基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪及其智能皮肤理疗方法
阅读说明：本技术 基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪及其智能皮肤理疗方法 (Laser dot matrix intelligent skin physiotherapy instrument based on electric pore forming and intelligent skin physiotherapy method thereof ) 是由 李凌云 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪,包括了具有dep区、点阵激光区和给药区的理疗探头、线缆以及主机,其中所述理疗探头具有外壳,所述外壳一端为理疗端,另一端为线缆引出端,所述线缆同主机连接,以使得主机能够控制理疗探头进行皮肤理疗,实现了dep产生的LRT进行激光能量传导,避免了传统激光点阵的创伤弊端,使用智能图像识别模型针对病变部位进行激光理疗而实现点阵激光的无误覆盖,选择经皮给药给予激光理疗基础上的额外皮肤养护功效,能自由选择传统的dep或激光点阵单独理疗方案,或混合理疗模式,实现用户理疗方案的多种定制选择。(The invention provides an intelligent laser dot matrix skin physiotherapy instrument based on electroporation, which comprises a physiotherapy probe with a dep area, a dot matrix laser area and a drug delivery area, a cable and a host, wherein the physiotherapy probe is provided with a shell, one end of the shell is a physiotherapy end, the other end of the shell is a cable leading-out end, the cable is connected with the host, so that the host computer can control the physiotherapy probe and carry out skin physiotherapy, the LRT who has realized dep and has produced carries out laser energy conduction, the wound drawback of having avoided traditional laser dot matrix, use intelligent image recognition model to carry out laser physiotherapy and realize the errorless of dot matrix laser to pathological change position, select percutaneous administration to give the extra skin maintenance efficiency on the laser physiotherapy basis, can freely select traditional dep or the independent physiotherapy scheme of laser dot matrix, or mix the physiotherapy mode, realize that the multiple customization of user's physiotherapy scheme is selected.)
技术领域
本发明涉及一种激光点阵皮肤理疗仪,尤其涉及一种基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪及其智能理疗方法,属于皮肤理疗仪器领域。
背景技术
电致孔（dep）技术是一种通过高压脉冲作用皮肤使得皮肤角质层产生暂时性可逆的离子传输通道（LTR），通过同时的给药而实现快速和高效的皮肤护养技术。而激光点阵是依靠高能脉冲点阵激光作用皮肤使得皮肤表面产生近似认为的直线微孔通道，从而使得光子能够深达皮肤真皮层，产生孔周热凝固从而形成稳定的散在直通孔，并在直通孔周围传递热能用于皮下色素或血管，分解色斑和非正常分布的微血管，以及疏通微血管达到美颜作用。
然而点阵激光产生的直通孔是一种皮肤创伤，需要经过皮肤细胞自我修复，经历炎症增殖和重塑阶段，在三个过程中难免产生副作用以及修复不良的现象，而电致孔产生的LTR属于一种暂时性的离子亲水通道，开启之后通过一段时间的角质层细胞重新排列而恢复，属于真正的无创技术。
从技术层面上看，点阵激光通过图像发生器(CPG)改变发射模式，形成多种几何图形作用皮肤。然而皮肤表面需要修复的部位往往不能通过简单的几何图形而覆盖全面，有些健康的部位不需要进行理疗，但通常也被激光微束作用到，产生覆盖错误。从而点阵激光不能针对性地选择需要理疗的部位进行作用。
现有技术通过点阵激光后的超声导入形成促渗，然而该联合技术仅仅是促进药物的渗透，而没有形成快速的祛斑和分解黑色素的理疗效果。因此如果能利用dep的无创性质，结合点阵激光的快速热效应，就能一方面快速给药，另一方面高效消除皮中色素斑，起到滋养、治疗和美颜的多重功效。考虑到LTR孔（5-100μm）和点阵激光产生的孔（典型的为120μm左右）的尺寸上后者覆盖前者，因而如果能通过激光导入需要理疗的部位周边的LTR中则一方面产生热效应同时，还能利用LTR暂时性的优点，实现无创伤闭合恢复，并且选择性的覆盖需要理疗的部位产生点阵激光，实现真正的无创智能皮肤理疗。
发明内容
为了克服现有技术上述缺点，本发明考虑三个方面，第一电致孔的选择性产生，第二点阵激光如何选择需要理疗的部位，以及激光的能量的改进。第三给药过程。
为此，本发明提供了一种基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪，包括了理疗探头、线缆以及主机，其中所述理疗探头具有外壳，所述外壳一端为理疗端，另一端为线缆引出端，所述线缆同主机连接，以使得主机能够控制理疗探头进行皮肤理疗。
进一步地，所述理疗端具有的dep区、点阵激光区、以及dep区周边或内部的给药区，分别与所述外壳内的分割形成的dep腔、点阵激光腔、以及给药腔的一端相通；
所述dep腔中安装有dep装置，用于通过dep区给需要理疗的部位进行作用产生LTR；
所述dep装置具有至少一个突出于所述dep区的立体dep探头，用于贴合皮肤进行电脉冲作用，优选地，电压参数：脉冲频率1-2.5Hz，脉冲电压25-200V；
所述点阵激光腔中安装有激光点阵模块以及皮肤成像装置，其中所述激光点阵模块包括具有n×m激光矩形点阵或多像素圆形激光点阵或多像素其他规则几何图形激光点阵的点阵控制模块，所述点阵控制模块与皮肤成像装置电连接，用于根据皮肤成像装置传来的皮肤表面图像而控制所述n×m激光点阵或多像素圆形激光点阵或多像素其他规则几何图形激光点阵针对需要理疗的部位进行作用；可选地，n，m在7-200之间选择。激光参数：功率：≤20W ，激光器工作模式：包括连续模式、超脉冲模式、间歇模式，脉冲能量：1mJ-100mJ，能量间隔1.5-2mJ,焦斑直径：50μm-1000μm，脉冲宽度：0.1ms-10 ms
可选地，所述点阵控制模块包括图像采集模块、图像处理模块、以及点阵激发模块其中所述图像采集模块用于采集所述皮肤成像装置拍摄的图像，所述图像处理模块用于对所采集的图像进行区划，识别其中需要理疗的部位，并产生控制信号，点阵激发模块根据所述控制信号控制处于需要理疗的部位和/或附近的n×m激光点阵中的激光点阵或多像素圆形激光点阵或多像素其他规则几何图形激光点阵而发出脉冲激光作用于所述部位，从而使得脉冲激光至少部分通过LTR作用于皮肤角质层及其之下的皮肤组织，选择性地对皮肤进行理疗。
图像处理模块包括图像识别单元和控制信号产生单元，所述图像识别单元根据所述采集的图像进行灰度化，将灰度化的图像划分为多个区域形成多个子图像，并识别每个子图像中的灰度总值g若g小于预设的值则将子图像所在区域作为理疗区域，信号产生单元仅根据所述灰度化的图像中的理疗区域而产生控制信号，而发出控制信号，控制信号产生单元根据所述控制信号源自的理疗区域在所述多个区域中的控制信号而触发所述点阵激发模块启动，从而激发理疗区域所在的激光点阵工作产生激光而作用于所述理疗区域；
可选地，所述预设的值为检测对象的至少一个健康皮肤区域所采集图像的对应灰度化图像总灰度值的平均值，所述平均值是算术平均值，加权平均值中的任一种。所述至少一个健康皮肤区域可以根据理疗医生建议和/或用户自选而确定。
可以理解的是，当色班等皮肤良性病变完整地位于子图像区域内时即可实现完整覆盖，则灰度总值比同一皮肤良性病变部分位于子图像区域内时要低。并且当所述皮肤良性病变位于多个子图像区域内时，每个子图像的灰度值都小于预设的值，并且这些子图像区域中的所有激光点阵都需要被激发以针对性地对于所在区域进行理疗，从而实现该皮肤良性病变及其附近区域的完整覆盖，从而整体上实现皮肤良性病变的准确覆盖。
在一个实施例中，所述图像识别单元还包括智能图像识别单元，所述智能图像识别单元根据所述灰度化图像的理疗区域的子图像和所述控制信号建立人工智能模型，所述人工智能模型根据所述子图像而识别出是否需要产生控制信号，所述人工智能模型包括卷积神经网络CNN、支持向量机SVM、以及生成对抗网络GAN中的任一种，CNN根据所述子图像能够识别出对应的控制信号代码即1（产生）或0（不产生），从而识别出每个子图像是否需要产生相应的控制信号。SVM属于一种分类算法，对多个子图像而进行归类为控制信号代码1或0。GAN根据随机产生的灰度图和所述预设的值而生成伪灰度图，利用多个子图像来判别是否属于控制信号代码1或0，经过不断的修正伪灰度图接近真实的多个子图像时而识别出对应正确的代码。
如果子图像灰度值和人工智能识别的所产生的的控制信号位置一致，则采用前者方案，如果不一致，则由用户事先通过主机设置采信其中一种算法，优选为后者。
优选地，所述控制信号产生单元包括微处理器或单片机。所述多个区域为n×m多像素矩阵区域或多像素圆形激光点阵或多像素其他规则几何图形。
可选地，所述皮肤成像装置与n×m激光矩形点阵或多像素圆形激光点阵或多像素其他规则几何图形激光点阵一起设置在所述点阵激光区或所述点阵激光腔中与点阵激光区相对的另一端,或者两者之间，并且所述皮肤成像装置在n×m激光矩形点阵或多像素圆形激光点阵或多像素其他规则几何图形激光点阵的几何中心位置。
优先地，所述皮肤成像装置包括相机和用于将所述部位进行照明的照明单元，所述相机优先地为高清针孔相机。
优选地，所述dep区、点阵激光区、以及dep区周边的给药区中至少一者作为所述外壳的至少一部分而由透明材质形成，更优先地，所述点阵激光区由透明材质形成。
所述给药腔中设置有给药装置，用于对LTR和/或经过激光点阵作用的LTR进行给药；优先地，所述dep腔以及给药腔相邻且密封设置，所述立体dep探头周边具有与所述给药装置连通的给药孔，以使得所述药剂通过所述给药孔而经过LTR和/或经过激光点阵作用的LTR渗透皮肤进行理疗。
所属线缆包括与所述dep装置连接的第一电源线，控制dep装置工作的第一信号线，与所述激光点阵模块以及皮肤成像装置连接的第二电源线以及控制两者工作的第二信号线，与所述给药装置连接的第三电源线和控制给药装置工作的第三信号线，所述第一-第三电源线分别于所述第一-第三信号线屏蔽组合成第一-第三线缆，且第一-第三线缆分别独立为三条线缆。
所述主机包括显示屏，用于连接第一-第三线缆的三个线缆接口，用于控制所述dep装置、激光点阵模块以及皮肤成像装置、给药装置以及三者参数设置和理疗数据获取与分析而实现智能皮肤理疗的处理器。所述理疗数据包括所述皮肤成像装置采集的图像，每一次理疗的用户信息和皮肤概况、理疗过程数据（包括dep，激光点阵，给药各装置的使用情况，以及所述参数）。其中所述参数属于专业技术人员公知的参数，如电压参数，激光参数，以及给药种类、速度、给药模式连续或脉冲形式以及相应的参数。
优选地，所述主机还包括具有方便移动所述主体的移动支架。具体地，所述移动支架具有多个脚轮。
本发明还提供一种基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪的智能皮肤理疗方法，其特征在于，所述方法使用上述基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪，包括：
(1)选择所需要理疗的模式：包括单独dep理疗模式、单独激光点阵理疗模式、以及基于电致孔的激光点阵混合理疗模式，当选择单独dep理疗模式、单独激光点阵理疗模式时则利用所述主机单独选择相应理疗模式使用所述理疗探头进行相应的理疗，其中单独dep理疗模式配合给药装置在设置好参数的电脉冲作用下经过规定的第一时间之中或之后控制给药装置进行给药，而单独激光点阵理疗模式则根据所设置好的激光参数的激光脉冲作用下经过规定的第二时间内完成理疗或者在所述规定的第二时间之中或之后控制给药装置进行给药；如果采用所述基于电致孔的激光点阵混合理疗模式则进入步骤（2）；所述第一第二时间为1min-1h。
（2）先进行第一时间的dep产生LRT，然后使用激光点阵进行第二时间的作用于dep作用的区域，所述皮肤成像装置拍摄dep作用的区域的图像，并由激光点阵模块对所述dep作用的区域选择性的理疗，接着根据皮肤状况而选择性地进行步骤（3）；优选地，所述激光点阵根据需要而选择使用的激光参数选择为不会或会产生直通真皮层的直通孔的激光参数。
可以理解的是，当选择不会产生直通孔的激光参数时，激光束至少一部分会通过在良性病变及其附近区域所形成的LRT中并将能量转化为热能而传递给更深的皮肤层，产生分解良性病变的理疗效果，并且不会对皮肤产生穿孔效应，而使得LRT通过短时间内可逆自闭而基本恢复皮肤原态，如果自闭前同时给药则由产生额外的理疗效果。
（3）控制已选好的参数的所述给药装置对经过dep和激光点阵理疗的皮肤区域进行第三规定时间的给药而完成理疗，所述第三时间为0.1min-10min。
优选地，选择混合理疗模式后，在dep作用和点阵激光作用过程中理疗仪禁止启动给药装置工作。
在一个实施例中，在进行第一时间的dep产生LRT之后，使用激光点阵进行第二时间的作用于dep作用的区域之前还包括步骤（2-1）：通过给药装置向所述作用区域历经第四时间的渗透光敏剂，再通过给药装置向作用区域施加生理盐水或医用酒精清洁残留光敏剂，从而渗透入LRT中的荧光剂能够被皮肤成像装置拍摄的荧光图像所捕获，从而同样历经前述的采集的图像区划、灰度化、子图像灰度总值计算进而产生控制信号，或者针对灰度化图像采用前述人工智能模型识别出控制信号。这样，就能够选择性地对落在子图像区域内的LRT进行脉冲激光的照射，从而使得至少部分脉冲激光能够进入LRT中。所述第四时间为3-20s，所述光敏剂为植物色素，优先地，所述植物色素为叶绿素。
本发明还提供一种非暂时性存储介质，其中存储有可由所述处理器运行而实现上述基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗方法的计算机可读程序。
有益效果
（a）实现dep产生的LRT进行激光能量传导，避免了传统激光点阵的创伤弊端，
（b）使用智能图像识别模型针对病变部位进行激光理疗而实现点阵激光的无误覆盖，
（c）选择经皮给药给予激光理疗基础上的额外皮肤养护功效，
（d）能自由选择传统的dep或激光点阵单独理疗方案，或混合理疗模式，实现用户理疗方案的多种定制选择。
附图说明
图1.本发明的基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪一个实施例，
图2.本发明的理疗探头的结构的一个实施例，
图3.本发明的的灰度化采集的6×17像素皮肤图像示意图，
图4. （a）和4(b)混合理疗模式前后的受疗者面部理疗前(a)后（b）的对比效果图，
其中附图标记1基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪，2dep区，3点阵激光区,4给药区，5 7×16激光矩形点阵点阵控制模块,6相机,7照明单元,8图像采集模块,9图像处理模块,10第一线缆,11第二线缆,12第三线缆,13移动支架,14脚轮，21dep腔,31点阵激光腔,41给药腔,211立体dep探头,411给药孔。
具体实施方式
实施例1
如图1位本实施例的基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪1，包括了理疗探头1-0、第一线缆10，第二线缆11，以及第三线缆12的线缆组合，以及主机1-1，其中理疗探头1-0具有外壳，所述外壳一端为理疗端，另一端为线缆组合引出端，所述第一线缆10，第二线缆11，以及第三线缆12同主机1-1连接，以使得主机1-1能够控制理疗探头进行皮肤理疗。
如图2所述理疗端具有dep区2、点阵激光区3、以及dep区2内部的给药区4，分别与所述外壳内的被分割的dep腔21、点阵激光腔31、以及给药腔41的一端相通；所述点阵激光区3由透明有机玻璃形成。
所述dep腔21中安装有dep装置，用于通过dep区2给需要理疗的部位进行作用产生LTR如图3所示；
所述dep装置具有四个突出于所述dep区2的立体dep探头211，用于贴合皮肤进行电脉冲作用，电压参数：脉冲频率2Hz，脉冲电压100V；
所述点阵激光腔31中安装有激光点阵模块以及皮肤成像装置，其中所述激光点阵模块包括7×16激光矩形点阵点阵控制模块5，所述皮肤成像装置还包括相机6和用于将所述部位进行照明的照明单元7，所述相机6为高清针孔相机。
所述相机6与7×16激光矩形点阵一起设置在所述点阵激光腔中与点阵激光区3相对的另一端，并且所述相机6在7×16激光矩形点阵的中心位置（如图2所示）。
所述点阵控制模块5与皮肤成像装置电连接，用于根据皮肤成像装置传来的皮肤表面图像（如图3所示）而控制所述7×16激光矩形点阵针对需要理疗的区域进行作用；激光参数：功率：15W ，激光器工作模式：包括连续模式、超脉冲模式、间歇模式，脉冲能量：8mJ焦斑直径：120um，脉冲宽度：1ms。
所述点阵控制模块5包括图像采集模块8、图像处理模块9、以及点阵激发模块（图未示）其中所述图像采集模块8用于采集所述相机6拍摄的图像，所述图像处理模块9用于对所采集的图像进行区划，并识别其中需要理疗的部位，并产生控制信号，点阵激发模块根据所述控制信号控制处于需要理疗的部位及其附近的7×16激光点阵中的激光点阵而发出脉冲激光作用于所述部位，从而使得脉冲激光至少部分通过LTR作用于皮肤角质层及其之下的皮肤组织，选择性地对皮肤进行理疗。
图像处理模块9包括图像识别单元和控制信号产生单元（图未示），所述图像识别单元根据所述采集的图像进行灰度化，将灰度化的图像划分为多个区域形成多个子图像（如图3），并识别每个子图像中的灰度总值g若g小于至少一个健康皮肤区域所采集图像的对应灰度化图像总灰度值的算术平均值，则将子图像所在区域作为理疗区域，信号产生单元仅根据所述灰度化的图像中的理疗区域而产生控制信号，而发出控制信号，控制信号产生单元根据所述控制信号源自的理疗区域在所述多个区域中的坐标而触发所述点阵激发模块启动，从而激发理疗区域所在的激光点阵工作产生激光而作用与所述理疗区域。所述控制信号产生单元为单片机。
所述给药腔41中设置有给药装置，用于对LTR和经过激光点阵作用的LTR进行给药；所述dep腔21以及给药腔41相互密封设置（图未示），所述四个立体dep探头211中部具有与所述给药装置连通的给药孔411，以使得所述药剂通过所述给药孔而经过LTR和经过激光点阵作用的LTR渗透皮肤进行理疗。
所述主机1包括显示屏1-1-1，用于连接第一线缆10，第二线缆11，以及第三线缆12的三个线缆接口，用于控制所述dep装置、激光点阵模块以及皮肤成像装置、给药装置以及三者参数设置和理疗数据获取与分析，实现智能皮肤理疗的处理器（图未示）。
所述理疗数据包括所述皮肤成像装置采集的图像，每一次理疗的用户信息和皮肤概况、理疗过程数据，包括dep，激光点阵，给药各装置的使用情况，以及所述参数。
所述主机1-1还包括具有方便移动所述主体的移动支架13。所述移动支架具13有四个脚轮14。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于图像处理方面，其中所述图像识别单元包括智能图像识别单元（图未示），所述智能图像识别单元根据所述灰度化图像的理疗区域的子图像和所述控制信号建立人工智能模型，所述人工智能模型根据所述子图像而识别出是否需要产生控制信号，所述人工智能模型包括卷积神经网络CNN，CNN根据所述子图像能够识别出对应的控制信号代码即1（产生）或0（不产生），从而识别出每个子图像是否需要产生相应的控制信号。
如图3所示，在dep选择处理的采集的图像灰度化后的图像中，示例性地给出A、B、C、D四类占据不同个数（分别为4个、2个、1个、3个）子图像的色斑，以及分布在色斑附近以及无色斑子图像中的多个LRT分布的情况。由于LRT暂时性可逆自闭，当点阵激光根据图像采用CNN模型智能识别出四个色斑中共计10个子图像区域产生控制信号，激发相应点阵产生设置好的参数的激光脉冲时，激光部分能够进入LRT而产生热积累而传递给深层皮肤而分解色斑，根据激光参数调节不同，还可以使得LRT继续深通道皮肤内层，产生更有效地分解作用同时由于其他子图像区域没有激光脉冲作用，其中的LRT则与色斑区域的LRT一起经给药而进一步养护皮肤，达到额外的理疗效果。
实施例3
理疗的模式：包括单独dep理疗模式、单独激光点阵理疗模式、以及基于电致孔的激光点阵混合理疗模式，当选择单独dep理疗模式、单独激光点阵理疗模式时则利用所述主机单独选择相应理疗模式使用所述理疗探头进行相应的理疗，其中单独dep理疗模式配合给药装置在设置好参数的电脉冲作用下经过规定的第一时间之中或之后控制给药装置进行给药，而单独激光点阵理疗模式则根据所设置好的激光参数的激光脉冲作用下经过规定的第二时间内完成理疗或者在所述规定的第二时间之中或之后控制给药装置进行给药；如果采用所述基于电致孔的激光点阵混合理疗模式则进入步骤（2）；所述第一第二时间为1min-1h。
（2）先进行dep产生LRT，然后使用激光点阵作用于dep作用的区域，所述皮肤成像装置拍摄dep作用的区域的图像，并由激光点阵模块对所述dep作用的区域选择性的理疗，接着根据皮肤状况而选择性地选择进行步骤（3）；优选地，所述激光点阵根据需要而选择使用的激光参数选择为不会或会产生直通真皮层的直通孔的激光参数。
可以理解的是，当选择不会产生直通孔的激光参数时，激光束至少一部分会通过在良性病变及其附近区域所形成的LRT中并将能量转化为热能而传递给更深的皮肤层，产生分解良性病变的理疗效果，并且不会对皮肤产生穿孔效应，而使得LRT通过短时间内可逆自闭而基本恢复皮肤原态，如果自闭前同时给药则由产生额外的理疗效果。
（3）控制已选好的参数的所述给药装置对经过dep和激光点阵理疗的皮肤区域进行第三规定时间的给药而完成理疗，所述第三时间为0.1min-10min。
实施例4
一种基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗理疗方法，其特征在于，所述方法使用实施例3的基于电致孔的激光点阵智能皮肤理疗仪，包括：
(1)选择所需要理疗的模式：在主机1-1的屏幕1-1-1上点击选择所述基于电致孔的激光点阵混合理疗模式则进入步骤（2）；
（2）先进行5min的dep产生LRT，然后使用20min激光点阵作用于dep作用的区域，所述相机6拍摄dep作用的区域的图像，并由激光点阵模块5对所述dep作用的区域选择性的理疗，接着根据皮肤状况而选择进行步骤（3）；所述激光点阵根据需要而选择使用的激光参数选择为不会大量产生直通真皮层的直通孔的激光参数，即脉冲能量在1-5mJ中调节，激光器工作模式为超脉冲模式。
（3）控制已选好的参数的所述给药装置对经过dep和激光点阵理疗的皮肤区域进行第三规定时间的补水美白方剂渗透而完成理疗，所述第三时间为0.5min。
图4（a）和4（b）为受疗者采取混合治疗方案的理疗前后（24天）的面部皮肤对比结果，可以看出结果能有效地祛斑以及增白。
实施例5
本实施例在实施例4基础上在进行5min第一时间的dep产生LRT之后，使用激光点阵进行20min的作用于dep作用的区域之前还包括步骤（2-1）：通过给药装置向所述作用区域渗透20s叶绿素酒精溶液，再利用给药装置施加医用酒精清洗10-20s，从而渗透入LRT中的植物色素能够被皮肤成像装置拍摄的荧光图像所捕获，同样历经相机6的采集的图像区划、灰度化、子图像灰度总值计算进而产生控制信号，或者针对灰度化图像采用CNN模型识别出控制信号，因而脉冲激光只会在具有LRT子图像区域进行照射。
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