符美虹,史曉瑜,劉堂義,徐剛,楊華元

（上海中醫(yī)藥大學,上海 201203）

拔罐療法可以是傳統中醫(yī)療法中一種比較特殊的情況,這可能是唯一一種東西方許多國家在歷史上都曾經采用的一種傳統治療方法。因此,可能由于這種緣固,ISO TC249（國際標準化組織中醫(yī)藥技術委員會）比較順利地通過了一個抽氣罐抽氣裝置的國際技術標準（ISO 19611：2017 traditional Chinese medicine-air extraction cupping device）。拔罐療法古稱“角法”,最早見于馬王堆漢墓出土的《五十二病方》。拔罐療法作為中醫(yī)基本特色療法在臨床上得到廣泛運用,且對其研究在不斷地深入,在罐療作用機制方面的研究取得了一定的成果[1-2]。拔罐療法通過罐具內的負壓,使局部組織充血、水腫,局部毛細血管破裂后對機體產生良性刺激作用和生物學作用。機體血管的擴張、血流量增加,可改善局部微循環(huán),也可增強皮膚深層細胞的活力和血管壁的通透性,使局部溫度升高,同時增加了局部組織的耐受性和抗病能力,通過反射機制調整機體全身[3-5]。但對其量化指標比如罐內負壓、溫度等因素的測量方法仍存在不足。因此研發(fā)一款簡便實用的罐具物理參數量化檢測系統,為罐具物理參數的量化提供新的方法和思路。

1 硬件制作

1.1 主要芯片

本系統所采用的主要數據處理芯片為 NI myRIO（美國國家儀器公司NI）。NI myRIO支持667 MHz雙核ARM Cortex-A9可編程處理器和可定制的現場可編程門陣列（FPGA）,使開發(fā)者可以快速開發(fā)系統、解決復雜設計難題。這些都可以通過小巧方便的NI myRIO實現。本課題的系統是在NI myRIO的支持下展開的。

1.2 負壓及溫度檢測傳感器

本系統采用的傳感器為BMP180負壓溫度模塊（德國羅伯特·博世有限公司）,其檢測的負壓范圍為30～110 kPa,溫度范圍為-40～85 ℃。在本系統中,將BMP180負壓模塊的相關引腳與myRIO的相關連接,通過自編的二次開發(fā)軟件,即可以讀取BMP180負壓模塊的負壓和溫度數據。具體的接線方法為,用杜邦線一側母頭先與傳感器相連,另一側母頭與NI myRIO的左邊A口相連,電源線接33,SDA接34,SCL接32,GND接30,傳感器與NI myRIO連接。傳感器將所獲取的負壓和溫度信息,經過模數轉換為數字信號,數字信號通過I2C總線傳輸給NI myRIO。NI myRIO上的LabVIEW程序讀取 I2C總線傳來的氣溫和負壓的數字信號,并解碼出負壓和溫度信息。NI myRIO同時將該信息通過無線或者USB的方式傳輸到電腦端的LabVIEW主界面上,通過隨時間不斷刷新負壓和溫度信息,且自動保存1023位點內的數據,得到負壓和溫度隨時間變化的曲線。這樣系統便實現了實時測量拔罐過程中,罐具內的負壓和溫度的動態(tài)變化。

2 軟件設計

負壓和溫度傳感器將所獲取的負壓和溫度信息,經過模數轉換為數字信號,數字信號通過 I2C總線傳輸給NI myRIO。NI myRIO讀取I2C總線傳來的氣溫和負壓的數字信號,并解碼出負壓和溫度信息。NI myRIO同時將該信息通過無線或者USB的方式傳輸到電腦端的 LabVIEW主界面上,通過隨時間不斷刷新負壓和溫度信息,且自動保存 1023位點內的數據,得到負壓和溫度隨時間變化的曲線。

3 系統功能特點

本系統的特點為動態(tài)檢測留罐過程中負壓和罐內溫度,且對整個拔罐治療過程不產生任何影響。因而可以客觀反應罐療的參數變化,可開展罐療法客觀化研究,為罐療法的量效研究提供一種新方法和手段。

4 系統功能測試——留罐過程中罐內負壓和溫度的變化概況

以抽氣罐作為研究對象。暴露受試者施術部位腰部,用抽氣筒連接氣罐開始抽氣,觀察屏幕當負壓曲線不能再向下的時候停止打氣（即達到抽氣罐的最大負壓狀態(tài)）,留罐5 min,保存圖形和數據。

圖1所示為抽氣罐留罐過程中罐內負壓的動態(tài)變化情況,即抽氣罐抽氣到最大負壓時,罐內負壓 5 min內的變化情況。氣罐所能達到的最大負壓為抽氣停止時-24.50 kPa（圖中是絕對值,即76.8 kPa）,在5 min之內的變化趨勢大致斜率為 2/15,罐內負壓在留罐過程中會緩慢減小。

圖2所示為抽氣罐留罐5 min過程中罐內溫度的變化情況。罐內溫度總體呈遞增趨勢,隨著時間的變化從最初的22.5 ℃到5 min末的27.0 ℃。在另一個實驗中,當留罐時間延長到8 min時,罐內溫度到達最大值29.0 ℃后開始下降。

圖2 抽氣罐內溫度變化曲線圖（溫度單位℃;橫坐標5 min）

通過上面的初步觀察,我們可以看到,抽氣罐在留罐過程中,負壓逐漸減小,而罐內溫度會經歷一個由升到降的過程,上升的原因可能是負壓造成的局部血液積聚造成,之后隨著負壓的下降,血液積聚的情況減輕,罐內溫度開始下降。這個負壓和溫度的變化,可能是罐療法的作用機制之一。具體情況如何,有待進一步的實驗進行驗證。

5 討論

近年來隨著對罐療作用機制的深入研究,負壓和溫度作為罐療的主要量化參數[6-8],檢測的方法也越來越多樣化。對于罐療中的負壓和溫度的測量儀器的研制雖然取得了一定的進展,但仍存在不足之處。如李亞明等[9]將溫度計、真空表分別插接于鉆孔的圓形橡膠軟塞中,間隙處涂以萬能膠粘固,再將插有溫度計和真空表的橡膠軟塞用萬能膠分別粘固于拔火罐頂部的圓孔處,溫度計測溫端位于罐內中央,檢測罐內的負壓和溫度值,用以觀察罐內負壓和溫度的變化,對罐內溫熱的耐受性及負壓與罐斑形成情況的關系。該裝置中,應用溫度計和真空表通過橡膠軟塞固定于罐內測量溫度和負壓,操作方法復雜,需隔著罐具讀取罐內的真空表和溫度計內的數值,易在實驗過程中因讀數不當造成誤差。仝小林等[10]為了測試不同因素條件下罐具內即刻真空壓力的變化,特制了帶有真空壓力表的玻璃罐。先將玻璃罐具底部鉆一個圓孔,再將中心帶螺紋的有機玻璃柱與小圓孔對齊后用萬能膠粘于罐底,在有機玻璃柱另一端安裝一大小合適的真空壓力表。真空壓力表的數值需即刻讀取,快速記錄,不可自動保存。趙喜新等[11-12]用拔罐負壓檢測儀（自制）、負壓抽氣罐、計時器、溫度計等觀察時間因素、壓力因素及雙因素交互作用時罐斑顏色變化規(guī)律及背腰部不同部位罐斑的顯色規(guī)律。罐具的負壓和溫度的測量需要使用不同的測量儀器,操作人員需同時記錄罐內負壓、溫度和計時器的變化值,易造成數值的誤差。盧靜等[13]將Powerlab生理記錄儀及壓力傳感器（量程±50 kPa）,通過塑膠管與罐具連接記錄罐內負壓變化情況,可得到負壓隨時間變化的曲線,用以探究火罐內壓力變化及罐內負壓對毫針進針深度影響觀察。罐具連接壓力感受器與生理記錄儀將火罐內的即時壓力值精確反應于電腦,能夠做到讀數準確。但只可測量罐內負壓這一單個數據。李超群等[14-15]從溫度角度繼續(xù)探討拔罐療法對能量代謝影響的機理,進一步深入探尋拔罐療法的作用規(guī)律。采用抽氣罐（負壓為-0.04 Pa）和溫度采集儀（FLUKE2635）持續(xù)記錄大椎穴拔罐前后膀胱經穴的體表溫度相應的電阻值,保存測量結果后,經換算公式得到體表溫度值。實驗中溫度采集儀需將電阻值經換算后獲得溫度值,操作繁瑣,增大了所獲體表溫度值與實際值的誤差。

本課題組基于Labview系統和BMP180負壓溫度模塊研發(fā)的罐具物理參數量化檢測系統,通過溫度和壓強傳感器,動態(tài)獲取罐具內負壓和溫度的數據,實現了同時、同步檢測罐具內的負壓和溫度,相對而言,獲得數據的方式比較客觀,數據的精確度和傳感器的靈敏度,大大提高了系統測試的質量,盡量避免了人為的主觀因素造成的數據誤差,系統操作及為簡便,可以成為罐療法量化研究工作的基本工具。初步的觀察可以發(fā)現,罐療法留罐過程中,罐內負壓會逐漸減小,盡管檢測的是抽氣罐,但是還是觀察到了罐體內溫度有一個逐漸上升,然后緩慢的下降過程。前面是臨床的共識,后者則是本次試驗的新發(fā)現,即不需要“火”,抽氣罐也有“火”的作用。利用該系統,開展了一系列的罐具比較研究,相關的研究數據將陸續(xù)公開發(fā)表。