陰虛體質(zhì)人群脈診信息特征研究?

宋詩博， 安二匣， 樊西倩， 王星雅， 劉 躒， 劉 佳△， 汪南玥, △

(1.中國中醫(yī)科學(xué)院， 北京 100700；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽 712046)

陰虛體質(zhì)是體內(nèi)精血津液不足，出現(xiàn)五心煩熱、口咽干燥、舌紅脈數(shù)等一系列表現(xiàn)的體質(zhì)類型[1，2]。體質(zhì)流行病學(xué)調(diào)查表明，陰虛體質(zhì)排在偏頗體質(zhì)的第四位[3]。且現(xiàn)代社會有越來越多的人熬夜頻繁、喜食辛辣、脾氣急躁，導(dǎo)致體內(nèi)陰液大量損傷，陰虛體質(zhì)逐漸受到人們的關(guān)注。

脈診是中醫(yī)診斷方法中的重要部分，傳統(tǒng)脈診主要靠醫(yī)生手指感知患者動脈搏動來判斷健康狀態(tài)[4]。現(xiàn)代研究可將脈診信息通過脈圖直觀地表達(dá)出來，并利用算法進(jìn)行特征挖掘[5]。脈診信息反映氣血陰陽的盛衰和五臟六腑的功能狀態(tài)，對體質(zhì)辨識有重要意義[6，7]。本研究以陰虛體質(zhì)人群為研究對象，分析陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群的脈診信息差異，為陰虛體質(zhì)識別提供客觀指標(biāo)。

1 資料

1.1 研究對象

受試者為陜西中醫(yī)藥大學(xué)在校學(xué)生及陜西中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院的體檢患者，共納入研究對象227例。其中，陰虛組107例(平均年齡28.45歲)，平和組120例(平均年齡29.11歲)，2組基本信息比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。采集時間為2019年4月至2019年8月。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

符合《中醫(yī)體質(zhì)分類與判定》[8]中對陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 納入標(biāo)準(zhǔn)

年齡大于16周歲；經(jīng)實驗室檢查(血常規(guī)、尿便常規(guī))及體格檢查(體溫、血壓、呼吸、心電圖)證實無異樣；受試者本人同意參加調(diào)查。

1.4 排除標(biāo)準(zhǔn)

出現(xiàn)反關(guān)脈、斜飛脈；有器質(zhì)性疾病或患有精神疾病、有嚴(yán)重智力障礙或認(rèn)知功能障礙者；不能按要求堅持配合者。

2 方法[9]

2.1 脈診信息的采集

叮囑受試者在調(diào)整呼吸后進(jìn)行脈診采集。采用三探頭中醫(yī)脈診儀(國家二類醫(yī)療器械，津械注準(zhǔn)20202200143，天津帕斯泰克醫(yī)療器械有限公司)采集左右手寸口部的寸、關(guān)、尺6部脈的信息，為保證每個部位的脈診信息≥50個周期，每次采集40 s。

2.2 脈診信息的預(yù)處理

應(yīng)用《中醫(yī)脈診信息數(shù)據(jù)庫管理與分析系統(tǒng)》中離散余弦變換(discrete cosine transform,DCT)的方法，將脈診數(shù)據(jù)中頻率<0.5 Hz和>48 Hz的波濾除。

2.3 脈診信息特征參數(shù)的提取

2.3.1 脈圖周期的劃分 在人體不同狀態(tài)下，脈診信息波形圖的周期特征并不完全相同，需要根據(jù)脈診信號的變化對單個周期進(jìn)行準(zhǔn)確劃分[10]。

2.3.2 特征參數(shù)的提取模型 對劃分的單個脈圖周期構(gòu)建三角函數(shù)，并對所有周期信號進(jìn)行最小二成回歸以建立12諧波模型，用以擬合不同的脈診信號[11](見圖1、2)。

注：A圖中藍(lán)色代表單個周期脈圖信號，紅色代表其平均值，綠色代表模型擬合曲線；B圖為模型中所用的諧波，擬合數(shù)據(jù)為這些諧波及A圖中平均值之和圖1 12個諧波擬合波形與原始脈診信息比較

注：A為2個周期分別擬合；B為所有周期均值來擬合2個周期(原始曲線為藍(lán)色，擬合曲線為紅色)圖2 脈診信息所有周期最小二乘回歸減少擬合誤差

2.3.3 特征參數(shù)的提取 在對脈診信息進(jìn)行特征參數(shù)提取時，頻域參數(shù)通過計算12個諧波的振幅和相位得到峰值F1-F12和初相角C1-C12；時域參數(shù)為主波幅值h1、急性射血期時值t1、收縮期時值t4、舒張期時值t5、降中峽幅值/主波幅值h4/h1、重搏波幅值/主波幅值h5/h1、h1上1/3的時值w等參數(shù)共32個。再加上共用的脈數(shù)參數(shù)，共提取出193個特征參數(shù)(32個×6個部位+1)。

2.4 脈診信息分類判決

本研究采用無監(jiān)督學(xué)習(xí)—主成分分析(PCA, principal component analysis)與有監(jiān)督學(xué)習(xí)—最小二乘法(LS, least square estimation)、套索回歸(Lasso, leat absoluste shrikage and selection operator)相結(jié)合方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行特征挖掘。選用研究數(shù)據(jù)的80%建立判決模型，剩余的20%數(shù)據(jù)用以驗證模型并計算準(zhǔn)確率。

3 結(jié)果

3.1 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息的主成分分析(principal component analysis，PCA)

圖3示，經(jīng)主成分分析發(fā)現(xiàn)，陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息存在差異，且區(qū)別2組數(shù)據(jù)最顯著的主成分為第二主成分，不能準(zhǔn)確分類的概率為14%，即有 86%的準(zhǔn)確率可將2組數(shù)據(jù)分開。

注：藍(lán)色代表平和體質(zhì)人群脈診信息的主成分分布，綠色代表陰虛體質(zhì)人群脈診信息的主成分分布。括號中的百分?jǐn)?shù)代表根據(jù)該主成分判斷兩組數(shù)據(jù)來自同一整體的概率圖3 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息主成分分布圖

3.2 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息最小二乘法(least square estimation，LS) 識別

為防止參數(shù)過多模型出現(xiàn)過擬合，本研究根據(jù)樣本量對參數(shù)個數(shù)進(jìn)行計算，發(fā)現(xiàn)最多可選擇7個參數(shù)進(jìn)行建模(見圖4)。P值為0.31，說明模型有69%的準(zhǔn)確率將2組數(shù)據(jù)區(qū)別開。參與建模的7個參數(shù)分別為右寸能量1、右尺能量1、左尺相位7、右關(guān)相位8、右寸h5比h1、右尺相位9、左關(guān)相位12。判決公式：Y=-2.5848能量1右寸+2.3523能量1右尺-1671.9866相位7左尺+1291.9247 相位8右關(guān)+0.51878h5比h1右寸+840.9232相位9右尺+636.5303相位12左關(guān)。

注：圖中橫坐標(biāo)為判決模型計算值，縱坐標(biāo)為2組人根據(jù)判決模型計算值出現(xiàn)的頻度。藍(lán)色代表平和質(zhì)，綠色代表陰虛質(zhì)，橫坐標(biāo)上的紅點代表判決點圖4 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息的LS分類圖

3.3 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息的套索回歸(leat absoluste shrikage and selection operator，Lasso)識別

在Lasso分析中，程序選出7個特征參數(shù)進(jìn)行擬合建模(見圖5)。P值為0.38，說明模型有62%的準(zhǔn)確率將2組數(shù)據(jù)分開。參與建模的7個特征參數(shù)分別為左關(guān)h5比h1、左關(guān)相位4、左尺相位4、左尺相位6、右寸脈位、右寸能量4、右尺相位10。判別公式：Y= 0.017 h5比h1左關(guān)-0.006相位 4左關(guān)-0.059相位4左尺-0.012相位6左尺-0.007脈位右寸+0.017能量4右寸+0.036相位10右尺。

注：圖中橫坐標(biāo)為判決模型計算值，縱坐標(biāo)為2組人根據(jù)判決模型計算值出現(xiàn)的頻度。藍(lán)色代表平和質(zhì)，綠色代表陰虛質(zhì)，橫坐標(biāo)上的紅點代表判決點圖5 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息Lasso分類圖

將區(qū)分陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息特征參數(shù)中具有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)總結(jié)如下(見表1)。

表1 陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信的特征參數(shù)比較

4 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息差異明顯，模型判別準(zhǔn)確率可達(dá)86%，不同判別方法結(jié)果可以互相驗證。主成分分析發(fā)現(xiàn)，2組人

群差異主要表現(xiàn)在第二主成分，這是因為陰虛質(zhì)與平和質(zhì)均屬于健康人群，在本質(zhì)特征上并沒有顯著差異。與前期研究發(fā)現(xiàn)，健康人與疾病患者脈診信息差異以第一主成分最顯著的結(jié)果相比[9]，說明體質(zhì)類型是在健康狀態(tài)之后影響脈診信息的第二大因素。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)人群脈診信息差異主要集中在時域參數(shù)的左關(guān)s、s1、s2、t1及右尺t1、w。s為脈圖的面積參數(shù)，代表脈管內(nèi)血液的充盈度，t1代表左心室快速射血期。陰虛質(zhì)組s、s1、s2均小于平和質(zhì)組，而t1大于平和質(zhì)組，說明與平和體質(zhì)比較，陰虛質(zhì)人群血液不夠充盛，符合陰虛質(zhì)人群體內(nèi)精血虧虛的特點。而該差異表現(xiàn)在左關(guān)是因為左關(guān)候肝，肝主藏血。《醫(yī)學(xué)從眾錄》曰：“腎肝之陰, 則真精也”，w反映血液流經(jīng)脈管的時間[12]。陰虛質(zhì)人群略高，說明陰虛質(zhì)人群脈象略弦。該結(jié)果與以往研究發(fā)現(xiàn)，陰虛體質(zhì)人群易出現(xiàn)弦細(xì)脈的結(jié)論相一致[13，14]。頻域參數(shù)主要代表產(chǎn)生差異部位的變化[15]，陰虛體質(zhì)人群主要表現(xiàn)在右寸、左尺及右尺。左尺候腎，右尺候命門。腎為先天之本，腎主藏精，腎精未充，真陰未足[16]。張景岳在《真陰論》中提到：“無水無火，皆在命門”，說明陰虛體質(zhì)主要由腎精虧虛、命門之水不足導(dǎo)致。右寸候肺，因“肺金為腎水之母，水涸則金枯”，故陰虛體質(zhì)人群在肺脈中出現(xiàn)明顯變化，也與以往研究發(fā)現(xiàn)，陰虛體質(zhì)易出現(xiàn)鼻微干、口咽干燥、便秘等癥狀[17]的結(jié)果相符合。

綜上所述，通過對脈診信息的客觀采集與分析發(fā)現(xiàn)，陰虛體質(zhì)與平和體質(zhì)之間脈診信息差異顯著，通過脈診信息參數(shù)建模進(jìn)行體質(zhì)分類的準(zhǔn)確率在62%～89%之間，構(gòu)成2種體質(zhì)脈診信息差異的主要參數(shù)集中在時域參數(shù)的左關(guān)s減小、t1增加，右尺t1、w增加，與傳統(tǒng)中醫(yī)理論認(rèn)為陰虛體質(zhì)人群多精血不足且脈象弦細(xì)的觀點相一致；同時還表現(xiàn)在頻域參數(shù)中雙尺和右寸的變化，為“真陰存于腎命之中”和“腎水常借肺金為母以補(bǔ)助其不足”等中醫(yī)理論提供了一定的客觀依據(jù)。不同體質(zhì)脈診信息的特征性變化以及脈診建模進(jìn)行體質(zhì)辨識的工作，為中醫(yī)體質(zhì)的客觀識別提供了可行的方法，也為中醫(yī)脈診客觀化研究在體質(zhì)辨識領(lǐng)域應(yīng)用提供了示范。