脉象仪的基本分析原理和展望

脉象仪的基本分析原理和展望

脉诊现代化的必要性

脉诊是中医诊断学四诊之一，是一种独特的诊断方法。它主要是利用手指的感觉来分析脉搏的“位、数、形、势”等特征，借以判断脏腑的功能状态，从而实现无创诊断的目的，对疾病的诊断和治疗有着积极的意义。但中医脉诊具有一定的主观性，要准确掌握和运用有着相当的难度，素有“心中易了,指下难明”之说。如何利用现代科学技术，提高中医脉诊的客观性，早日摆脱标准不统一、不易推广和学习的状况，已成为了中医脉诊客观化研究中倍受关注的问题。所以运用现代各种测试技术和方法，将手指感知的各种脉象描记下来进行分析是脉诊研究的另一方面。近年来国内外对桡动脉脉搏波的研究方法,大多是把适当的传感器置于被测部位,将脉搏的搏动转换成电信号, 再输入放大电路,将微弱的生理病理信号用记录仪记录,或用计算机处理,再对脉搏波进行分析诊断。中医学、西医学、数理、生物、工程学等多学科学者,运用各种技术和方法,研制出多种性能各异的脉象仪(脉诊仪) ,有MX-3C 型、MX-811 型、ZM-III 型、MXY-1 型、BYS-14 型四导脉象仪、MTYA 型脉图仪、YGJ医管家多功能辨证仪(整合脉象仪功能)等。其区别主要在于传感器及脉象识别技术,有多种固态和液态的传感器,如铍青铜悬臂梁式传感器、液态汞式传感器、硅杯式传感器、差动变压式传感器等。其中压力传感器是中医脉诊客观化经常使用的探测手段,同时也是最符合中医师诊脉习惯的重要诊脉方式。中医师用手指进行“举按寻”等活动,一方面探测患者的脉搏,一方面也是使用医生手指外加力量迫使患者寸口桡动脉进行强迫运动,通过改变桡动脉的运动,探测运动中的桡动脉的变化,获取更多的信息。使用压力传感器正是模拟这一行为,对获取的压力脉图进行研究,根据脉波与所加压力变化做出曲线,得出最合适的取法压力。通过判断在不同压力下的脉图,可以得出脉象的部分属性,所以压力传感器是中医脉诊客观化中必不可少的一部分。但大量的实验研究提示，用压力脉波作为研究手段，也有一定的局限性，不能全面反映脉象的丰富信息，所以在现有的基础上要进一步配合多种脉象波形分析技术，通过多信息、多角度度来进行脉象研究很有必要。比如近年研制医管家多功能辨证仪则独辟蹊径，将时域频域分析和模糊数学应用于脉象波形特征的界定上，进一步提高了识别脉象的种类及可分析性。此外，借助于其他测试技术，比如先进的彩色多普勒超声显像方法等多种测试技术，计算机图像处理功能等，即可促进脉象客观化的研究，也可为实现脉诊自动化创造条件，缺点就是成本较高。

迄今为止，市面上各种脉象仪所描记的脉图虽然还不能完全反映医生诊脉时的手指感觉，但是对于脉象的分类、定型和定量分析提供了必要的条件。目前国内各地所采用的脉象描记器，其性能和型号虽然不同，但测绘出来的某些常见脉象，如弦脉、滑脉等脉图形态非常相似，进一步说明应用现代检测技术和方法，对脉象进行定性定量的研究，具有科学性和现实性。

脉象仪推动脉象图形的发展和认识

脉象即脉搏形象，古代医家都是根据脉搏的形象描述来定义的，而这种对脉搏形象的描述既是脉名又是脉象。《内经》中对脉象的描述即用此种方式，其一直沿袭到后世。这种以形象的比喻描述方式给传统脉学所做的定性标准就形成了中医脉象，但这种以文字描述的脉象是抽象的，在检测上全凭个人经验体会，初学者如想掌握是很难的。尽管历代医家在传统脉学的形象描述中做了大量的工作，对于中医脉学的发展普及提高也做出了重大贡献，

但限于历史条件，其仍然缺乏客观化的定量定形指标和规范。

从中医脉学文献上可以看出，历代医家中的有识之士曾做了大胆的尝试，运用示意图的方式对脉象进行定形研究。宋代施发所著的《察病指南》是最早运用脉象示意图的，载图33幅，其后效法者很多，如明·张世贤《图注难经脉诀》，关绍轩《图注指南脉诀》，沈际飞《人元脉影归指图说》都试图用模式或示意的图形来说明脉象的形状。但中医古代的脉象图只是把脉象的语言变为形象的图形（脉象示意图）而已。这种脉象示意图，不但本身没有达到客观化，也无法揭示其诊断意义。因为示意图的性质是语言文字的代替物，除去其表现形象以外，并不如语言文字的表达力强，它与实测脉图在性质上亦存在着很大的区别。 20 世纪60 年代初，国内很多学者在古人对脉象图认识的基础上，利用现代科技对大量常见脉的图示进行了临床测绘和分析，报道和交流了所得脉图的特征和参数的数值范围，经过大量的统计分析，初步确定了约13 种脉图的特征值，对平、弦、滑、虚、实等脉还建立了判别式，使脉图辨识进入定量分析。在脉象客观化的基础上，脉诊研究进入机制探讨的阶段。随着脉图的广泛测试和深入研究，人们已认识到脉图是一项灵敏的生理信息，被逐渐引入生理检测的指标而运用于临床，如用于飞行员和老年人的健康检查等。通过对不同年龄健康人群的脉图普查，在建立健康人常数的基础上，可以通过脉图分析，了解与年龄有关的心血管功能的退行性变化趋势；观察正常人脉图的年、月、日节律变化，了解人体生理功能的时间生物节律；还通过脉图分析，了解不同气候、地理环境等自然条件或饮食、睡眠、运动等不同生理条件对循环功能的影响，证实了“天人相应”的科学论述。

现代研究认为,脉图的形成受心脏、血管、血液等因素的直接影响。当心脏收缩时,血液由左心室射入主动脉根部,使血管壁向外扩张,形成主波,主波的形态与血管壁的顺应性和管腔内血压变化有关。主波宽度反映主动脉升高的持续时间。当血流减少时,主波开始下降,形成降支。下降过程中,血管弹性回缩形成一个折返波,称为重搏前波。收缩末期的最低点为降中峡。之后血管舒张,降中峡后出现一个短暂向上的波,称为重搏波。当血管弹性佳、血流通畅时,重搏前波与主波相重合,形成近似双峰波,且降中峡的位置接近基线。其中以滑、弦二脉的特征较为明显。滑脉为青壮年的常脉,也可见于妇人孕脉。《濒湖脉学》云:“滑脉如珠替替然,往来流利却还前”,是指脉来流利、通畅、圆滑。弦脉主肝病,春令人脉,也可见于常人。对弦脉脉象《素问·玉机真脏论篇》曰：“春脉如弦……春脉者肝也，东方木也，万物之所以始生也，故其气来，弱轻虚而滑，端直以长，故曰弦。”这是对正常弦脉所作的论述。《素问·平人气象论篇》中所云：“平肝脉来，软弱招招如揭长竿末梢曰肝平，春以胃气为本。”其所论平肝脉胃气充盛，故弦中带有柔和流利之象。吴翰香氏在《舌脉色诊》中也说：“滑脉出现，一般反映血管壁弹性良好，呈串珠状扩张，循环血容量增加，心搏有力，血流稍速”；“弦脉出现，与交感神经的张力偏高极为密切，影响了血管平滑肌收缩而致血管紧张度增加……与血管本身的硬度增加也有一定关系”。

近年利用脉象记录仪直接测绘的滑脉、弦脉的脉波图也迥然有别。滑脉者,由于血管弹性好,回缩速度快,血流顺畅,则重搏前波多与主波相重合,与重搏波形成双峰波,且主波宽度近于平脉,降中峡接近基线，其形成的主要因素是肢体末稍血管扩张和动脉顺应性稍增大,故在青壮年中常见。生理性滑脉的形成, 还伴有心输出量增大和总外周阻力减小等因素。弦脉者,主动脉压力增高持续时间延长,主波下降缓慢,较早在主波下降时出现重搏前波,使主波总宽度与平脉相比有一定的差异，宽大主波与端直以长的指感相应，其形成主要与总外周阻力、心输出量和动脉顺应性等因素相关。生理性弦脉, 特别是青少年的弦脉, 其心输出量充实, 总外周阻力与动脉顺应性仍正常, 是机能旺盛的表现。由此可见，中医现代脉图的建立是传统脉学理论、中医切脉经验、现代测试技术和图象分析方法的结晶，在一定程度上反映了脉象的基本特征，而脉图研究是一项艰巨而富有意义的工作。脉象研究虽由模糊的定性描述转向精确的定量分析，但仍有许多问题亟待解决。如仪器的研制种类虽多，但难以反映中医脉象之精髓；脉图描记还存在一定的误差；脉图的分析研究尚停留在实验阶段，缺乏统一的客观标准，不能作为正式的监测指标使用，对指导临床还有一定差距。但又因它具有无创、简便、快捷、能够综合反应整体功能状态等优点，使它在中医辨证论治体系中又有着不可替代的作用。故应客观地评价它的应用范围和价值，批判地继承和发展中医脉学理论是中医脉诊客观化研究应遵循的原则；紧密围绕辨证为中心进行脉诊客观化研究是中医脉学有别于西医学研究脉波的关键所在，也是今后研究的方向。

脉象仪采用的分析方法

脉象信息的分析方法随着数学、生物力学、工程学的发展而发展,同时又受到脉象信息检测方法所制约。近年来,常用的脉图分析方法有如以下几种。

时域分析法，是目前应用最广泛的一种分析方法。它直接通过脉图的形态分析,来阐明动脉血管内流体参量与时间和空间的函数关系,从而了解脉动频率和节律、脉力的强弱、脉势的虚实和脉象形态特征等。频域分析法，是近代工程力学中常用的一种处理波动信息的方法, 是把脉搏波分解成为一系列频率为基本频率整数倍的简谐振动,构成一个频率谱。用频谱与倍频的不同来分析脉象的不同。速率分析法，速率又称斜率,即动脉内压力的变化率,反映脉波在每一点上的变化速度。斜率波与脉波相对应,正向波为升支斜率,反映脉波上升的变化速度；负向波为降支斜率,反映脉波下降的变化速度。分析斜率图的改变可更灵敏的反映各种脉象的变化趋向。二十世纪八十年代初,魏氏提出多因素脉图识别法多因素识图法，是指下感觉的多种因素的模糊集合,目前认为是一种比较全面的反映指下感觉的识图方法。李氏认为指端不同感觉的模糊集合有9 个,并归纳为寸、关、尺3 个部位的各4 种脉图；脉波－脉位趋势图；脉象波形图；脉率趋势图；脉道形态示意图。这四种方法是目前最常用的分析法。

现代脉象分析图随着科技的不断发展，又相继出现几种新的分析方法，如建立数学模型，某些脉图所属脉象不甚明确,是与否的界限不很明显,因而采用模糊数学的方法,利用流体力学,生物力学等理论,对脉象进行数理描述,建立脉搏波的数学模型,依据模糊理论中的择近原理,将数据进行类比,定出脉象的类型。如非线性弹性腔理论、流体瞬变的线化理论。自回归－滑动平均模型，这是运用时间序列分析建立的信号回归－滑动平均信号模型(ABMA),提取波形的特征参数,比较各特征参数的组内离均差与总离均差的比值,然后作 F 检验,确定判别能力大小进行筛选, 利用Bayes 推测来求判别函数,而进行识别。计算机智能化分析，随着计算机运用的普及与技术的智能化日益引起人们的关注,人们越来越多地以计算机处理各

种各样的信息,以代替人工的费时费力。此法是用计算机对脉图进行分析,筛选各项指标,挑出主要指标,运用多因素分析法建立判别及诊断比较。

以上脉图的分析方法主要的依据是现代科学理论和技术，然而重要是中医的脉象诊断是以“整体观念”为基础的,并不是得到一个脉象图,再去分析某一个波形就能完成的。古人讲“不懂易不能学医,易者辨证之道也”。因此,不能单靠摸到某种脉象或得到某个脉象图就茫然下结论。脉诊主要通过寸口三部九候之浮中沉取辨属表属里，寸关尺分候法辨脏腑部位。即便如此，脉诊在辨证的过程中仍需与望、闻、问诊共同应用，做到“四诊合参”，方不致误诊。

脉象仪的问题与展望

对于脉诊的起源可以首推《内经》和《难经》，二者为脉学起源与发展过程中最具有指导意义的经典著作。更具体点说，《内经》是脉诊的奠基之作，《难经》发挥了脉诊，首创“独取寸口”的诊脉法，而张仲景的《伤寒论》继承、发扬了内、难经，是临床运用脉诊的典范。可惜的是，尽管几十年来有多种脉象仪在中医研究中发挥作用，但迄今为止尚没有一款脉象仪在临床上得到广泛使用。不少单位热衷于在实验室研究脉象仪，在研制时很少考虑临床应用问题，致使研究成果与临床脱节，研制出的脉象仪或者操作复杂，应用不便，或价值昂贵临床单位很难采用，脉象检查结果如何分析，缺乏专业指导，大部分中医不明白脉图的含义，也就很难在临床上普及推广。有的专家只管研究，很多的产品一旦研发告一段落，马上躺进仓库从而无人问津。任何一种医疗仪器如果不能在临床接受检验、进行完善就不会有生命力，脉象仪的研究也是如此。研发应面向临床，只有经得起临床检验的脉象仪，才会在临床中不断成熟，不断得到完善。2010年，由多名跨行业科研人员、中医学者牵头研发的医管家多功能辨证仪算是脉象仪应用领域的一次突破尝试，在设计产品之初即考虑了结合伤寒论方剂的临床应用，通过多家合作中医院的使用反馈，脉象诊断结果不再单独作为一个孤立数据输出结果，而是直接参与中医四诊的辨证识别过程，用计算机程序逻辑实现了传统中医诊断的方证、脉证合参，在临床上取得了较好的实践效果。应该看到，中医的发展要立足于自身的完善，现代科技的发展为中医的腾飞提供了前所未有的条件，脉诊技术博大精深，具有重要的临床价值，只要我们坚持中医的科研要为中医的临床服务的宗旨，认认真真在为临床服务上下功夫，脉象仪象心电图一样被人们广泛采用的一天为时不远了。