多通道经络定位方法研究及在经络可视化系统中的应用

论文摘要

经络理论是中医的重要理论,经络“内属于脏腑,外络于肢节”是脏腑和肢节之间信息交互的桥梁,将人体的各腑脏组织联系成一个有机的整体。经络能把肢节感受到的刺激传导到内部脏腑,也能把内部脏腑的生理功能状况反应到体表。迄今为止,现代医学研究者仍没有发现经络的解剖机构,近年来现代电子技术和信息技术的高速发展为经络研究提供了更多的手段,人们对经络的本质也有了更加深入的认识,但如何快速准确地定位出人体的经络点仍是一个难点。人体经络可视化系统可实时显示人体的经络线,系统主要由三部分组成：皮肤经络阻抗检测模块、经络点三维坐标提取模块和经络线的可视化显示模块。皮肤经络阻抗检测模块负责待测部位皮肤阻抗的检测并根据经络点的低阻抗特性提取出经络点,经络点的三维坐标提取模块负责经络点的三维坐标信息的获取,可视化显示模块依据皮肤阻抗检测模块和经络点的三维坐标提取模块的结果完成经络线的显示。本文重点阐述经络可视化系统中皮肤经络阻抗检测仪软硬件和检测仪数据与经络点三维坐标数据同步程序的设计。设计了一台多通道经络阻抗检测仪,通过向人体待测部位注入恒定的正弦电流信号,检测相应电压的方式获取待测部位的阻抗信息,然后根据经络点的低阻抗特性提取出经络点。多通道阻抗检测仪主要由电源模块、信号发生器、电压控制电流源、隔离放大电路、幅度检测电路和AD采集电路等模块组成。程序采用模块化的设计思想,在微软的Visual Studio 2008平台下设计完成。为了提高经络阻抗检测仪的准确性,检测仪的硬件电路采取了必要的抗干扰措施,对应的经络点提取程序也采用了代价函数来进一步提高经络点提取的精度。本文设计的经络阻抗检测仪融合了传统中医理论与现代先进的信息处理技术,采用USB接口通信,数据传输速度快,即插即用。为了验证阻抗检测仪软硬件系统的有效性和实时性,常温下在人体手臂上进行试验,并用MATLAB对数据进行分析。结果表明,采用本文设计的阻抗检测仪测量皮肤阻抗时,经络点和非经络点的阻抗差别明显,结合代价函数能够较准确地提取出经络点。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 相关理论和技术
• 2.1 生物组织阻抗特性
• 2.1.1 皮肤阻抗等效模型
• 2.1.2 经络低阻抗特性
• 2.2 皮肤电阻抗测量技术
• 2.2.1 电极的选择
• 2.2.2 激励信号的选择
• 2.2.3 生物电信号放大技术
• 2.3 数据采集技术
• 2.4 通信接口
• 2.5 直接数字频率合成技术
• 2.6 经络线可视化
• 2.6.1 双目定位技术
• 2.6.2 图像融合技术
• 2.7 经络阻抗检测仪的安全
• 2.7.1 仪器的安全
• 2.7.2 仪器的电气安全
• 本章小结
• 第三章 设计思路与框架
• 3.1 硬件设计思路与框架
• 3.2 软件设计思路与框架
• 本章小结
• 第四章 多通道皮肤阻抗检测仪硬件设计与实现
• 4.1 电源模块设计
• 4.1.1 可调稳压电源设计
• 4.1.2 其余供电模块设计
• 4.2 信号发生器设计与实现
• 4.2.1 芯片介绍
• 4.2.2 信号发生器的硬件实现
• 4.3 压控电流源的设计与分析
• 4.3.1 双运放压控电流源设计
• 4.3.2 压控电流源性能测试与分析
• 4.4 隔离放大模块的设计
• 4.4.1 芯片介绍
• 4.4.2 隔离放大模块的硬件实现
• 4.5 电压幅度检测电路设计
• 4.5.1 芯片介绍
• 4.5.2 电压幅度检测电路实现
• 4.6 AD采集模块设计
• 4.6.1 MP425的性能特点及引脚定义
• 4.6.2 基于MP425的数据采集电路设计
• 4.7 检测仪的干扰抑制及其PCB设计
• 4.7.1 检测仪的外部干扰抑制
• 4.7.2 检测仪内部干扰的抑制与PCB设计
• 本章小结
• 第五章 软件设计
• 5.1 经络阻抗数据采集与处理模块程序设计
• 5.1.1 MP425的AD数据格式及采集控制函数
• 5.1.2 数据采集程序设计
• 5.1.3 数据处理程序设计
• 5.2 串口通信与同步程序设计
• 5.3 显示模块的设计
• 5.4 信号发生器程序设计
• 本章小结
• 第六章 系统调试与结果分析
• 6.1 多通道经络阻抗检测仪的调试
• 6.2 纯电阻测试及分析
• 6.3 人体测试测试结果及分析
• 6.4 总结与展望
• 6.4.1 总结
• 6.4.2 创新点
• 6.4.3 不足之处和展望
• 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文