中醫(yī)脈象數(shù)字化研究.pdf

1、脈診是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中最具特色的一種。許多傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)在公元前就對脈診有詳細的描述記載。這些傳統(tǒng)的脈診由于歷史、社會的諸多原因，沒能充分利用現(xiàn)代科學(xué)的進步，盡管有合理的內(nèi)涵和豐富的經(jīng)驗，卻一直停留在古代的形式和方法上，使它們的應(yīng)用和發(fā)展受到了很大的限制。所以利用現(xiàn)代最新科學(xué)手段對脈診進行現(xiàn)代化的研究是一項必須的工作，而脈診客觀化就是其中的關(guān)鍵。
　　現(xiàn)有的脈象傳感器獲取脈象的數(shù)字信息還很有限，本文設(shè)計了兩套新型脈象檢測系統(tǒng)：觸力和光電傳感器

2、融合的脈象檢測系統(tǒng)與多點復(fù)合式脈搏壓力檢測系統(tǒng)。這兩套系統(tǒng)在脈診信號獲取領(lǐng)域首次實現(xiàn)了脈搏壓力波和血管位移信息的初步融合。其中光電和觸力傳感器融合的脈象檢測系統(tǒng)用來同步檢測不同切脈壓力下在腕部寸、關(guān)、尺的血管收縮和舒張的位移信息；而多點復(fù)合式脈搏壓力檢測系統(tǒng)首次引入了脈象長短、脈象寬度等信息的檢測和對寸、關(guān)、尺的定位，而且能在腕部的寸、關(guān)、尺同步檢測。這兩套設(shè)備都通過電機自動加壓，傳感器探頭可以立體三維調(diào)節(jié)，而且即插即用。在脈象數(shù)字信息

3、的獲取上取得了一定的突破，做到了定位和加壓更精確、獲取信息更豐富和設(shè)備使用更方便。
　　對于脈搏波中的高頻噪聲本文采用了軟閾值小波降噪算法，即充分的去除了噪聲又充分的保留了脈搏波信息。除了高頻噪聲之外，電源電壓的波動還會使脈搏波畸變而產(chǎn)生偽峰。為了去除偽峰，本文提出了波高比的方法。這個方法不但去除了偽峰還計算出了脈搏波每個周期所含峰的個數(shù)。另外，由于是活體采樣，志愿者的體動和呼吸會導(dǎo)致脈搏波的基線產(chǎn)生漂移。為了充分去除基線漂移本文

4、設(shè)計了基于能量比的自適應(yīng)級聯(lián)濾波器。仿真試驗和實際數(shù)據(jù)分析都表明本濾波器在去掉基線漂移和保留脈搏波有用信息方面比目前發(fā)現(xiàn)的幾種濾波器都要好?；诓ǜ弑鹊娜畏宸椒ê妥赃m應(yīng)級聯(lián)濾波器都可以分別用來去除其它生理信號的偽峰和基線漂移。
　　當(dāng)信號的獲取和預(yù)處理都有了充分保證之后，脈象的數(shù)字特征就顯得尤為重要了。本文模擬中醫(yī)號脈首先對病人采集不同取脈壓力下的脈搏波形，并將這一系列脈搏波組合成脈象，然后進行特征提取。脈象的數(shù)字特征包括靜態(tài)特

5、征、動態(tài)特征以及非線性動力學(xué)特征。這些特征是基于客觀化之后的脈象，同醫(yī)生號脈主觀的脈象指感信息有所不同。本文對脈象提取了14個靜態(tài)時域特征，11個動態(tài)特征，以及2個非線性動力學(xué)特征。為了更好的分析時間序列的形態(tài)復(fù)雜性，本文提出了高斯核近似熵算法。該算法在相對一致性、穩(wěn)定性、精確性及抗噪等方面較原近似熵算法都有很大的提高。另外本文根據(jù)統(tǒng)計分析和一些中醫(yī)專家經(jīng)驗對脈象的位、形、勢、數(shù)等方面建立了數(shù)字特征描述，它們?yōu)楹笃诨I建的中醫(yī)脈象知識庫奠

6、定了基礎(chǔ)。
　　為了對中醫(yī)脈象進行更有效的自動鑒別，本文還設(shè)計了三種脈象分類器。首先推廣了動態(tài)時間規(guī)整算法，并將它用來區(qū)分形狀不同的八種中醫(yī)脈象(澀脈、尖頂弦脈、鈍弦脈、凹陷弦脈、緩脈、單滑脈、雙滑脈、芤脈)。推廣后的動態(tài)時間規(guī)整算法比原始動態(tài)時間規(guī)整算法和微分動態(tài)時間規(guī)整算法有更高的精度。其次引入 Lempel-Ziv分解和粗粒化方法來分析脈象的節(jié)律，設(shè)計了脈象節(jié)律分類器來鑒別七種中醫(yī)脈象(遲脈、緩脈、數(shù)脈、疾脈、促脈、結(jié)脈、代

7、脈)。這種分類器首次自動的鑒別出了這七種節(jié)律特性比較明顯的中醫(yī)脈象。最后綜合了脈象的位、形、勢、數(shù)等特征，設(shè)計了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器來對中醫(yī)脈象分類(浮脈、沉脈、伏脈、遲脈、緩脈、數(shù)脈、疾脈、促脈、結(jié)脈、代脈、虛脈、實脈、單滑脈、雙滑脈、澀脈、尖頂弦、鈍弦、凹陷弦、芤脈、濡脈)，取得了比較好的效果。
　　脈象的運動生理和病理意義非常豐富。為了比較不同體質(zhì)大學(xué)生運動前后的脈象變化差異，本文研究了105個健康青年學(xué)生運動前后仰臥體位下脈

8、搏壓力曲線的波動變化情況。發(fā)現(xiàn)同安靜時的脈搏波相比較，這105個青年學(xué)生的脈搏波形有三種變化情況。這三種變化情況分別代表不同的體質(zhì)。研究表明脈象在指導(dǎo)學(xué)生鍛煉和研究運動生理上有重要意義。在校學(xué)生由于忽視鍛煉而體質(zhì)較差。本文還研究了長時間脈象序列復(fù)雜程度的動態(tài)變異情況，以及它們的臨床意義及同心血管系統(tǒng)的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)健康人的脈象復(fù)雜性高，其不同時段波形復(fù)雜性的動態(tài)變異性比較大。而且對剛安起搏器1～2個月期間的病人的脈象的研究結(jié)果進一步證明了用