對于傳統(tǒng)中醫(yī)脈搏診斷的現(xiàn)代研究【中文3720字】【PDF+中文WORD】,中文3720字,PDF+中文WORD,對于,傳統(tǒng),中醫(yī),脈搏,診斷,現(xiàn)代,研究,中文,3720,PDF,WORD 【中文3720字】 對于傳統(tǒng)中醫(yī)脈搏診斷的現(xiàn)代研究 許歷生 王寬全 哈爾濱科技研究院 計算機科學(xué)工程實驗室 哈爾濱 150001 中國 香港理工大學(xué) 香港 摘要：這篇文章通過一些現(xiàn)代信號處理的方法展示了中國傳統(tǒng)脈搏診斷研究。為了揭開中醫(yī)脈診的神秘面紗并證明它的有效性，我們首先要談?wù)撍闹匾?，其次，我們提供了一個關(guān)于中醫(yī)脈診發(fā)展的調(diào)查。第三，我們把一些現(xiàn)代先進的信號處理方法應(yīng)用于脈搏波形分析，并闡明了一些實驗的結(jié)果。第四，我們介紹了脈搏信號采集系統(tǒng)。最后，我們也對工作重點和未來發(fā)展方向作出了闡述。 關(guān)鍵詞：中國傳統(tǒng)脈診，脈搏波形。 1. 介紹 中國傳統(tǒng)脈診經(jīng)過5000年的醫(yī)藥歷史紀(jì)錄被證明為有效的方法。當(dāng)今，中國傳統(tǒng)脈診已經(jīng)被越來越多的西方人所認識和著迷。例如Leon Hammer,一個臨床醫(yī)生、老師和作家，已經(jīng)在過去的幾十年內(nèi)一直傳授脈搏診斷知識。關(guān)于脈搏診斷的論壇也越來越多，例如yahoo上的這種論壇就像雨后春筍般地發(fā)展了起來[1][2]。 但是由于很難精通，許多人還是把中醫(yī)脈診看作神秘的東西。因此，我們需要介紹中醫(yī)脈診并且讓越來越多的人了解它。許多種儀器和系統(tǒng)可以自動的檢測患者的脈搏，這表明對于中醫(yī)脈診的研究是重要的并且是成功的，但是由于脈搏的復(fù)雜性和多變性，對于中醫(yī)脈診的現(xiàn)代研究卻停滯了下來[3]。盡管如此，對于醫(yī)學(xué)傳感器、模式識別、信號處理、數(shù)據(jù)庫和其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展仍會促進中醫(yī)脈診研究的進步。 這篇論文的目的是介紹中醫(yī)脈診中的一些現(xiàn)代信號處理的技術(shù)并且指出其光明的未來。在第二部分，我們首先闡明了中醫(yī)脈診的背景、重要性和最近中醫(yī)脈診的概況。其次，該文在第三部分講述了一些關(guān)于脈搏波形和其相應(yīng)的實驗結(jié)果的現(xiàn)代信號處理方法。在第四部分指出了將來的任務(wù)、重點和現(xiàn)在對于中醫(yī)脈診研究的局限性。除此之外， 此文還給一并給出了一些關(guān)于中醫(yī)脈診英文術(shù)語的中文解釋（在圓括弧里）。 2、中醫(yī)脈診的近代研究 脈搏分析——四種TCM脈診方法之一，通過套在患者手指上來顯示出動脈的特征來判斷疾病類型。很多西方學(xué)者認為脈搏波形正如心電圖一樣，并且心電圖的分析已經(jīng)足夠了。但是通過幾個電極采集的心電圖的信號只是反映了身體的生物電信息。而通過分析脈搏信號的壓力波動，醫(yī)生們可以探測和預(yù)測出一些心電圖所顯示不了的癥狀和特征。中醫(yī)脈診不僅可以推斷出病變的位置和程度，還是一種由聯(lián)合國推出的方便、便宜、無痛、無創(chuàng)傷和無副作用的方法[4]。 為了表明脈搏診斷的科學(xué)重要性，自從1950年就有了很多關(guān)于TCM、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)工程和其相關(guān)的領(lǐng)域研究。但是其中的一些并沒有以傳統(tǒng)中醫(yī)脈診的理論為基礎(chǔ)。除了在中國的一些研究人員，許多來自日本[5]、韓國[6][7]、德國[8]、加拿大和美國的學(xué)者也對傳統(tǒng)中醫(yī)脈診所感興趣[9]。為了使脈搏客觀化，工程師們已經(jīng)設(shè)計出很多種脈搏傳感器來采集脈搏信號。在所有的這些傳感器當(dāng)中，壓力傳感器可以最好的反映出脈搏的信息，正如傳統(tǒng)中醫(yī)脈診那樣。由上海醫(yī)學(xué)設(shè)備公司所制造的HMX脈搏傳感器在操作中有著很好的再生性[10]。依照McDonald的關(guān)于彈性腔的理論[11]，劉照榮研究了循環(huán)系統(tǒng)[12]。但是心血管系統(tǒng)太復(fù)雜了以至于很難精確的建模，這個雖然是很有意義的但是還是需要更為系統(tǒng)化的研究。不僅如此，有關(guān)于我們現(xiàn)代人類新的疾病和問題已經(jīng)開始顯示出與中國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)脈診的一致性。例如：AIDS的散脈和一種關(guān)于癌癥的節(jié)脈是近期發(fā)現(xiàn)的綜合病癥中具有一定特征的脈搏[13]。近期，參數(shù)主要是通過時域的信號處理方法來提取，比如說計算幅度、斜率、面積等等。由于這種方法有很多的限制，關(guān)于中醫(yī)脈診的研究進步不大。正如文明加快了現(xiàn)代信號處理方法的應(yīng)用，一些生物醫(yī)學(xué)科技有了新的進展，比如說語音識別和簽名識別。因此，對于中醫(yī)脈診的研究應(yīng)該與現(xiàn)代信號處理相結(jié)合。 3、我們對于中醫(yī)脈診的研究 在這個部分 ，所有的脈搏數(shù)據(jù)由我們的脈搏采集系統(tǒng)采集，這個系統(tǒng)包括一組脈搏傳感器、適配器、放大器和計算機。這個叫做HMX-4的傳感器是由上海醫(yī)用設(shè)備有限公司生產(chǎn)的，它不同于研究西藥所用的傳感器，而是由帶有懸壁的雙曲接觸式終端。我們的傳感器探頭是有一個面積為29.4mm梯形組成,這樣可以使探頭的變化不會影響到他的穩(wěn)定性.因此,可以保證這種客觀、穩(wěn)定、高精確度的脈搏波形。接下來所講得的是我們從脈搏數(shù)據(jù)庫中所研究的三個要點。 （1） 基線漂移 脈搏波形很容易被外界的因素所影響，比如說呼吸、身體的運動等等。整體的脈搏隨著呼氣而下降，隨著吸氣而上升。憋氣可以是脈搏更穩(wěn)定，但是這些限制會導(dǎo)致病人的不舒服和不方便，而且限制我們采集長時間的穩(wěn)定的脈搏。因此，我們設(shè)計個這個基線漂移的算法[14]。在圖1種的信號三，脈搏會隨著它的基線而調(diào)整，它的原始脈搏是信號一，信號二是呼氣和一些其它的干擾。 圖一：實際脈搏和濾波后的小波 （2）時域參數(shù)特征提取 關(guān)于脈搏參數(shù)的提取，這篇文章提出了兩種分析方法：X軸分析和Y軸分析。應(yīng)用X軸分析方法可以計算出心臟收縮和其他相關(guān)的參數(shù)。除此之外，通過Y軸分析方法可以得到主峰寬度和脈搏波形外部特征的參數(shù)。正如圖2所示，我們首先得到了主峰值Pm，然后畫一條y=Pm,再畫出幾條x軸的平行線，比如y=0.99*Pm,y=0.98*Pm....y=0.02*Pm,y=0.01*pm.之后，脈搏波形會被這些線所隔斷，這些隔斷的面積就可以計算了。根據(jù)這些面積的趨勢，我們可以分類出脈搏波形。如果我們結(jié)合這兩種面積分析方法，脈搏的分類會更令人滿意。 圖二：Y軸面積分析方法的示意圖 （3）現(xiàn)代脈搏波形處理 ling y wei發(fā)現(xiàn)脈搏功率譜的能量與疾病有一些的聯(lián)系。這表明脈搏圖象頻率分析是很重要的。圖三展示了我們頻域分析的結(jié)果。從頻域功率譜的分析，我們發(fā)現(xiàn)頻譜包絡(luò)的比率在分析人們物理狀態(tài)時是非常重要的。平滑的脈搏包含的前三個波峰比其他普通脈搏更高。緊脈的功率譜波形由兩個主峰并且其他的波峰非常的小。運用功率譜的分析方法，我們還可以分析出慢脈、快脈、緩脈、散脈、結(jié)脈、促脈、代脈等等[15-19]。與此同時，臨近脈峰也是疾病程度的一個重要判斷指標(biāo)。正常人的脈搏頻譜峰值之間的距離是相同的并且每個波峰都很均衡化。 圖三：平脈、緊脈和正常人脈搏頻譜功率 還有一些其它的頻率分析方法。倒膜分析方法是其中一種有用的方法。在圖四中，第一個波峰告訴我們脈搏的周期是一秒。 圖四 除此之外，許多噪聲例如高頻噪聲和刺激噪聲都帶進了脈搏信號。利用小波去減少噪聲是令人滿意的，尤其是外部沖擊噪聲，但是FFT分析方法不能用于此處。外部沖擊功率譜充滿了整個頻譜所以很難檢測出沖擊脈搏的存在；而小波分析方法、時域分析方法可以用在此處。如圖五所示，我們可以找到a1,a2,a3,a4,a5和S信號的分解變得越來越平滑。高頻率的噪聲被提取出來。高頻的分解非常小所以我們可以得出的結(jié)論是脈搏頻率非常的低。小波分析方法可以應(yīng)用于生理信號，比如心電圖、腦電圖，獲得了很大的成功[20]。這些方法還可以用于中醫(yī)脈診。 圖五(a) 原始信號盒小波分析后的信號 圖五(b) 小波分解頻率 在haar小波分析、Daubechies小波分析、雙正交小波分析等等，我們發(fā)現(xiàn)分解出來的波與母波有差別。所以最好的方法是根據(jù)脈搏的特征提取母波。同時，一些其它的時域分析方法也可以對醫(yī)學(xué)信號分析有很大的促進[21]。圖六表明了脈搏和它的短時傅立葉變換結(jié)果。 圖六：脈搏和它的STFT分析 對于脈搏分析方的選擇是很重要的。由于以上所提及的脈搏的多變性，一些科學(xué)的方法需要用上。光憑統(tǒng)計數(shù)據(jù)不能一直都有幫助。但是還是需要一些信號處理的算法。一些關(guān)于脈搏的現(xiàn)代的信號處理算法研究已經(jīng)有了一些發(fā)展，一些技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于心臟聲音的研究，比如小波分析、STFT、高頻譜、AR-頻譜陣列、自然網(wǎng)絡(luò)等等，這些方法也可以應(yīng)用于中醫(yī)脈診中[22]。語音處理方法也可以作為參考。在我們?nèi)找嬖鲩L的脈搏數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，我們的實驗室會提高脈搏圖信號處理效率和模式識別。 4、結(jié)論 為了探尋傳統(tǒng)中醫(yī)脈搏的機理，這邊文章作了很多關(guān)于脈搏波信號處理方法的研究。在時域中，一種新的面積分析方法別提出。在頻域中，F(xiàn)FT和小波時頻方法應(yīng)用于波形分析。我們以討論中醫(yī)脈診的發(fā)展方向來結(jié)束本文。 （1） 以中醫(yī)脈診的標(biāo)準(zhǔn)化為重點； （2） 統(tǒng)一脈壓采集儀器，中醫(yī)脈診的分析方法和標(biāo)準(zhǔn)化； （3） 將完整的和動態(tài)的中醫(yī)脈診研究和臨床結(jié)合起來； （4） 應(yīng)用一些現(xiàn)代信號處理技術(shù)并且尋找中醫(yī)脈診的新突破； （5） 將一些其它的診斷方法結(jié)合進來，例如舌頭診斷、心電圖、腦電圖。 參考文獻： [1]Leon Hammer, 當(dāng)代中醫(yī)脈診,2001 [2]http://groups.yahoo.com/group/AdvancedPulseDiagnosis [3]Maruya,Tokinori,“脈診的研究設(shè)備與系統(tǒng)”，European patent 97307209.3,1998 [4]Feng Yuanzhen,Chinese Journal of biomedical engineering,1(1),1983 [5]Seng He等人，“脈搏系統(tǒng)的客觀化”,Journal of Japanese Eastern Medicine Society,27(4):7,1977 [6]Paik Hee Soo,Hee Soo “電子脈搏分析”，Abstract of papers of the 7-th world acupuncture conference,Sriklanka.Oct,1981 [7]Young-Zoon Yoon,Mycong-Hua Lee,Kwang-SuoSoh,Michael, “不同壓力下的脈搏分類”,IEEE engineering in medicine and biology,November/December,p106-110,2000 [8]Von.D.J.Yoo, “Elektronishe Puisographie-eine hene diegno-stishe Moghichkeit auf chrobobiorhythmischer”,Grundlage Akupunktur Theorie und Paris,pp.90.3,1980 [9]Broffman,Michael MeCulloch,“Instrument-Assisted pulse evaluation in the Acupuncture practice”,American Journal of Acupuncture ,p255-259,Vol.14, No.3, Julu-September,1986 [10]Li Jingtang,“The possibility of objectifying and detection traditional Chinese pulse inage and the design of its figures”,Intermational conference on Traditional Chinese Medical,Shanghai,China,July,1987 [11]McDonald D.A,動脈中的血流，牛津大學(xué)，1978 [12]Liu Zhaorong,Li Xixi, “動脈脈搏波壓力的變化與其物理生物學(xué)上的參數(shù)”,Journal of Mechanics,p244-250,1982,5 [13]Hammer, “當(dāng)代脈診研究：介紹一種學(xué)習(xí)古代脈搏分析的先進方法”,American Journal of Acupuncture,Vol.21,No.2,1993 [14]Xu Lisheng,Wang Kuanquan,David Zhang, “脈搏波基線自適應(yīng)”,IEEE proceeding of CBMS2002 international conference,2002,June [15]Liu Guanjun,中國脈診，中國醫(yī)學(xué)雜志，2002 [16]Hong Zhipin,Zhang Shixu, “結(jié)脈和滑脈的頻譜特性”,遼寧中醫(yī)學(xué)報，pp.147-148,1995.4,Vol.22,No.4 [17]Zhang Jinren,Yang Tianquan, “健康人的脈搏頻譜分析”,遼寧中醫(yī)雜志，pp.435-436,Vol.22,No.10,1995.10 [18]Wang WK,Hsu Tl,Chang Y等人，在深睡前脈搏頻譜變化和與心電圖的可能相關(guān)性的研究，Chinese J Med Eng,pp.245,1985,32 [19]Ling Y Wei , “Frequency distribution of human pulse spectram”,IEEE Tran.Biomed Eng,pp.245,1985,32 [20]“用用于生物醫(yī)學(xué)上的小波分析方法”,Proceedings of the IEEE, pp.626-638, Vol.84, April,1996 [21]Wu Yanjun,Xu Jingping,Zhao Yan, “應(yīng)用三種是與方法分析心臟聲信號”,Journal of Chinese Medical Instrument,Vol.20,No.1,1996 [22]Hu Jiangning,Yan Shuchi,Wang Xiuzhang等人, “基于動脈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種關(guān)于中醫(yī)脈搏的智能分析”,中國醫(yī)科大學(xué)雜志，pp.134-137,Vol.26,No.2,1997