專利名稱：一種由針灸針刺手法刺激引發(fā)的生物信息針療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療和保健用的針療儀(亦稱"電針灸儀"或"電針儀")。 該針療儀是使用名家針刺手法通過刺激作用引發(fā)，并從生物體能夠匯聚來自 穴位刺激引發(fā)的所有傳入信息編碼的神經(jīng)反應(yīng)峰電位信號(hào)作為電脈沖信號(hào) 源，這種峰電位電脈沖序列能夠準(zhǔn)確表達(dá)和量化各種針灸針刺手法引發(fā)的生 物電信息，進(jìn)一步提高針療儀的臨床療效。
背景技術(shù)：
經(jīng)皮神經(jīng)電刺激療法(周圍神經(jīng)粗纖維電刺激療法，Transcuataneous electrical nerve stimulation)是通過皮膚將特定的低頻脈沖電流輸入人體以 治療疼痛的電療方法。這是20世紀(jì)70年代興起的一種電療法，在止痛方面 收到較好的效果，已祐/〖正實(shí)對(duì)20余種神經(jīng)功能失調(diào)疾病具有確切的療效。 因而在臨床上(尤其在歐、美國(guó)家)得到了廣泛的應(yīng)用，并逐步被國(guó)內(nèi)外普 遍使用。
神經(jīng)電刺激療法與中醫(yī)針灸療法相結(jié)合形成了針灸電針療法。這種療法 將針刺入腧穴得氣后，在針灸針具上通以接近人體生物電的微電流，利用針 和電兩種刺激相結(jié)合以防治疾病。其優(yōu)點(diǎn)是能代替人作較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn) 針，節(jié)省人力。在中醫(yī)針灸治療中，電針儀的廣泛使用起于上世紀(jì)70-80年 代，目前在臨床上使用的針療儀(或稱電針儀)雖然種類很多，但從原理上 主要有以下幾種類型
1、 蜂鳴式電針儀，是一種利用電鈴振蕩原理，將直流電轉(zhuǎn)換成脈沖電流， 最后作用于人體。這種脈沖電流波形較窄，如針尖狀，且不對(duì)稱。由于耗電 量大，有噪音，現(xiàn)在已很少使用。
2、 降壓式交流電針儀，是一種以一般市電交流電源經(jīng)變壓器將電壓降至 25V以下，再經(jīng)電阻和電位器加以調(diào)控輸出，以獲得適當(dāng)?shù)拇碳?qiáng)度。由于 頻率不可調(diào)，現(xiàn)在也很少使用。
3、 音頻振蕩電針儀，是一種利用音頻振蕩器，在20 200Hz范圍內(nèi)，產(chǎn) 生頻率可調(diào)的正弦波電針儀。雖然頻率與輸出強(qiáng)度可調(diào)，但波形單純，療效 較差，因此目前亦很少應(yīng)用。
4、 晶體管噪音式電針儀。此種電針儀的電源為直流6V,噪音頻率為 15000 20000Hz，調(diào)制頻率為3~30 Hz,輸出電壓為0~50V。主要用于針麻與鎮(zhèn)痛治療等，但在治療中易對(duì)針灸針造成電化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)意外。
5、 聲波電針儀，即聲電針，是將音波發(fā)生器所產(chǎn)生的多種聲源，如音樂、 戲劇、歌曲、廣播等聲波輸入電針儀，輸出通過導(dǎo)線與刺入穴位的針灸針相 連，從而產(chǎn)生一種錯(cuò)綜復(fù)雜、參差不齊、隨機(jī)瞬變的復(fù)合聲電波刺激，故不 易引起人體的適應(yīng)性，從而長(zhǎng)時(shí)間治療時(shí)其作用不衰減。由于無較強(qiáng)的基波 干擾，刺激較舒適，患者易接受，而且聲電流比一般脈沖波鎮(zhèn)痛效果好。
6、 脈沖式電針儀，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的一種電針儀。它采用間歇振 蕩為脈沖發(fā)生器，由可變電阻改變電路的時(shí)間常數(shù)，控制脈沖頻率。在振蕩 變壓器上繞有多組相互隔離的輸出繞組，繞組的輸出經(jīng)電位器分壓后輸出。 由多諧振蕩器輸方波，可獲得疏密波以及斷續(xù)波與脈沖波型。但是這兩種波 形的頻率是不可調(diào)的，方波產(chǎn)生的起伏信號(hào)可調(diào)制其幅度，可獲得起伏波以 及鋸齒波等脈沖波型。
在中醫(yī)針灸治療中，電針和手法運(yùn)針是兩種不同性質(zhì)的刺激，電針是依 賴外加電流(電壓)的作用來興奮穴位組織，易產(chǎn)生效應(yīng)疲勞(傳入神經(jīng)發(fā) 放穩(wěn)定地衰減)，而手法運(yùn)針則是借助提插捻轉(zhuǎn)等機(jī)械動(dòng)作達(dá)到刺激穴位組 織的目的。因此電針與手法運(yùn)針的針感與傳入神經(jīng)纖維類別不同，前者以麻
為主，主要經(jīng)以n類為主的粗纖維傳入中樞，后者以 感為主，主要經(jīng)以 m類為主的細(xì)纖維傳入中樞。實(shí)驗(yàn)證明，手法運(yùn)針在提高皮膚溫度、鎮(zhèn)痛針 麻、調(diào)整胃電、促進(jìn)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化、抑制癇樣放電、降低癲癇狀態(tài)下升高的
皮層Ach和K+活度、提高癇癥狀態(tài)下降低的Na+活度等方面均較電針為佳， 而電針對(duì)促進(jìn)網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬功能和對(duì)與前阿皮素有關(guān)的多肽的影響方 面則較手法運(yùn)針為好。
因此近幾年來，國(guó)內(nèi)外中醫(yī)針灸界均在普遍研究如何提高電針的臨床效 果，換句話說就是研究開發(fā)既能節(jié)省人力，代替人作較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)運(yùn)針， 體現(xiàn)電針療法優(yōu)點(diǎn)和作用，又能吸收手法運(yùn)針效果，客觀地控制刺激量的新 型中醫(yī)針灸方法和針療儀(或稱電針儀)。這已成為目前中醫(yī)針灸治療和保 健領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種由針刺手法刺激引發(fā)的生物信息針療儀，其目的是探討 針刺的不同手法刺激引發(fā)的傳入神經(jīng)信息編碼反應(yīng)，設(shè)計(jì)開發(fā)能準(zhǔn)確表達(dá)和 量化的各種針刺手法傳入信息譯碼的生物信息針療儀，利用生物信息^J績(jī)療 法原理將針刺手法與針療儀相結(jié)合，從而提高針療儀的臨床療效。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種由針灸針刺手法刺激 引發(fā)的生物信息針療儀，該針療儀的電脈沖序列是由針刺手法刺激動(dòng)物穴 位，在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組含有生物信息的傳入編碼反應(yīng)神 經(jīng)元峰電位信號(hào)作為電脈沖信號(hào)源，經(jīng)過放大輸出至針療儀的電極。
上述技術(shù)方案的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
1、 上述方案中，所述"動(dòng)物" 一般是指與人類在神經(jīng)元結(jié)構(gòu)與功能及基 因組上高度相合的生命體。
2、 上述方案中，所述針刺手法可以為復(fù)式手法，至少包含下列常用的六 種之一(1)、平補(bǔ)平瀉；(2)、捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉；(3)、提插補(bǔ)瀉；(4)、徐疾補(bǔ)渴；(5)、青龍擺尾；(6)、蒼龜探穴。
3、 上述方案中，所述針刺手法也可以為單式手法，至少包含下列常用的 六種之一(1)、捻轉(zhuǎn)；(2)、搖法；(3)、刮法；(4)、顫法；(5)、彈法；(6)、 飛法。
4、 上述方案中，所述針療儀的電極為毫針電極或皮膚電極。其中，毫針 電極就是指刺入人體組織的金屬針體，例如針灸針，皮膚電極是指貼于人類 皮膚表面的電極。
5、 本發(fā)明原理
本發(fā)明生物信息峰電位脈沖序列是選擇常用中醫(yī)針灸的針刺手法(復(fù)式 手法6種，單式手法6種)分別刺激動(dòng)物穴位，在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上 引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)電信號(hào)作為電脈沖信號(hào)源，經(jīng)iti文大輸出至針 療儀的電極。這種電脈沖序列分別為一組峰電位脈沖序列，能夠準(zhǔn)確表達(dá)和 量化各種針灸針刺手法引發(fā)的生物信息，按照生物信息反饋療法原理將這種 含有生物信息的峰電位脈沖序列應(yīng)用于針療儀，可以提高針療儀的臨床療 效。
由于上述4支術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 本發(fā)明無可非議將是傳統(tǒng)中醫(yī)針灸臨床和科研領(lǐng)域的一次重大革新， 推動(dòng)針灸學(xué)和生物信息學(xué)的共同發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)中醫(yī)針灸的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，弘 揚(yáng)這一非物質(zhì)文化。
2、 針灸是體表的一種刺激療法，針刺信息主要通過傳入神經(jīng)傳導(dǎo)到中樞 神經(jīng)系統(tǒng)。它是以一組組在時(shí)間和空間序列組合神經(jīng)信息的編碼形式在腦中 樞的參與下發(fā)揮著對(duì)機(jī)體機(jī)能活動(dòng)的整合與調(diào)控。了解針刺的傳入信息編碼 不但可以量化了解針灸作用及機(jī)理，也將促進(jìn)對(duì)神經(jīng)信息的處理過程的了解。將針刺的研究與神經(jīng)信息編碼形式的傳導(dǎo)與處理結(jié)合起來研究，這種原 創(chuàng)性研究必將推動(dòng)兩個(gè)科學(xué)的共同發(fā)展。
3、 本發(fā)明可以將針灸名家各具特色的針刺手法克隆到廣泛吸納各種傳入 信息的脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上，形成了各種手法對(duì)傳入神經(jīng)特異刺激作用的 譯碼過程。本發(fā)明的生物信息峰電位脈沖不是外加電流，而是生物體自身的 神經(jīng)傳入信息編碼脈沖，符合生物反饋療法原則，生物信息群組編碼不是單 純電脈沖信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的單一脈沖，組織感受器不易發(fā)生適應(yīng)，從而保持 連續(xù)的、多變的刺激狀態(tài)，從而進(jìn)一步提高了針療儀的臨床療效。單純不變 的脈沖刺激容易對(duì)機(jī)體感受裝置產(chǎn)生快速-慢速適應(yīng)現(xiàn)象，在刺激強(qiáng)度和頻率 不變情況下，感受器的傳入反應(yīng)將很快適應(yīng)而逐漸減少。
4、 本發(fā)明12種常用針刺手法刺激產(chǎn)生的群組編碼各具特色，而且在整 個(gè)運(yùn)針過程中未見電針刺激一樣發(fā)生適應(yīng)(傳入神經(jīng)發(fā)放進(jìn)行性地衰減)。 在實(shí)驗(yàn)觀察中已經(jīng)注意到不同針法電針對(duì)不同的體表痛的電刺激和慢性炎 癥性疼痛以及內(nèi)臟痛的抑制作用各有不同。因而臨床醫(yī)生可以根據(jù)病情選擇 不同的針法以適應(yīng)針灸個(gè)體化治療。


附圖1A為采用平補(bǔ)平瀉針刺手法從脊髓背角采集到的神經(jīng)峰電位信號(hào) 時(shí)間序列，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；縱坐標(biāo)表示神經(jīng)元峰電位振 幅，單位為微伏。
附圖1B為平補(bǔ)平瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引子圖，其中，橫坐標(biāo)表示 動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的一點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的另一點(diǎn)。
附圖lC為平補(bǔ)平瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapimov指數(shù)圖i普，其中，橫坐標(biāo)表示 時(shí)間的計(jì)算點(diǎn)數(shù)；縱坐標(biāo)表示無量綱，神經(jīng)元反應(yīng)的編碼的對(duì)比值。
附圖2A為采用捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉針刺手法從脊髓背角釆集到的神經(jīng)峰電位信號(hào) 時(shí)間序列，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；縱坐標(biāo)表示神經(jīng)元峰電位振 幅，單位為微伏。
附圖2B為捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引子圖，其中，橫坐標(biāo)表示 動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的一點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的另一點(diǎn)。
附圖2C為捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖語，其中，橫坐標(biāo)表示 時(shí)間的計(jì)算點(diǎn)數(shù)；縱坐標(biāo)表示無量綱，神經(jīng)元反應(yīng)的編碼的對(duì)比值。
附圖3A為采用提插補(bǔ)瀉針刺手法從脊髓背角采集到的神經(jīng)峰電位信號(hào) 時(shí)間序列，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；縱坐標(biāo)表示神經(jīng)元峰電位振
幅，單位為微伏。
附圖3B為提插補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引子圖，其中，橫坐標(biāo)表示 動(dòng)作電位振幅_計(jì)算的一點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的另 一點(diǎn)。
附圖3C為提插補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖i普，其中，橫坐標(biāo)表示 時(shí)間的計(jì)算點(diǎn)數(shù)；縱坐標(biāo)表示無量綱，神經(jīng)元反應(yīng)的編碼的對(duì)比值。
附圖4A為采用徐疾補(bǔ)瀉針刺手法從脊髓背角采集到的神經(jīng)峰電位信號(hào)
時(shí)間序列，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；縱坐標(biāo)表示神經(jīng)元峰電位振 幅，單位為微伏。
附圖4B為徐疾補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引子圖，其中，橫坐標(biāo)表示 動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的一點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的另一點(diǎn)。
附圖4C為徐疾補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖譜，其中，橫坐標(biāo)表示 時(shí)間的計(jì)算點(diǎn)數(shù)；縱坐標(biāo)表示無量綱，神經(jīng)元反應(yīng)的編碼的對(duì)比值。
附圖5A為釆用青龍擺尾針刺手法從脊髓背角釆集到的神經(jīng)峰電位信號(hào) 時(shí)間序列，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；縱坐標(biāo)表示神經(jīng)元峰電位振 幅，單位為微伏。
附圖5B為青龍擺尾手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引子圖，其中，橫坐標(biāo)表示 動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的一點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的另一點(diǎn)。
附圖5C為青龍擺尾手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖語，其中，橫坐標(biāo)表示 時(shí)間的計(jì)算點(diǎn)數(shù)；縱坐標(biāo)表示無量綱，神經(jīng)元反應(yīng)的編碼的對(duì)比值。
附圖6A為釆用蒼龜探穴針刺手法從脊髓背角釆集到的神經(jīng)峰電位信號(hào) 時(shí)間序列，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；縱坐標(biāo)表示神經(jīng)元峰電位振 幅，單位為微伏。
附圖6B為蒼龜探穴手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引子圖，其中，橫坐標(biāo)表示 動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的一點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示動(dòng)作電位振幅-計(jì)算的另 一點(diǎn)。
附圖6C為蒼龜探穴手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖鐠，其中，橫坐標(biāo)表示 時(shí)間的計(jì)算點(diǎn)數(shù)；縱坐標(biāo)表示無量綱，神經(jīng)元反應(yīng)的編碼的對(duì)比值。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例
一種由針灸針刺手法刺激引發(fā)的生物信息針療儀，該針療儀的電脈沖序 列是由中醫(yī)針灸名家釆用常用的6種復(fù)式針刺手法和6種單式手法分別刺激 動(dòng)物體穴位，在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組組含有生物信息的傳入
信息編碼反應(yīng)電信號(hào)作為電脈沖信號(hào)源，經(jīng)過放大輸出至針療儀的電極。
所述中醫(yī)針灸常用的6種復(fù)式針刺手法分別為(1)、平補(bǔ)平瀉；(2)、 捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉；(3)、提插補(bǔ)瀉；(4)、徐疾補(bǔ)瀉；(5)、青龍擺尾；(6)、蒼龜探 穴。所述中醫(yī)針灸常用的6種單式手法分別為(1)、捻轉(zhuǎn)；(2)、搖法；(3)、 刮法；(4)、顫法；(5)、彈法；(6)、飛法。這里需要強(qiáng)調(diào)的是所述中醫(yī)針 灸常用針刺手法可以在以上12種手法中選一或兩者及兩者以上篩選組合， 也可以在中醫(yī)針灸針刺手法更大的范圍進(jìn)行篩選組合。
本實(shí)施例所述針療儀的電極可以是毫針電極，也可以是皮膚電極。毫針 電極一般指針灸針，皮膚電極是指貼于人類皮膚表面的貼片電極。針療儀的 電脈沖信號(hào)源可以采用數(shù)據(jù)庫(kù)的方法來實(shí)現(xiàn)，即將對(duì)應(yīng)各種手法的一組組含 有生物信息的傳入信息編碼反應(yīng)電信號(hào)數(shù)字化后固化存儲(chǔ)在一存儲(chǔ)器中，當(dāng) 選擇相應(yīng)針刺方法時(shí)，程序調(diào)用存儲(chǔ)器中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，還原成電脈沖信號(hào)， 再將該電脈沖信號(hào)經(jīng)過放大電路放大處理后輸出至針療儀的電極。至于針療 儀的電路和控制可以采用現(xiàn)有公知技術(shù)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是知道的，所 以這里不作詳細(xì)說明。
下面以上述6種復(fù)式針刺手法為例作進(jìn)一步說明
1、采集針刺手法引起的神經(jīng)活動(dòng)編碼信號(hào)
利用平補(bǔ)平瀉、捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉、提插補(bǔ)瀉、徐疾補(bǔ)瀉、青龍擺尾和蒼龜探穴6 種中醫(yī)常用手法針刺老鼠"足三里，，穴，分別采集得到脊髓背角廣動(dòng)力神經(jīng) 元峰電位信號(hào)時(shí)間序列。
(1) 、平補(bǔ)平瀉針刺
該神經(jīng)峰電位脈沖序列是由平補(bǔ)平瀉針刺手法刺激動(dòng)物"足三里"穴，
在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)，該傳入信息編碼 反應(yīng)為一組具有混沌特性的峰電位脈沖序列，其吸引子具有特異性， Lyapunov指數(shù)為1.7691。圖1A為實(shí)施例平補(bǔ)平瀉針刺手法從脊髓背角采集 到的電信號(hào)時(shí)間序列。圖1B為實(shí)施例平補(bǔ)平瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引 子圖。圖lC為實(shí)施例平補(bǔ)平瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖鐠。
(2) 、捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉針刺
該神經(jīng)峰電位脈沖序列是由捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉針刺手法刺激動(dòng)物"足三里"穴， 在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)，該傳入信息編碼 反應(yīng)為一組具有混沌特性的峰電位脈沖序列，其吸引子具有特異性， Lyapunov指數(shù)為1.7333。圖2A為實(shí)施例捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉針刺手法從脊髓背角采集到的電信號(hào)時(shí)間序列。圖2B為實(shí)施例捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引 子圖。圖2C為實(shí)施例捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖譜。
(3) 、提插補(bǔ)瀉針刺
該神經(jīng)峰電位脈沖序列是由提插補(bǔ)瀉針刺手法刺激動(dòng)物"足三里"穴，
在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)，該傳入信息編碼 反應(yīng)為一組具有混沌特性的峰電位脈沖序列，其吸引子具有特異性， Lyapunov指數(shù)為1.7676。圖3A為實(shí)施例提插補(bǔ)瀉針刺手法從脊髓背角采集 到的電信號(hào)時(shí)間序列。圖3B為實(shí)施例提插補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引 子圖。圖3C為實(shí)施例提插補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖鐠。
(4)、徐疾補(bǔ)瀉針刺
該神經(jīng)峰電位脈沖序列是由徐疾補(bǔ)瀉針刺手法刺激動(dòng)物"足三里，，穴， 在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)，該傳入信息編碼 反應(yīng)為一組具有混沌特性的峰電位脈沖序列，其吸引子具有特異性， Lyapunov指數(shù)為1.7635。圖4A為實(shí)施例徐疾補(bǔ)瀉針刺手法從脊髓背角采集 到的電信號(hào)時(shí)間序列。圖4B為實(shí)施例徐疾補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引 子圖。圖4C為實(shí)施例徐疾補(bǔ)瀉手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖譜。
(5) 、青龍擺尾針刺
該神經(jīng)峰電位脈沖序列是由青龍擺尾針刺手法刺激動(dòng)物"足三里"穴，
在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)，該傳入信息編碼 反應(yīng)為一組具有混沌特性的峰電位脈沖序列，其吸引子具有特異性， Lyapunov指數(shù)為1.5934。圖5A為實(shí)施例青龍擺尾針刺手法從脊髓背角采集 到的電信號(hào)時(shí)間序列。圖5B為實(shí)施例青龍擺尾手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引 子圖。圖5C為實(shí)施例青龍擺尾手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖譜。
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6) 、蒼龜探穴針刺
該神經(jīng)峰電位脈沖序列是由蒼龜探穴針刺手法刺激動(dòng)物"足三里，，穴， 在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組傳入信息編碼反應(yīng)，該傳入信息編碼 反應(yīng)為一組具有混沌特性的峰電位脈沖序列，其吸引子具有特異性， Lyapunov指數(shù)為1.7536。圖6A為實(shí)施例蒼龜探穴針刺手法從脊髓背角采集 到的電信號(hào)時(shí)間序列。圖6B為實(shí)施例蒼龜探穴手法對(duì)應(yīng)的相空間重構(gòu)吸引 子圖。圖6C為實(shí)施例蒼龜探穴手法對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)圖譜。
2、關(guān)于混沌特性
在非混沌系統(tǒng)中，相鄰軌道是收斂的或者以慢于指數(shù)的速率發(fā)散的，而 在混沌系統(tǒng)中，相鄰軌道卻是指數(shù)發(fā)散的。Lyapunov指數(shù)(Lyapunov exponent)就是用來衡量軌道的收斂速率和發(fā)散速率的。對(duì)于高于一維的系 統(tǒng)，可以計(jì)算出一組Lyapu譜指數(shù)，稱為L(zhǎng)yapunov指數(shù)i瞽(Lyapunov exponent spectrum),其中每一個(gè)指數(shù)對(duì)應(yīng)于某個(gè)特定方向上的軌道收斂率 或發(fā)散率。 一般情況下Lyapunov指數(shù)的個(gè)數(shù)等于相空間的維數(shù)。 一個(gè)混沌 系統(tǒng)在它的Lyapunov指數(shù)譜中有一個(gè)或一個(gè)以上的正值。Lyapunov指數(shù)的 計(jì)算是在相空間中進(jìn)行的，所以要對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行計(jì)算，就要采用延時(shí)坐標(biāo) 相空間重構(gòu)的辦法。對(duì)一個(gè)連續(xù)的信號(hào)以等間隔進(jìn)4亍釆樣，產(chǎn)生一個(gè)似維的 時(shí)間序列，這個(gè)時(shí)間向量在M維相空間中形成自己的軌跡，這就是相空間重 構(gòu)。這樣就可以在重構(gòu)的相空間中計(jì)算Lyapunov指數(shù)。Lyapunov指數(shù)描述 了混沌系統(tǒng)對(duì)初值的敏感程度。
3、對(duì)采集得到的傳入信息編碼反應(yīng)電信號(hào)進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)分析 首先進(jìn)行了相空間重構(gòu)，在確定重構(gòu)參數(shù)延遲時(shí)間T和嵌入維數(shù)m時(shí)， 采用了互信息函數(shù)確定延時(shí)T;用Cao法相結(jié)合的方法確定嵌入維數(shù)m，得 到每種手法的重構(gòu)吸引子。各種手法對(duì)應(yīng)的吸引子都是奇異的，定性的說明 這些信號(hào)是混沌時(shí)間序列。同時(shí)利用了特別適合計(jì)算生物系統(tǒng)的Lyapunov 指數(shù)的方法來定量地刻畫了這些時(shí)間序列的混沌程度。
(1)、對(duì)時(shí)間序列分析的理論 ①、相空間重構(gòu)
采用由Takens和Packard提出來的延時(shí)坐標(biāo)法重構(gòu)相空間，是目前使用 最廣泛的方法。i殳從實(shí)際系統(tǒng)得到的時(shí)間變量序列為x (ti)， i=l，... ，N,利用
延時(shí)坐標(biāo)法，可以構(gòu)造一個(gè)多重的嵌入空間的狀態(tài)矢量
JT =x(w), x("+7), x("+27),…，jc(w+(/w-1)7) (1)
其中n=l，2，...，N-(m-l)T， T稱為延時(shí)時(shí)間(delay time), m稱為嵌入維數(shù) (Embedding dimension)。
相空間重構(gòu)過程中有兩個(gè)非常重要的參數(shù)延遲時(shí)間T,嵌入維數(shù)m。 本文用互信息函數(shù)確定延時(shí)T，用Cao法確定嵌入維數(shù)m。
首先確定延遲時(shí)間T。延時(shí)T是正整數(shù)，實(shí)際延時(shí)時(shí)間是采樣時(shí)間間隔 At與T的乘積。如果延時(shí)時(shí)間T太小，將導(dǎo)致狀態(tài)矢量非常接近，每個(gè)狀 態(tài)矢量攜帶大量的冗余信息。當(dāng)T—0時(shí)，在噪音條件下所有狀態(tài)矢量都將 不可分辨，導(dǎo)致重構(gòu)吸引子擠壓在相空間的主對(duì)角線附近。相反，如果延時(shí) 時(shí)間T太大，將導(dǎo)致m維坐標(biāo)基本上沒有關(guān)系，使得即使簡(jiǎn)單的圖形看起來也極為復(fù)雜。選擇延時(shí)時(shí)間的任務(wù)就是要避免這兩種極端，使得延時(shí)坐標(biāo) 最大P艮度的獨(dú)立，同時(shí)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)得到保持。目前利用較多的是互信息函數(shù)
第一個(gè)局部最小值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間確定為延時(shí)時(shí)間T。由于互信息函數(shù)是兩個(gè) 隨即變量間的一般性隨即關(guān)聯(lián)的度量，因此利用互信息函數(shù)來確定延時(shí)時(shí)間 是一種合理的方法。
然后確定最佳嵌入維數(shù)。才艮據(jù)Takens定理，嵌入維數(shù)m應(yīng)滿足m ^ 2d+l, d是吸引子分形維數(shù)。嵌入維數(shù)m太小，重構(gòu)吸引子不能完全折開；但m 太大，對(duì)實(shí)際計(jì)算Lyapunov指數(shù)等不變量帶來大量不必要的計(jì)算，而且也 增大了舍入誤差和儀器測(cè)量誤差等噪聲的污染的作用。采用Cao法來確定最 佳嵌入維數(shù)，它憑目測(cè)標(biāo)量E"相關(guān)維數(shù))隨著嵌入維數(shù)增大的變化趨勢(shì)，來 確定最佳嵌入維數(shù)。當(dāng)Ei到達(dá)飽和點(diǎn)時(shí)所對(duì)應(yīng)的值就是最佳嵌入維數(shù)。它的 優(yōu)點(diǎn)是a)不需要許多數(shù)據(jù)點(diǎn)，b)可以很清楚地區(qū)分噪聲和混沌信號(hào)，c)對(duì) 具有高維吸引子的序列仍然適用，d)計(jì)算效率高。
②、Lyapunov指數(shù)計(jì)算
在重構(gòu)相空間的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步分析動(dòng)力系統(tǒng)的時(shí)空演化特性。 Lyapunov指數(shù)是描述非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的重要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)，它表示相 間中臨近軌跡發(fā)散或收斂的平均指數(shù)率。
考慮一維映射
<formula>see original document page 11</formula> (2)(2) 設(shè)它的初值xo的偏差為&。，則經(jīng)過n次迭代以后可以得到<formula>see original document page 11</formula> (3)
k稱為L(zhǎng)yapunov指數(shù)。如果X是負(fù)的，則表示相空間的軌跡是收縮的， 不會(huì)產(chǎn)生混沌，零指數(shù)表示沿著軌跡低于指數(shù)速度的運(yùn)動(dòng)，而正的指數(shù)，則 相鄰軌跡之間的距離隨時(shí)間指數(shù)增長(zhǎng)，表現(xiàn)出對(duì)初始值的敏感依賴性，系統(tǒng) 是混沌的。所以即使Lyapunov指數(shù)的大小是不知道的，指數(shù)符號(hào)的類型也 能提供動(dòng)力系統(tǒng)的定性情況。
對(duì)于n維映射，可以采用同樣的方法求出它對(duì)應(yīng)的n個(gè)不同的Lyapunov 指數(shù)，但最大Lyapunov指數(shù)一般是最重要的，利用它來判斷系統(tǒng)的混沌狀 態(tài)和提取系統(tǒng)的混沌特征。為了準(zhǔn)確估計(jì)脊髓背角電信號(hào)的最大Lyapunov 指數(shù)，采用A.Wolf提出的方法
對(duì)時(shí)間序列x(t),利用延時(shí)坐標(biāo)方法對(duì)相空間進(jìn)行重構(gòu)。以初始點(diǎn)Xo為
基點(diǎn)，在點(diǎn)集(XJ中搜索一個(gè)最近鄰域點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)初始向量，記其長(zhǎng)度為
L(to)，令其在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)沿軌跡演化到時(shí)間tp初始長(zhǎng)度演化到L，(tO,
用、表示此時(shí)間段內(nèi)向量長(zhǎng)度的指數(shù)增長(zhǎng)率，To表示時(shí)間長(zhǎng)度，有
<formula>see original document page 12</formula> (4)
在搜索時(shí)，所要求的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)滿足兩個(gè)準(zhǔn)則l.每次的演化向量應(yīng)具有比 較小的長(zhǎng)度，2.演化向量與被替換向量應(yīng)保持小的夾角。如果符合上述條件 的不能找到，暫保留當(dāng)前所使用的向量，上述過程一直進(jìn)行到點(diǎn)集(xj的終點(diǎn)，取指數(shù)增長(zhǎng)率的平均值作為最大的Lyapunov指數(shù)的估計(jì)值，即
<formula>see original document page 12</formula> (5)
式中，Nk表示演化的總步數(shù)，k表示常數(shù)。
不斷重復(fù)上面的計(jì)算過程，直到X的估計(jì)值保持穩(wěn)定，此時(shí)得到的結(jié)果 即為所求的最大Lyapunov指數(shù)。
(2)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
分別對(duì)6種手法得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們選用的序列數(shù)據(jù)點(diǎn)為80000， 歷經(jīng)20s,其中，平補(bǔ)平瀉手法如圖1A所示，捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法如圖2A所示， 提插補(bǔ)瀉手法如圖3A所示，徐疾補(bǔ)瀉手法如圖4A所示，青龍擺尾手法如 圖5A所示，蒼龜探穴手法如圖6A所示。
首先進(jìn)行延遲時(shí)間和嵌入維數(shù)的計(jì)算，由此二種參數(shù)可以繪得相空間重 構(gòu)吸引子圖，其中，平補(bǔ)平瀉手法如圖1B所示，捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法如圖2B所示， 提插補(bǔ)瀉手法如圖3B所示，徐疾補(bǔ)竭手法如圖4B所示，青龍擺尾手法如圖 5B所示，蒼龜探穴手法如圖6B所示。從這六個(gè)圖可以看出，6種手法對(duì)應(yīng) 波形的吸引子都是特異的，并且不同手法表現(xiàn)出不同的形狀，可以初步確定 這些信號(hào)為混沌的。
最后利用最大Lyapunov指數(shù)(L)來定量分析這6種序列的混沌程度，其 中，平補(bǔ)平瀉手法如圖1C所示，捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉手法如圖2C所示，提插補(bǔ)瀉手 法如圖3C所示，徐疾補(bǔ)瀉手法如圖4C所示，青龍擺尾手法如圖5C所示， 蒼龜探穴手法如圖6C所示。
六種手法的吸引子結(jié)構(gòu)看似相同，但是其Lyapunov指數(shù)有差別，六種手 法的信號(hào)所對(duì)應(yīng)的Lyapunov指數(shù)分別為1.7691， 1.7333， 1.7676, 1.7635， 1.5934， 1.7536， Lyapunov指數(shù)的不同反映了信號(hào)隨時(shí)間演化的差異。因此 可以認(rèn)為每種針刺手法引起的神經(jīng)活動(dòng)信息編碼都有其特有的吸引子環(huán)，在此基礎(chǔ)上都有反應(yīng)其手法特征的Lyapunov指數(shù)。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng) 技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保 護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種由針灸針刺手法刺激引發(fā)的生物信息針療儀，其特征在于該針療儀的電脈沖序列是由針刺手法刺激動(dòng)物穴位，在其脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上引發(fā)的一組合有生物信息的傳入編碼反應(yīng)神經(jīng)元峰電位信號(hào)作為電脈沖信號(hào)源，經(jīng)過放大輸出至針療儀的電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物信息針療儀，其特征在于所述中醫(yī)針灸針 刺手法為復(fù)式手法，所述復(fù)式手法至少包含下列常用的六種之一(1) 、平補(bǔ)平瀉；(2) 、捻轉(zhuǎn)補(bǔ)瀉；(3) 、提插補(bǔ)瀉；(4) 、徐疾補(bǔ)瀉；(5) 、青龍擺尾；(6) 、蒼龜探穴。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物信息針療儀，其特征在于所述中醫(yī)針灸針 刺手法為單式手法，所述單式手法至少包含下列常用的六種之一(1)、捻轉(zhuǎn);(2)、搖法;(3)、刮法;(4)、顫法;(5)、彈法;(6)、飛法。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物信息針療儀，其特征在于所述針療儀的電 才及為毫針電極或皮膚電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及由針灸針刺手法刺激引發(fā)的生物信息針療儀(亦稱“電針灸儀”或“電針儀”)。該針療儀是使用名家針刺手法(復(fù)式手法6種，單式手法6種)通過刺激作用引發(fā)，并從動(dòng)物體脊髓廣動(dòng)力型神經(jīng)元上獲得的傳入信息編碼反應(yīng)電信號(hào)作為電脈沖信號(hào)源，經(jīng)過放大輸出至針療儀的電極。這種電脈沖序列分別為一組電壓脈沖序列，能夠準(zhǔn)確表達(dá)和量化各種針刺手法引發(fā)的生物信息，按照生物信息反饋療法原理將這種含有生物信息的峰電位脈沖序列應(yīng)用于針療儀，可以提高針療儀的臨床療效。
文檔編號(hào)A61N1/36GK101172188SQ20071013365
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者煬 曹, 兵 朱 申請(qǐng)人:蘇州醫(yī)療用品廠有限公司;中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院針灸研究所