實驗性芤脈“脈變”數(shù)字化和量化的機制研究＊

孟繁超，牛婷立，程禎禎，高璐佼，洪潔薇，林榮輝，楊 崢，楊學(xué)智，牛 欣＊＊

（1. 北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院 北京 100029；2. 北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院 北京 100078）

《脈經(jīng)》：“芤脈。浮大而軟，按之中央空，兩邊實”。芤脈主失血，亦主傷津、失精。當大吐、泄瀉等狀況導(dǎo)致津液大傷時，血隨津枯，氣隨津脫，血脈失于充盈，出現(xiàn)芤脈。趙宇衛(wèi)等[1]及王濱等[2]通過動物實驗證明了這點，并用壓力脈圖記錄了出現(xiàn)芤脈時的脈波特點。趙宇衛(wèi)和傅驄遠[3]發(fā)現(xiàn)，在令受試者進行Valsalva 實驗時所造成的中心血容量減少描記寸口橈動脈壓力脈搏圖，與臨床上失血、傷津而致芤脈脈圖特點一致，即：主波較正常人平脈脈圖略低，其升支上升速度略低于平脈，而下降支的速度較快，無潮波，降中峽很低或在脈搏基線以下，降中波高而明顯，脈動周期短，脈率快。該實驗性芤脈全身血量并未減少，但由于回心血量少，而使每搏輸出量減少，故趙宇衛(wèi)等認為Valsalva 動作引起的“脈變”可以作為研究芤脈的實驗?zāi)Ｐ?。本研究的實驗性芤脈“脈變”模型即是依據(jù)這個研究結(jié)果進行的。

晚清醫(yī)家周學(xué)海在《重訂診家直訣》中說：“蓋求明脈理者，須將位、數(shù)、形、勢四字講得真切，便于百脈無所不賅，不必立二十八脈之名可也”。現(xiàn)代中醫(yī)可獲取的人體寸口診斷信息與古代醫(yī)家觀點相結(jié)合，賦予“位、數(shù)、形、勢”新的含義[4-5]：“位”指脈象位置的淺深，“數(shù)”指脈搏的頻率和節(jié)律，“形”指指下最基本的指感形態(tài)，“勢”描述脈的活動趨勢。4 種屬性不同程度的組合可構(gòu)成各種單脈和復(fù)合脈[6]。本研究利用脈搏壓力圖的脈診屬性分析方法，能夠?qū)Α拔?、?shù)、形、勢”四種屬性采取不同參數(shù)進行分析[7]。

獲取數(shù)字化、量化指標信息，實現(xiàn)四診合參與主客觀聯(lián)合辨證尤為重要。北京中醫(yī)藥大學(xué)可獲取的人體診斷學(xué)信息技術(shù)團隊提出的中醫(yī)四診合參輔助診療關(guān)鍵技術(shù)及主客觀聯(lián)合辨證模式，再次將數(shù)字化、量化的中醫(yī)診斷信息與中醫(yī)臨床醫(yī)師的臨床經(jīng)驗相結(jié)合，旨在實現(xiàn)準確的四診合參診療結(jié)果[8-9]，提高認識疾病規(guī)律的水平和診療技術(shù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

于2017 年12 月至2018 年6 月期間納入的北京地區(qū)高校，包括碩士、博士在讀的研究生。受試者均為體檢報告正常、無任何明顯臨床不適癥狀的健康受試者。

1.2 實驗設(shè)備

四診合參輔助診療儀是目前唯一通過國家審批，并經(jīng)CFDA 兩次注冊的中醫(yī)診療系統(tǒng)產(chǎn)品，注冊證編號YZB/晉0019-2019，該診療儀將望、聞、問、切診斷信息的提取與識別集于一體，實現(xiàn)了數(shù)字化、量化的主客觀聯(lián)合辨證，豐富了中醫(yī)藥“精準診斷”、“精準治療”的實踐模式。

1.3 實驗標準

1.3.1 納入標準

（1）年齡需≥20周歲，性別不限。

（2）脈象平和正常者。

（3）近兩周無藥物服用史者。

（4）健康體檢結(jié)果正?；驘o明確疾病者。

（5）已閱讀了受試者須知并簽署知情同意書者。

（6）近兩周無藥物服用史者。

1.3.2 排除的標準

實驗中，受試者若滿足以下任意一項要求，則不可入組。

（1）年齡小于20周歲或大于30周歲者。

（2）入選前1月內(nèi)曾參加過其他的臨床實驗者。（3）近6個月內(nèi)有嚴重外傷、精神刺激以及感染或發(fā)熱者。

（4）常規(guī)體檢異?；蛴忻鞔_疾病診斷者。

（5）未簽署知情同意書及不能夠準確敘述病情者。

（6）無法配合完成Valsalva 動作以及脈診信息采集者。

（7）脈象不平穩(wěn)和緩者。

（8）安裝心臟起搏器者。

（9）神志不清，語言或聽力障礙，智力發(fā)育遲緩等無法配合操作者。

（10）妊娠期或哺乳期婦女或急癥病人。

（11）中醫(yī)診斷為無脈、斜飛脈或反關(guān)脈者。

（12）寸口部皮膚有損傷者。

（13）并發(fā)有明顯的可能會影響到療效評價的其他疾病者。

（14）不能正常發(fā)聲者，由于被采集者舌部原因，不能采集到舌圖者。

1.3.3 脫落

實驗中，受試者若滿足以下任意一項要求，退出本臨床實驗研究。

（1）通過學(xué)習(xí)仍無法標準完成Valsalva動作者。

（2）實驗期間出現(xiàn)嚴重不適者。

（3）研究者認為不宜繼續(xù)參加本臨床實驗研究者。

1.4 實驗方案

1.4.1 注意事項

（1）用同一套儀器及外接設(shè)備采集研究對象的脈診信息。

（2）囑受試者于脈診信息采集前10 分鐘平靜休息。

（3）在數(shù)據(jù)采集過程中，使受試者盡量保持穩(wěn)定的姿勢，以免影響到脈診信息采集結(jié)果的穩(wěn)定性。

（4）在采集脈象信息的過程中，要關(guān)注受試者對脈診采集的壓力探頭所施加壓力的感受，既要保證探頭與寸口橈動脈處充分接觸，又不能因為施加壓力過大而使血管變形。

1.4.2 四診合參信息的采集

令受試者在安靜狀態(tài)下，于穩(wěn)定的、可調(diào)節(jié)高度的座位上端坐，使手臂在平放外展的情況下能夠與心臟處于同一水平。詢問受試者身體狀況，拍攝舌圖，采集聲音信息。保持兩手臂平放、外展，直腕、伸掌，將腕帶式脈壓測量儀探頭置于左手寸口關(guān)部脈動壓力感受最明顯的部位。將心電導(dǎo)聯(lián)連接好，并在心電導(dǎo)聯(lián)與皮膚連接處涂抹適量生理鹽水，以保持電極的良好導(dǎo)電性能。將指端光電脈搏傳感器連接好，將傳感器發(fā)光一側(cè)夾在受試者食指指甲蓋側(cè)。在最適取脈壓力下，記錄并且保存包括壓力脈圖、Ⅱ?qū)碾妶D以及指端光電容積脈搏波圖的三種數(shù)據(jù)，至少需要連續(xù)記錄10 個周期的壓力脈搏波形。詢問受試者身體變化情況，拍攝舌圖，采集聲音信息。

1.4.3 脈診信息的采集過程中行標準Valsalva實驗

受試者通過橡膠管向一個壓力表吹氣，根據(jù)表盤顯示的數(shù)值控制吹氣力度在特定壓力區(qū)間（3.5-4 kPa）。在進行脈診信息采集前，受試者需提前學(xué)習(xí)Valsalva動作，然后進行四診信息采集。

按照1.4.2 所述標準采集至少10 個周期的正常脈搏波形后，在保持左臂姿勢穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進行Valsalva 動作，脈搏波變?yōu)閷嶒炐圆ㄐ?，使吹氣氣壓?.5-4 kPa 左右持續(xù)30 s，同時連續(xù)記錄壓力脈搏波形并測量血壓。30 s后受試者恢復(fù)正常呼吸。

1.4.4 受試者的四診合參信息

（1）望診

攝像裝置模擬醫(yī)師望舌獲取受試者舌部的色彩指標，包括舌質(zhì)顏色和舌苔顏色，同醫(yī)師直接觀察患者的舌象一樣，由四診合參輔助診療儀的望舌功能獲取舌圖。舌圖包括舌（質(zhì)）色：淡紅舌、紅舌、絳舌、青紫舌、淡白舌、舌暗；苔色：白苔、黃苔、灰黑苔；苔質(zhì)：薄苔、厚苔、膩苔、少苔。舌象與外界光線強弱和光照角度密切相關(guān)，一般采集舌診信息宜在比較明亮同時避免陽光直射在舌面的環(huán)境中進行。

（2）聞診

本儀器依據(jù)中醫(yī)體質(zhì)理論采集受試者的聲音，使用語音分析軟件對其進行時域和頻域的聲信號處理，根據(jù)五音五行相配的屬性特點，得出不同的體質(zhì)類型結(jié)果，進而將其納入到臨床四診合參辨證診療中[10]。

（3）問診

問診在中醫(yī)臨床診斷中處于非常重要的地位。疾病的發(fā)生、發(fā)展、診療經(jīng)過及病人的自覺癥狀等，是診斷疾病的重要依據(jù)，而這些情況往往需要通過問診才可獲取[11]。本課題組開發(fā)研制出具有人機交互功能的中醫(yī)問診系統(tǒng)，以規(guī)范化的中醫(yī)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，通過人機對話形式，對患者的主要和次要癥狀、體征進行錄入，實現(xiàn)問診信息的采集。

（4）切診

由于切脈時的指感以壓力搏動為主，所以脈壓測量儀得到的壓力脈圖（見圖1）可以作為脈診的客觀依據(jù)?；谘芯渴覕?shù)十年在脈診方面的前期研究成果，四診合參輔助診療系統(tǒng)的脈診模塊執(zhí)簡馭繁地將脈象屬性從“位、數(shù)、形、勢”四個方面進行描述。

1.4.5 主客觀聯(lián)合辨證的四診合參診療系統(tǒng)

圖1 主動脈根部初始波的產(chǎn)生與心動周期的關(guān)系

圖2 同一受試者自然狀態(tài)與Valsalva動作時對照圖

四診合參輔助診療儀通過計算機，將舌診、聞診、問診、脈診四個信息采集系統(tǒng)所獲取的數(shù)字化舌診信息、聞診信息、問診信息和脈診信息進行整合處理并進行聯(lián)合辨證，以獲取中醫(yī)證型及相應(yīng)的治法和方藥。在此基礎(chǔ)上，臨床中醫(yī)醫(yī)師可根據(jù)自己的臨床經(jīng)驗對治法和方藥進行加減化裁，最終實現(xiàn)中醫(yī)診斷的主客觀聯(lián)合辨證。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS20.0 統(tǒng)計軟件進行分析。計量資料采用配對樣本t檢驗和非參數(shù)檢驗，正態(tài)分布數(shù)據(jù)用x±s表示，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用M（Q1，Q3）表示。計數(shù)資料采用卡方檢驗。對中醫(yī)癥狀采用聚類分析方法。

2 結(jié)果

2.1 四診合參辨證結(jié)果分析

本研究中，納入受試者31 例，其中男性15 例，女性16例，平均年齡（25.55±2.35）歲。運用四診合參輔助診療儀準確、高效地獲取受試者的四診信息并進行主客觀聯(lián)合辨證的四診合參。受試者證型：心脾兩虛（25.8%），肝陰虛（22.6%），脾氣虛（16.1%），腎陰虧虛（12.9%），氣結(jié)血瘀（12.9%），肝氣郁結(jié)（9.7%）。

表1 脈診信息量化比較

表2 valasalva動作自身舌診信息比較

表3 Valsalva動作前后五行體質(zhì)比較

2.2 脈診參數(shù)特征

在脈診參數(shù)上，將受試者Valsalva 動作前與Valsalva 動作時進行比較（見圖2），可見脈率升高、CV升高、脈力降低、弦緊度降低、PWV 升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.01），脈壓差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P ＞0.05）（表1）。

2.3 舌診信息特征

舌質(zhì)在實驗后顏色加深，Valsalva 動作前、后的舌質(zhì)差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.01），苔色和苔質(zhì)沒有顯著變化（表2）。

2.4 聞診信息特征

在聞（聲）診參數(shù)上，Valsalva 動作前后五行體質(zhì)不變，水型體質(zhì)（41.9%）、火型體質(zhì)（25.8%）、土型體質(zhì)（12.9%）、木型體質(zhì)（12.9%）、金型體質(zhì)（6.5%）（表3）。

2.5 問診信息特征

在問診過程中，對31例受試者出現(xiàn)頻率高于30%的癥狀條目進行了聚類分析并結(jié)合臨床，結(jié)果表明，以眼干、頸肩痛、便溏、腰酸、多夢、記憶力下降為其核心癥狀；以脅痛、失眠、乏力、短氣、痛經(jīng)、不欲飲食、焦慮為常見的伴隨癥狀或相關(guān)癥狀（表4）。

表4 31例受試者癥狀聚類結(jié)果

表5 valasalva動作自身血壓比較

2.6 血壓信息特征

Valsalva 動作前和Valsalva 動作時的收縮壓、舒張壓差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P ＜0.01），Valsalva 動作時的血壓低于自然狀態(tài)（表5）。

2.7 主客觀聯(lián)合辨證結(jié)果

通過便攜式四診合參輔助診療儀主客觀聯(lián)合辨證分析，將本研究受試者的證型分為心脾兩虛證、肝陰虛證、脾氣虛證、腎陰虧虛證、氣結(jié)血瘀證、肝氣郁結(jié)證。并給予參考處方，分別為歸脾湯、補肝湯、參苓白術(shù)散、六味地黃丸、膈下逐瘀湯合六君子湯、柴胡疏肝散。醫(yī)師可以根據(jù)臨床經(jīng)驗對參考處方進行加減化裁（圖3，圖4）。

圖3 不同證型受試者處方應(yīng)用趨勢圖

圖4 四診合參報告

（1）心脾兩虛證：方用歸脾湯加減，以補益心脾，養(yǎng)心安神。失眠較重加五味子、夜交藤、合歡皮、柏子仁養(yǎng)心安神；血虛較甚，加熟地黃、芍藥、阿膠；胸悶、納呆、苔膩加半夏、陳皮、茯苓、厚樸以健脾理氣化痰；產(chǎn)后虛煩不寐，形體消瘦，面色白，易疲勞，舌淡，脈細弱，或老人夜寐早醒而五虛煩之證，多屬氣血不足，治以養(yǎng)血安神，可用歸脾湯。

（2）肝陰虛證：方用補肝湯加減，以滋養(yǎng)肝陰。頭痛眩暈耳鳴較甚或筋惕肉瞤者，加石決明、菊花、鉤藤；目干畏光或視物不明，加枸杞子、女貞子、草決明；急躁易怒，加龍膽草、梔子。

（3）脾氣虛證：方用參苓白術(shù)散加減，以健脾益氣，行氣除濕。長期飲食失調(diào)，營養(yǎng)不良所致者，可用黃豆、花生佐餐；尿多者，加芡實、金櫻子、水陸二仙丹；陽虛者加桂枝、黃芪；氣血兩虧者加當歸、枸杞子、雞血藤等。

（4）腎陰虧虛證：方用六味地黃丸加減，以滋陰補腎，潤燥止渴。出現(xiàn)血瘀之證，可參用丹參、山楂、紅花、桃仁等活血化瘀藥。

（5）氣結(jié)血瘀證：方用膈下逐瘀湯合六君子湯加減，以祛瘀軟堅，補益脾胃?？勺眉拥ⅰ⑤g(shù)、三棱、鱉甲以增強活血消積作用；或配用鱉甲煎丸、化癥回生丹化積。

（6）肝氣郁結(jié)證：方用柴胡疏肝散加減，以疏肝解郁，理氣止痛。若脅痛甚，加郁金、絲瓜絡(luò)、川楝子；胃脘痛甚，加元胡、蘇梗、香櫞皮。

3 討論

3.1 研究結(jié)果分析

3.1.1 舌質(zhì)顏色加深

Valsalva 實驗時胸內(nèi)壓迅速升高，靜脈回流受阻，血液聚集于外周，不僅使回心血量減少，也導(dǎo)致右心室后負荷增大。在適宜的情況下，這種被聚集在外周的血液可達1.5 L，中心血容量可以減少約30%-40%[12]。此時，有效循環(huán)血量減少。由于外周血量快速增加，頸靜脈擴張，面部潮紅[13]，舌部血液供養(yǎng)充盈，舌質(zhì)顏色加深。

3.1.2 實驗性芤脈“脈變”形成機理

Valsalva 實驗造成的是一種典型的芤脈“脈變”現(xiàn)象。受試者全身血量并未減少，其機制是由于回心血量減少，而使每搏輸出量減少，造成脈管內(nèi)血液充盈不足，血流的外周阻力小。心臟每搏射入主動脈根部的血量不多，且容易流出，故動脈壓降低。由于心臟每搏在主動脈根部造成的增量小，因而主波較低；外周阻力小，血液容易流出，在心臟收縮期末，增量趨于零，故切跡接近基線。由此形成了主波窄而不高，變化幅度較快，降中峽接近基線的基本形態(tài)[14-15]。因失血導(dǎo)致的病理性芤脈的形成是由于有效循環(huán)血量減少，心臟和大動脈均充盈不足，心每搏輸出量減少；體內(nèi)津液丟失過多出現(xiàn)病理性芤脈是由于傷津間接造成全血量減少，致使脈管內(nèi)血量不足，脈管不再充實。脈管內(nèi)因失血、傷津，血容量不足，血管在未明顯收縮之前，血管壁有一定的緊張度，心搏有力，脈位居浮，中候空虛。

受試者做Valsalva 動作時，指感脈象均在10 s 內(nèi)變?yōu)椤败倚胃〈筌浫缡[，按之旁有中央空”[16]，即芤脈形大（三部均有脈，脈體充盈），脈位淺，浮取有力，按之中空，脈率快，脈勢軟，脈律不規(guī)則。芤脈指感在停止吹氣10 s內(nèi)，脈象均恢復(fù)為自然狀態(tài)。

由于在實驗過程中，從自然狀態(tài)到Valsalva 動作造成實驗性芤脈“脈變”的整個過程中脈診信息采集是不間斷的，無法獲取最佳取脈壓，即無法得知最適脈位的變化。如果當受試者在實驗起初，脈位在沉取時出現(xiàn)最佳脈圖，那么為了便于整個實驗過程的記錄和比較，儀器施加的壓力將不再改變，所以該受試者在Valsalva 動作時脈位依然處于沉取狀態(tài)。故本實驗僅從“數(shù)、形、勢”三個方面對實驗結(jié)果展開討論。

在脈“數(shù)”屬性中，脈率的增高與Valsalva 動作所造成的心血管影響相對應(yīng)，是心輸出量和血流量降低所導(dǎo)致的心率代償性上升的結(jié)果[17]；從中醫(yī)理論來看，脈數(shù)可主虛主陰虧，這與血流量降低的原理相吻合。脈律升高則是因為在Valsalva 動作中心率一直處于不斷的變化之中，故脈律的變異系數(shù)會比自然狀態(tài)高。

對于脈“形”屬性的弦緊度來說，實驗性芤脈的弦緊度比自然狀態(tài)低。關(guān)于脈的弦緊度，傅驄遠等[18]認為外周阻力和心輸出量分別在控制主動脈根部血液的流出量和流入量中起著主要作用，即共同決定著血管內(nèi)的血流增量及其產(chǎn)生的張力變化，其中心輸出量和外周阻力增大都可造成脈的弦緊度上升。由此看來，Valsalva 實驗所造成的實驗性芤脈一方面回心血量減少造成心輸出量急劇降低，另一方面血液的外周阻力減小，即會出現(xiàn)脈的弦緊度下降。

在脈“勢”屬性中，Valsalva 實驗性芤脈的脈力相對于自然狀態(tài)有所減小，這是心輸出量和血流量降低造成脈道不夠充盈導(dǎo)致的必然結(jié)果。PWV 指脈波從主動脈根部傳播到寸口關(guān)部橈動脈處的平均速度，是一個用來反應(yīng)動脈彈性及可擴張的非侵入性指標，這個值的大小與血管壁硬度呈正相關(guān)[19]。

3.1.3 實驗性芤脈模型可指導(dǎo)臨床

由于患者在失血和傷津兩種情況下會出現(xiàn)血容量急劇減少，這時都需采取急救措施，而經(jīng)過輸血和補液使血容量恢復(fù)后，芤脈便隨之消失。正因為芤脈存在的時間較短，所以被觀察和檢測脈圖的機會較少，有必要建立實驗?zāi)Ｐ蛠硌芯?。Valsalva 動作產(chǎn)生的實驗性芤脈的脈圖參數(shù)與病理性芤脈的脈圖參數(shù)高度一致，可作為人體無創(chuàng)的中醫(yī)失血、傷津模型。

3.2 氣、血、津液

《靈樞·決氣》：“余聞人有精、氣、津、液、血、脈，余意以為一氣耳”，精、氣、津、液、血、脈這六者有著密不可分的聯(lián)系，同出而異名，是人體生命活動不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)?！鹅`樞·營衛(wèi)生會篇》曰：“中焦亦并胃中，出上焦之后，此所受氣者，泌糟粕，蒸津液，化其精微，上注于肺脈，乃化而為血”。闡述了血的生成變化過程?！敖蛞汉驼{(diào)，變化而赤為血”，“營合者，泌其津液，注之于脈，化以為血，以榮四末，內(nèi)注五臟六腑（《靈樞》）”。是為津血的相互關(guān)系，即津液與血均為液體，主要功能為營養(yǎng)、滋潤，性質(zhì)均屬陰。生理上，津液是血液的重要組成部分，血的一部分滲出脈外，形成津液。津液與血液同源互化，雖異名但關(guān)系密切。因此，機體各組織器官的生理活動有賴于氣血津液的生成和代謝“血為氣之母，氣為血之帥”。正因為血能載氣，Valsalva 動作時氣隨血液聚集到機體外周，進而引起機體的一系列變化。

4 結(jié)語

本研究通過四診合參輔助診療儀將改良Valsalva動作前和Valsalva 動作時的中醫(yī)四診合參信息數(shù)字化、量化，對比建立了人體無創(chuàng)的中醫(yī)失血、傷津模型。從壓力脈圖特征、中醫(yī)脈象原理、心血管生理基礎(chǔ)和“位、數(shù)、形、勢”等角度，將Valsalva 實驗無創(chuàng)方法建立的實驗性芤脈“脈變”模型與病理性芤脈進行比較，獲得了高度的一致性，說明使用這種方法建立對病理性芤脈進行復(fù)制的實驗室模型可靠、穩(wěn)定、重復(fù)性高、操作性強，使傳統(tǒng)的“心中了了，指下難明”只可意會，不可言傳的中醫(yī)脈診轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓴?shù)字化、量化的脈診模型。