王果 李立國(guó) 董獻(xiàn)文 趙永紅 李恩耀

【摘要】目的：研制具有無(wú)創(chuàng)、集成、移動(dòng)便攜、可家用特征的孤獨(dú)癥智能治療頭盔。方法：開(kāi)發(fā)了能夠集成模擬電針刺激模塊、藥物離子導(dǎo)入模塊、生物反饋模塊和網(wǎng)絡(luò)信息模塊功能。結(jié)果：頭盔安全性高，療效佳，可實(shí)現(xiàn)家庭化、便攜化。結(jié)論：現(xiàn)代科技與先進(jìn)通訊技術(shù)將傳統(tǒng)針刺技術(shù)廣泛傳播，為廣大孤獨(dú)癥患兒提供有效、便捷的治療與幫助，使更多患兒及家庭獲益。

【關(guān)鍵詞】孤獨(dú)癥；治療頭盔；穴位注射；藥物導(dǎo)入

[中圖分類號(hào)]R749.94； R493 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]2096-5249（2021）05-0227-02

孤獨(dú)癥譜系障礙（autism spectrum disorder， ASD）是一類兒童神經(jīng)發(fā)育障礙引起的疾病， 主要特征為社交障礙、刻板行為、言語(yǔ)障礙、興趣狹窄[1]。目前孤獨(dú)癥的發(fā)病機(jī)制仍不清楚， 但是患病率卻逐年攀升， 最新研究顯示美國(guó)8 歲兒童的孤獨(dú)癥患病率已經(jīng)達(dá)到1/59[2]。因?yàn)椴∫虿幻?，很大一部分孤?dú)癥患者無(wú)法得到有效的治療，依然有50%～70%的患者長(zhǎng)期依賴家人的照顧，無(wú)法獨(dú)立生活[3]。正在并將持續(xù)給家庭和社會(huì)帶來(lái)巨大的負(fù)擔(dān)。同時(shí)孤獨(dú)癥的病因病機(jī)目前尚不清楚，治療也缺乏有效手段。臨床目前主要通過(guò)綜合康復(fù)訓(xùn)練如應(yīng)用行為分析訓(xùn)練、結(jié)構(gòu)化教學(xué)或注射修復(fù)神經(jīng)藥物等方法對(duì)患兒的行為及語(yǔ)言等問(wèn)題進(jìn)行干預(yù)，改善患兒癥狀，但效果欠佳。研究表明，運(yùn)用傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合干預(yù)能夠取得較好療效，并越來(lái)越受到研究者重視。針刺和穴位注射療法在孤獨(dú)癥治療中取得較好療效，水針位點(diǎn)注射療法綜合運(yùn)用針刺和穴位注射療法并結(jié)合現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)理論技術(shù)，在孤獨(dú)癥治療中取得了良好療效。

1 主要原理

1.1針刺原理 針灸刺激通過(guò)人體自動(dòng)控制系統(tǒng)提供干預(yù)信號(hào)，激發(fā)人體自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變機(jī)體狀態(tài)方向。針刺可能通過(guò)軀體自主反射，對(duì)穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生影響。這種涉及自主神經(jīng)系統(tǒng)的交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)分支的體內(nèi)平衡經(jīng)常被認(rèn)為是陰陽(yáng)平衡概念的科學(xué)基礎(chǔ)[4]。現(xiàn)代的影像學(xué)技術(shù)（PET/CT/MRI）已經(jīng)證實(shí)經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)非常復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)， 雖然大腦的各個(gè)功能區(qū)域之間存在的關(guān)聯(lián)目前尚不明確， 但針刺頭部不同穴位以經(jīng)證實(shí)可以調(diào)節(jié)大腦不同區(qū)域的功能[5]。腦功能磁共振成像（fMRI）顯示：針刺的作用機(jī)制很大可能是由于針刺對(duì)穴位的物理刺激，引起相關(guān)聯(lián)腦區(qū)的部分功能核團(tuán)的活化，該區(qū)域的血流量增大，進(jìn)而釋放出相關(guān)調(diào)節(jié)進(jìn)行靶器官的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)大腦的活化[6]。Ping Wu等人在進(jìn)行對(duì)腦卒中中風(fēng)后遺癥患者使用針灸治療的試驗(yàn)中，也證明了針灸可以顯著地使腦結(jié)構(gòu)重組，提高運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知功能的恢復(fù)[7]。張全明團(tuán)隊(duì)通過(guò)患者治療前后P3電位的變化情況證實(shí)針刺不僅可以加速曾經(jīng)發(fā)育受阻的神經(jīng)纖維進(jìn)行二次發(fā)育，從而增加大腦皮質(zhì)神經(jīng)突觸的質(zhì)與量；還會(huì)加快沖動(dòng)在神經(jīng)纖維中的傳導(dǎo)速度，即：加快對(duì)外界信息的加工。于是從根本上提高孤獨(dú)癥患兒的專注力[8]。

1.2位點(diǎn)及穴位原理 通過(guò)對(duì)不同穴位或位點(diǎn)的刺激，改變軸突離子通道，更新或改變突觸連接，促使內(nèi)源性干細(xì)胞遷移和神經(jīng)系統(tǒng)適應(yīng)性變化，啟用潛伏通路，得以在腦部對(duì)應(yīng)部位建立新功能區(qū)或進(jìn)行系統(tǒng)間重組，調(diào)節(jié)局部功能。

1.3藥效原理 采用局部給藥的方式，使藥物直達(dá)病變部位。研究顯示，維生素B1對(duì)人體的作用非常強(qiáng)大，它可以加速脂肪、糖、蛋白質(zhì)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)的代謝速度，加快三羧酸循環(huán)產(chǎn)生能量的速度； 維生素B12作為常規(guī)的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)類藥物， 對(duì)部分受損神經(jīng)髓鞘有一定的修復(fù)作用，維生素B12還參與有髓鞘神經(jīng)代謝，并在其中起重要作用。

擬采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、模擬電刺激、藥物離子導(dǎo)入、生物反饋和健康監(jiān)測(cè)技術(shù)研制具有無(wú)創(chuàng)、集成、移動(dòng)便攜、可家用特征的孤獨(dú)癥智能治療頭盔，以便能夠進(jìn)一步推廣和發(fā)展水針位點(diǎn)注射療法，更好地滿足孤獨(dú)癥患者家庭化、遠(yuǎn)程化治療需求。

2 總體設(shè)計(jì)

頭盔整體包括電路控制板塊、電刺激板塊、藥物離子導(dǎo)入板塊、生物反饋和健康監(jiān)測(cè)板塊、人機(jī)交互裝置。將頭盔電源按鈕打開(kāi)，指示燈亮綠燈，說(shuō)明設(shè)備正常。同時(shí)藍(lán)牙處于開(kāi)啟狀態(tài)，打開(kāi)手機(jī)App?？梢栽谑謾C(jī)上選擇個(gè)性化治療方案，選擇完成后，確認(rèn)所選穴位與頭皮接觸良好，點(diǎn)擊運(yùn)行，頭盔就會(huì)進(jìn)行模擬針刺以及藥物導(dǎo)入程序。當(dāng)設(shè)備電池電量不足時(shí)，指示燈亮黃燈，設(shè)備將要停止工作，提醒用戶及時(shí)更換電池或充電；監(jiān)測(cè)模塊一旦發(fā)現(xiàn)溫度、濕度異常以及與頭皮接觸不良時(shí)，就會(huì)反饋到系統(tǒng)，此時(shí)頭盔指示燈亮紅燈成報(bào)警狀態(tài)，同時(shí)自動(dòng)斷電，停止工作。在整個(gè)治療的過(guò)程中，生物反饋板塊會(huì)采集患者的腦電、眼電、血氧的指標(biāo)，所有數(shù)據(jù)都會(huì)在移動(dòng)終端顯示，用戶可以通過(guò)APP， 查看患者的治療方案與治療記錄及各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，醫(yī)生也可以共享數(shù)據(jù)，并對(duì)患兒的治療方案做出及時(shí)的調(diào)整。設(shè)備的整個(gè)功能框圖如圖1所示。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1電路設(shè)置 充電口與電池相連，藍(lán)牙與單片機(jī)相連，電流采集電路與電極和單片機(jī)相連，恒流源與單片機(jī)及放大器電路相連，存儲(chǔ)模塊與單片機(jī)相連，電極溫度與濕度檢測(cè)電路與警報(bào)裝置、電極、單片機(jī)相連，監(jiān)測(cè)反饋裝置與單片機(jī)相連，腦電、眼電裝置與濾波裝置及放大器電路相連。殼體外安裝控制裝備運(yùn)行的開(kāi)關(guān)，包括控制藍(lán)牙的部分。有指示燈，指示燈在正常運(yùn)行、缺電、警報(bào)情況分別顯示綠、黃、紅三種顏色。

3.2刺激導(dǎo)入模塊 通過(guò)導(dǎo)線與電路板連接，電極導(dǎo)線用材防銹蝕、導(dǎo)電性強(qiáng)。表面電極主體為海綿材質(zhì)，海綿電極的大小、形狀在不同腦區(qū)有所差別的矩形， 厚度均約為2㎜。電極片內(nèi)側(cè)面固定于絕緣，貼近頭部的一面為粘面，可與藥液浸墊粘合，藥液浸墊大小與電極片基本一致的橢圓形，由紗布包裹著海綿的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，可通過(guò)粘面與電極片結(jié)合。表面電極內(nèi)部還有溫度傳感器測(cè)量電極表面溫度、濕度傳感器獲取電極工作環(huán)境的濕度。溫度傳感器用于獲取工作區(qū)域電極表面的溫度，當(dāng)溫度高于40°時(shí)，則需要斷開(kāi)電路，一方面保護(hù)用戶免于電灼傷，另一方面，溫度過(guò)高不利于藥物的導(dǎo)入。濕度傳感器獲取作用區(qū)域內(nèi)電極的表面濕度，當(dāng)濕度>85%時(shí)，斷開(kāi)電源，濕度過(guò)高不利于藥物的導(dǎo)入。

3.3監(jiān)測(cè)模塊 腦電圖電極可由充滿電解質(zhì)溶液的彈性部件形成，由國(guó)際10-20系統(tǒng)定義的電極排布，F(xiàn)3、F4、C3、C4、O1和O2。眼電圖電極也是由充滿電解質(zhì)溶液的彈性部件形成，位于太陽(yáng)穴處。腦、眼電圖的參考由充滿電解質(zhì)溶液的彈性部件形成，置于前額。監(jiān)測(cè)大腦皮層血氧飽和度的傳感器也是置于前額，由釋放660 nm波長(zhǎng)以及釋放905 nm、910 nm或者940 nm波長(zhǎng)的兩個(gè)二極管組成的監(jiān)測(cè)探頭。從血氧對(duì)不同波長(zhǎng)光波吸收率得差異來(lái)進(jìn)行血氧情況的數(shù)據(jù)采集。

4 軟件設(shè)計(jì)

移動(dòng)終端APP的設(shè)計(jì)采用板塊化、子程序疊加的模式， 首先設(shè)計(jì)好治療的方案， 方案中包含：模擬電刺激的波幅、波形、強(qiáng)度、頻率、時(shí)間等， 當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)， 操作者選擇患者相對(duì)應(yīng)的治療方案，確認(rèn)電量充足，各穴位接觸良好后，操作者依據(jù)提示按下啟動(dòng)鍵。治療開(kāi)始時(shí)，主頁(yè)面上會(huì)同時(shí)顯示溫度、濕度、腦電、眼電、血氧情況，每次治療產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)。在單次治療結(jié)束后，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止并斷電，操作者只需將設(shè)備從患兒頭上取下即可。

5 結(jié)論

我國(guó)孤獨(dú)癥患者數(shù)量逐年攀升[9]，孤獨(dú)癥患兒需長(zhǎng)期進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，這一過(guò)程給家庭和社會(huì)帶來(lái)巨大的負(fù)擔(dān)。目前，孤獨(dú)癥的治療缺少有效治療，但經(jīng)科學(xué)和臨床研究證實(shí)，針刺聯(lián)合穴位藥物注射療效較佳，反應(yīng)良好。孤獨(dú)癥智能治療頭盔使傳統(tǒng)的穴位注射技術(shù)家庭化、便攜化，穴位注射療法的人工治療費(fèi)用，降低患兒家庭來(lái)院治療所需支出的交通、食宿等相關(guān)費(fèi)用，切實(shí)減輕患兒及其家庭的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；孤獨(dú)癥智能治療頭盔可廣泛普及全國(guó)各個(gè)地區(qū)，減少各醫(yī)院開(kāi)展水針位點(diǎn)注射技術(shù)培訓(xùn)與傳播所需支付的人力物力，減少專項(xiàng)財(cái)政支出，符合便捷、綠色、友好的環(huán)境發(fā)展模式。孤獨(dú)癥智能治療頭盔的研發(fā)與應(yīng)用，利用現(xiàn)代科技與先進(jìn)通訊技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的現(xiàn)代化研究和發(fā)展。

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