Page 27 - 《中国医疗器械杂志》2026年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2026年 第50卷 第2期

医 疗 机 器 人

为初步验证本系统的应用潜力，我们招募了 组（BMI>24，n=20），分别在他们的腰部肾俞
15名患有慢性腰痛的患者进行了模拟治疗实验。在 穴、背部灵台穴、手臂间使穴、腿部足三里穴进行
单次自动化艾灸治疗后，采用视觉模拟评分法 穴位识别实验，每个部位重复10次，实验数据如
（visual analogue scale，VAS）和总体疗效（global 表3所示。
assessment scale，GAS）评估量表收集志愿者主观
表3 不同BMI组和不同身体部位的识别误差
反馈。结果显示，治疗后志愿者平均VAS评分由 Tab.3 Recognition errors across different BMI groups and body regions
5.8分降至3.1分。其中，86.7%的志愿者报告疼痛 穴位 腰部肾俞 背部灵台 手臂间使 腿部足三里
“明显缓解”或“完全缓解”，GPE评分≥6分。
偏瘦组/mm 2.29 1.55 4.34 4.79
所有志愿者均表示艾灸热感渗透均匀，未出现烫伤
正常组/mm 2.31 1.69 4.12 4.55
等不良反应。这些初步数据表明，本智能化艾灸机
偏胖组/mm 2.48 1.75 4.83 5.12
器人系统不仅能复现周楣声灸法操作，更在模拟临 全体平均/mm 2.36 1.66 4.43 4.82
床场景中展现出镇痛效果趋势，为其后续的真正临
床应用奠定了基础。 实验结果表明，在不同BMI组和不同身体部位
上，系统的平均识别误差虽有小幅波动，例如间使
5 实验验证及分析
穴、足三里穴因曲面弧度较大，误差略高，但均稳

5.1 穴位识别精度实验 定保持在5 mm以下，无显著差异。这证明了本文
为了验证机器人识别穴位与运行过程中的稳定 所提视觉识别方案对不同体型和部位的良好通用性。
性，现招募了100名志愿者，在其腰部的肾俞与腰 5.2 雀啄灸实验
[15]
阳关及下腹部的关元与气海4个穴位处进行测试。 雀啄灸 是一种传统的中医艾条悬灸疗法，操
识别穴位获得的最终实际位置与期望位置存在一定 作时将点燃的艾条在穴位或病变部位上方作忽近忽
的误差，但由于实施的是艾灸操作，系统能够接受 远的移动施灸，形似雀鸟啄食。艾灸机器人在执行
相对较大的误差范围。最终识别穴位的误差主要与 雀啄灸时，相比人工操作具有显著优势，通过高精
相机内参标定、手眼标定、标记定位识别这3个步 度运动控制系统，能够严格按照预设参数实现高度
骤有关，所以期望位置的获取采用机械臂的拖动示 稳定、均匀的雀啄动作，有效避免人工操作因疲劳
教模式，将艾灸盒中心拖动到穴位正上方，记录实 或手法差异导致的施灸不一致性。
际到位后的末端工具坐标，重复测量10次取平均值 以肾俞穴为目标穴位进行雀啄施灸，效果如
获取穴位的期望位置，随后将视觉系统生成的位置 图10所示，设置雀啄灸的深度为L=50 mm，末端
信息导入机器人控制器并执行，运行完成后读取机 运行允许的最大速度为30 mm/s，最大加速度为
械臂末端工具的实际位置，根据期望位置和实际位 20 mm/s 。
2
置的差值计算识别误差，每人重复操作10次。
根据雀啄灸手法的轨迹算法设计，末端轨迹包
如表2所示，由实验结果计算得出两点的平均
括在垂直方向上的变加速、匀速、变减速3个阶
[14]
欧氏距离在5 mm 以内，对于一般的背部、腰部
段，整个运动过程中末端位移变化遵循正弦规律，
的穴位，软件生成的坐标基本正确。因此证明了该
速度曲线光滑连续，防止频繁启制动对关节造成冲
艾灸机器人系统进行艾灸的稳定性与可行性。
击，同时保证了雀啄灸的治疗效果。
表2 实际位置与期望位置之间的误差
Tab.2 Error between actual position and desired position
穴位 肾俞 腰阳关 关元 气海
平均欧氏距离/mm 3.57 2.61 4.34 2.03
均方根误差/mm 3.48 2.53 4.12 2.18
方差/mm 2 1.78×10 −2 1.45×10 −2 3.19×10 −2 2.81×10 −2

为验证系统的通用性，现额外招募了60名志愿
者，检验在不同体型及不同身体部位的识别稳定
性。将志愿者按BMI分为3组：偏瘦组（BMI<18.5， (a) 雀啄灸示意
n=20）、正常组（18.5≤BMI≤24，n=20）和偏胖 (a) Schematic diagram of sparrow-pecking moxibustion
末端模拟轨迹曲线： 末端真实轨迹曲线：
最大值点（ ）
141

位移 毫米 起始点（ ） 平衡点（ ） 减速 周期终点（ ）
加速
−10
−20
−30
−40
−50 最小值点（1.5, −50）

时间 秒
雀啄灸末端运行轨迹