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56090字硕士毕业论文基于单片机的激光针灸仪的研制

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:56090字
论点:针灸,激光,手法
论文概述:

本文是单片机论文,主要论述了影响激光生物组织相互作用的热响应参数的介绍,从理论上推到了激光照射下穴位组织的温度分布。

论文正文:

第一章许仑

1.1课题的研究背景和意义
由于中医针灸技术的丰富多样性,目前的激光针灸仪无法实现中医针灸中丰富的针灸技术。目前,激光针灸的临床应用仍处于探索阶段。激光针灸对人体组织的作用机制需要进一步研究,激光针灸的治疗效果也缺乏定性、定量和对比研究。传统针灸技术已建立的定量参数能否作为激光针灸实现针灸技术的模型参数,以及它们在激光针灸研究与实现中的应用需要进一步研究。目前,激光针灸的研究主要分为两个方面:激光生物组织相互作用的研究和激光针灸仪器的发展。激光生物组织相互作用的研究主要包括组织光学和热学参数的静态和动态特性、光在组织中的传输和光引起的能量变化、激光照射下组织的光热响应、激光照射组织引起的细胞力学性质的变化以及激光[4 -6]对疾病的诊断和治疗。激光针灸仪的发展主要集中在光源的发展、激光的驱动、激光针灸仪的总体设计及其临床应用[7】。目前,研制的激光针灸仪已广泛应用于临床,在治疗各种常见病和一些疑难杂症如炎症、运动损伤、肌肉疾病、抑郁症、更年期综合征、肥胖症、器官移植和物理治疗、糖尿病、关节疾病和骨刺、视神经萎缩、戒烟、肿瘤治疗、中风、面瘫、美容等方面取得了良好的治疗效果,并在治疗各种常见病和一些内外、妇女、儿童、面部特征和皮肤病学方面的疑难杂症方面取得了良好的治疗效果,[8 -18]。

1.2激光针灸国内外研究现状
激光生物组织作用机制领域最活跃的研究小组是奥地利格拉茨医科大学格哈德·莱彻(Gerhard Letcher)的研究小组,该小组利用红外热成像技术测试激光针灸穴位的温度分布。用激光多普勒血流仪(LDF)和激光多普勒成像(LDI)检测激光照射穴位后微循环的变化,用功能核磁共振成像(fMRI)、脑近红外光谱(NIRS)、经颅多普勒(TCD)和生物电(脑电图)[23)等现代高科技技术测量针灸作用下可能与激光生物相互作用机制有关的脑神经、血流和电位参数。以往的研究表明,针灸治疗过程中,被治疗穴位的温度明显升高,血液灌注明显增加,微循环改善,穴位辐射能增加,神经元活性增强,组织功能和形态的其他变化都朝着有利于疾病治疗的方向发展。刺激强度不同,各种参数的变化也不同。这些参数的变化不仅是激光诊断的基础,也是激光治疗和保健的基础。虽然激光照射下组织反应的测量和分析方法侧重点不同,但它们为人们理解针灸机理提供了具有很大参考价值的实验数据,为最终揭示针灸机理奠定了基础。
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第二章针灸与生物组织的相互作用机制

2.1传统针灸技术及其机制
中国针灸疗法是针灸的结合,它以中医经络理论为基础和指导,通过刺激穴位来刺激经络的功能。中医针灸疗法往往结合针灸疗法,发挥互补作用,达到更好的治疗效果。
以上对针刺过程中针体应力特征参数的提取和分析,为传统针灸和激光针灸参考值的比较、激光针灸建模以及激光针灸仪器的开发和功能实现奠定了理论定量基础。

2.2激光生物组织相互作用
激光组织的相互作用主要体现在激光照射下组织的光热响应上,这在很大程度上取决于激光源参数和照射组织的光热特性。激光治疗中激光的基本辐射参数包括:1)连续激光功率、照射时间和光斑直径;2)脉冲激光每个脉冲的能量、照射时间、光斑直径、重复率和脉冲数。连续激光最重要的参数是辐射功率密度[瓦/米2],它是激光照射组织的功率和光斑大小的函数。激光组织相互作用过程中发生的光热反应如图2- 11所示。

第三章激光针灸模型的建立及激光针灸仪的硬件设计..............................28
3.1温度检测系统.....................................................................28
3.2激光针灸模型的建立............................................................31
第四章激光针灸仪的温度场测试及软件设计..............................43
4.1温度检测系统软件设计............................................................43
第5章系统测试实验......................................................................................51
5.1激光针灸推拿的实现...................................................................51
5.1.1激光灸手法的实现.......................................................................51
5.1.2激光针灸推拿的实现....................................................................................52
5.2激光针灸仪疗效的定量描述....................................................................54

第5章系统测试实验

5.1激光针灸操作的实现
从以上章节的介绍可以看出,艾灸操作中的温和灸和回旋灸是通过向半导体激光器提供恒定的驱动电流来实现的,使得在一段时间内保持其出射光功率不方便。在本课题激光针灸仪的硬件设计中,在保持半导体激光分支电路电阻值不变的情况下,其驱动电压的变化会引起驱动电流的相应变化,因此其驱动电流的变化趋势与单片机主控电路通过数模转换模块发送给半导体激光分支电路的驱动电压的变化趋势一致,从而调节半导体激光器发出的光的功率。模拟温和灸时,只需固定激光光源,而模拟回旋灸时,只需按照传统回旋灸运动规律移动激光光源。激光针灸仪实现艾灸技术时半导体激光器的驱动电压采集波形如图5-1至5-4所示。

5.2激光针灸仪治疗效果的定量描述
在图5- 8至5- 10中,红色星号曲线为中医灸法作用下针灸程度-人体穴最大穴位-组织表面的温度变化曲线,蓝色圆圈曲线为本课题设计的激光针灸仪模拟传统灸法时照射穴位组织表面的温度变化曲线,黑色左三角形曲线为商用激光针灸穴位照射治疗过程中照射穴位组织表面的温度变化曲线
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结论

本课题的研究主要集中在以下几个方面:(1)引入影响激光生物组织相互作用的热响应参数,从理论上推动激光照射下穴位组织的温度分布。(2)在总结和分析中医针灸机理的前提下,以艾灸技术为重点,选择温度作为艾灸效果的定量描述,设计了温度检测系统,用于测量和分析传统艾灸过程中艾灸点的表面温度。(3)在分析中医针灸与激光生物组织相互作用机理的前提下,提出了一种建立激光针灸模型的方法。(4)在建立激光针灸模型的基础上,设计激光针灸仪的软硬件,实现中医针灸技术。(5)以艾灸为重点,测量设计的激光针灸仪照射组织表面的温度,并与传统艾灸进行比较。实验结果表明,所设计的激光针灸仪的灸疗技术基本上可以实现对传统灸疗的模拟,针灸技术的实现主要是通过调节半导体激光器的驱动电流,使发射光功率按照一定的规律变化来实现的。本课题设计的激光针灸仪基本上可以实现中医针灸技术中基本艾灸技术和提插技术的模拟,但系统是在开环状态下实现的,对外界环境的干扰很敏感。在以后的研究中,目的是利用控制算法完善激光针灸的功能实现,真正用激光针灸取代中医针灸,使激光针灸仪进入千家万户。

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参考文献(省略)