楊莎，溫中蒙，談?dòng)?，尹海燕，吳巧鳳，何昭璇，張承舜，余曙光▲

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 611137；2.智美康民(珠海)健康科技有限公司，廣東 珠海 519000)

2021年出版的《中國(guó)科技成果轉(zhuǎn)化2020年度報(bào)告(高等院校與科研院所篇)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，2019年全國(guó)共有3450家以轉(zhuǎn)讓、許可、作價(jià)投資方式轉(zhuǎn)化科技成果的公立高等院校和科研院所，同期簽訂的合同數(shù)量呈現(xiàn)增長(zhǎng)。與上一年度相比，合同項(xiàng)目數(shù)量為15035項(xiàng)，增長(zhǎng)32.3%；合同總金額152.4億元，下降19.1%。可見(jiàn)，高等院校及科研院所是各類科技成果研發(fā)的主力軍，在成果數(shù)量迅猛增長(zhǎng)的同時(shí)，同樣面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。近年來(lái)，美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的科技成果轉(zhuǎn)化水平已達(dá)70%，我國(guó)雖然在論文、專利方面涌現(xiàn)了較多成果，但我國(guó)科技成果的轉(zhuǎn)化率約為20%[1]。由此不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)科技成果轉(zhuǎn)化水平仍然與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距，其中我國(guó)的傳統(tǒng)艾灸療法轉(zhuǎn)化率形勢(shì)更加不容樂(lè)觀。目前各大高校一直在努力實(shí)踐將科技成果轉(zhuǎn)化為能真正應(yīng)用于臨床的項(xiàng)目。

艾灸療法為我國(guó)獨(dú)具特色的外治療法之一，自古以來(lái)被廣泛用于防治各類疾病?！鹅`樞·官能》云：“針?biāo)粸?，灸之所宜?！泵鞒顥{《醫(yī)學(xué)入門》則強(qiáng)調(diào)：“凡病藥之不及，針之不到，必須灸之。”不難看出，艾灸在傳統(tǒng)補(bǔ)充替代療法中占據(jù)重要地位。近年來(lái)，為滿足我國(guó)衛(wèi)生事業(yè)和社會(huì)發(fā)展及人民健康的重大需求，艾灸相關(guān)從業(yè)者一直在努力擴(kuò)大艾灸的臨床應(yīng)用范圍并提升臨床療效。通過(guò)深入探討明確艾灸治病機(jī)理、闡釋治病科學(xué)內(nèi)涵，將有利于提高艾灸臨床療效并擴(kuò)增臨床應(yīng)用范圍?；诎闹尾C(jī)理進(jìn)行灸法理論創(chuàng)新，進(jìn)一步可促進(jìn)灸法的臨床實(shí)踐應(yīng)用，最終積極地推動(dòng)艾灸事業(yè)的發(fā)展。但在《針灸發(fā)展2030 綱要》[2]指出：“基礎(chǔ)研究與臨床嚴(yán)重脫節(jié)，成果難以回歸和促進(jìn)、提高臨床療效”，由此說(shuō)明在艾灸成果的回歸和轉(zhuǎn)化問(wèn)題上，同樣面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何更好地促進(jìn)成果回歸和轉(zhuǎn)化值得深入探討。

多學(xué)科交叉是未來(lái)科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。艾灸科研成果的轉(zhuǎn)化離不開(kāi)社會(huì)需求與協(xié)同創(chuàng)新，通過(guò)多學(xué)科的交叉融合，最終促進(jìn)艾灸相關(guān)科研成果向臨床實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化。其中醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)的交叉融合、協(xié)同創(chuàng)新，即醫(yī)工結(jié)合，是促進(jìn)醫(yī)學(xué)進(jìn)步的重要推動(dòng)力[3]?！搬t(yī)工結(jié)合”需切實(shí)圍繞醫(yī)學(xué)臨床中的實(shí)際需求，進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新，方可有效地打破工科與醫(yī)學(xué)間的壁壘，互為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)學(xué)科間真正的交叉融合，取得“1+1>2”的臨床應(yīng)用效果?；凇搬t(yī)工結(jié)合”，針具的進(jìn)化與物理技術(shù)(電、光、聲、磁等)相結(jié)合產(chǎn)生的治療儀器的研發(fā)是針灸臨床轉(zhuǎn)化成果可能的重要方向[4]。在技術(shù)層面，傳統(tǒng)療法相關(guān)的重要針灸診療電子儀器正沿著智能化、集成化、模塊化、數(shù)字化、多功能化的趨勢(shì)發(fā)展[5]。未來(lái),通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)方法調(diào)整艾灸器具研制,進(jìn)一步增加灸具的智能化,并發(fā)展智能化可佩戴灸具,將是中國(guó)艾灸儀發(fā)展的必然趨勢(shì)[6]。因此，以“醫(yī)工結(jié)合”為切入點(diǎn)，利用多學(xué)科交叉技術(shù)，融合當(dāng)前的艾灸研究成果，積極研發(fā)智能艾灸機(jī)器人，此機(jī)器人將是艾灸研究過(guò)程中代表性的重要科技轉(zhuǎn)化成果。

1 結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，分離實(shí)驗(yàn)因素

相關(guān)艾灸機(jī)制研究初步發(fā)現(xiàn)：熱、光、煙為艾灸治病的起效因素，亦或是上述因素綜合發(fā)揮著艾灸的治療效應(yīng)。目前基礎(chǔ)研究主要集中在艾灸作用于局部腧穴產(chǎn)生的綜合效應(yīng)(即熱、光、煙起效因素的結(jié)合)，尚缺乏系統(tǒng)嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比研究，目前尚不清楚起效因素在艾灸治療過(guò)程中發(fā)揮的具體作用和所占權(quán)重。因此，未來(lái)研究艾灸的相關(guān)作用機(jī)理，將從以下四個(gè)方面逐一攻克：探索起效因素分別在綜合效應(yīng)中所占權(quán)重及其產(chǎn)生灸效的生物學(xué)基礎(chǔ)；明確單一起效因素與療效的關(guān)系；評(píng)價(jià)獨(dú)立起效因素在艾灸臨床效應(yīng)中的安全性；明確熱、光、煙的作用機(jī)制與特點(diǎn)。上述四個(gè)方面研究透徹，將有助于艾灸科研成果轉(zhuǎn)化并廣泛應(yīng)用于臨床。但如何實(shí)現(xiàn)起效因素的分離是研究中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。因此，目前設(shè)計(jì)智能艾灸機(jī)器人時(shí)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)，采集不同的信號(hào)，階段性分離實(shí)驗(yàn)起效因素十分必要。例如，目前的智能艾灸機(jī)器人可以通過(guò)以下步驟獲得第一采樣信號(hào)：設(shè)計(jì)濾煙效率檢測(cè)算法；設(shè)計(jì)風(fēng)扇調(diào)速方法、電路、艾灸儀及介質(zhì)；對(duì)吸煙風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行信號(hào)采樣。智能艾灸機(jī)器人對(duì)上述采集到的第一信號(hào)進(jìn)行濾波處理,并將濾波后的信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)；在第一預(yù)設(shè)時(shí)間間隔后,對(duì)所述吸煙風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行周期性采樣；對(duì)每次采樣得到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理,并將濾波后的信號(hào)作為待測(cè)信號(hào)；根據(jù)所述待測(cè)信號(hào)與所述基準(zhǔn)信號(hào)，進(jìn)行濾煙效率的監(jiān)測(cè)[7]。通過(guò)上述步驟可有效分離實(shí)驗(yàn)因素，有利于實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)化進(jìn)行。

2 轉(zhuǎn)化研究成果，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫

團(tuán)隊(duì)前期臨床和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，影響艾灸療效的因素眾多(選穴、灸感、灸量等)，其中“灸溫”通過(guò)影響灸感、灸量，最終決定灸效。目前現(xiàn)代研究主要集中于艾灸的溫?zé)嵝?yīng)、光學(xué)效應(yīng)(光輻射效應(yīng)[8])、艾煙效應(yīng)[9]等。相關(guān)機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)在抗炎、降脂、抗氧化、防治動(dòng)脈粥樣硬化[10]等方面，45℃/46℃艾灸的治療效應(yīng)均優(yōu)于38℃艾灸。臨床艾灸溫度也并非溫度越高，效應(yīng)越強(qiáng)。國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者持一致觀點(diǎn)認(rèn)為絕大多數(shù)情況下，當(dāng)灸溫≥50℃時(shí)，即使繼續(xù)升高灸溫，艾灸的熱效應(yīng)也不再無(wú)限遞增。上述研究結(jié)果初步提示，合適的灸溫是臨床取效和增效的關(guān)鍵因素。為保證臨床取得最佳療效，如何精細(xì)化可調(diào)控施灸溫度是目前需要攻克的難題。因此，如何實(shí)現(xiàn)智能艾灸機(jī)器人的精準(zhǔn)控溫，是目前設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。結(jié)合人工智能、傳感器技術(shù)，利用高精度激光傳感器，實(shí)現(xiàn)高頻和高精度反饋，在艾灸過(guò)程中穴位定位和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程(尤其是雀啄灸)中艾灸頭末端與人體表面距離反饋，確保機(jī)器人艾灸過(guò)程中的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，精準(zhǔn)控溫的同時(shí)防止?fàn)C傷[11]。目前智能艾灸機(jī)器人擁有精準(zhǔn)控溫頭，可實(shí)現(xiàn)艾灸的精準(zhǔn)控溫。如圖1所示，為智能艾灸機(jī)器人的實(shí)體設(shè)備。

圖1 智能艾灸機(jī)器人實(shí)體設(shè)備

3 智能艾灸操作，全程方便快捷

目前艾灸的人群使用率雖然較高，但如何規(guī)范、高效的使用艾灸的方法在人群中并不普及。艾灸流程標(biāo)準(zhǔn)化及灸效灸量規(guī)范化問(wèn)題也阻礙了艾灸的進(jìn)一步推廣。基于前期團(tuán)隊(duì)對(duì)臨床艾灸的使用問(wèn)題調(diào)研結(jié)果，結(jié)合醫(yī)學(xué)工程技術(shù)，將機(jī)器人技術(shù)與艾灸療法進(jìn)行深度融合，從艾灸機(jī)械手的控制，搭載目標(biāo)跟隨點(diǎn)的定位方法，獲取人體安全包絡(luò)線方法，進(jìn)一步還設(shè)計(jì)了包含工具頭的除灰系統(tǒng)，如圖2所示。

基于智能模塊采集獲得的穴位位置信息和安全距離信息控制艾灸機(jī)械手。整個(gè)艾灸儀使用過(guò)程包括：第一步，確定艾灸機(jī)械手的坐標(biāo)信息,控制艾灸機(jī)械手移動(dòng)至穴位，艾灸機(jī)械手內(nèi)光源照射在人體上形成的光點(diǎn)(光點(diǎn)的中心點(diǎn))，進(jìn)一步采集光點(diǎn)的穴位坐標(biāo)信息；第二步，確定艾灸機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)角度信息,從而調(diào)整艾灸機(jī)械手的角度細(xì)節(jié)[12]；第三步，艾灸機(jī)器人搭載了目標(biāo)跟隨點(diǎn)的定位，獲取第一時(shí)刻的目標(biāo)對(duì)象的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)(目標(biāo)對(duì)象上的多個(gè)外表面點(diǎn)的坐標(biāo))以及目標(biāo)跟隨點(diǎn)的第一坐標(biāo)(位于目標(biāo)對(duì)象上)；第四步，基于第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)與第一坐標(biāo)分別計(jì)算各外表面點(diǎn)到目標(biāo)跟隨點(diǎn)的距離值，獲取第二時(shí)刻的目標(biāo)對(duì)象的第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)；第五步，根據(jù)第一點(diǎn)及第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取各外表面點(diǎn)的位置偏移量、各外表面點(diǎn)到目標(biāo)跟隨點(diǎn)的距離值、各外表面點(diǎn)的位置偏移量，第一坐標(biāo)獲取目標(biāo)跟隨點(diǎn)的第二坐標(biāo)[13]，最終成功設(shè)計(jì)了獲取人體安全包絡(luò)線的方法[14]。圖2介紹的智能艾灸機(jī)器人，通過(guò)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的靈活性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)艾灸的基礎(chǔ)手法(雀啄灸、回旋灸和溫和灸)的同時(shí)，還可復(fù)現(xiàn)經(jīng)典灸法(如督脈灸)等。該施灸儀提供了空氣吹灰和機(jī)械抖灰(對(duì)應(yīng)人工吹灰和手動(dòng)抖灰)兩種解決方案，成功實(shí)現(xiàn)艾灸過(guò)程中艾灰的清潔處理問(wèn)題，可有效避免灸灰掉落到人體表面，發(fā)生燙傷事故。如圖2所示，為核心技術(shù)展示圖。其中包括特色施灸模擬機(jī)械手、自動(dòng)調(diào)節(jié)精準(zhǔn)控溫頭、高校凈煙過(guò)濾系統(tǒng)、自動(dòng)除灰系統(tǒng)等。

圖2 核心技術(shù)展示

艾絨燃燒時(shí)可產(chǎn)生200余種具有較好生物活性的化學(xué)物質(zhì)[15]，同時(shí)產(chǎn)生一種十分有效并適宜于機(jī)體的紅外線，這使得艾灸具備熱輻射和光輻射效應(yīng)，發(fā)揮物理、化學(xué)等綜合作用。影響艾灸療效的因素較多，艾灸作用要素與機(jī)制繁雜，如何通過(guò)準(zhǔn)確選擇艾灸原材料以及精準(zhǔn)艾灸儀器的研發(fā)，在合理保留熱輻射、光輻射與藥化作用的情況下，改變施灸時(shí)間、方式、面積等以影響灸量，是未來(lái)艾灸器具研究創(chuàng)新的方向之一。臨床相關(guān)艾灸操作過(guò)程難度大，存在明火安全隱患，致使艾灸器具的研制存在一定難度[16]。臨床儀器的研發(fā)最終目的是簡(jiǎn)化操作、提高效率及臨床療效[17]。未來(lái)以臨床問(wèn)題需求為導(dǎo)向，在“醫(yī)工結(jié)合”的基礎(chǔ)上，結(jié)合多學(xué)科交叉技術(shù)，進(jìn)一步協(xié)同創(chuàng)新，融合創(chuàng)新的科研成果，是艾灸科研成果轉(zhuǎn)化的重要方向及內(nèi)容。