CN112164466A - 一种组织炎症全过程模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组织炎症全过程模拟方法及系统，用于根据炎症的发展情况驱动体感设备以刺激人体表征症状，包括：一种组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，包括：基于选定组织在人体模型中提取相对应的组织三维模型；初始化参数并基于所述组织三维模型生成组织动态三维模型；接收外部输入所指定的病原以及所述病原产生的组织细胞位置；基于动态三维模型模拟炎症病理发展过程；所述动态三维模型中的组织的影像基于组织数据空间中的数据生成；基于选定组织初始化控制器的阈值数据；实时监控组织数据空间中的数据，并判断所述数据与所述阈值数据的大小关系；基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及到示教领域，具体涉及到一种组织炎症全过程模拟方法及系统。
背景技术
新型冠状病毒肺炎是一种极性感染性肺炎，其病原体是一种新出现的新型冠状病毒，实际上，炎症是一种动物机体对各种致炎因子以及局部损伤所产生的防御性反应，正常情况下，炎症对人体的健康保持是有益的，只有在某些特定条件下引起的炎症过激反应，才会对人体形成有害的影响。因此，对于炎症，有必要对相关知识进行科普宣传，提高群众对相关的卫生健康知识的认知，以避免谈“炎”色变。
发明内容
本发明提供了一种组织炎症体感模拟方法及系统，能够灵活的仿真出组织炎症的病理过程和表征症状，具有良好的示教展示效果。
相应的，本发明提供了一种组织炎症全过程模拟方法，包括：
基于选定组织在人体模型中提取相对应的组织三维模型；
初始化参数并基于所述组织三维模型生成组织动态三维模型；
接收外部输入所指定的病原以及所述病原产生的组织细胞位置；
基于动态三维模型模拟炎症病理发展过程；
所述动态三维模型中的组织的影像基于组织数据空间中的数据生成；
基于选定组织初始化控制器的阈值数据；
实时监控组织数据空间中的数据，并判断所述数据与所述阈值数据的大小关系；
基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制。
可惜的实施方式，所述基于选定组织在人体模型中提取相对应的组织三维模型包括：
所述组织三维模型包括组织结构和血管结构，所述组织结构包括组织细胞以及对应的组织细胞分布位置；
所述血管结构包括血管动脉和血管静脉的结构。
可惜的实施方式，所述初始化参数包括：
对应于血管动脉初始化血管动脉数据空间及所述血管动脉数据空间的数据，以所述血管动脉数据空间的数据表示血管动脉中的炎症物质；
对应于组织初始化组织数据空间及所述组织数据空间的数据，以所述组织数据空间的数据表示组织中的炎症物质和组织细胞；
对应于血管静脉初始化血管静脉数据空间及所述血管静脉数据空间的数据，以所述血管静脉数据空间的数据表示血管静脉中的炎症物质。
可惜的实施方式，所述初始化参数还包括：
初始化血管动脉数据空间与组织数据空间之间的第一过滤器；
初始化组织数据空间与血管静脉数据空间之间的第二过滤器。
可惜的实施方式，所述体感设备具有温度调节功能、电流刺激功能和压力功能。
可惜的实施方式，基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制包括：
对体感设备发送温度上升信号，所述温度上升信号用于驱动所述体感设备升温。
可惜的实施方式，基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制包括：
对体感设备发送电流刺激信号，所述电流刺激信号用于驱动所述体感设备产生刺激电流。
可惜的实施方式，基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制包括：
对体感设备发送压力信号，所述压力信号用于驱动所述体感设备产生挤压压力。
相应的，本发明还提供了一种组织炎症全过程模拟系统，用于以上任一项所述的组织炎症体感模拟方法。
本发明提供了一种组织炎症全过程模拟方法及系统，能够灵活的仿真出组织炎症的病理过程和表征症状，具有良好的示教展示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本发明实施例的组织炎症病理过程模拟方法的方法流程图；
图2示出了本发明实施例的组织炎症全过程模拟方法的基本原理图；
图3示出了本发明实施例的血管动脉数据空间的结构示意图；
图4示出了本发明实施例的组织数据空间的结构示意图；
图5示出了本发明实施例的组织细胞的变质过程结构示意图；
图6示出了本发明实施例的体感设备第一三维结构示意图；
图7示出了本发明实施例的体感设备第二三维结构示意图；
图8示出了本发明实施例的体感设备电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
任何一个疾病过程都是全身性的，炎症作为一个常见的病理过程也是全身性的，但其固有的基本反映是发生于局部(即炎灶内)，炎症局部的基本病理变化或炎症反应的基本过程表现为变质、渗出和增生三个方面，因此，本发明实施例提供了一种组织炎症病理过程模拟方法，其目的是用于示出炎症病理变化中的变质、渗出和增生三个方面的内容，以供群众对炎症有正确的认知。
具体的，在对本发明实施例的组织炎症病理过程模拟方法进行说明前，先对炎症病理变化中的变质、渗出和增生三个方面进行说明。
变质是指炎症所发生的组织细胞变形至坏死的全过程，组织细胞变质的同时伴有组织物质代谢障碍。具体的，引起变质的原因为炎症因子的干扰，炎症因子包括病原性的、机械性的和理化性的。在变质过程中，炎症应答的副作用包括微循环障碍引起的组织的局部组织缺氧，主要表现为微血栓的形成，导致血液流速减慢和血液停滞。
渗出是指在病原因素的作用下，组织血流瘀滞，血管壁通透性增加导致血液成分渗出的过程。具体的，在病原隐私的作用下，通过神经反射，血管扩张且血流流速加快，流入组织的血液增多形成动脉性充血(即炎症充血)，血管壁通透性增加导致血液中的血浆渗出，血液变粘稠导致静脉性充血甚至是血流瘀滞的发生。具体的，随着血管壁的通透性的增加，水分子、无机盐、白蛋白、血红蛋白、β-球蛋白、γ-球蛋白、α-球蛋白、β-脂蛋白、纤维蛋白原按序渗出，当限位蛋白原渗出时，说明毛细血管的通透性已经非常大了，同时，由于以上血浆成分的相继渗出，导致组织的细胞间隙内的液体增加，会造成局部的炎性水肿。炎性水肿的积极意义在于，渗出液中带有抗体、溶菌酶、药物等物质，可稀释、抑制、灭杀生物性病原体，中和毒素；另一方面，纤维蛋白原在组织中可转化为纤维蛋白，交织成网状结构，网络病菌，有利于炎症的局限化，并成为组织修复的支架；炎性水肿不利的方面在于，渗出液虽然可经血管和淋巴管吸收回流，但液体渗出过多，会压迫脏器，引起不良后果。具体的，有关渗出液中的有利物质，下面用白细胞为例进行说明：炎症时，由于血流缓慢，血液的轴流变宽/消失，白细胞从轴流逐渐进入边流，靠近血管壁，并粘附于血管壁上，该过程称为白细胞附壁；随后白细胞伸出伪足穿过血管内皮细胞间隙，依靠阿米巴样运动，使整个胞体穿出血管，这一过程称为白细胞游出；游出的白细胞最初围绕在血管周围，以后则沿组织间隙向炎灶中心集中，这种炎性细胞侵入到炎症的组织间隙内的现象即为炎性浸润(炎细胞浸润)；具有吞噬能力的白细胞游出后，能够将病原体和组织崩解碎片吞噬并进行消化，此称为白细胞的吞噬作用；白细胞的吞噬作用是炎症防御过程的主要组成部分，但是如果被吞噬的病原微生物毒力较强不能被消化时，则可能在吞噬细胞中反之，并通过吞噬细胞移动使病原体在体内扩散。相应的，其他的炎症细胞渗出血管的形式多样，灭灶的形式多样，但本质上都是用于消除病灶细胞。
增生是指由于致炎因素的持续作用和代谢产物的刺激，使炎灶局部组织细胞增值，细胞数目增多的过程。一般情况下，炎症早期，细胞增生不明显，随着病程的增长增生逐渐明显，在炎症后期增生占主导地位(少数炎症再初期就有明显的增生改变)。除了一部分炎性细胞外，常见的而且重要的还有成纤维细胞核血管内皮细胞，二者和其他炎性细胞共同构成肉芽组织。具体的，引起炎性增生的原因包括：炎症过程中组织坏死、崩解类物的刺激；炎症代谢产物的刺激；炎区钾离子促进细胞蛋白合成过程。
综合上述说明，任何炎症都具有上述的变质、渗出和增生三种基本组织的变化，而且三者可以相互转化，这是炎症的共性；具体因个体差异，致病因素的种类和疾病发展阶段的不同，三种基本病变并非均等，通常以其中之一占优势地位，并决定炎症的基本性质。一般来讲，炎症早期以变质和渗出改变较为明显，炎症后期或慢性炎症则以增生改变较为明显。
变质、渗出和增生是炎症的病理变化，对于人体而言，炎症的局部症状表现为红、肿、热、痛和机能障碍五个方面。
“红”是指由于局部血管扩张、充血导致的血管变红(体表观察为皮肤变红)，初期由于动脉充血为鲜红色，后期发展为静脉淤血，呈暗红色。
“肿”是指由于局部充血，液体、细胞渗出以及细胞增生所导致的组织肿胀。
“热”是指由于动脉充血，血流量增多，组织分解代谢增加等因素所导致的温度升高。
“痛”是指由于炎性渗出物压迫神经末梢，以及代谢产物刺激所引起的刺痛。
“机能障碍”是指局部组织损伤或结构改变导致组织功能异常或失效。
至于炎症对人体的全身反应则较为多样，由于本发明实施例不涉及有关炎症对人体全身反应的内容，因此不额外进行说明。
由以上描述可知，炎症的局部表征症状是由炎症的病理发展过程所引起的，因此有必要先对组织炎症病理过程进行模拟，再进行表征症状的模拟展示。因此，本发明实施例的组织炎症全过程模拟方法由组织炎症病理过程模拟和组织炎症表征症状模拟两部分组成。
图1示出了本发明实施例的组织炎症病理过程模拟方法的方法流程图.
图2示出了本发明实施例的组织炎症病理过程模拟方法的基本原理图。
具体的，概括上述内容，炎症的内部病理包括变质、渗出和增生三个方面，炎症的局部表现症状为红、肿、热、痛和机能障碍五个方面。针对该内容，本发明实施例提供了一种组织炎症病理过程模拟方法，通过构建三个与血管动脉、血管静脉和组织相对应的数据空间，每一个数据空间中数据表示对应的物质组成，预先设定的数据与图像的对应关系重构出模拟影像，以达到以影像展示组织的目的；此外，通过在血管动脉数据空间中构建输入函数以及在血管静脉数据空间中构建输出函数，可模拟血液的流动效果；在血管动脉与组织之间、在组织与血管静脉之间构建过滤器以模拟血管动脉和血管静脉对物质渗出的控制，通过对各种函数的大小关系控制，可展现出不同炎症对不同个体的多种炎症病理过程，具有良好的展示效果。
具体的，本发明实施例的组织炎症病理过程模拟方法包括：
S101：基于选定组织在人体模型中提取相对应的组织三维模型；
具体的，本发明实施例所提供的组织炎症病理过程模拟方法，主要用于展示炎症的病理过程，即变质、渗出、增生三个方面的内容，其中，变质是发生在组织(组织仅指组织本身，并不包括血管、淋巴等)任意位置的一种情况，变质的产生对于炎症而言相当于诱因；渗出是指血管至组织(组织中的组织液)之间的物质泄漏行为，其中还可能有其他如淋巴等器官的参与；增生则是血管和组织(包括其中的细胞)都可能产生的变化。
因此，本发明实施例将人体模型的结构限定为至少需要包括组织结构和血管结构(动脉结构、静脉结构以及相应的毛细血管结构)，其中，组织结构包括组织中的细胞组成以及细胞分布位置，具体的，组织结构在后续的步骤中保持不变，发生变化的主要是组织液中的物质变化情况；血管结构仅包括血管的血管壁结构，同样的，血管壁结构在后续的步骤中保持不变。因此，综合而言，组织三维模型仅是为了展示出人体组织的固有形态，其中的物质变化才是炎症的主要产生原因。
S102：初始化参数并基于所述组织三维模型生成组织动态三维模型；
具体的，本发明实施例首先需要构建三个数据空间和两个过滤器，分别为血管动脉数据空间、组织数据空间和血管静脉数据空间，两个过滤器分别为第一过滤器和第二过滤器。
具体的，血管动脉数据空间对应于血管动脉，其内的数据用于表示血管动脉的物质组成，具体的，对于不同的物质可采用多种方法进行区分。可选的，可利用数据占用的字节长度进行区分，也可利用数据本身的大小进行区分，具体实施中，由于第一过滤器和第二过滤器的设置方式需要与数据的区分方法相关联，后续会对上述的方式进行对应说明，其余的方法可根据本发明实施例所介绍的思想进行理解得出，本发明实施例不一一进行说明。具体的，每一类的数据分别有特定的对应的数据图像，这与所设定的关联性有关，例如，若采用数据占用的字节长度对不同类型的数据进行区分，水分子的数据长度为1字节，水分子的三维图像预先进行记录，相应的，不同组织的血管动脉数据中的水分子数量是相对固定的(或可认为在该模拟展示的模型里面是相对固定的)，相应的，数据长度为1字节的数据的数据量会存在一个初始值，在生成血管动脉影像时，根据血管动脉数据空间中水分子(数据长度为1字节)的数据量以及水分子的三维图像，随机在在血管动脉的轮廓中对水分子进行空间填充。具体的，由于不同物质具有大小差异，具体实施中，对三维图像所占用的空间较大的物质首先进行填充，然后将已填充的物质所占用的空间判定为不可用，再进行下一中占用空间较小的物质进行填充，直至血管动脉数据空间内的数据全部填充完毕，生成血管动脉影像。
图3示出了本发明实施例的血管动脉数据空间的结构示意图。此外，由于本发明实施例以组织为展示单元，相对而言，组织的血管动脉可视为一个独立的输入端，用于组织的物质输入，因此，相应的，血管动脉数据空间中连接有一个第一数据生成器和第一数据消除器；具体的，第一数据生成器用于定时生成血管动脉数据空间的相关数据并添加至血管动脉数据空间中，第一数据消除器用于定时从血管动脉数据空间删除相关数据，具体的，由于本发明所展示出的模型血管动脉和血管静脉虽然模型上通过毛细管连接，但实质上是两个分别的空间，因此，对于血管动脉而言，需要仿真血液流动，第一数据生成器和第一数据消除器是必不可少的，具体的，由于第一数据生成器和第一数据消除器的数据具有一定的对应关系，通过抵消后，可仅用第一数据生成器就能够达到模拟血液流动的效果。
具体的，第一数据生成器中包括若干个生成函数，每一个第一生成函数分别对应与一种数据类型的数据生成，相应的，不同数据类型的数据具有不同的生成速度，生成速度通过所对应的生成计时器进行控制；同理，第一数据消除器中包括若干个消除函数，每一个消除函数用于通过对应的消除定时器控制，在血管动脉数据空间中消除对应的数据。通过第一数据生成器和第一数据消除器的设置，可使血管动脉数据空间中的数据动态变化，相对应的，映射到血管动脉影像中的即为血液的流动性。
图4示出了本发明实施例的组织数据空间的结构示意图。参照附图图4，一般情况下，血管动脉中的物质、组织(组织液)中的物质和血管静脉中的物质的组成是一致的，在人体表现正常的条件下，三者中的物质保持动态平衡。因此，在初始状态下，根据三者中的预先测定(或预先假定)的物质组成，定义出相关的数据空间的数据(物质)的组成情况，并同时根据动态平衡确认第一过滤器和第二过滤器，使三者中的物质保持不变。
相对应的，与血管动脉的上述介绍相类似，血管静脉所对应的血管静脉数据空间也连接有一个第二数据生成器和第二数据消除器，其中，第二数据生成器用于模拟从毛细血管流进动脉的物质，第二数据消除器用于模拟从血管静脉流出的物质。与血管动脉有所区别的是，第二数据消除器对数据的消除速率要大于第二数据生成器的生成速度，从而使血管静脉呈物质流出的状态。
综合而言，假设血管动脉负责物质的流入、组织负责物质的中转、血管静脉负责物质的流出，在人体正常的条件下，对于每一种具体的物质a，物质a流入血管动脉的速度(物质a对应的数据在血管动脉数据库中的产生速度)与物质a流出血管静脉的速度(物质a对应的数据在血管静脉数据库中的消除速度)相同，物质a在组织液中的量基本保持不变(在本发明实施例中认定为保持不变)。其中，由于涉及到物质的流转问题，本发明实施例通过第一过滤器和第二过滤器对具体的物质在血管动脉、组织液、血管静脉中的流转进行控制，具体的，第一过滤器设置在血管动脉数据空间和组织数据空间之间，第二过滤器设置在组织数据空阿金和血管静脉数据空间之间。
具体的，在第一过滤器中，第一过滤器包括若干个对应于具体的物质(数据类型)的渗出过滤函数，具体的，渗出过滤函数的作用为以一定的速率将对应的数据从血管动脉数据空间转移至组织数据空间中；第二过滤器包括若干个对应于具体的物质回流过滤函数，具体的，回流过滤函数的作用为以一定的速率将对应的数据从组织数据空间中转移至血管静脉数据空间中。
具体的，每一个渗出过滤函数前还设置有一渗出系数，具体的，渗出系数默认条件下为一初始值，渗出系数在初始值状态下，表示组织运行正常，当炎症发生时，可能会导致血管的动脉管壁的通透性增加，一些大分子物质的透出速率相对增加，从数据方面考虑，渗出系数增大，对应的渗出过滤函数所产生的过滤速度加快；同理，每一个回流过滤函数钱还设置有一回流系数。
需要说明的是，过滤函数的形式多样，其目的为从输入端的数据中的一部分输出至输出端的对象上，本质上可以为定时执行的数据转移操作指令，也可以为速度平均的数据转移操作指令，对应的系数则是用于控制数据转移在设定基础上的速率变化，一般的，系数与数据的转移速率为正相关关系。
综合上述步骤S102的说明，通过初始化各种参数，在组织三维模型的基础上产生组织动态三维模型。
S103:接收外部输入所指定的病原以及所述病原产生的组织细胞位置；
图5示出了本发明实施例的组织细胞的变质过程结构示意图。具体的，根据所测定的数据内置有若干种病原类型，本发明实施例所展示的病原为病毒性的和生理性等非机械性病原，具体的，在获取不同病原的数据时，本发明实施例主要需要获取关于病原对组织细胞的损害速度的差异，针对于不同的病原，通过统计可以获取到各种病原对相应的组织细胞的损害速度的差异，并以该差异为基础建立每一种的病原的感染速度函数；需要说明的是，此处所述的感染速度函数不一定是绝对速度，也可以为相对速度，只要不同病原的感染速度函数基于同一基准进行建立即可。具体实施中，可通过数字模拟的方式，在定义感染速度函数后，以模型的某一细胞为中心进行感染模拟，以模拟病原对细胞的感染，同步的，与实体发生的病原感染速度(组织切片模拟观察)相对比，通过差异性对比后调整感染速度函数，以提高感染速度函数与实际感染速度的一致性。需要说明的是，感染速度函数一般条件下并非线性函数，一般情况下感染速度函数是一个动态变化的函数，由于本发明实施例仅用于展示作用，因此，为了简化数据的获取难度，通常感染速度函数定义为一个与时间所关联的高次函数(一次以上)，具体的，感染速度函数的幂通过函数拟合实际的方式得到；具体的，在本发明实施例中，针对炎症的变质状态，感染速度函数命名为变质函数，变质函数是由病原所决定的一个函数。
具体的，为了在组织数据空间中对正常的组织细胞和变质的组织细胞进行区分，本发明实施例在组织数据空间定义了有关组织细胞的固定量的数据，具体的，正常的组织细胞以一种数据类型(数据大小)的数据表示，变质的组织细胞以另一种数据类型(数据大小)的数据表示，两种数据可以相互转化，总数保持不变；具体的，在影像展示中，所有组织细胞定点定位展示保持空间位置的不变，在接收外部所指定的组织细胞位置后，以该点为初始点，呈辐射扩散式的展示变质的组织细胞。具体的，正常的组织细胞可以以一种颜色显示，变质的组织细胞可以以另一种颜色显示。
具体的，在接收外部输入指定病原以及病原产生的组织细胞位置后，对于组织数据空间中的组织细胞对应的数据而言，在变质函数的作用下，表示正常组织细胞的数据开始转换为变质组织细胞的数据，在影像方面，由于变质组织细胞的增多和正常组织细胞的减少，相应的，影像的图像发生相应变化，具体的，以所接收的病原产生的组织细胞为中心，根据变质组织细胞的数据量，呈辐射扩散式的对其他组织细胞进行感染，即变质组织细胞的对应的数据量在对饮的影像中是有规律分布的，而不是随机分布的，这与其余物质的分布具有一定差异性。
S104：基于动态三维模型模拟炎症过程；
在病原产生后，组织开始进行免疫并伴随有炎症。
具体的，在病原确定后，从医学角度而言，由于组织细胞的变质会刺激血管动脉和血管静脉充血，总体表现为血液瘀滞和血管通透性升高。在本发明实施例中，对于数据而言，其总体变化情况为第一数据生成器的生成速度增加、第二数据消除器的数据消除速度减小，第一过滤器的渗出速度增加，第二过滤器的回流速度减少。
因此，为了对上述所涉及的因素进行调控，本发明实施例针对不同的病原定义有一影响因子，具体的，影响因子的作用为根据当前的组织细胞感染情况(感染百分比)对第一数据生成器的生成速度、第二数据消除器的数据消除速度、第一过滤器的渗出速度和第二过滤器的回流速度进行调控。
具体的，针对不同的病原所引起的炎症反映距离程度是不一致的，假设组织中的组织细胞总量为Z,正常的组织细胞数量为Z1，影响因子ε可定义为
其中，ε0和ψ为针对不同病原的预设定的常数，ε0指炎症初期病原对炎症反应的过激反应程度，ψ则是指炎症过程中病原对炎症的持续过激反应程度，具体的，有关于ε0和ψ的具体数值，都是相对设置的，只需要反应不同病原的差异性即可。
具体的，影响因子ε对第一数据生成器的生成速度的影响在于，影响因子ε越大，第一数据生成器中的定时器的定时时间会相应增加，即影响因子ε的与相应的生成定时器的定时时间为正相关关系。
具体的，影响因子ε对第二数据消除器的数据消除速度的影响在于，影响因子ε越大，第人数据生成器中的第二数据消除定时器的定时时间会相应增加，即影响因子ε的与相应的数据消除定时器的定时时间为正相关关系。
具体的，影响因子ε对第一过滤器的渗出速度的影响在于，视影响因子ε的具体数值的大小，第一过滤器中不同的渗出过滤函数的渗出系数会发生变化。具体的，由于过滤函数对应的是具体的一种炎症细胞，血管动脉的通透性的变化会使相应大小的炎症细胞透出，因此，每一种过滤函数实质是指一种具体炎症细胞的透出速率，因此，根据影响因子ε的具体数值的大小的不同，影响因子ε对不同过滤函数的渗出系数造成影响，对应的过滤函数的渗出系数如果受影响因子ε刺激后(在影响因子ε的影响范围内)，则会从初始值突变至另一较大值，在影像中则表现出该物质从血管动脉中渗透至组织液中的量突然增加。
同理，具体的，影响因子ε对第二过滤器的回流速度的影响也是相似的，但由于血管静脉的血液淤塞，影响因子ε对第二过滤器的回流速度的影响程度较低，即对应的回流函数的回流系数如果受影响因子ε刺激后(在影响因子ε的影响范围内)，则会从初始值突变至另一较大值的幅度较渗出过滤函数的小。
通过上述实施方式，起到的模拟炎症中渗出的作用。
具体的，炎症细胞对病原是具有一定的灭活作用的，病原在灭活后，组织细胞增生，变质细胞被处理，以恢复组织的原有结构。在宏观方向(组织的影像层面)，炎症细胞综合而言是起到修复变质组织细胞的作用，即起到了驱使组织细胞从变质状态转换为正常状态的作用。因此，为了体现炎症细胞的作用，如附图图5所示，对于特定的病原而言，每一类型(每一个)炎症细胞都具有特定的修复函数，具体的，修复函数是用于将炎症细胞从变质状态转换为正常状态的函数，每一个炎症细胞的修复函数叠加得到总的修复函数，所述总的修复函数即为炎症细胞从变质状态转换为正常状态的速度函数。具体的，由于炎症发生时，炎症细胞会渗出至组织液中，因此，组织液中的炎症细胞数量增加，相对应的，修复函数随着时间的发展会逐渐增加。
在炎症过程中，以组织细胞是否完全变质为判定依据，判定组织是否坏死。在组织坏死前，存在两种可能性，分别为组织细胞完全变为正常，炎症停止，病原消失；变质函数和修复函数动态平衡，变质的组织细胞量和正常的组织细胞量动态平衡，炎症转化为慢性炎症，并有可能产生增生。具体的，在宏观上看，增生主要为细胞量(不限定具体类型的细胞)的增多，因此，由于输入和输出受限，组织液中的细胞会相应增多，因此，可用于模拟到一部分的增生影像。
上述步骤为组织炎症病理过程模拟的过程，通过构建三个与血管动脉、血管静脉和组织相对应的数据空间，每一个数据空间中数据表示对应的物质组成，预先设定的数据与图像的对应关系重构出模拟影像，以达到以影像展示组织的目的；此外，通过在血管动脉数据空间中构建输入函数以及在血管静脉数据空间中构建输出函数，可模拟血液的流动效果；在血管动脉与组织之间、在组织与血管静脉之间构建过滤器以模拟血管动脉和血管静脉对物质渗出的控制，通过对各种函数的大小关系控制，可展现出不同炎症对不同个体的多种炎症病理过程，具有良好的展示效果。在模拟过程中，仅用相关的函数或参数对过程所涉及的变化进行调整，并在自然状态下产生最终态的展示，可模拟出人体内复杂的炎症病理变化过程，同时展现出炎症的不确定性，以达到良好的科普效果。
S105：基于选定组织初始化控制器的阈值数据；
具体的，表征症状都是由组织液中的成分变化所引起的，具体的，肿是由组织液的水分子以及各种炎症物质的量的增多所造成的，热则是某些炎症物质的数量增多(发挥作用)所导致的组织分解增高和产热增强所造成的，痛则是由炎症物质以及相应的代谢产物压迫神经末梢造成的，功能障碍则是由于选定组织中的组织细胞变质的数量变化从量变所造成的质变变化。
因此，相应的，为了通过数值反映出表征症状的变化，本发明实施例的所述阈值数据是指生成表征症状的阈值，具体的，包括：
组织液中引起发热的炎症物质的发热阈值含量：具体的，引起发热的炎症物质有IL-1、TNF、PGE等炎症物质，但其含量高于所述发热阈值含量时，表示会产生发热症状；
组织液中的总物质的肿胀阈值含量：具体的，每一个具体的组织的细胞液含量都是相对固定的，当细胞液中的物质增多时，并高于所述肿胀阈值含量时，则表示会产生肿胀症状；
组织液中与神经相贴的变质组织细胞的数量阈值：具体的，由于神经具有一定的空间性，本发明实施例以与神经接触的变质组织细胞的数量作为判定是否产生痛感症状的衡量标准，当与神经基础的变质组织细胞大于一定数量时，则表示产生痛感；
组织液中与变质组织细胞与组织细胞的比值阈值：本发明实施例以变质组织细胞与组织细胞的比值判定组织是否产生机能失效，当变质组织细胞与组织细胞的比值大于所述比值阈值时，判定为组织机能失效。
S106：控制器实时监控组织数据空间中的数据，并判断所述数据与所述阈值数据的大小关系；
具体的，实时监控组织数据空间中的数据(与所述阈值数据相关联的数据)，判断数据与对应的阈值数据之间的大小关系。
S107：基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制。
具体的，本发明实施例的热、肿、痛和机能失效由体感设备实现。相应的，体感设备
具体的，本发明实施例的体感设备结构为：
图6示出了本发明实施例的体感设备第一三维结构示意图，图7示出了本发明实施例的体感设备第二三维结构示意图，图8示出了本发明实施例的体感设备电路结构示意图。
具体的，所述体感设备包括贴片主体901，所述贴片主体901中部朝背面凸起形成底盖902，所述底盖902内形成容腔；
在所述贴片主体901的正面上设置有密封所述容腔的弹性薄膜903；
所述容腔内填充有气体；基于气体获取难度和气体的热膨胀系数，所述气体可选用二氧化碳；
在所述贴片主体901上设置有与所述容腔相接触的制冷元件904和制热元件905，所述制冷元件904和所述制热元件905分别基于所述控制器控制。可选的，所述制热元件905可以为热电阻，所述制冷元件904可以为半导体制冷片。
可选的，还包括第一蓄电池(用图5中制冷元件904所在区域内的电源符号示意)和第二蓄电池(用图5中制热元件905所在区域内的电源符号示意)；
所述第一蓄电池基于第一开关(用图5中制冷元件904所在区域内的开关符号示意)与所述制冷元件904形成回路，所述控制器与所述第一开关的控制端连接；
所述第二蓄电池基于第二开关(用图5中制热元件905所在区域内的开关符号示意)与所述制热元件905形成回路，所述控制器与所述第二开关的控制端连接。
具体的，控制器通过控制第一开关和第二开关，实现对制冷元件和制热元件的通电控制，通过对制冷元件和制热元件的通电控制，实现对容腔内的气体的制冷或制热，从而使容腔内的气体发生收缩或膨胀，并驱使所述弹性薄膜动作；在贴片主体贴于人体皮肤上时，弹性薄膜的运动可用于模拟人体的肿胀感受，以仿真炎症带来的肿胀体感。
可选的，所述贴片主体901的正面上还设置有微电极907；所述微电极907基于所述控制器控制。
可选的，还包括第三蓄电池(用图5中微电极907所在区域内的电源符号示意)，所述第三蓄电池一端接地，一端基于第三开关(用图5中微电极907所在区域内的开关符号示意)与所述微电极连接；所述控制器与所述第三开关的控制端连接。
具体的，控制器通过控制第三开关，实现对微电极的通电控制，在贴片主体贴于人体皮肤上时，微电极的通电可用于模拟人体的刺痛感受，以仿真炎症带来的痛感。具体的，第三蓄电池的电压一般控制在10至12V，以避免产生过大的痛感。具体的，如果需要模拟机能失效，则需要若干组体感设备共同作用在同一区域，通过整体的电流刺激产生痛感，以模拟机能失效的效果。
可选的，所述贴片主体901的正面上还设置有体感制热元件906；所述体感制热元件906基于所述控制器控制。可选的，所述体感制热元件906为热电阻。
具体的，还包括第四蓄电池(用图5中体感制热元件906所在区域内的电源符号示意)，所述第四蓄电池基于第四开关(用图5中体感制热元件906所在区域内的开关符号示意)与所述体感制热元件形成连接；所述控制器与所述第四开关的控制端连接。
具体的，控制器通过控制第三开关，实现对体感制热元件的通电控制，在贴片主体贴于人体皮肤上时，体感制热元件的通电可用于模拟人体的升温感受，以仿真炎症带来的发热感觉。
相应的，本发明实施例还提供了一种组织炎症全过程模拟系统，用于实现上述的组织炎症全过程模拟方法。
综上，本发明实施例提供了一种组织炎症全过程模拟方法及系统，通过仿真炎症的病理发展过程，从而进一步仿真炎症的表征症状，并驱动体感设备对示教用户模拟相应的表征症状，具有良好的示教科普效果。
以上对本发明实施例所提供的一种组织炎症全过程模拟方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，包括：
基于选定组织在人体模型中提取相对应的组织三维模型；
初始化参数并基于所述组织三维模型生成组织动态三维模型；
接收外部输入所指定的病原以及所述病原产生的组织细胞位置；
基于动态三维模型模拟炎症病理发展过程；
所述动态三维模型中的组织的影像基于组织数据空间中的数据生成；
基于选定组织初始化控制器的阈值数据；
实时监控组织数据空间中的数据，并判断所述数据与所述阈值数据的大小关系；
基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制。
2.如权利要求1所述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，所述基于选定组织在人体模型中提取相对应的组织三维模型包括：
所述组织三维模型包括组织结构和血管结构，所述组织结构包括组织细胞以及对应的组织细胞分布位置；
所述血管结构包括血管动脉和血管静脉的结构。
3.如权利要求2所述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，所述初始化参数包括：
对应于血管动脉初始化血管动脉数据空间及所述血管动脉数据空间的数据，以所述血管动脉数据空间的数据表示血管动脉中的炎症物质；
对应于组织初始化组织数据空间及所述组织数据空间的数据，以所述组织数据空间的数据表示组织中的炎症物质和组织细胞；
对应于血管静脉初始化血管静脉数据空间及所述血管静脉数据空间的数据，以所述血管静脉数据空间的数据表示血管静脉中的炎症物质。
4.如权利要求3所述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，所述初始化参数还包括：
初始化血管动脉数据空间与组织数据空间之间的第一过滤器；
初始化组织数据空间与血管静脉数据空间之间的第二过滤器。
5.如权利要求1所述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，所述体感设备具有温度调节功能、电流刺激功能和压力功能。
6.如权利要求5上述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制包括：
对体感设备发送温度上升信号，所述温度上升信号用于驱动所述体感设备升温。
7.如权利要求5上述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制包括：
对体感设备发送电流刺激信号，所述电流刺激信号用于驱动所述体感设备产生刺激电流。
8.如权利要求5所述的组织炎症全过程模拟方法，其特征在于，基于所述数据与所述阈值数据的大小关系对体感设备进行控制包括：
对体感设备发送压力信号，所述压力信号用于驱动所述体感设备产生挤压压力。
9.一种组织炎症全过程模拟系统，其特征在于，用于实现权利要求1至8任一项所述的组织炎症体感模拟方法。
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