基于CO2低温冲击的急性软组织损伤数据控制系统的制作方法

本发明涉及软组织损伤控制，具体为基于co2低温冲击的急性软组织损伤数据控制系统。

背景技术：

1、“第五届国际运动生物化学”会议上，首次提出运动疲劳是指机体生理过程中不能持续在特定水平上维持预定的运动强度。具体是指在大运动量、大强度训练后所引起的机体机能的变化，包括能量糖原等过量消耗、血糖下降、疲劳物质体内积累、离子代谢紊乱、氧化应激、炎性因子增加等，常导致机体内分泌、免疫等多系统协调平衡被打破，造成机体功能及肌肉组织损伤；

2、全身冷冻疗法(whole-body cryotherapy，wbc)是一种新型的冷冻法，最初作为一种慢性炎症状态下的抗炎疗法被引入运动员中。wbc主要是让参与者位于充满安全极冷气体的室内，在-110℃至-190℃的温度下保持2-4分钟，甚至可将其极端温度放大到冷水浸泡，具有抗炎、镇痛、抗氧化等作用。前期研究已证实，全身冷冻疗法可以缓解运动性肌肉疲劳，减少运动性肌肉损伤，缓解肢体酸痛，缩短恢复时间，减轻疼痛、炎症反应及氧化应激强度；尽管目前全身冷冻疗法已经明确了在运动性肌肉疲劳及损伤中具有预防性作用，但是其在安全性及使用性上具有一定的局限性；冷冻疗法在临床上又被称为冷疗，除了前面所诉的全身冷冻疗法，还包括局部冷冻疗法。早期传统的局部冷疗主要是冰敷，但其效率较低，效果差。近年来，基于co2的低温冲击技术是新型的局部冷冻疗法，其在镇痛、消肿、抗炎的应用中取得了较好的效果，越来越受临床及运动快速康复的青睐；

3、现有的低温co2高速射流冲击过程中会出现因为气瓶中压力过大，导致喷出的人员被冲击受伤，同时大量的液态二氧化碳直接喷出，流速过快、压力过大，喷射部位会瞬间形成大量的干冰，温度的急速下降导致人员冻伤。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于co2低温冲击的急性软组织损伤数据控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于co2低温冲击的急性软组织损伤数据控制系统，所述控制系统包括了定位模块、喷射流速控制模块、表皮温度检测模块和安全泄压模块；

3、所述定位模块，用于计算相邻两块表皮区域的色差，判断相邻两块表皮区域中是否存在损伤得到部分软组织损伤区域，获取各个部分软组织损伤区域合并得到完整软组织损伤区域，确定完整软组织损伤区域的损伤范围；

4、所述喷射流速控制模块，用于对气瓶喷射口喷射co2时气瓶中的压力进行检测，计算得到喷射co2时的流速；根据喷射co2时的流速和完整软组织损伤区域的损伤范围确定气瓶距离软组织损伤区域中心的距离；

5、所述表皮温度检测模块，用于当co2喷射到表皮时，利用温度传感器实时检测表皮温度；根据表皮温度的变化趋势调整气瓶喷射口与表皮之间的距离；

6、所述安全泄压模块，用于检测气瓶中的压力，当气瓶中的压力超过设定的安全阈值时，对气瓶进行泄压。

7、进一步的，所述定位模块包括了损伤区域定位单元和损伤范围确定单元；

8、所述损伤位置定位单元，用于利用光学传感器捕捉表皮数据，通过图像处理技术和计算机视觉技术对表皮数据进行分析，选取相邻两个区域a1和a2的表皮数据，将相邻两个区域a1和a2的表皮数据传输到cielab颜色空间中得到a1的亮度l1和a2的亮度l2，a1的红绿色度a1和a2的红绿色度a2，a1的黄蓝色度b1和a2的黄蓝色度b2，根据公式：

9、

10、其中，kl、ka和kb为cielab颜色空间的标准差异系数，计算得到相邻两个区域表皮的色差δe；设定阈值ε，当δe>ε时，计较相邻两个区域a1的亮度l1和a2的亮度l2，当l1>l2时，则将区域a2做为部分软组织损伤区域，当l1<l2时，则将区域a1做为部分软组织损伤区域；

11、所述损伤范围估计单元，用于根据损伤区域定位单元确定部分软组织损伤区域与任意相邻区域之间的色差δe，设定阈值∈，当δe≤∈时，则对部分软组织损伤区域与所述任意相邻区域进行合并；将所有与部分软组织损伤区域色差小于设定阈值∈的相邻区域进行合并得到完整软组织损伤区域，确定完整软组织损伤区域的损伤范围；

12、因为表皮出现损伤会出现红肿、淤青等现象，形成软组织损伤区域与正常表皮之间存在色差，利用色差能够对软组织损伤区域进行准确定位；实现了对软组织损伤区域定位和利用低温co2处理损伤区域的自动化处理，不再依靠人工去进行解决，省时方便，提高了效率。

13、进一步的，所述喷射流速控制模块包括了出口压力控制单元、流速检测单元和喷射距离确定单元；

14、所述出口压力控制单元，用于改变气瓶喷射口的大小，调节co2从喷射口喷出的压力；所述流速检测单元，用于检测co2从气瓶喷射口喷出时的流速大小；喷射距离确定单元，用于根据co2从气瓶喷射口喷出时的流速大小和软组织损伤区域的大小确定气瓶距离软组织损伤区域中心的距离。

15、进一步的，所述流速检测单元：

16、检测气瓶内的初始压力为p1，co2喷出后再次检测气瓶内的压力为p2，根据公式：其中，ρ为co2的密度；计算得到co2的速度v；根据公式：q＝a×v，其中，a为气瓶喷射口的横截面积，计算得到co2从喷射口喷出的流速q。

17、通过co2喷出前后气瓶内的压力计算co2从喷射口喷出的流速，可以更加直接地进行计算，提高了效率。

18、进一步的，所述喷射距离确定单元：

19、将co2从气瓶中喷射到表皮时，确定喷射口与完整软组织损伤区域中心点之间的线段和喷射口与完整软组织损伤区域能够喷射到的最边缘位置之间的线段，得到气瓶喷射co2的最大角度为θmax，根据co2从喷射口喷出的流速q，得到流速q在水平方向上的流速为qx＝q×cosθmax，在垂直方向上的流速为qy＝q×sinθmax；

20、检测软组织损伤区域处于半径为r的圆形区域中，co2从气瓶中喷射到表皮边缘所需要的时间其中，g为重力加速度；计算得到气瓶距离软组织损伤区域中心的水平距离dx＝qx×t；

21、调节气瓶喷射口喷出co2时的压力和喷出co2时的流速，保证表皮的损伤区域不会因为co2喷出时的压力和流速过快造成的二次伤害；

22、根据软组织损伤区域的大小和为co2喷出时的流速自动调节气瓶与软组织损伤区域之间的距离，保证尽可能有效地涵盖软组织损伤区域的所有地方。

23、进一步的，所述表皮温度检测模块包括了区域温度捕捉单元和温度变化单元；

24、所述区域温度捕捉单元，用于当co2喷射到表皮时，利用温度传感器实时检测在t时刻的表皮温度wt；所述温度变化单元，用于根据表皮温度的变化趋势调整气瓶喷射口与表皮之间的距离。

25、进一步的，所述温度变化单元：

26、在t时刻和t+1时刻的表皮温度变化率为δwt，在t+1时刻和t+2时刻的表皮温度变化率为δwt+1，得到t时刻到t+2时刻的表皮温度变化率的变化率为设在初始时刻的表皮温度为w0，计算从初始时刻到t时刻的表皮温度变化率的平均变化率

27、设在0时刻和1时刻的表皮温度变化率为δw0，在t时刻到t+1时刻的表皮温度变化率则t时刻的表皮温度为设定一个安全阈值τ，当t时刻到t+1时刻的表皮温度变化率wt≤τ时，检测在t时刻气瓶中co2的温度为ut，则co2在气瓶与软组织损伤区域中心的距离d中的温度变化率δu＝(ut-wt)/d，则调整气瓶与软组织损伤区域中心的新距离d'＝(ut-τ)/δu；设定一个最低温度阈值ω，当wt≤ω时，则发送一个危险警告。

28、实现了当co2喷射到软组织损伤区域时表皮的温度变化，实时调整气瓶与软组织损伤区域之间的距离，且在温度下降过多时发送危险警告，防止因为软组织损伤区域被低温co2冻伤。

29、进一步的，所述安全泄压模块包括了压力检测单元和泄压时间预估单元；

30、所述压力检测单元，用于利用压力传感器实时监测气瓶中的压力；所述泄压单元，用于检测气瓶中的压力，当气瓶中的压力超过设定的安全阈值时，对气瓶进行泄压。

31、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：(1)本发明实现了对软组织损伤区域定位和利用低温co2处理损伤区域的自动化处理，不再依靠人工去进行解决，省时方便，提高了效率；(2)本发明可以调节气瓶喷射口喷出co2时的压力和喷出co2时的流速，保证表皮的损伤区域不会因为co2喷出时的压力和流速过快造成的二次伤害；(3)本发明能够根据软组织损伤区域的大小和为co2喷出时的流速自动调节气瓶与软组织损伤区域之间的距离，保证尽可能有效地涵盖软组织损伤区域的所有地方；(4)本发明实现了当co2喷射到软组织损伤区域时表皮的温度变化，实时调整气瓶与软组织损伤区域之间的距离，且在温度下降过多时发送危险警告，防止因为软组织损伤区域被低温co2冻伤。