一种眼动脱敏治疗仪的研制

金 伟，徐 进，李 宁，霍建刚，瞿发林

一种眼动脱敏治疗仪的研制

金 伟，徐 进，李 宁，霍建刚，瞿发林

目的：研制一种治疗创伤后应激障碍等心理疾病的眼动脱敏治疗仪。方法：根据眼动脱敏与再加工的原理，以AT89S52单片机作为控制核心，外围辅以复位电路、红外接收电路、振荡电路、电源电路对背景音乐、提示引导语、发光二极管（light emitting diode，LED）闪动提示音、亮度、速度、模式进行控制，达到自动调节LED灯的运转模式、背景音乐和引导语的目的。结果：研制的样机能准确按软件设计的工作流程调节LED灯的运行模式、语音引导及背景音乐，具有便携、坚固、人机交互性强、治疗效果好等特点，达到了预期的设计要求与技术指标。结论：该仪器能满足创伤后应激障碍等心理疾病治疗的需要，减轻心理医师的工作强度，改进患者的治疗效果，可替代手工操作，作为开展心理疾病治疗工作的有效仪器。

眼动脱敏治疗仪；创伤后应激障碍；眼动脱敏与再加工

0 引言

眼动脱敏与再加工（eye movement desensitization and reprocessing，EMDR）是一种心理疾病的治疗方法，近年来得到广泛推广和应用[1-3]。传统的EMDR心理治疗主要是通过心理医师用手指比划来引导创伤后应激障碍（post-traumatic stress disorder，PTSD）或其他心理障碍的患者进行相关的治疗，手动引导不但加重了医师的工作负担，使其容易患有肩周炎等职业病，以致于影响心理医师全神贯注地投入心理引导治疗过程；而且医师的手动引导也存在速率控制不准确、模式单调等缺点，影响治疗效果[4-6]。

本研究针对以上问题，研制了一种可代替人力的眼动脱敏治疗仪，能够辅助心理治疗医师更便捷地进行EMDR心理治疗，一方面通过仪器替代心理治疗医师的手动指示来引导患者的注意力有规律地运动，可大大减轻医师枯燥繁重的体力劳动；另一方面，通过仪器中软件系统的控制，自动调节发光二极管（light emitting diode，LED）的运转模式与速度，并有机融入语音引导、背景音乐，以便更好地适应患者的个人情况，达到更好的治疗效果。

1 系统设计

1.1 总体设计

眼动脱敏治疗仪的整体设计框图如图1所示。整个仪器的单片机处理模块按功能结构可分为六大部分，包括红外信号接收模块、语音控制模块、声音调节模块、LED亮度控制模块、闪动速度控制模块及闪动样式控制模块。其中，红外信号接收模块实现对治疗仪遥控的控制；语音控制模块控制背景音乐模块和引导语模块的运行，背景音乐模块和引导语模块实现对背景音乐和引导语的播放；声音调节模块控制LED闪动提示音输出模块的运行，LED闪动提示音输出模块实现对LED闪动提示音的音量控制。

1.2 整机结构

眼动脱敏治疗仪主要由不锈钢框架、高聚物聚丙烯（polypropylene，PP）塑料板、环氧板制成（如图2所示）。本治疗仪由上下2部分组成，上部为控制面板，下部为支架、音响、脚轮。

图1 眼动脱敏治疗仪整体设计框图

图2 眼动脱敏治疗仪整机结构图

控制面板的正面为PP塑料板，背面为环氧板。控制面板的夹层内为主控制部分，包括电路板、电源。电路板由单片机处理模块、语音控制模块、声音调节模块、LED闪动提示音模块组成。在控制面板的正面沿AB（水平）、CD（竖直）、EF（左上）、GH（右下）、YUAN（圆周）5个方向按一定间隔钻大小适宜的孔，孔内嵌入LED灯，组成一组内为米字形、外周为圆形的LED灯组。

音响分别置于下框顶部的左右两端，脚轮可以在任意方向上滚动；治疗仪可以通过连接脚轮和控制面板的支架调节治疗仪的高度，以适应不同患者的需求。

1.3 硬件设计

1.3.1 硬件整体设计

本治疗仪的硬件整体设计框图如图3所示。它以AT89S52单片机作为控制核心，外围辅以复位电路、红外接收电路、振荡电路、电源电路对背景音乐、提示引导语、LED闪动提示音、亮度、速度、模式进行控制。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率，可为0 Hz，并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，中央处理器（central processing unit，CPU）暂停工作；而RAM定时计数器、串行口、外中断系统可继续工作，掉电保护模式下，冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其他功能直至外中断激活或硬件复位，满足仪器设计要求[7-8]。

图3 眼动脱敏治疗仪硬件整体设计框图

1.3.2 主控制电路

本治疗仪主控制电路如图4所示，由复位电路、红外接收电路、振荡电路、电源电路及LED电路组成。

图4 眼动脱敏治疗仪主控制电路图

单片机处理器的 I/O端口 P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7分别与AB、CD、EF、GH、YUAN方向上的LED电路相连；P2.0、P2.1、P2.2分别与引导语模块、背景音乐模块、PAM8403模块电路连接；P1.0、P1.1、P1.2分别与LED电路的串行输入并行输出移位寄存器的端口14（串行数据输入XI）、11（串行输入时钟SCK）和12（输入锁存器控制RCK）相连接；P3.2与红外线遥控接收模块的红外接收器的信号端口相连接；P3.7与声音大小调节的声音控制器模块中三极管基极相连接。

1.4 软件设计

本治疗仪的软件控制流程图如图5所示。本治疗仪主要包括背景音乐与引导语的控制程序、LED灯运转速度快慢的调节及LED灯闪动方式的控制程序。

图5 眼动脱敏治疗仪软件控制流程图

（1）背景音乐与引导语的控制程序是以下89S52单片机为基础，利用单片机的定时器中断，在单片机内部生成所需要的音乐频率，通过MP3-TF-16P模块实现音乐的播放。

（2）LED灯运转速度快慢的调节程序是整个软件控制的核心，它主要由单一模式及全模式2种程序组成。根据速度的快慢，单一模式又分为慢速、中速、快速3种模式，其中慢速模式下，LED灯完成一周期的时间为10 min；中速模式下，LED灯完成一周期的时间为5 min；快速模式下，LED灯完成一周期的时间为3 min。全模式是依次完成慢速、中速、快速3种单一模式下LED灯的运转，待完成所有模式闪动后，灯光从A、B、C、D、E、F、G、H点分别沿着各自半径方向上排列的LED灯同时快速闪动，最终汇聚到圆心，5 s后熄灭。

（3）LED灯是利用单片机管脚电平的高低变化来实现LED灯的一亮一灭。其闪动方式为灯光沿着AB、CD、EF、GH、圆周5个方向上排列的LED灯依次闪动，每个方向来回闪动5次。

（4）本治疗仪的设计流程为首先系统启动之后进行初始化工作，系统辨识单一模式慢速、单一模式中速、单一模式快速、全模式4种模式，在系统完成模式按键识别后，即启动相应模式进行工作。进入全模式后，先暂停10 s，进入全模式慢速运行状态；慢速运行结束后，暂停10 s，进入全模式中速运行状态；中速运行结束后，暂停10 s，进入全模式快速运行状态。

2 工作模式及操作流程

2．1 工作模式

本治疗仪共有2种工作模式：单一模式运转和全模式运转。其中单一模式运转又分为慢速、中速和快速3种运转模式，在设定速度的模式下，LED灯按照水平方向、竖直方向、左上右下方向、右上左下方向、圆周方向顺序依次闪烁。在全模式下，治疗仪完成慢速、中速和快速3种单一模式下LED灯的闪烁。

2．2 工作流程

本治疗仪治疗PTSD的工作流程如下：

（1）心理治疗师将治疗仪设置为全模式、慢速模式，按下开始键，在背景音乐和治疗引导语下诱导患者适度地打开他的回忆，回忆当时的经历；嘱咐患者保持头部不动，眼睛视线跟随LED灯闪烁方向移动，通过主动的回忆，让患者的痛苦感觉慢慢地增强。

（2）在慢速模式运转结束后，引导语提示患者体会一下他的痛苦程度是否减轻，他的心情是否稍微平静些，他的情绪是否有好转。以开始治疗时的痛苦程度为10分、希望达到的状态为0分，让患者进行打分。在打分完后，治疗仪自动进入中速模式，引导语提示患者将注意力再次放到眼前的灯光，视线随灯光闪烁方向移动。

（3）在中速模式运转结束后，引导语提示患者仔细体会一下目前的状态，并让患者对现在的状态再打一次分。10 s后，此时治疗仪自动进入治疗快速模式，引导语提示患者再次把注意力放到眼前的灯光，视线随灯光闪烁方向移动。灯光闪烁结束5 s后，让患者仔细体会下目前的状态，呼吸是否平稳了一些，身体肌肉是否放松了一些，精力恢复了多少，心情好转了多少，根据目前的情况，给自己再打一次分。然后把连同前面的2次打分结果告诉医生，结束治疗[9]。

3 主要技术参数

（1）电源部分：DC 5 V，电流2 mA。

（2）整机机身主体部分：外部不锈钢框架尺寸为2000mm（长）×1200mm（宽）×100mm（厚）；PP塑料板和环氧板各1块，尺寸均为1 200 mm（长）×1 200 mm（宽）×50 mm（厚）；控制面板的夹层厚为100 mm；脚轮4个，尺寸直径为50 mm。

（3）音响部分：尺寸300 mm（长）×300 mm（宽），电源220 V/50 Hz，额定功率4 W，频率响应45 Hz～20 kHz，信噪比85 dB。

（4）LED部分：LED灯为磨砂绿色散光二极管，数量193个，直径15 mm，LED灯间隔40 mm，功率为0.05 W。

（5）控制模块：采用AT89S52单片机为主控制器，MP3-TF-16P模块为背景音乐播放器，74HC595模块为LED灯驱动。

（6）运行模式：单一模式——慢速、中速、快速；全模式。

（7）运行时间：慢速10 min，中速5 min，快速3 min。

4 应用效果

4.1 以人为本

（1）绿色光线的波长（555～570 nm）使人眼睛最舒适。本治疗仪采用绿色的LED灯光线引领人眼运动,并选用磨砂的发光二极管作为指示人眼的信号源，保证患者在使用过程中，从不同角度上看，发光LED灯的亮度大致相同，而且带散光的单色高亮度LED具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、寿命长等优点，可用于各种直流、交流、脉冲等电流驱动点亮。同时方便对LED灯的亮度进行调节，以适应不同敏感度的患者。

（2）患者头部可轻轻依托在支架上，通过轻快的引导语、背景音乐更好地使患者进入状态，可调式伴随音使患者的眼部运动更有节奏感，注意力更集中。

（3）治疗仪固定在可调节高度的支架上，可以根据患者的眼睛高度进行高度调节。

4.2 服务临床

（1）使用方便：红外线遥控装置的加入，使医生的操作更加灵活，有更大的活动空间度。遥控器操作简易，功能全面：加快/减慢LED扫描速度，启动、调节声音大小，调节亮度大小等。

（2）移动摆放方便：治疗仪设计有滑轮和伸缩支架，方便移动到不同治疗场所，同时可以调节伸缩杆，满足不同患者的眼睛高度需求。

（3）功能稳定：通过技术保证程序运行的稳定性。同时，铝合金机壳既保证有效的机械强度，又可以起到屏蔽干扰的作用。

（4）可维护性好：AT89S52单片机的内部存储容量大，能满足大量程序书写的需求，同时也可以采取在系统编程（in-system programming，ISP）技术反复擦写，使治疗仪的功能可进一步升级。

5 结语

眼动脱敏治疗PTSD是一种心理治疗的新方法，它是通过用食指和中指在患者视线内有规律的晃动来减轻患者的心理焦虑症状，从而引出患者的正向情绪，唤醒自觉、改变信念、改变行为[10-11]。该方法在治疗过程中可以促进个体对创伤事件信息加工过程，促进对创伤相关的负性认知的重建，可操作性强。本文研制的治疗仪可以替代手工操作，能满足创伤后应急障碍等心理疾病治疗的需要，减轻心理医师的工作强度，同时通过软硬件的调节，对引导速率的准确度进行控制。经临床试用观察，该治疗仪可以更好地适应患者的个人情况，提高治疗效果，可作为开展心理疾病治疗的辅助设备。

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（收稿：2015-03-30 修回：2015-08-04）

《医疗卫生装备》杂志“质控与安全”栏目征稿

为了更加安全地使用医疗设备，保障医院医疗诊断治疗的安全，本刊“质控与安全”栏目面向全国读作者征稿。该栏目主要是介绍医疗设备计量和质量控制工作的现状，探讨医疗设备使用中的安全问题，研究医疗设备质量控制的检测方法。论文格式参照本刊稿约，请保证文章版权的独立性，严禁抄袭，文责自负，请勿一稿多投。欢迎向该栏目投稿，优秀稿件的出版周期将大大缩短。

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(本刊编辑部)

Development of eye movement desensitization therapeutic apparatus

JIN Wei,XU Jin,LI Ning,HUO Jian-gang,QU Fa-lin
（The 102nd Hospital of the PLA,Changzhou 213003,Jiangsu Province,China）

Objective To develop a therapeutic apparatus of eye movement desensitization and reprocessing for stress disorder and other psychological diseases after treatment.Methods According to the principle of eye movement desensitization and reprocessing,the apparatus was controlled by AT89S52 SCM,assisted by reset circuit,infrared receiver circuit, vibrate circuit and power circuit for background music,lead-in voice,LED twinkling voice,light intensity,velocity and mode control,so that the LED run mode,background music and lead-in voice could be operated automatically.Results The prototype apparatus developed could control the LED run mode,lead-in voice and background music accurately with advantages of being portable and solid,strong in interacting with operator and good in treatment.Hence,it could meet the requirements of design and specifications.Conclusion The apparatus can meet the requirements of the treatment of stress disorder and other psychological diseases after being injured while release the work intensity for psychologist,and also can be a substitute for hand operation.In conclusion,it is an effective apparatus for treatment of psychological diseases. [Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（12）：15-18]

eye movement desensitization therapeutic apparatus;post-traumatic stress disorder;eye movement desensitization and reprocessing

R318.6；R395

A

1003-8868（2015）12-0015-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.12.015

金 伟（1988—），男，工程师，主要从事医疗设备的管理、计量和研制方面的工作，E-mail：jinwei881019@163.com。

213003江苏常州，解放军102医院（金 伟，徐 进，李 宁，霍建刚，瞿发林）

瞿发林，E-mail：qufalin@163.com