CN113995383B - 一种基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统，其包括脉搏传感器组件、面部图像采集摄像头和声音采集装置，脉搏传感器组件与脉搏数据处理模块，面部图像采集摄像头与图像处理模块连接，声音采集装置与声音处理模块连接，处理器通过通信模块与远程PC端通信连接。公开一种上述系统的控制方法，包括步骤S1‑S9。本发明基于多媒体交互技术，利用三个脉搏传感器代替医生的手指对病人手腕处的寸、关、尺部位进行把脉，实现中医的“三指”把脉过程，并且将病人的脉象直接通过脉象曲线反应出来，医生在远端的PC端直接调取脉象曲线，并结合面部图像和舌苔图像，对病人的病情进行综合分析和诊断。

Description

一种基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统及方法

技术领域

本发明涉及远程中医诊断技术领域，具体涉及一种基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统及方法。

背景技术

中医诊断学是在中医基础理论指导下，研究如何诊察病情、辨别病证的基本理论、基本知识和基本技能的一门学科。中医诊断学主要包括诊法、诊病、辨证和病案四大部分。中医诊断学的基本原则有三：整体审察、诊法合参、病证结合，它是中医基础理论与临床各科之间的桥梁。中医诊断是对病人进行检查，收集与病人健康有关资料的方法。四诊包括望、闻、问、切四种诊法。中医诊断中把脉是关键的步骤，脉象能反映出人体的生理和病理情况，是观察人体内脏腑器官功能变化的重要窗口，在识别病症、判断病情、分辨病机和推断预后等方面都具有重要意义。

我国人口众多，偏远地区的医疗水平发展不平衡，高精尖的医疗设备、富有经验的名老中医多集中在大中城市，尤其是集中在医疗水平很高的三甲医院，医疗资源的偏态分布，也使有限的医疗资源不能充分得到利用。同时，人口老龄化进程加快，“看病难、看病贵”的问题凸显。远程诊断技术给偏远地区的医疗资源带来了改善，但是由于中医诊断的手段基本都需要医生面对面对患者进行把脉和诊断。所以，急需一个可远程为医生提供中医诊断信息的系统。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种远程为医生提供精确诊断信息的基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统及方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统，其包括脉搏传感器组件、面部图像采集摄像头和声音采集装置，脉搏传感器组件包括第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器均与脉搏数据处理模块，面部图像采集摄像头与图像处理模块连接，声音采集装置与声音处理模块连接，脉搏数据处理模块、图像处理模块和声音处理模块均与处理器连接，处理器通过通信模块与远程PC端通信连接；

第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器构成三指把脉采集病人手腕寸口处寸、关、尺部位的脉搏；

脉搏数据处理模块将第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器采集的脉象信息生成脉象波形，并对生成的脉象波形进行去噪处理，发送给处理器；

面部图像采集摄像头采集病人的面部图像以及舌苔图像；

图像处理模块对拍摄的面部图像和舌苔图像进行清晰度处理，再将清晰的图像发送给处理器；

声音采集装置用于病人与远端诊断医生进行交流；

处理器将图像信息和脉象波形生成诊断文件，通过通信模块将诊断文件发送给远程PC端，远程PC端读取诊断文件中包含的图像信息和脉象波形，对病人的病情进行诊断。

进一步地，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器集成在一个手环上，手环上设置有指示显示屏、开关按钮和指示灯。

提供一种上述基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统的控制方法，其包括以下步骤：

S1：将手环套在病人的手腕寸口处，并调整手环的位置，使第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器分别对应寸、关、尺部位；

S2：打开开关按钮，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器采集一次寸、关、尺部位的初始脉搏S₁、G₁和C₁；

S3：判断初始脉搏S₁、G₁和C₁中是否均大于0，若是，显示屏显示佩戴正确，等待脉搏采集，指示灯变成绿色；

S4：否则，指示灯变成红色，显示屏显示指示信息，调整手环向三个初始脉搏S₁、G₁和C₁中等于0的部位方向移动，调整好手环后，再次采集一次初始脉搏S₁、G₁和C₁；

S5：重复步骤S3-S4，直到指示灯变成绿色，显示屏显示佩戴正确；

S6：等待设定时间后，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器分别采集寸、关、尺部位的脉象信息，并生成寸、关、尺部位的三个脉象波形；

S7：采集病人的面部图像和舌苔图像，并对面部图像和舌苔图像进行清晰度处理，得到清晰图像；

S8：处理器将清晰图像和三个脉象波形生成诊断文件，利用物联网的通信模块发送给远程PC端；

S9：远程PC端读取诊断文件中的清晰的面部图像和舌苔图像和三个脉象波形，对病人的病情进行诊断。

进一步地，步骤S6包括：

S61：根据取脉压力模型计算向寸、关、尺部位施加的最佳取脉压力F，取脉压力模型为：

其中，Q为寸、关、尺部位脉搏血管的血流量，η为血液粘度，E为弹性模量，s为第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器按压面积，μ为泊松比，r为血管的半径，P为脉动压，P_e为血管外压，h为血管壁厚度；

S62：第一脉搏传感器在时间段t内向寸部施加0-F的压力，再在时间段t内将压力从F降为0，采集脉象采集周期2t内寸部的脉象波形，第一脉搏传感器停止施压；

S63：重复步骤S62，第二脉搏传感器在脉象采集周期2t内采集关部的脉象波形，第三脉搏传感器在脉象采集周期2t内采集尺部的脉象波形；

S64：对寸部的脉象波形、关部的脉象波形和尺部的脉象波形进行去噪处理，得到三个脉象波形。

进一步地，步骤S62中在时间段t内向寸部施加0-F的压力随时间的变化方程为：

进一步地，步骤S64中的去噪处理方法包括：

S641：将脉象波形均匀分解成N个小波形，计算每个小波形的小波系数；

S642：将小波系数与系数阈值进行比较，得到系数差：系数差＝小波系数-系数阈值；

S643：若系数差＞0，则将该小波的波形系数调整为(小波系数+系数阈值)/2；否则，保留原小波系数；

S644：遍历每个小波形的小波系数，循环步骤S642-S643，之后，将所有小波形拼接成第一次去噪脉象波形；

S645：将第一次去噪脉象波形继续分解成N个小波形，返回步骤S641；直到达到设定循环次数，输出平滑的脉象波形。

本发明的有益效果为：本发明基于多媒体交互技术，利用三个脉搏传感器代替医生的手指对病人手腕处的寸、关、尺部位进行把脉，实现中医的“三指”把脉过程，并且将病人的脉象直接通过脉象曲线反应出来，医生在远端的PC端直接调取脉象曲线，并结合面部图像和舌苔图像，对病人的病情进行综合分析和诊断。

并且，在进行寸、关、尺部位脉象采集时，进行分时段采集，分别采集三个部位的脉象曲线，避免不同部位采集时的相互影响，并且在脉搏传感器采集脉象曲线的过程中，依据取脉压力模型计算出最佳的取脉压力，综合考虑病人血管自身压强、脉动压等参数的影响，得到精确的取脉压力；并且在施压的过程中，压力以下凹的抛物线进行控制，随着时间的推移逐渐增大，模拟出中医把脉时寻脉，以及轻、中、重取脉过程，使得脉象曲线更符合实际医生的把脉过程。得到的脉象曲线还进行去噪处理，去除由于病人肌肉运动、手腕移动或外部振动等外界因素的影响，脉象曲线的精确度高。

附图说明

图1为基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统的原理框图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，本方案的基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统包括脉搏传感器组件、面部图像采集摄像头和声音采集装置，脉搏传感器组件包括第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器均与脉搏数据处理模块，面部图像采集摄像头与图像处理模块连接，声音采集装置与声音处理模块连接，脉搏数据处理模块、图像处理模块和声音处理模块均与处理器连接，处理器通过通信模块与远程PC端通信连接。

第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器构成三指把脉采集病人手腕寸口处寸、关、尺部位的脉搏；脉搏数据处理模块将第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器采集的脉象信息生成脉象波形，并对生成的脉象波形进行去噪处理，发送给处理器。

面部图像采集摄像头采集病人的面部图像以及舌苔图像；图像处理模块对拍摄的面部图像和舌苔图像进行清晰度处理，再将清晰的图像发送给处理器；声音采集装置用于病人与远端诊断医生进行交流。

处理器将图像信息和脉象波形生成诊断文件，通过通信模块将诊断文件发送给远程PC端，远程PC端读取诊断文件中包含的图像信息和脉象波形，对病人的病情进行诊断。

第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器集成在一个手环上，手环上设置有指示显示屏、开关按钮和指示灯。

上述基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统的控制方法包括以下步骤：

S1：将手环套在病人的手腕寸口处，并调整手环的位置，使第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器分别对应寸、关、尺部位；

S2：打开开关按钮，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器采集一次寸、关、尺部位的初始脉搏S₁、G₁和C₁；

S3：判断初始脉搏S₁、G₁和C₁中是否均大于0，若是，显示屏显示佩戴正确，等待脉搏采集，指示灯变成绿色；

S4：否则，指示灯变成红色，显示屏显示指示信息，调整手环向三个初始脉搏S₁、G₁和C₁中等于0的部位方向移动，调整好手环后，再次采集一次初始脉搏S₁、G₁和C₁；

S5：重复步骤S3-S4，直到指示灯变成绿色，显示屏显示佩戴正确；

S6：等待设定时间后，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器分别采集寸、关、尺部位的脉象信息，并生成寸、关、尺部位的三个脉象波形；具体包括：

S61：根据取脉压力模型计算向寸、关、尺部位施加的最佳取脉压力F，取脉压力模型为：

其中，Q为寸、关、尺部位脉搏血管的血流量，η为血液粘度，E为弹性模量，s为第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器按压面积，μ为泊松比，r为血管的半径，P为脉动压，P_e为血管外压，h为血管壁厚度；

S62：第一脉搏传感器在时间段t内向寸部施加0-F的压力，再在时间段t内将压力从F降为0，采集脉象采集周期2t内寸部的脉象波形，第一脉搏传感器停止施压；在时间段t内向寸部施加0-F的压力随时间的变化方程为：

脉象曲线采集时施加的压力变化与血管壁变形的关键因素有关，当血管变形时，血管横截面的形状、面积也会产生变化。由于脉象信息采集过程中脉波图主波幅值随脉压力的增大而增大，当幅值达到一定程度后，又随脉压力的增大而减小，所以设置合适的压力和变化曲线，可以使脉象曲线达到最优。

S63：重复步骤S62，第二脉搏传感器在脉象采集周期2t内采集关部的脉象波形，第三脉搏传感器在脉象采集周期2t内采集尺部的脉象波形；在进行寸、关、尺部位脉象采集时，进行分时段采集，分别采集三个部位的脉象曲线，避免不同部位采集时的相互影响。

并且在脉搏传感器采集脉象曲线的过程中，依据取脉压力模型计算出最佳的取脉压力，综合考虑病人血管自身压强、脉动压等参数的影响，得到精确的取脉压力；并且在施压的过程中，压力以下凹的抛物线进行控制，随着时间的推移逐渐增大，模拟出中医把脉时寻脉，以及轻、中、重取脉过程，使得脉象曲线更符合实际医生的把脉过程。

S64：对寸部的脉象波形、关部的脉象波形和尺部的脉象波形进行去噪处理，得到三个脉象波形。去噪处理方法具体包括：

S641：将脉象波形均匀分解成N个小波形，计算每个小波形的小波系数；

S642：将小波系数与系数阈值进行比较，得到系数差：系数差＝小波系数-系数阈值；

S643：若系数差＞0，则将该小波的波形系数调整为(小波系数+系数阈值)/2；否则，保留原小波系数；

S644：遍历每个小波形的小波系数，循环步骤S642-S643，之后，将所有小波形拼接成第一次去噪脉象波形；

S645：将第一次去噪脉象波形继续分解成N个小波形，返回步骤S641；直到达到设定循环次数，输出平滑的脉象波形。

得到的脉象曲线进行去噪处理，去除由于病人肌肉运动、手腕移动或外部振动等外界因素的影响，脉象曲线的精确度高。

S7：采集病人的面部图像和舌苔图像，并对面部图像和舌苔图像进行清晰度处理，得到清晰图像；

S8：处理器将清晰图像和三个脉象波形生成诊断文件，利用物联网的通信模块发送给远程PC端；

S9：远程PC端读取诊断文件中的清晰的面部图像和舌苔图像和三个脉象波形，对病人的病情进行诊断。

本发明基于多媒体交互技术，利用三个脉搏传感器代替医生的手指对病人手腕处的寸、关、尺部位进行把脉，实现中医的“三指”把脉过程，并且将病人的脉象直接通过脉象曲线反应出来，医生在远端的PC端直接调取脉象曲线，并结合面部图像和舌苔图像，对病人的病情进行综合分析和诊断。

Claims (2)

1.一种基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统的控制方法，所述基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统包括脉搏传感器组件、面部图像采集摄像头和声音采集装置，所述脉搏传感器组件包括第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器，所述第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器均与脉搏数据处理模块，所述面部图像采集摄像头与图像处理模块连接，所述声音采集装置与声音处理模块连接，所述脉搏数据处理模块、图像处理模块和声音处理模块均与处理器连接，所述处理器通过通信模块与远程PC端通信连接；

所述第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器构成三指把脉采集病人手腕寸口处寸、关、尺部位的脉搏；

所述脉搏数据处理模块将第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器采集的脉象信息生成脉象波形，并对生成的脉象波形进行去噪处理，发送给处理器；

所述面部图像采集摄像头采集病人的面部图像以及舌苔图像；

所述图像处理模块对拍摄的面部图像和舌苔图像进行清晰度处理，再将清晰的图像发送给处理器；

所述声音采集装置用于病人与远端诊断医生进行交流；

所述处理器将图像信息和脉象波形生成诊断文件，通过通信模块将诊断文件发送给远程PC端，远程PC端读取诊断文件中包含的图像信息和脉象波形，对病人的病情进行诊断；

所述第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器集成在一个手环上，所述手环上设置有指示显示屏、开关按钮和指示灯；

其特征在于，包括以下步骤：

S1：将手环套在病人的手腕寸口处，并调整手环的位置，使第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器分别对应寸、关、尺部位；

S2：打开开关按钮，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器采集一次寸、关、尺部位的初始脉搏S₁、G₁和C₁；

S3：判断初始脉搏S₁、G₁和C₁中是否均大于0，若是，显示屏显示佩戴正确，等待脉搏采集，指示灯变成绿色；

S4：否则，指示灯变成红色，显示屏显示指示信息，调整手环向三个初始脉搏S₁、G₁和C₁中等于0的部位方向移动，调整好手环后，再次采集一次初始脉搏S₁、G₁和C₁；

S5：重复步骤S3-S4，直到指示灯变成绿色，显示屏显示佩戴正确；

S6：等待设定时间后，第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器分别采集寸、关、尺部位的脉象信息，并生成寸、关、尺部位的三个脉象波形；

S7：采集病人的面部图像和舌苔图像，并对面部图像和舌苔图像进行清晰度处理，得到清晰图像；

S8：处理器将清晰图像和三个脉象波形生成诊断文件，利用物联网的通信模块发送给远程PC端；

S9：远程PC端读取诊断文件中的清晰的面部图像和舌苔图像和三个脉象波形，对病人的病情进行诊断；

所述步骤S6包括：

S61：根据取脉压力模型计算向寸、关、尺部位施加的最佳取脉压力F，所述取脉压力模型为：

其中，Q为寸、关、尺部位脉搏血管的血流量，η为血液粘度，E为弹性模量，s为第一脉搏传感器、第二脉搏传感器和第三脉搏传感器按压面积，μ为泊松比，r为血管的半径，P为脉动压，P_e为血管外压，h为血管壁厚度；

S62：第一脉搏传感器在时间段t内向寸部施加0-F的压力，再在时间段t内将压力从F降为0，采集脉象采集周期2t内寸部的脉象波形，第一脉搏传感器停止施压；

S63：重复步骤S62，第二脉搏传感器在脉象采集周期2t内采集关部的脉象波形，第三脉搏传感器在脉象采集周期2t内采集尺部的脉象波形；

S64：对寸部的脉象波形、关部的脉象波形和尺部的脉象波形进行去噪处理，得到三个脉象波形；

所述步骤S62中在时间段t内向寸部施加0-F的压力随时间的变化方程为：

2.根据权利要求1所述的基于物联网的中医远程望诊信息化处理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S64中的去噪处理方法包括：

S641：将脉象波形均匀分解成N个小波形，计算每个小波形的小波系数；

S642：将小波系数与系数阈值进行比较，得到系数差：系数差＝小波系数-系数阈值；

S643：若系数差＞0，则将该小波的波形系数调整为(小波系数+系数阈值)/2；否则，保留原小波系数；

S644：遍历每个小波形的小波系数，循环步骤S642-S643，之后，将所有小波形拼接成第一次去噪脉象波形；

S645：将第一次去噪脉象波形继续分解成N个小波形，返回步骤S641；直到达到设定循环次数，输出平滑的脉象波形。