第 1 章 绪 论
1.1 课题研究背景及意义
由于传统中医针灸疗法中针刺手法和灸疗手法的丰富多样性，目前的激光针灸仪还不能实现传统中医针灸丰富的针刺手法和灸疗手法。现阶段对激光针灸在临床上的应用还处于摸索阶段，不仅对激光针灸对人体组织作用机理有待进一步研究，而且，对激光针灸的治疗作用缺乏定性定量和对比性的研究，对于已经确定的传统针刺手法定量参数能否作为激光针灸实现针刺手法的模型参数，并将其应用到激光针灸的研究和实现中亦有待进一步研究。目前对激光针灸的研究主要分为激光生物组织相互作用的研究和激光针灸仪器的研制的两大方面，其中激光生物组织相互作用的研究主要包括组织的光学和热学参数的静态和动态特性、光在组织中的传输及其所引起的能量变化、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特性改变以及激光对疾病的诊断和治疗等方面[ 4 -6]。激光针灸仪器的研制主要集中在光源的开发、激光器的驱动、激光针灸仪的整机设计及其临床应用等方面[ 7]。目前所研制的激光针灸仪器已经广泛应用于临床，在炎症，运动损伤，肌肉疾病，抑郁症，更年期综合症，肥胖，器官移植和理疗，糖尿病，关节疾病和骨刺，视神经萎缩，戒烟，肿瘤治疗，中风，面瘫以及美容等内、外、妇、儿、五官、皮肤科的各种常见病和一些疑难杂症的治疗中取得了很好的治疗效果[ 8 -18]。
1.2 激光针灸的国内外研究现状
激光生物组织作用机理研究领域最活跃的课题组莫过于奥地利格拉茨医科大学的Gerhard Letcher课题组，这个课题组使用红外热成像技术对激光针灸作用于穴位的温度分布进行了测试，使用激光多普勒血流仪(LDF)和激光多普勒成像(LDI)技术对激光照射穴位后微循环的变化进行了测试，并利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)测量技术等现代高科技技术对针灸作用下大脑神经、血流量和电位等可能与激光生物相互作用机理相关的参量进行了测量[ 23]。已有研究表明在针灸治疗过程中治疗穴位的温度明显升高，血液灌注明显增加，微循环改善，穴位辐射能量增加，神经元活动加强等组织机能和形态的变化均有向着有利于疾病治疗的方向的变化，刺激强度不同，各个参量的变化也不相同，这些参量的变化既是激光诊断的依据，也是激光治病保健的基础。上述对激光照射下组织响应的测量和分析虽然所使用的方法的侧重点各不相同，但是对人们认识针灸作用机理提供了具有很大参考价值的实验数据，为最终揭示针灸作用机理奠定了基础。
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第 2 章 针灸与生物组织的相互作用机理
2.1 传统针灸手法及其作用机理
中国针灸疗法是针刺和灸疗的结合，以中医经络理论为基础和指导的，通过刺激穴位激发经络的功能而起作用。传统中医针灸疗法中常常将针刺疗法和灸疗疗法结合使用，二者起到相辅相成的作用，以达到更好的治疗效果。
以上对施针过程中针体受力特征参数的提取和分析，对后期传统针灸与激光针灸参照量的对比、激光针灸的建模及激光针灸仪的研制和功能实现奠定了理论量化的基础。
2.2 激光生物组织相互作用
激光组织的相互作用主要表现为激光照射下组织的光热响应，其光热响应很大程度上依赖于激光源参数和受辐射组织的光热特性。激光治疗过程中激光的基本辐射参数包括：1)连续(cw)激光的功率，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，光斑直径大小，重复率和脉冲个数。对连续激光而言最重要的参数是辐射功率密度[W/m2]，辐射功率密度是照射组织激光的功率和光斑大小的函数。激光组织相互作用时发生的光热反应如图 2- 11所示。
第 3 章 激光针灸模型的建立及激光针灸仪硬件设计.............................. 28
3.1 温度检测系统............................................................. 28
3.2 激光针灸模型的建立方法...................................................... 31
第 4 章 温场测试和激光针灸仪软件设计........................ 43
4.1 温度检测系统的软件设计...................................................... 43
第 5 章 系统测试实验......................................................................... 51
5.1 激光针灸手法的实现........................................................... 51
5.1.1 激光灸疗手法的实现 .......................................................... 51
5.1.2 激光针刺手法的实现 ....................................................................... 52
5.2 激光针灸仪治疗效果的定量描述....................................................... 54
第 5 章 系统测试实验
5.1 激光针灸手法的实现
由上述几章的介绍可知灸疗手法中温和灸和回旋灸的实现是通过给半导体激光器一恒定驱动电流，使其在一段时间内的出射光功率保持不便实现的。在本课题激光针灸仪硬件设计中，保持半导体激光器支路上电阻值的恒定，其驱动电压的变化就会引起驱动电流的相应变化，因此其驱动电流的变化趋势就和由单片机主控电路经 D/A 转换模块送到半导体激光器支路的驱动电压的变化趋势一致，从而调节半导体激光器出射光的功率。当模拟温和灸时只需将激光光源固定即可，而模拟回旋灸时只需将激光源按传统回旋灸移动规律移动即可，激光针灸仪实现灸疗手法时半导体激光器的驱动电压采集波形如图5-1至图5-4所示。
5.2 激光针灸仪治疗效果的定量描述
在图5- 8至图5- 10中，红色星号曲线为传统中医灸疗手法作用下施灸学位—人体孔最穴—组织表面温度变化曲线，蓝色圆圈曲线为本课题所设计的激光针灸仪在模拟传统灸疗手法时被照射穴位组织表面的温度变化曲线，而黑色左三角曲线则为市售某型号激光针灸治疗仪在进行穴位照射治疗过程中被照射穴位组织表面温度变化曲线。
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结 论
本课题研究主要集中在以下几个方面：(1)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。(2)在对传统中医针灸作用机理进行综述分析的前提下，以灸疗手法为重点，选取温度作为灸疗效果的定量描述，设计温度检测系统对传统灸疗时施灸穴位表面的温度进行测量并分析。(3)在分析传统中医针灸和激光生物组织相互作用机理研究的前提下提出了一种激光针灸模型的建立方法。(4)以所建立的激光针灸模型为理论指导设计激光针灸仪的软硬件实现对传统中医针灸手法的实现。(5)以灸疗为重点，对所设计的激光针灸仪灸疗下被照射组织表面的温度进行了测量并和传统灸疗温度进行对比分析。实验结果表明所设计的激光针灸仪的灸疗手法能够基本实现对传统灸疗的模拟，其针刺手法的实现主要是通过对半导体激光器驱动电流的调制从而使其出射光功率按一定规律变化实现。本课题所设计的激光针灸仪能够基本实现对传统中医针灸手法中基本灸疗手法和提插手法的模拟，但是本系统是在开环状态下实现的，对外界环境的干扰比较敏感，后期研究中旨在利用控制算法完善激光针灸的功能实现，真正做到使用激光针灸代替传统中医针灸，并使激光针灸仪器走进千家万户。
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参考文献（略）