图融合；实现根据需求选择融合程度不同的人体综合诊断图。

2.根据权利要求1所述人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统，其特征在于，在穴位的电阻抗信息采集中，采用生物电阻抗仪，工作过程如下：

(1)用一对电极把恒流源产生的电流注入被检测皮肤表面，用另一对电极拾取在电流激励下皮肤的电压，经过放大解调后传输至信号处理单元；

(2)提取复合信号中有意义的信号进行分析；其中穴位作为标志点，由专业中医医师选取，并在被测部位皮肤表面标记。

3.根据权利要求1所述人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统，其特征在于，热像图的采集通过PET胶片、红外热像仪和照相机完成，PET胶片为1cm的原形结构，PET胶片的下表面用于粘贴于皮肤表面，PET胶片的上表面从下到上依次集成安装有发热元件和测温元件，通过温控装置控制发热元件的导通，使PET发热元加热；红外热像仪的热灵敏度小于0.05℃。

4.根据权利要求1或3所述人体穴位阻抗与红外热像融合的多信息综合诊断图系统，其特征在于，在进行红外热像图与可见光实景图采集时，将PET胶片粘贴于做好的标记点处，使发热元件工作加热，再进行信息的采集；若红外热像仪能够同时采集到红外热像图与可见光两张图像，则可直接应用于后续处理；若只可采集到的红外热像图，则通过应用上位机同时控制照相机与红外热像仪，进行同时拍照，在经过匹配处理后进行融合。

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