恭喜中国科学院电工研究所刘婧获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院电工研究所申请的专利一种基于神经网络模型的针灸过程腧穴区域皮肤电阻抗差量测量和快速成像方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115005796B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210832144.8,技术领域涉及:A61B5/0532;该发明授权一种基于神经网络模型的针灸过程腧穴区域皮肤电阻抗差量测量和快速成像方法是由刘婧;刘国强;李士强;杨一丹设计研发完成,并于2022-07-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于神经网络模型的针灸过程腧穴区域皮肤电阻抗差量测量和快速成像方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于神经网络模型的针灸过程腧穴区域皮肤电阻抗差量测量和快速成像方法。其步骤为,首先针对腧穴区域皮肤电阻抗测量的边值问题,建立对应的数理模型;然后根据上述边值问题数理模型,通过有限元法多次求解正问题,建立神经网络训练集;再构建神经网络模型,通过随机梯度下降法,求解神经网络的模型参数;最后将实测数据代入训练好的神经网络模型进行快速成像。本发明在保持快速成像的同时,克服了线性图像重建算法由于反演矩阵病态性严重造成的重建图像空间分辨力低、成像精度差等不足,实现对针灸过程中腧穴区域皮肤电阻抗动态变化的快速成像。
本发明授权一种基于神经网络模型的针灸过程腧穴区域皮肤电阻抗差量测量和快速成像方法在权利要求书中公布了:1.一种基于神经网络模型的针灸过程腧穴区域皮肤电阻抗差量测量和快速成像方法,利用针灸过程中的治疗针上施加的电流,将其作为探测所需的激励电流,以刺入表层皮肤的传感针作为检测电极阵列,所述传感针在不同高度层布置有探测点,各个传感针上布置的探测点的数量一致,探测时相同高度层的探测点保持在同一高度平面;所述探测点与电位探测器连接,通过所述电位探测器获取皮肤在探测点处的电压信息;所述快速成像方法其特征在于,包括如下步骤:步骤一,针对腧穴区域皮肤电阻抗测量的边值问题,建立对应的数理模型,包括:假定被测的三维腧穴区域V,边界S,皮肤阻抗为,针灸过程中,激励电流I施加于治疗针上,从治疗针上的A、B两点注入,区域V内的电位分布满足如下拉普拉斯方程: 其中,为Nabla算子,为狄拉克函数,为皮肤阻抗,为被测三维腧穴区域V内的电位分布,I为激励电流,r表示三维空间坐标,rA和rB分别为治疗针上激励电流注入的A点和B点的坐标;由于皮肤是连续的弱导电介质,电位满足连续性边界条件,构造无限远边界条件,令无限远边界上满足电位为零,或电位的法向分量为零,即: 或 ;步骤二,通过有限元法求解正问题,建立神经网络训练集,包括:根据上述边值问题的数理模型,通过有限元法多次求解正问题;假定不施针状态下被测二维截面内皮肤电阻抗为均匀分布的背景阻抗,此时通过传感针上的探测点测到的电压值为;传感针上同一高度层的探测点构成一个探测截面;施针后随着治疗针刺入深度h的改变,皮肤电阻抗产生不同的微小扰动,该扰动在各个探测截面被近似为是在腧穴点附近分布、阻抗均匀的圆形异常体,该异常体的圆心坐标为m,n,直径为d,阻抗为,此时通过传感针上的探测点测得的电压值为,相对于背景阻抗下测量电压的变化值;通过有限元法多次求解正问题,获得探测截面内异常体的圆心坐标位置m,n、圆的直径d以及异常体的阻抗值与对应的探测截面高度l、治疗针刺入深度h、传感针的三维空间坐标i,j,k和测量电压变化值所构成的数据集,作为神经网络的训练集;步骤三,构建神经网络模型,包括:测量电极之间的电压变化和腧穴区域皮肤电阻抗的相对变化满足非线性关系,设这一非线性关系为: ;根据通用近似定理,可通过非线性神经网络来求解;整个神经网络看作一个复合函数,其中,W和b是神经网络的模型参数,分别表示网络中所有层的连接权重和偏置;所述神经网络模型包含一个输入层,两个隐藏层和一个输出层,其输入信号有6个节点,x1-x6分别为待反演的探测截面高度l、治疗针的刺入深度h、传感针的三维空间坐标i,j,k和该传感针在针灸过程中测量电压的变化值,神经网络最后一层的输出为该函数的输出y,神经网络输出有4个节点,y1-y4分别为探测截面内异常体的圆心的坐标位置m,n、圆的直径d以及异常体的阻抗值;步骤四,通过随机梯度下降法,求解于神经网络的模型参数;步骤五,将实测数据代入训练好的神经网络模型进行快速成像。
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