劉力 劉奇 苗玉清 楊曉航 喬海法 史宇兵**

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)/陜西中醫(yī)診療技術(shù)裝備研發(fā)協(xié)同創(chuàng)新中心,陜西 咸陽 712046;2.廣東省新黃埔中醫(yī)藥聯(lián)合創(chuàng)新研究院,廣東 廣州 510000)

脈診作為中醫(yī)四診之一,在中醫(yī)臨床實踐中發(fā)揮著重要作用。作為相關(guān)經(jīng)驗的整理和總結(jié),《內(nèi)經(jīng)》《脈經(jīng)》等中醫(yī)經(jīng)典中對不同生理病理情況下的脈象特征基于診脈者的直觀觸覺感受進(jìn)行了詳盡的主觀描述。隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快,科學(xué)、客觀、精確化的科研范式已成為歷史需要,中醫(yī)藥科研工作者致力于將中醫(yī)傳統(tǒng)理論與現(xiàn)代技術(shù)有機(jī)結(jié)合,不斷嘗試運用現(xiàn)代工程學(xué)的方法測量和分析脈象,對傳統(tǒng)脈學(xué)理論和實踐進(jìn)行科學(xué)解讀。在過去的數(shù)十年間,相關(guān)研究成果大量涌現(xiàn),并已匯集成業(yè)內(nèi)有影響的代表著作[1-2],極大豐富了我們對于傳統(tǒng)脈學(xué)理論的認(rèn)知和理解。

現(xiàn)代脈診學(xué)從血流動力學(xué)的角度認(rèn)識脈象,記錄不同正常和疾病狀態(tài)下患者寸口處的脈搏波波形進(jìn)行分析,以深入理解脈象的成因及其與疾病狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性?？v觀當(dāng)前基于醫(yī)工結(jié)合方法所開展的脈學(xué)研究工作,我們在贊嘆研究人員所取得的巨大成就的同時,對于具體工作中關(guān)于脈搏波測量指標(biāo)的特性與選擇,以及脈搏波與脈象之間的關(guān)系有一些思考,愿與學(xué)者在此討論,期望有助于推動中醫(yī)脈診研究的進(jìn)一步發(fā)展。

1 描述脈搏波的指標(biāo)變量

脈搏波是心臟搏動以及血管的形狀和特性變化對血流狀態(tài)造成的擾動在動脈血管中的傳播。它是一種運動形式,是自然存在的,具有彼此關(guān)聯(lián)而且相互影響的多方面特征(如血壓、血流量、血流速度、血管截面積、血管位移、血管壁張力等的變化),而其中的每個特征都不能全面代表脈搏波的整體。采用特定的描述變量來觀測脈搏波的某一特征,就會得到對應(yīng)于脈搏波該特征的具體響應(yīng)。描述變量選擇不同,則得到的響應(yīng)數(shù)據(jù)不同。從血壓的角度來觀察,使用壓力傳感器進(jìn)行測量,就會測得壓力波;從血流量或者血流速度的角度來觀察,使用流量計或者超聲設(shè)備進(jìn)行測量,就會得到流量波或者速度波;從血管截面積、截面直徑或者血管位移的角度來觀察,使用光電容積測量設(shè)備或者核磁共振、CT、及超聲設(shè)備來測量,就會得到截面積、截面直徑或位移隨觀察時間和位置的變化情況(這也可以看作是一種波)。血壓、血流量、血流速度、血管截面積等這些指標(biāo)變量各自反映了脈搏波的某個側(cè)面的信息,它們之間因為服從流體力學(xué)規(guī)律以及血液、血管的材料特性的約束而彼此關(guān)聯(lián)且相互影響,但是不能彼此代替。它們都攜帶著患者的生理病理信息,但是表征的明顯程度有差異,測量的難易程度也有差異。其中,壓力波的測量最簡單、經(jīng)濟(jì)而且精確度高,對生理病理信息的展示也最直觀和明顯;流量波和速度波次之;測量血管截面積、截面直徑、位移則需要較昂貴的設(shè)備,測量精度差,而且這些信號本身的變化幅值小,所以對生理病理信息的展示也比較隱晦。因此,脈搏波研究中大多數(shù)情況下主要關(guān)注于壓力波的測量和分析,有時候按需要輔以流量波的測量,對速度、截面積、截面直徑、位移這些指標(biāo)變量較少使用。

2 脈象信號的表征

中醫(yī)在寸口或其他特定部位診脈,獲得的是動脈的搏動信息[1]。開展脈象的現(xiàn)代化和客觀化實驗研究首先要明確脈象信號的表征形式。我們認(rèn)為,脈象是觸診時診脈者通過指端觸覺所感知到的患者寸口處的皮下搏動運動在診脈者頭腦中形成的對患者脈搏狀態(tài)的感受、印象及判斷?；颊哐軆?nèi)的壓力波動引起血管壁的漲縮運動,經(jīng)由患者寸口皮膚與診脈者指端皮膚各自的變形和相互接觸,傳遞到診脈者的指端觸覺神經(jīng),表現(xiàn)為對指端觸覺神經(jīng)的機(jī)械力學(xué)刺激。所以,脈象的低級表征形式是指端神經(jīng)感受到的力學(xué)刺激,高級表征形式是在頭腦中形成的認(rèn)識和印象。

脈象所關(guān)聯(lián)的是力學(xué)刺激,其來源是動脈血管中的壓力波動,而不是血流量或血流速度變化。所以,通過脈搏波來研究脈象時需要測量的是脈搏波的壓力波形而不是流量或者速度波形。有研究者提出,診脈時探測的對象是脈搏波中的速度波,只有速度波才攜帶各組織器官的生理病理信息[3]。該觀點并不準(zhǔn)確。且不說指端觸覺無法感知速度波,斷言只有速度波才攜帶生理病理信息的說法本身就缺乏理論依據(jù)。還有研究者采用彩色脈沖多普勒超聲儀研究高血壓的弦脈,發(fā)現(xiàn)高血壓弦脈組患者的血流最大峰值速度、平均血流速度、血流加速度等均高于非弦脈組患者,由此認(rèn)為多普勒超聲是脈象客觀化、科學(xué)化研究的新方法,應(yīng)予推廣[4]。實則該研究只能證明脈象與血流速度之間存在某些方面的相關(guān)性,并不能說明血流速度足以表征脈象。脈象研究可以輔以血流速度等指標(biāo)變量的分析,但是不應(yīng)該為了另辟蹊徑而忽略以至背離脈搏波壓力波形這一直接表征變量。另外,血流量或血流速度的測量比壓力的測量需要更復(fù)雜昂貴的設(shè)備,測量過程更加困難,測量結(jié)果的精度也遠(yuǎn)不及壓力測量,所以改用超聲血流量或血流速度測量來研究脈象還有待商榷。

同時,我們需要認(rèn)識到脈象是切脈時脈搏波變化在診脈者頭腦中所形成的主觀感受,并非寸口處的脈搏波本身,而且從頻寬特性、靈敏度等方面來說人的指端觸覺神經(jīng)的感知特性與傳感器存在較大差別,所以研究者需要注意脈象與脈搏波從內(nèi)容到形式上的差別[5]。雖然目前絕大多數(shù)研究者將測量和分析脈搏波等同于脈象的客觀化研究,我們必須認(rèn)識到這只是由于我們?nèi)狈τ谏窠?jīng)感知和思維認(rèn)知的定量化模型研究而不得不采用的權(quán)宜之計。以后的脈象研究中需要著力彌補這些感知和認(rèn)知科學(xué)方面的缺陷,并清楚認(rèn)識脈象和脈搏波之間的關(guān)聯(lián)和差異。

3 脈象信號的采集

脈象的客觀化實驗研究涉及到對脈象信號的采集。這包括傳感器類型的選擇和測量裝置的開發(fā)。如前所述,通過脈搏波來研究脈象時需要測量的主要是脈搏波的壓力波形。有研究者[6]總結(jié)了中醫(yī)脈象研究所用傳感器的類型,指出目前應(yīng)用的脈象傳感器種類可分為感受脈動處壓力變化的壓力傳感器、感受脈管容積變化的光電傳感器、利用聲學(xué)原理拾取脈搏振動的傳聲器、以及超聲多普勒檢測技術(shù)四種。從檢測技術(shù)的角度來看,壓力傳感器是通過應(yīng)變片以及壓電晶體等材料測量血壓變化的,對測量信號的保真度較高;傳聲器通過空氣的傳導(dǎo)感知壓力變化,考慮到空氣的壓縮性和慣性,該傳感器會對所傳導(dǎo)的信號產(chǎn)生扭曲和衰減,帶來一定程度的信號保真度問題;光電容積傳感器是基于患者群體大樣本的血管材料特性,從患者個體的血管管腔變形來間接推測血壓變化的,因此對其保真度和用于脈象研究的精度需要權(quán)衡;超聲多普勒檢測主要是用于檢測血流速度的,它也能測量血管的管徑變化并由此結(jié)合患者群體大樣本的血管材料特性以間接推測患者個體的血壓變化,但是其對脈搏波信號的保真度和測量精度可能難以滿足脈象研究的要求,如果基于血流速度檢測來研究脈象則難以與中醫(yī)傳統(tǒng)脈學(xué)理論中的論述相對照。

關(guān)于脈象信號的測量方法,筆者認(rèn)為可以參照現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究中的血壓波形測量方法,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究在這方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗。Mukkamala等[7]和Li等[8]詳細(xì)介紹了這方面的技術(shù)發(fā)展,國內(nèi)學(xué)者[9]也對此進(jìn)行了概述?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究在使用經(jīng)典血壓測量法如袖帶式示波振蕩測量法和應(yīng)變片張力測定法進(jìn)行無創(chuàng)精確血壓測量以及信號濾波降噪處理等方面做出了良好的示范,近年來對于無袖帶式血壓間接測量法也進(jìn)行了很多卓有成效的探索。雖然脈象研究涉及三部九侯的信號采集因而比醫(yī)學(xué)工程中對血壓測量的要求更復(fù)雜,但從脈搏波測量的角度來說,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究所積累的這些成熟經(jīng)驗值得脈象研究人員借鑒。

脈象測量裝置的開發(fā)則涉及基于上述傳感器而構(gòu)建完整的脈象采集系統(tǒng),完成從測量點定位、傳感器充分接觸測量點、脈象信號采集、信號調(diào)理放大、以及信號記錄存儲分析等一系列任務(wù)。國內(nèi)外開發(fā)的各種形式的脈診儀基本不離其宗。張曉然等[10]、陳彥坤等[11]、楊培云等[12]對國內(nèi)外的脈診儀研發(fā)進(jìn)行了較全面的總結(jié),張紹良等[13]、龔文珠[14]、李甜等[15]從脈診儀的研發(fā)評析了當(dāng)前中醫(yī)脈診的客觀化研究現(xiàn)狀。許家佗等[16]、乜國荃等[17]以及其他研究者[18-20]介紹了各自研發(fā)的脈象采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能詳情。目前市場上也有很多脈診儀[21-25]供家庭或研究使用,這些產(chǎn)品中有些[24]是基于手指端的光電容積傳感器測量的,其余的系統(tǒng)和產(chǎn)品都是測量寸口處的血壓變化。上述不同系統(tǒng)和產(chǎn)品的主要區(qū)別在于傳感器與測量點的接觸方式、能夠同時測量的探頭數(shù)或通道數(shù)、是否增加了后續(xù)的脈象分析和疾病診斷這些附加功能等。值得注意的是,采用多點陣列式探頭取代早期的單探頭或三探頭進(jìn)行脈象信號采集,有助于對脈象變化進(jìn)行更豐富和立體的展示,正在成為脈診儀發(fā)展的新動向[25-26]。鑒于脈診儀類設(shè)備在中醫(yī)藥科研和臨床中的重要作用以及該領(lǐng)域的活躍發(fā)展,國家食品藥品監(jiān)督管理局專門制定了《中醫(yī)脈圖采集設(shè)備》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[27],以規(guī)范和指導(dǎo)此類設(shè)備的研發(fā)和使用。

4 總結(jié)

本文就現(xiàn)代脈診學(xué)研究中對脈搏波測量的相關(guān)工作進(jìn)行了分析,認(rèn)為從測量的便捷性、精度和經(jīng)濟(jì)性的角度來說以壓力波作為脈搏波的指標(biāo)變量是最合適的,將光電容積測量、血流量測量、血流速度測量作為脈搏波的研究主體會帶來測量和分析方面的問題。另外,中醫(yī)經(jīng)典中所描述的脈象是診脈者通過指端觸覺感受寸口處的脈搏波從而在診脈者頭腦中形成的對脈搏情況的主觀認(rèn)識和印象,與脈搏波相關(guān)但是并非脈搏波本身。研究者應(yīng)當(dāng)注意脈象與脈搏波之間的差異。