基于虚拟仪器技术的中医指套传感器脉象仪的研究

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・研究报告・基于虚拟仪器技术的中医指套传感器脉象仪的研究
郑小伟&潘礼庆&包素珍&刘俊&李荣群&宋红
（浙江中医学院，杭州’$""#’）
&&关键词：脉诊；脉象仪；计算机；虚拟仪器技术
&&脉诊是中医学最具特色的诊病方法之一，长期以来在临床上积累了丰富的经验和知识，具有很深的科学内涵和久经考验的客观效果。

脉象仪的研究已有多年，但由于成本高、操作不便、机械拘泥、不能真实地模拟人体三指脉诊法等缺点，通常只能用于科研和教学。

近年来，虚拟仪器技术在仪器、仪表领域得到了很大的发展，突破了传统仪器在数据处理、显示、传送等方面的限制，使用户可以方便地对其进行维护、扩展和升级等。

采用基于虚拟仪器技术开发中医三指脉象仪可以充分地利用现有的计算机软件和硬件资源，提升脉象仪各种功能和性价比，适合用于临床诊断与电子病历等。

现将基于虚拟仪器技术的中医指套传感器脉象仪的研究报告如下。

脉象仪系统的构成
若在目前的医院门诊计算机系统中采用普通脉象仪在资源上是一种浪费，而且也不能提供与门诊系统及电子病历软件的接口。

而采用基于虚拟仪器技术的设计方法，仪器的硬件部分只需设计外置的数据采集装置，且该装置采用通用()*接口，方便小巧。

软件部分可采用美国+,公司的-./0123245)50678编程集成开发环境，由该软件提供的开发仪器工具来完成整个脉象仪软件模块，可与医院门诊系统及电子病历做到无缝连接。

传感器的研制
为了真实模拟医生的脉诊，在桡动脉上寸、关、尺三部位用食指、中指、无名指三指来诊断病人寸口的脉象，为此可设计成三指指套传感器，将微型传感器经改造直接粘贴在指套下，使用时与平常诊脉一样，压力、疏密等由医生手指控制，可以实施医生的手法，在手指感触脉象的同时还可以从计算机上观察到脉象的波形。

硬件的研制
由于脉象仪的设计采用了虚拟仪器技术的方法，硬件部分只需要设计外置的数据采集装置（包括信号调理、数据传送），其它任务和处理（脉象的显示、存储、打印、分析等功能）均由普通电脑来完成。

由于用手触脉实时脉象测试过程中信号微弱、动态范围大等特点，故在数据采集部分的设计时要求信号检测电路具有低噪声、低零漂、高抗噪及大范围增益可调等性能，同时笔者的脉象仪为三指采样，要求具有多路输入信号的功能。

在此脉象仪硬件的设计中，采用了9)##’’:;<转换芯片，它具有多通道、超低噪声、可编程增益放大等功能，有命令、数据等多种寄存器，可通过软件来改变设置和控制采样及信号调理，数据采集控制与电脑的通信采用()*串行通信方式。

目前不少)=9芯片集成有以上全部功能，但笔者从简捷和成本上考虑采用了独立的嵌入式()*模块和虚拟端口技术，使()*口编程如同普通异步通信接口。

由于数据采集部分功耗很小，因此可直接由()*接口来提供工作电源，省去了通常仪器所需要的外接电源，同时又可以达到很高的传输速率（最高可达$>$"-?@），且可即插即用，具有移动性，可自由挂接在具有()*接口的运行在A7468B/平台下的C9机上，使用十分方便。

软件的研制
虚拟脉象仪的软件包括数据采集单片机部分的编程和A7468B/环境下脉象仪的工作控制、数据处理、信号分析、显示、存储等的编程。

单片机部分的()*接口可采用独立的嵌入式模块，使用和调试方便。

单片机主要完成对数据采集的控制并通过()*模块与计算机进行通信。

仪器的编程主要是在A7468B/环境下由)0123245)50678集成开发平台提供的仪器开发工具来完成，如各种仪器界面、科学和工程计算函数、分析和操作工具等，能方便地处理脉象信号的时域和频域分析，如脉象的频谱分析等。

例如脉象信号的实时显示时，指套传感器直接安置在医生手指下，触脉时信号变化范围很大，脉象波动相对于手指压力非常微弱，通常情况很难同时显示两者的信号。

而-./0123245 )50678软件提供的显示窗口中它能自动动态调整显示量程，因此医生诊脉时只要在脉搏频率的$>!个周期内保持相对稳定就能显示清楚完整的脉波。

整个程序最终完成后可封装成模块，便于医院门诊系统及电子病历调用和数据共享。

脉象的分析和研究
脉象的分析主要通过对大量门诊病人的脉象记录和医生诊断时得出的结果进行对照和统计，如通过脉波图给予一次导函数得到的斜率与记录的寸、关、尺与浮、中、沉建立一套脉波判读的标准进行统计、比较，得出结果。

-.D /0123245)50678软件提供多种对信号、波形的观察、分析功能，比如对波形的截取、放大、移动、坐标的测量等都很
万方数据
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#・中华中医药杂志（原中国医药学报）$%%&年第$%卷第$期
方便。

利用频谱分析工具得到的能量比配结合脉经中寸、关、尺与脏腑间的关系作为健康参考指针，如正常人脉波的能量都集中在’%()以下，因此当低频能量的频谱与较高频能量比大于!%%以上时，认为是健康状态；若比值小于!%%则为气衰，从而可以判定健康、气盛或气衰。

其他由于脉波是血液压力波流经各脏腑与心脏共振状况的综合表现，分析由压力转换器取得脉波的频谱特性，认为不同频率共振波的强度与各不同脏腑的健康状态相关联。

由于*+,-./0 1/2343-567软件提供了很强的信号分析功能和函数，为笔者对脉象的深入分析带来了极大的帮助和便利。

小结
采用以上技术开发完成的中医指套传感器脉象仪装置非常小巧、简洁，医生使用时只需套上指套传感器或在诊脉处绑上传感器带，按平常的切脉方法进行操作即可。

由于现在医生门诊一般均有计算机或笔记本电脑，只要使用前在计算机上安装脉象测试软件，将外置采集装置通过849接口连到计算机上就可使用。

医生在切脉的同时既可以感觉到脉象又可以观看到脉象的变化波形，对脉象进行相关分析、判断，并可将测到的脉象数据（包括脉象的手法等）作为病人的诊断资料随时保存，为进一步的分析提供数据。

随着医院管理由“面向医事管理”进入一个“面向临床医疗信息一体化的”新阶段，脉象仪作为中医电子病历的设备显得更为重要。

本研究制作的脉象仪目的在于继承和发扬传统的中医脉诊理论，尤其是如何准确反映医生切脉时的手法，同时在该研究的基础上略加扩展还可设计为中医四诊仪器（望、闻、问、切）。

随着计算机技术的发展和计算机的普及，采用这种基于计算机的测量方法即虚拟仪器技术，可充分利用现有计算机强大的硬件、软件资源，又增强了脉象仪的各项功能，降低了脉象仪的制作成本，还可用于中医远程诊断、多媒体教学等，将大大提高中医脉诊的准确性和研究水平，推动和加快中医现代化的步伐。

（收稿日期$%%:年;月$$日）
・研究报告・
颈椎病病因探讨
———颈曲与胸椎关系<线片测量分析
孙永章!#韦以宗$#韦春德$#韦云锋$#黄禧秋$
（!中华中医药学会，北京!%%%$=；$北京以宗整脊医学研究中心，北京!%$$%%）##关键词：颈椎病；病因；颈曲；胸椎侧凸；胸背损伤
##颈椎病，是指由于慢性劳损等原因，引起颈椎骨关节力平衡失调，出现钩椎关节紊乱、椎间隙及颈曲变异，导致椎动脉、脊髓、神经以及相邻的交感神经、附着的肌肉韧带损伤，引起系列症状体征，所以也称颈椎综合征。

对颈椎病的认识，二千多年前的《五十二病方》和《黄帝内经》已有相关记载，并认为是经络气血紊乱。

公元>世纪《诸病源候论》提出自我旋转头颈的旋转导引练功治疗。

到$%世纪:%年代，4/77?/@（!=:%年）首先报道了颈椎椎间盘病变引起压迫脊髓神经，从而开拓了颈椎椎间盘病因学说的纪元。

关于椎间盘突出或退变，国内外学者在近半个世纪来，都围绕着负荷应力平衡学说（即肌肉损伤或外伤致椎间盘退化或骨关节紊乱）、内病源学说（指髓内及椎间盘高压及颈椎骨关节炎症）而各执一词［!A&］，但负荷应力平衡学说占主导地位。

在负荷应力平衡学说中，一般认为是颈肌劳损或椎间盘退化引起颈椎不平衡。

但这些病因并不能完全解释颈椎病的病理改变。

为解决颈椎病的病因和治疗问题，笔者在临床中发现，一般颈曲改变的颈椎病患者，都有左右肩不对称，锁骨左右高低不等的征象，并自觉有胸背疼痛、麻痹或不适的症状。

为此，用随机抽样方法，对自$%%B年;月至$%%:年;月，在北京以宗整脊医学研究中心放射科存档的所有颈椎<线片进行分析，观察颈曲变化与上段胸椎正位像的变化关系，现报道如下。

一般资料
随机抽取病例<线片共::"例，最小年龄!%岁，最大年龄"&岁，各年龄组发病率以B!岁至:&岁为最高，占&$C:;D，见表!。

测量方法
!E颈椎侧位像标准#二目平视下投射，双颌角重叠并对应第二颈椎下缘。

此侧位像自第!颈椎棘突基底部向下作垂线至第>颈椎后下缘，此垂线中点经过第:、&椎间隙，为正常颈椎侧位像之标准颈曲（图!）。

如此曲前弯加
万方数据。