中國蒙醫(yī)諾哈拉呼擺動類手法力學信息分析

姬宇程，翁羽潔，寧鵬飛，斯楞格，薄素玲，梁瑩，李忠賢

1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010110；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學蒙醫(yī)藥學院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010110

前言

中國蒙醫(yī)諾哈拉呼療法又稱中國蒙醫(yī)推拿療法，是術(shù)者利用各種手法，在人體體表之特定部位通過滾法、揉法、摩法等手法給予適當刺激，以達到治療疾病目的的一種療法。但是目前由于種種原因，蒙醫(yī)學的數(shù)字化進程在與現(xiàn)代自動化技術(shù)結(jié)合方面存在脫節(jié)情況，使得專門用于蒙醫(yī)診療的設備同中醫(yī)存在較大差距。雖有相關(guān)原理的理論研究和療效觀察［1-5］，但是目前蒙醫(yī)推拿設備的研究相對中醫(yī)設備來說，產(chǎn)品科技含量低、升級換代緩慢，缺乏核心的控制技術(shù)，制約了蒙醫(yī)的應用。古老的蒙醫(yī)諾哈拉呼手法如果能利用嵌入式技術(shù)實現(xiàn)其治療方式的簡潔化、客觀化、科學化、智能化，將會為蒙醫(yī)的現(xiàn)代化發(fā)展提供現(xiàn)實意義。因此，如何實現(xiàn)推拿技術(shù)的現(xiàn)代化［6］、智能化［7］和便攜性［8］便成了醫(yī)學、計算機等學科之間的一個重要的跨學科課題。根據(jù)當前情況，有必要結(jié)合目前已知的治療技術(shù)［9-10］，立足模擬真實環(huán)境中的視覺情況，以采集到的推拿力學信息作為基礎，結(jié)合可視化模型與傳感器電路反饋有關(guān)信息，可以確保帶給用戶接近于實際操作的臨場感［9］。傳統(tǒng)醫(yī)師訓練中使用的活體模型，由于醫(yī)學倫理、活體模型個體的生理結(jié)構(gòu)差異，在滿足現(xiàn)代醫(yī)療設備的量化、即時、精確等要求上存在差異。依據(jù)烏仁其木格等［5］的結(jié)論，建立面向蒙醫(yī)推拿療法的人體模型不存在理論上的否定因素。在力學模型的構(gòu)建步驟當中，為了使設計出來的系統(tǒng)能夠兼顧一定的仿真程度以及較低的響應延遲，可利用類似Li 等［11］的想法，即使用目前已經(jīng)高度成熟的一些力學模型軟件庫，保證在兼顧硬件資源的基礎上，盡可能地與手法實際操作時的有關(guān)組織真實形態(tài)變化匹配。此外，因為蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的作用點和作用手法與中醫(yī)推拿手法存在較大差異，已經(jīng)取得顯著成果且基本成熟的中醫(yī)手法測定系統(tǒng)并不能直接使用在蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的應用場合［12］，治療師接受推拿療術(shù)訓練時需要大量重復練習。推拿手法中需要配合患者體位，在正確掌握推拿方向和力度的基礎上，通過患者的反應和治療師的觸覺，獲得關(guān)于推拿手法角度、方向和深度的信息，以便增強推拿效果、促進相關(guān)生理活動、防止異?，F(xiàn)象發(fā)生。掌握推拿方向和力度需要大量訓練，是訓練醫(yī)療師的主要內(nèi)容［6］。傳統(tǒng)蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的訓練方式是在導師的指導下于病人身上實際操作，病人的生理和心理特點存在個體化差異，為保證療效，不僅對受訓學員在病人身上操作的時間有嚴格要求，同時也容易使得受訓學員在訓練過程當中產(chǎn)生一定的抵觸心理，從而對學習的效果產(chǎn)生消極影響。因此，將蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的培訓和當前的虛擬技術(shù)相互結(jié)合很有必要［13］。按照推拿手法訓練系統(tǒng)在中醫(yī)方向的發(fā)展過程，基于計算機的信息采集技術(shù)可以明顯延長受訓人員接受培訓的時間，也避免了對一線病人的治療效果產(chǎn)生影響［14］。本文利用專用設備對蒙醫(yī)諾哈拉呼療術(shù)滾法進行基本力學信息采集，嘗試對建立蒙醫(yī)諾哈拉呼擺動類手法的力學信息進行分析研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

設計基于TekScan 多通道握力測試系統(tǒng)的蒙醫(yī)諾哈拉呼手法力學信息采集實驗。實驗于2020年3月在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院生物醫(yī)學工程實驗室完成數(shù)據(jù)采集。對象為內(nèi)蒙古醫(yī)科大學蒙醫(yī)藥學院的1 名在職研究人員。實驗儀器為內(nèi)蒙古醫(yī)科大學計算機信息學院生物醫(yī)學工程實驗室提供的TekScan多通道握力測試系統(tǒng)。

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)獲取由研究人員使用蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的滾法在人物模型前臂處進行演示實驗，使用江蘇長顯公司的TekScan 多通道握力測試系統(tǒng)（感測點數(shù)320 sensels，空間分辨率7.1 sensels/cm2，感測面積15 mm×15 mm）的力學傳感器附著在測試人員手部各個掌指關(guān)節(jié)，通過附帶的記錄軟件記錄自開始推拿60 s內(nèi)的各個傳感器數(shù)據(jù)。掃描條件：電壓5 V，采集時間1 min，電流200 mA，其余各項參數(shù)選擇多通道握力測試系統(tǒng)的默認值。

1.2.2 傳感器信息與時間關(guān)系的繪制將多通道握力測試系統(tǒng)采集到的蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的滾法傳感器信息導入Excel 軟件中，確定重點研究的傳感器區(qū)域，將重點研究的傳感器區(qū)域的采樣信息根據(jù)采集時間繪制特定傳感器的受力大小-時間關(guān)系圖。根據(jù)石學敏院士提出的推拿手法量化概念的4大要素，判斷蒙醫(yī)諾哈拉呼手法滾法的4個指標：①滾法作用力的方向；②滾法作用力的大小；③滾法手法持續(xù)操作的時間；④2 次施行滾法的間隔時間。得到關(guān)于蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的受力模型。

1.2.3 中國蒙醫(yī)諾哈拉呼手法及操作過程基于阿古拉［13］的記載，蒙醫(yī)諾哈拉呼對推拿力道的感覺有“持久，有力，均勻，柔和”4個要領。同時，若治療師感到患者的體質(zhì)和病情不適宜使用過重的力度，則需要根據(jù)患者的年齡、疾病本質(zhì)和施術(shù)特點進行調(diào)節(jié)。如果推拿刺激過量、不足或者不適當則會影響疾病的治療效果。相對于《圣濟總錄》［14］中記載的中醫(yī)手法，因為蒙醫(yī)諾哈拉呼手法不僅適用于骨關(guān)節(jié)疾?。P(guān)節(jié)脫位等）和內(nèi)科疾?。ㄆc、面癱等），同時也適宜于婦科?。ㄍ唇?jīng)、閉經(jīng)等）和五官科病（淚管閉塞等），與主要面對骨關(guān)節(jié)疾病和肌肉痙攣癥狀的中醫(yī)推拿手法應用領域存在一定差異，故蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的實現(xiàn)要求相對中醫(yī)推拿手法來說并不一致，中醫(yī)推拿手法的相關(guān)指標不能簡單地套用在蒙醫(yī)諾哈拉呼手法上。

1.3 主要觀察指標

通過TekScan 多通道握力測試系統(tǒng)實際測定施力位置的受力情況（圖1）。

圖1 基于TekScan多通道握力測試系統(tǒng)的推拿手法采集界面Figure 1 Massage manipulation acquisition interface based on TekScan multi-channel grip strength test system

2 結(jié)果

依照阿古拉［13］發(fā)現(xiàn)，可以認為在古今文獻記載里，中國蒙醫(yī)諾哈拉呼手法相對中醫(yī)常用推拿手法來說，應用領域更為復雜多變，主要以滾、揉兩種手法為主。根據(jù)盧群等［15］對推拿手法的分析，推拿手法應該具有最大施力、平均施力、預加載力、施力間隔等參數(shù)。最大施力指單次施力手法中施力的最大值；平均施力指在十里泉過程中施力組織所受到的力；預加載力表示單次施力手法中預先在施力組織上添加的力；施力間隔表示第1 次施力與第2 次施力之間間隔的時間。另外，還有特定的能夠反映推拿手法波形是否穩(wěn)定的統(tǒng)計學參數(shù)，如方差、標準差等。以上每一種參數(shù)都能直接影響到諾哈拉呼手法波形的形狀、特征。以滾法特征參數(shù)為例，其特點在于由腕關(guān)節(jié)的屈伸活動與前臂的旋轉(zhuǎn)活動相結(jié)合，滾動的支撐點在于第5指（小指）的背側(cè)上，實際受力參考如圖2所示；通過參數(shù)測定儀實際測定的滾法6次，取平均值作為最終呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)；手法模擬受力參數(shù)如圖3所示。通過圖3可見在實行滾法時，推拿師手部接觸到組織表面后手部食指掌指關(guān)節(jié)幾乎不受力，無名指和小指的掌指關(guān)節(jié)所受到的力會迅速上升，隨后周期性發(fā)生變化，形成局部區(qū)域的非簡諧振動，具體受力統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。實驗結(jié)果與盧群等［15］曾經(jīng)完成的中醫(yī)滾法生物力學實驗結(jié)果（腕關(guān)節(jié)作用力峰值約為15 N，肘關(guān)節(jié)作用力峰值約12 N，腕關(guān)節(jié)對于滾法是主要施力部位）存在顯著差異。

表1 掌指關(guān)節(jié)受力數(shù)據(jù)Table 1 Forces on metacarpophalangeal joint

圖2 基于TekScan多通道握力測試系統(tǒng)的推拿手法波形的特征參數(shù)表示（滾法）Figure 2 Characteristic parameter representation of massage manipulation waveform based on TekScan multi-channel grip strength test system(rolling method)

圖3 通過TekScan多通道握力測試系統(tǒng)測定的滾法掌指關(guān)節(jié)受力情況圖Figure 3 Forces on metacarpophalangeal joint measured by TekScan multi-channel grip strength test system

3 討論

根據(jù)賽音朝克圖等［16-17］的假設，目前采集到的蒙醫(yī)諾哈拉呼手法力學信息可以通過“以力對力”的方式對應到相應力學模型中。在力學模型的建立上，如果需要保證系統(tǒng)具有實時性和類似真實情況的力反饋程度，湯文成等［18］在建立推拿訓練模型時的思想可以被采用，即使用特定的、開源的數(shù)據(jù)庫進行模型建立，從而盡可能地貼近病人真實的力反饋效果。但是目前來看，在數(shù)字化領域方面，蒙醫(yī)諾哈拉呼手法相較中醫(yī)推拿手法存在著相當大的差距，下一步將根據(jù)人體特定肢體的力學信息定義，在結(jié)合蒙醫(yī)諾哈拉呼手法相關(guān)參數(shù)的基礎上，使用專用的圖形函數(shù)庫對邊界條件確定的模型實施視覺渲染。

圖3是擺動類手法操作過程中4 個掌指關(guān)節(jié)受力隨時間的變化曲線，在中間階段和終末節(jié)段無名指掌指關(guān)節(jié)和小指掌指關(guān)節(jié)為主要施力關(guān)節(jié)，說明在滾法推拿操作過程中蒙醫(yī)諾哈拉呼手法相對中醫(yī)推拿手法，同樣以小魚際和手背尺側(cè)作為施力部位的動作要領。由此可以判斷，蒙醫(yī)諾哈拉呼手法模型在立足蒙醫(yī)諾哈拉呼療術(shù)7 類按摩推拿手法基礎之上，可以借鑒中醫(yī)推拿手法的有關(guān)經(jīng)驗，但不能原樣照搬。如果要將力學信息引入，可以參考任奎羽等［19］的方法，即先建立人體特定部位模型，將力學信息傳感器和無線通訊模塊植入進去，結(jié)合目前已有的開源軟件庫，建立能夠給出對實驗人員操作及時回應的綜合實驗系統(tǒng)，依據(jù)標準的蒙醫(yī)諾哈拉呼手法力學參數(shù)，力學信息傳感器采集到的培訓人員數(shù)據(jù)會在系統(tǒng)內(nèi)部與標準數(shù)據(jù)進行對比，從而實現(xiàn)對諾哈拉呼療術(shù)施力手法的評價［13］，同時數(shù)據(jù)的采集也可以方便系統(tǒng)或者教學人員在判斷手法存在偏差的時候，提醒受訓人員進行訂正。

本研究通過蒙醫(yī)諾哈拉呼手法滾法的力學信息采集和分析，論證了蒙醫(yī)諾哈拉呼手法治療過程與中醫(yī)推拿過程的差異，實驗結(jié)果同樣適用Okamura生物力學的有關(guān)結(jié)論［20］。在接下來的工作中，將針對蒙醫(yī)諾哈拉呼手法的施力情況設計機械手臂，復現(xiàn)推拿手法展開進一步的研究和討論。