張紹良 張志楓 許家佗

(上海中醫(yī)藥大學,上海,201203)

?

綜 述

寸口三部九候脈診客觀化研究進展

張紹良 張志楓 許家佗

(上海中醫(yī)藥大學,上海,201203)

寸口三部脈診是中醫(yī)傳統(tǒng)的脈診方法。醫(yī)者通過手指的施壓,在寸關(guān)尺三部進行“舉按尋”的脈診過程,從而獲取需要的脈象信息。以往的脈診客觀化研究主要局限于單一的關(guān)部脈象,而三部脈診客觀化研究尚處在起始階段,還沒有成熟統(tǒng)一的硬件及軟件解決方案。寸關(guān)尺三部與臟腑有對應(yīng)關(guān)系,獲取三部脈象信息是脈診客觀化重要環(huán)節(jié)。隨著科技不斷進步,研究者們已研發(fā)出幾種三部脈象獲取裝置,取得了一些進展。

三部九候;脈診客觀化;綜述

脈診是中醫(yī)臨床診療疾病的重要手段和依據(jù),由于其“在心易了,指下難明”的特點,脈象的描述具有較強的主觀性,不利于交流和重復,限制了中醫(yī)脈學的發(fā)展,亦使脈診的客觀化成為歷史所趨。20世紀60年代以來,隨著科技的發(fā)展,硬件及軟件的日益成熟,使脈診客觀化得以逐步發(fā)展。其中,壓力傳感器的使用使原本屬于觸覺范疇的脈象得以在視覺上部分實現(xiàn),即脈圖,并建立了量化標準,被中醫(yī)研究者逐步運用在臨床診療及健康狀態(tài)評價中[1-2]。

脈診儀的研究工作主要包括脈象信息的采集與脈象信號分析2個方面[3]。獲取脈搏波所采用的傳感器種類較多,如應(yīng)變片、光敏元件、壓電晶體、單晶硅、聚偏二氟乙烯(PVDF)壓電薄膜等[4-5],對脈圖的分析方法主要有頻域分析和時域分析等[6-8]。脈圖在健康、亞健康及疾病診療中的研究取得了一定的進展。這些研究證實了脈圖能夠客觀的反映機體的狀態(tài),所得結(jié)論與中醫(yī)理論和臨床實際較為相符。

人體“寸口”的差異提高了三部脈診儀硬件方面設(shè)計要求。在保證可重復性的前提下,需要儀器具備三維可調(diào)節(jié)功能。目前,脈診客觀化的研究大部分以單部脈象為主,還不能滿足中醫(yī)臨床“三部九候”的診脈需求。自《難經(jīng)》以來,寸關(guān)尺三部九候成為了中醫(yī)的診脈常規(guī),通過醫(yī)者的“舉、按、尋”能夠獲得豐富的脈象信息,其中總按和單按其中某一部脈象都是常用的脈診方法。而脈診客觀化僅圍繞關(guān)部脈象顯然不能滿足實際臨床需求,三部脈象儀的制造和完善是脈診客觀化的必然要求。一些中醫(yī)研究者已經(jīng)開始將三部脈象儀作為研究方向。

1 三部脈診儀硬件研究

為了模擬脈診總按指法,對三部脈診儀儀器設(shè)計的要求則不同于單部脈診儀。為保證三部同時加壓時脈圖采集的穩(wěn)定性,研究者們設(shè)計了幾種采集裝置及傳感器。Ching-Hsing Luo[9]等設(shè)計的雙感測脈診儀由3個模塊組成:脈搏波采集裝置、放大器(P3 strain indicator and recorder,VISHAY,USA;NEXUES conditioning amplifer 2692,B&K,Denmark)和信號處理器。脈搏波采集裝置由3個壓力-位移雙傳感器、3個自動機械手指及3組PVDF壓電薄膜組成。醫(yī)生將手指置于壓力-位移雙傳感器上進行浮中沉切脈,壓力-位移雙傳感器記錄手指由浮取到中取、中取到沉取時按壓的深度。再由機械手指替代醫(yī)生的手指,置于PVDF傳感器上,按同一按壓深度獲取脈搏波信號。極薄的傳感器(厚度約為28 μm)對醫(yī)生的指下觸感影響較小。傳感器采用的PVDF壓電薄膜嵌在位于其兩側(cè)的橡膠片,一端與采集裝置的邊框連接,另一端連接在變形測量器上(strain gauge)。當手指按在PVDF傳感器上時,壓力使得兩側(cè)的橡膠片(彈性常數(shù)為250 gw/cm)產(chǎn)生形變,變形測量器可測得該形變產(chǎn)生的力的大小,根據(jù)胡克定律可得指端運動的距離。放大器將壓力的改變轉(zhuǎn)換為電信號存儲。

Chung-Shing Hu[10]等采用陣列式傳感器,并設(shè)計采集臺。通過調(diào)節(jié)采集臺的x軸、z軸,能夠定位最佳取脈位置。傳感器(PPS,USA)的厚度為0.5 mm,面積為10 mm×7.5 mm,其中每一個探測點的面積為2.5 mm×2.5 mm,量程為300 mmHg,靈敏度度為0.5 mmHg,采樣頻率為100 Hz,溫度在-20～100 ℃當導體和夾在導體外部的絕緣體的形狀改變時電容可被計算得到。獲取的脈搏波信號則通過模擬轉(zhuǎn)數(shù)字卡(D600,PPS,USA)。

許家佗[11]等研制的PDS-1型三部脈診儀由可調(diào)式三部脈診指套、可伸縮式脈枕、助力式掌指托和3個獨立的壓阻式傳感器組成。由傳感器采集脈搏波信號,經(jīng)差分電路、濾波電路、直流分量調(diào)零和交流分量的幅度調(diào)整,經(jīng)A/D放大,經(jīng)PC端顯示。壓阻式傳感器由電壓驅(qū)動產(chǎn)生正比于輸入壓力的毫伏等級的電壓輸出信號,傳感器為圓型,直徑為8 mm,量程為0～300 mmHg,采樣頻率為500 Hz,具有溫度補償功能。可輸出靜態(tài)壓力、動態(tài)脈搏波及心律。

湯偉昌[12]等設(shè)計的三部脈象檢測系統(tǒng)借鑒ZMH-1型單探頭脈象換能器的設(shè)計方案,采用帶副梁的復式懸臂梁結(jié)構(gòu),可在X、Y、Z 3個軸方向上進行三維調(diào)節(jié)。加壓方式是通過側(cè)面的旋鈕對寸關(guān)尺3個傳感器進行加壓。傳感器采用壓阻式傳感器,靈敏度為0.5 V/g,量程為0～300 g。

上述4種三部脈象采集裝置處于研發(fā)試驗階段,具有各自的優(yōu)勢和不足。根據(jù)血流動力學理論,Wang[13]等人指出,脈搏波的準確采集需要儀器具有縱向和橫向的調(diào)節(jié)功能。由關(guān)部單點到關(guān)部多點,再到三部多點,對脈診儀的設(shè)計需求應(yīng)包含時間維度和空間維度。Ching-Hsing Luo和Chung-Shing Hu等人設(shè)計的采集平臺具有采集過程穩(wěn)定的優(yōu)點:通過支架固定受試者前臂,可沿x、y軸調(diào)節(jié)的帶電機的機械指減少了采集時的人為振動。但是,當用3個PPS傳感器同時對三部脈象采集時,傳感器沿x軸方向的長度為30 mm,3個傳感器總長度大于PDS-1型三部脈診儀。許家佗等研制的脈診儀采集臺為脈枕,體積小,3個傳感器嵌在助力掌指托內(nèi),由采集者將指托穿戴在手指,取脈位置和取脈壓力的調(diào)節(jié)可按照顯示器顯示的波形和動態(tài)壓力進行校準。能夠較好的模擬總按和單按的切脈手法,但對操作者的穩(wěn)定性具有一定要求。

2 三部脈象獲取裝置的應(yīng)用進展

2.1 PPS陣列式傳感器 Chung-Shing Hu[10]等人對其設(shè)計的采集平臺和PPS傳感器的臨床采集可行性和穩(wěn)定性進行試驗,結(jié)果顯示一個陣列式傳感器中的12個通道獲取的脈搏波形態(tài)上與單探頭傳感器的波形相似,且穩(wěn)定性和可重復性良好。用不同的取脈壓力(浮取、中取、沉取)對關(guān)部獲得的脈搏波進行特征分析,結(jié)果顯示除FREQ外,其余觀察指標差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05),提示關(guān)部在不同取脈壓力下采集的脈搏波存在差異,并且觀察關(guān)部分別在浮中沉取下12個通道所得脈搏波的特征參數(shù)的均數(shù),發(fā)現(xiàn)中取與沉取的差別小于浮取與中取,也小于浮取與沉取。應(yīng)用陣列式傳感器采集的脈圖較單點式傳感器能夠提供更多的信息,如脈的長度、寬度和趨勢。t檢驗結(jié)果顯示采集平臺具有可重復性;方差分析結(jié)果為量化脈搏波在浮中沉不同的取脈壓力下提供證據(jù)支持。

Yu-Feng Chung[14]等采用PPS陣列式傳感器及采集平臺分別采集單按下關(guān)部脈圖和總按下關(guān)部脈圖,結(jié)果顯示單按下關(guān)部脈圖特征參數(shù)與總按下關(guān)部脈圖特征具有相關(guān)性,并由此推斷總按或單按下產(chǎn)生的脈圖特征同樣可出現(xiàn)在單按或總按時。由于此項研究受試者為5名健康青年男性官兵,且僅對關(guān)部的單按和總按脈圖差異進行研究,而未在寸部和尺部展開研究,所以其結(jié)論尚存在局限性。

2.2 PVDF壓電薄膜傳感器 Ching-Hsing Luo[9]等為量化中醫(yī)師切診指下手感,應(yīng)用BSPDI型三部脈診儀以6名健康青年男性作為受試對象,當以不同的取脈壓力采集三部脈搏波時,機械手指移動而產(chǎn)生位移,將得到的位移指標作為觀測指標。結(jié)果顯示,寸部由浮取到沉取機械手指移動的距離最短,在尺部移動的距離最長;在不同的取脈位置下(寸、關(guān)、尺),由浮取到中取手指移動的距離是中取到沉取距離的3倍。

為了量化中醫(yī)師的診脈手法,Yu-Feng Chung[15]等用BSPDI型三部脈診儀,以50名來自空軍的講課青年男性作為研究對象,研究目的是觀察經(jīng)西醫(yī)診斷為健康的受試者,他們的脈象是否滿足《內(nèi)經(jīng)》對平脈的論述。結(jié)果顯示BSPDI對脈圖的診斷結(jié)果與醫(yī)生切診的結(jié)果一致性為94%(34∶36);以總按的采集手法,分別施以浮取、中取和沉取,寸關(guān)尺出現(xiàn)脈搏波的情況作為診斷依據(jù),50人中僅有4%同時滿足西醫(yī)標準和三部九候中平脈的標準。

Yu-Wen Chu[16]等將PPS陣列式傳感器與BSPDI相結(jié)合,觀察浮取、中取和沉取下采集的寸部、關(guān)部和尺部脈搏波是否存在差異。分別采集8名受試者的左右手的脈象。取脈壓力的改變由變形測量器測得,PPS陣列傳感器獲得的三維脈搏波動態(tài)圖形用以確定三部脈象的最佳取脈位置。結(jié)果顯示在不同的取脈位置和不同的取脈壓力下,脈圖的觀察指標P-Vmax,P-P,P-AS,P-DS差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

2.3 壓阻式傳感器 許家佗[11]等對PDS-1型三部脈診儀的三個壓阻式傳感器的靜態(tài)壓力與實際探頭受力的關(guān)系進行研究,結(jié)果顯示二者具有線性關(guān)系(R2=0.903)。黃曉顯等以40例健康人作為研究對象,采用三探頭傳感器以總按的采集手法同時獲取三部脈象;采用單探頭傳感器以單按的手法依次獲取寸、關(guān)、尺部脈象。研究發(fā)現(xiàn)在2種脈象檢測方式下獲取的脈圖參數(shù)中取脈壓力和主波高度存在差異,而脈圖形態(tài)沒有發(fā)現(xiàn)本質(zhì)上的差異。該研究認為應(yīng)結(jié)合單部脈圖研究基礎(chǔ),建立適用于三部脈圖的獲取及分析方法。燕海霞[17]等利用ZBOX-1型脈象數(shù)字化分析儀,以246名健康大學生作為研究對象,分別采集左右手寸口三部脈象,每部脈象施以7個不同的取脈壓力以獲得最佳脈圖。研究結(jié)果表明BMI越大,則寸、關(guān)、尺三部最佳取脈壓力值越大;寸、關(guān)、尺三部最佳取脈壓力值比較結(jié)果顯示尺部最佳取脈壓力值最大。趙宇平等[18]采用單按的采集手法,使用單部脈象儀分別采集了55例正常人寸口部寸、關(guān)、尺三部脈象信息,探討取脈壓力與脈象的關(guān)系,結(jié)果顯示取脈壓力:尺部大于寸部大于關(guān)部;該研究為三部脈象儀以浮取、中取、沉取總按的采集方法提出設(shè)想。

3 不足與展望

綜上所述,現(xiàn)階段對于寸口三部九候脈診的研究仍處于探索階段。各研究者采用的硬件種類尚未統(tǒng)一,雖然采集的脈圖數(shù)量和得到的脈圖特征參數(shù)較單部脈診儀多,但三部脈圖的特征分析上仍需要進一步探索研究。當三部脈診儀獲得更多的信息的同時也提高了對儀器穩(wěn)定性、可重復性的要求。PDS-1型采用的壓阻式傳感器,對同為壓阻式傳感器的單部脈象儀(ZM-IIIc型智能脈診儀)的研究有較好的兼容性。BSPDI采用的PVDF壓電薄膜傳感器可以在醫(yī)生切診的同時記錄脈搏波,在一定程度上模仿醫(yī)生診脈指法。PPS陣列式傳感器的應(yīng)用為脈形(長度和寬度)和脈勢(來勢、去勢)的研究開辟新的道路。加壓方式有機械加壓和人工加壓2種方式,機械加壓具有穩(wěn)定性和可重復性的優(yōu)勢,人工加壓較靈活,省去機械裝置減小儀器的體積。

三部脈象儀的發(fā)展尚處在起步階段,離實現(xiàn)穩(wěn)定客觀的反應(yīng)人體三部脈象信息這一目標仍差距甚遠。自《難經(jīng)》確定了寸口三部九候脈診的臨床價值后,寸口三部脈法已成為重要的診斷手段沿用至今,三部脈象客觀化是中醫(yī)診斷現(xiàn)代化的歷史需求。為使三部脈象的客觀化得以實現(xiàn),還需要研究者在已有的研究基礎(chǔ)上繼續(xù)努力。

[1]趙艷青,滕晶.數(shù)據(jù)時代背景下中醫(yī)脈診和脈診心理的思考[J].長春中醫(yī)藥大學學報,2013,29(6):951-952.

[2]劉明林,魏紅,鄭洪新,等.中醫(yī)脈診客觀化研究的思路與方法[J].遼寧中醫(yī)學院學報,2004,6(3):258-259.

[3]費兆馥.脈診儀的研究現(xiàn)狀及對寸口三部脈象客觀檢測的初步設(shè)想[J].上海中醫(yī)藥大學學報,2012,26(4):7-10.

[4]燕海霞,王憶勤,李福鳳.中醫(yī)脈象傳感器的研究進展[J].上海中醫(yī)藥大學學報,2005,19(1):62-64.

[5]金觀昌,于淼,鮑乃鏗.PVDF多點脈搏波計算機輔助測試系統(tǒng)研究[J].清華大學學報:自然科學版,1999,39(8):117-120.

[6]燕海霞,王憶勤,李福鳳.脈象信號分析方法的研究與應(yīng)用新解[J].中醫(yī)藥學刊,2005,23(1):129-130,190.

[7]行鴻彥,許瑞慶,王長松.基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解的脈搏信號特征研究[J].儀器儀表學報,2009,30(3):596-602.

[8]楊琳,張松,楊益民,等.基于重搏波谷點的脈搏波波形特征量分析[J].北京生物醫(yī)學工程,2008,27(3):229-233.

[9]Ching-Hsing Luo.Possibility of quantifying TCM finger-reading sensations：I.Bi-Sensing Pulse Diagnosis Instrument[J].European Journal of Integrative Medicine,2012,4:e255-e262.

[10]Chung-Shing Hu.Temporal and Spatial Properties of Arterial Pulsation Measurement Using Pressure Sensor Array[J].Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine Volume 2012，Article ID 745127,9 pages doi:10.1155/2012/745127.

[11]許家佗,于波,屠立平,等.指壓式三部脈象采集關(guān)鍵技術(shù)研究[A].中華中醫(yī)藥學會中醫(yī)診斷學分會.全國第十三屆中醫(yī)診斷學術(shù)年會論文匯編[C].中華中醫(yī)藥學會中醫(yī)診斷學分會,2012:7.5.

[12]劉聰穎,趙宇平,樊改榮,等.三部多路脈象檢測系統(tǒng)的研究[A].中華中醫(yī)藥學會(China Association of Chinese Medicine).全國第十一次中醫(yī)診斷學術(shù)年會論文集[C].中華中醫(yī)藥學會(China Association of Chinese Medicine),2010:5.

[13]L.S.Xu,K.Q.Wang,D.Zhang.Modern research on traditional Chinese pulse diagnosis[J].European Journal of Oriental Medicine,2004,4(5):46-54.

[14]Chung YF,Hu CS,Yeh CC,et al.How to standardize the pulse-taking method of traditional Chinese medicine pulse diagnosis[J].Comput Biol Med,2013,43(4):342-9.

[15]Yu-Feng Chung.Possibility of quantifying TCM finger-reading sensations:II.An example of health standardization[J].European Journal of Integrative Medicine,2012,4:e263-e270.

[16]Yu-Wen Chu.Using an array sensor to determine differences in pulse diagnosis—Three positions and nine indicators[J].European Journal of Integrative Medicine,2014,6:516-523.

[17]燕海霞,王憶勤,李福鳳,等.264名健康大學生寸口脈寸、關(guān)、尺三部最佳取脈壓力之間的關(guān)系探討[J].中華中醫(yī)藥雜志,2010,25(9):1371-1374.

[18]趙宇平,劉聰穎,王晶晶,等.中醫(yī)寸關(guān)尺脈象與取脈壓力的關(guān)系[J].中醫(yī)雜志,2010,51(5):444-446.

(2015-08-21收稿 責任編輯：王明)

Development of Objectifying Three Positions and Nine Indicators Pulse Diagnosis

Zhang Shaoliang, Zhang Zhifeng, Xu Jiatuo

(ShanghaiUniversityofTraditionalChineseMedicine,Shanghai201203,China)

In pulse diagnosis, three positions (Cun, Guan, Chi) and three depths (Fu, Zhong, Chen), namely the Three Positions and Nine Indicators are generally used as a finger-reading method to obtain a holistic view of the disease of the patient. Previous research on the pulse diagnosis mainly focus on the Guan pulse, and the objectification study of Three Positions and Nine Indicators is still in its infancy. There are not unified hardware and software assistance. There are corresponding relations between Cun Guan Chi and viscera, so to obtain information from three positions of the wrist artery is an important part of pulse diagnosis. Fortunately, with the development of science and technology, researchers had developed three pulse acquisition devices which had made certain contribution.

Three positions and nine indicators; Pulse diagnosis; Review

國家“十二五”科技支撐計劃基金項目(編號:2012BAI37B06)——中醫(yī)特色健康狀態(tài)辨識與亞健康評估技術(shù)研究;國家自然科學基金項目(編號:81102558)——中醫(yī)舌診圖像信息采集標準化關(guān)鍵技術(shù)研究;基于舌象圖像矢量模型的中醫(yī)證候療效評價支持方法研究(編號:81373556)

張紹良(1985.09—),男,上海中醫(yī)藥大學中醫(yī)診斷學在讀博士研究生,從事中醫(yī)脈診客觀化研究，Tel:(021)51322432,E-mail:zhangsl_1985@163.com

許家佗(1972.12—),男,博士,教授,博士生導師,從事中醫(yī)診療技術(shù)的信息化、標準化應(yīng)用研究,Tel:(021)51322432,E-mail:xjt@fudan.edu.cn

R241.1

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2016.01.047