新型脈診設(shè)備研究進(jìn)展

鄭銳龍 楊旭明 佟福祥 魏征

(上海中醫(yī)藥大學(xué)針灸推拿學(xué)院，上海 201203)

隨著信息技術(shù)、醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展，各種脈象儀相繼問世，推動(dòng)了脈診的發(fā)展[1]。雖然脈診設(shè)備取得的診斷結(jié)果并不理想，但在國(guó)家政策扶持與脈診特有的無(wú)創(chuàng)診斷優(yōu)勢(shì)下，脈診設(shè)備依然緩慢向前發(fā)展?，F(xiàn)階段，脈診設(shè)備結(jié)合高新技術(shù)的成果主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程脈診設(shè)備、穿戴式脈診設(shè)備及其他脈診設(shè)備中。

1 遠(yuǎn)程脈診設(shè)備的研究進(jìn)展

遠(yuǎn)程診斷是傳感技術(shù)、信息技術(shù)等與現(xiàn)代診斷設(shè)備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)診斷遠(yuǎn)程化的設(shè)備。通過診斷遠(yuǎn)程化，患者無(wú)需直接面對(duì)醫(yī)生就能接受醫(yī)生的診斷[2-3]。而遠(yuǎn)程脈診設(shè)備即是切脈遠(yuǎn)程化的設(shè)備。

目前，遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)、遠(yuǎn)程視頻語(yǔ)音系統(tǒng)均有較大發(fā)展，但是“切診”的遠(yuǎn)程診療發(fā)展較為緩慢，為此，王東等[4]通過代碼模擬搭建出基于嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程中醫(yī)脈診系統(tǒng)，初步設(shè)計(jì)出遠(yuǎn)程中醫(yī)脈診系統(tǒng)頂層架構(gòu)，此架構(gòu)為后續(xù)實(shí)現(xiàn)具備臨床意義的遠(yuǎn)程中醫(yī)脈診系統(tǒng)打下理論基礎(chǔ)。

1.1 設(shè)備研究概況

脈診與現(xiàn)代科技接軌，致使中醫(yī)特定思維無(wú)法高效參與到脈搏分析中來(lái)，因此脈象數(shù)字化研究出現(xiàn)了瓶頸。對(duì)此佘延超[5]對(duì)中醫(yī)遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括醫(yī)生端和病人端兩部分，分別對(duì)脈象和指法采集傳感器及動(dòng)作器選型后設(shè)計(jì)而成，經(jīng)過電路設(shè)計(jì)、編程等完成對(duì)中醫(yī)遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)的研制。其創(chuàng)新點(diǎn)是可以分別采集患者脈象和醫(yī)生的指法與動(dòng)作，并為患者提供模擬醫(yī)指法，從而對(duì)中醫(yī)脈診過程進(jìn)行還原，為中醫(yī)遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)的臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)脈診設(shè)備自動(dòng)尋脈困難的問題，王致遠(yuǎn)[6]利用蛇形機(jī)構(gòu)研制出一款可自動(dòng)對(duì)脈的中醫(yī)遠(yuǎn)程脈診分體式設(shè)備。該套系統(tǒng)的使用對(duì)象也分為醫(yī)生端和病人端。病人端以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)壓電薄膜作為傳感器，舵機(jī)作為動(dòng)作器；醫(yī)生端設(shè)備以壓電陶瓷為傳感器，音圈電機(jī)為動(dòng)作器，實(shí)現(xiàn)指法的采集。該設(shè)備創(chuàng)新點(diǎn)是自動(dòng)對(duì)脈和脈象反演，這為中醫(yī)遠(yuǎn)程醫(yī)療奠定了新的基礎(chǔ)。

為解決脈象仿生還原的難題，陳文會(huì)等[7]設(shè)計(jì)了一種基于STM32的脈象采集和遠(yuǎn)程還原系統(tǒng)。系統(tǒng)以壓阻式脈搏傳感器為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了基于雙泵液壓驅(qū)動(dòng)的模擬遠(yuǎn)程切脈系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)可視化功能。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)此設(shè)備具有近80%的還原度，所以利用人工智能有望實(shí)現(xiàn)中醫(yī)“懸絲診脈”。

1.2 遠(yuǎn)程脈診設(shè)備的應(yīng)用

馬凱文[8]使用遠(yuǎn)程充氣式脈象儀采集50例結(jié)腸癌術(shù)后患者與50例正?；颊叩拿}象，對(duì)兩組患者的脈象參數(shù)和檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較后得出5個(gè)關(guān)于患者生理參數(shù)與脈象關(guān)系的結(jié)論，比如患者化療前的脈象介于虛脈與平脈之間，化療后發(fā)生副反應(yīng)的患者會(huì)出現(xiàn)脈象變化，白細(xì)胞或血小板減少，脈象變?yōu)樘撁}；血紅蛋白減少，脈象變?yōu)閿?shù)脈等。遠(yuǎn)程脈診設(shè)備由于設(shè)備的稀缺、療效等原因使得臨床應(yīng)用及所得數(shù)據(jù)較少，因此，遠(yuǎn)程脈診設(shè)備的研發(fā)道路依舊任重而道遠(yuǎn)。

2 可穿戴脈診設(shè)備的研究進(jìn)展

國(guó)務(wù)院頒布的《全國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系規(guī)劃綱要（2015—2020年）》中提出要積極應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等新技術(shù)，推動(dòng)惠及全民的智慧醫(yī)療服務(wù)[9]。智能可穿戴產(chǎn)品將當(dāng)代的科技與悠久的中醫(yī)脈診原理相互融合，融入人們生活，并為人們的健康帶來(lái)裨益。

胡遠(yuǎn)峰[10]通過對(duì)脈診原理導(dǎo)入可穿戴產(chǎn)品的可行性進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)脈診原理導(dǎo)入智能科技產(chǎn)品中的技術(shù)已很成熟，因此將中醫(yī)脈診原理導(dǎo)入智能可穿戴產(chǎn)品中具有可行性。

2.1 研究進(jìn)程

可穿戴脈象設(shè)備可以隨時(shí)隨地采集人體脈搏信息，對(duì)它的研發(fā)具有很大的發(fā)展空間。瞿昊宇[11]采用駐極體電容為核心元器件，成功研制出腕帶式的可穿戴脈象儀傳感器。其核心思想是脈搏會(huì)引起駐極體電容的大小，依次可實(shí)現(xiàn)原始脈搏的采集，然后將脈波進(jìn)行濾波、放大、轉(zhuǎn)換等步驟后得到經(jīng)過處理的脈搏數(shù)據(jù)，分析脈象并找出病脈的參數(shù)特征。該儀器的創(chuàng)新點(diǎn)是利用穿戴式脈象設(shè)備采集脈象并通過參數(shù)研究來(lái)尋找平脈及病脈參數(shù)間的特征。徐維晴等[12]利用穿戴單元、施壓?jiǎn)卧扔布c采集分析軟件結(jié)合穿戴式醫(yī)療設(shè)備的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)佩戴舒適、精確施壓以及多路采集的穿戴式脈診儀系統(tǒng)。楊何[13]選取PVDF壓電薄膜為脈搏傳感器，研制出綜合運(yùn)用中醫(yī)學(xué)、仿生學(xué)、機(jī)械學(xué)、傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的能夠模擬代替中醫(yī)診脈的穿戴式脈診儀系統(tǒng)。該設(shè)備可分析反映脈搏信號(hào)本質(zhì)的相關(guān)特征參數(shù)。張西洋[14]利用壓阻式傳感器設(shè)計(jì)了一種基于中醫(yī)脈診的穿戴式脈象檢測(cè)和分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過自動(dòng)尋脈壓力算法，模擬出中醫(yī)浮、中、沉的采脈手法；采用arduino控制器實(shí)現(xiàn)信息的采集、波形的繪制等功能；采用遞歸定量法分析了平脈、滑脈、弦脈三種脈象信號(hào)并最終確定合適的隱層數(shù)和節(jié)點(diǎn)。該設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn)是在遠(yuǎn)程方面較為系統(tǒng)地完成了中醫(yī)脈象的采集與分析的全過程。

Jin等[15]出于對(duì)穿戴脈診設(shè)備沒有增壓功能的缺點(diǎn)，構(gòu)建了一種可穿戴式壓力測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過傳感器進(jìn)行脈象采集，利用單片機(jī)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上，在實(shí)驗(yàn)中成功獲得了最佳取脈壓力、連續(xù)解壓下的脈沖波形以及光、介質(zhì)、重壓力下三個(gè)區(qū)域的脈沖波形。該設(shè)備具有支持單區(qū)、三區(qū)脈沖采集、獨(dú)立壓力調(diào)節(jié)、位置調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 應(yīng)用

Jing等[16]利用壓電式脈沖傳感器與近似熵分析相結(jié)合，采用柔性多孔聚丙烯壓電薄膜與木制圓柱基板模擬中醫(yī)脈診過程，記錄脈沖特性。在實(shí)驗(yàn)中，26名志愿者通過穿戴式傳感系統(tǒng)成功診斷，并采用近似熵分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，一個(gè)閾值近似熵值為0.1作為正常和異常健康狀況志愿者之間的分離點(diǎn)。穿戴式脈診設(shè)備在臨床上的實(shí)例基本都處于實(shí)驗(yàn)階段，到實(shí)際應(yīng)用到臨床還有距離。

3 其他脈診設(shè)備研究進(jìn)展

3.1 便攜式脈診設(shè)備

現(xiàn)階段脈診設(shè)備體積普遍較大，攜帶與測(cè)量不便，便攜式脈診設(shè)備有較大市場(chǎng)需求。金陳玲[17]使用壓力傳感器設(shè)計(jì)了一款便攜式三部脈象采集裝置，該裝置為模擬中醫(yī)取脈，設(shè)計(jì)了泵和氣袋加減壓力設(shè)備，并設(shè)計(jì)了組合式采集手環(huán)，以支持單部和三部脈象采集。該設(shè)備創(chuàng)新點(diǎn)是研究設(shè)計(jì)的三部脈象采集裝置總體尺寸小、輕便、方便攜帶，可滿足家居醫(yī)療、實(shí)驗(yàn)研究等多種不同需求。

國(guó)外學(xué)者Hao[18]使用一種無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便的脈象診斷方法對(duì)2型糖尿病及高血壓和高脂血癥等并發(fā)癥進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過分析脈沖波參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)糖尿病并發(fā)癥的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)表明該算法檢測(cè)糖尿病的準(zhǔn)確率為96.35%。這種無(wú)創(chuàng)、簡(jiǎn)便的脈象診斷方法將成為一種低成本、準(zhǔn)確的糖尿病監(jiān)測(cè)方法，對(duì)未來(lái)慢性疾病的監(jiān)測(cè)和脈診的發(fā)展都具有積極意義。

3.2 多探頭脈診設(shè)計(jì)

中醫(yī)脈診過于依賴醫(yī)師的主觀感覺，診斷結(jié)果受個(gè)人經(jīng)驗(yàn)影響較大，且缺乏科學(xué)的方法復(fù)現(xiàn)中醫(yī)脈診過程，使得“在心易了，指下難明”的現(xiàn)象長(zhǎng)期阻礙著中醫(yī)的延續(xù)與傳承[19]。為此郭思嘉[20]以脈診客觀化為主線設(shè)計(jì)了智能化多探頭中醫(yī)脈診儀，該設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)尋脈過程的高精度復(fù)現(xiàn)和重復(fù)采集。楊杰[21]設(shè)計(jì)了一款適合于寸口三部取脈的脈搏采集設(shè)備，該采集設(shè)備配置了光電脈搏傳感器，可以方便地采集到三部脈象。該設(shè)計(jì)的脈搏采集設(shè)備更符合傳統(tǒng)中醫(yī)的脈診寸口診法，使同時(shí)獲得三部脈象信號(hào)更加方便。

3.3 金氏脈診儀

研發(fā)的脈象儀未能廣泛應(yīng)用于臨床診斷，原因在于通過現(xiàn)代儀器和技術(shù)將主觀性較強(qiáng)的脈診客觀化具有一定的難度[22]。金氏脈學(xué)通過將脈點(diǎn)與臟器對(duì)應(yīng)、脈應(yīng)與病理變化對(duì)應(yīng)、特征密度和離散度與病灶大小對(duì)應(yīng)，解決了傳統(tǒng)脈學(xué)無(wú)法精確定性、定位與定量的難題，為脈象的客觀化研究奠定了基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行脈診儀的研制有著較為明確的客觀標(biāo)準(zhǔn)[23]。

金氏診儀的開發(fā)，主要根據(jù)金氏脈學(xué)的理論研究，將脈分解為脈元，然后根據(jù)脈元的高靈敏度、高精度、高可靠性制成相應(yīng)的傳感器進(jìn)行脈象采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。取脈后提取出可用于表示脈點(diǎn)與脈應(yīng)的特征參數(shù)，輔助計(jì)算機(jī)手段和脈象模型研制成可供臨床輔助診斷的智能脈診儀。

4 總結(jié)與展望

脈診設(shè)備的研制任重而道遠(yuǎn)，其影響因素主要表現(xiàn)在脈診傳感器稀少、取脈干擾[24]、無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定[25]等方面。盡管如此，中醫(yī)脈診依然努力與現(xiàn)代科技接軌，在穿戴式、遠(yuǎn)程脈診的研發(fā)方面取得一定的成績(jī)，并在多探頭、便攜式、四診合參[26]方向進(jìn)行了延伸與探索。這些新型脈診設(shè)備在具體應(yīng)用方面較為少見，主要原因是脈診設(shè)備的稀少及診斷效益不明顯，因此，中醫(yī)脈診的發(fā)展自身優(yōu)良程度才是硬道理。

我國(guó)大力支持中醫(yī)的發(fā)展，脈診具有無(wú)創(chuàng)的診斷優(yōu)勢(shì)，只要研究人員不懈努力，中醫(yī)脈診設(shè)備必然有所突破。未來(lái)借助科學(xué)技術(shù)、結(jié)合臨床需求，中醫(yī)脈診設(shè)備的小型化成為前進(jìn)方向，服務(wù)于慢性病與老年人的可穿戴式設(shè)備將有很大的市場(chǎng)需求，四診合參輔助診療也有一定的前景，甚至可研發(fā)中醫(yī)診療機(jī)器人[27]來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)中醫(yī)式脈象診療。

中醫(yī)脈診設(shè)備的發(fā)展不應(yīng)僅僅局限于我國(guó)傳統(tǒng)的中醫(yī)思維，還應(yīng)緊密結(jié)合臨床需求，以治愈為根本目的來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新與研發(fā)。例如加強(qiáng)對(duì)中醫(yī)脈診技術(shù)的深入挖掘創(chuàng)新，以期整合出不同脈象信息與疾病轉(zhuǎn)歸相關(guān)的中醫(yī)癥候的多元隱性關(guān)聯(lián)，從而把握疾病診斷和治療的有效性、優(yōu)效性和特異性；再如適當(dāng)關(guān)注如脈壓波(PPW)[28]等非中醫(yī)脈象關(guān)鍵特征的研究或許會(huì)有更好的發(fā)展。