脈搏波：溝通中醫(yī)和西醫(yī)的橋梁

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1、脈搏波：溝通中醫(yī)和西醫(yī)的橋梁【摘要】脈搏波蘊(yùn)含著豐富的人體生理和病理信息，歷來(lái)都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視，現(xiàn)已成為中西醫(yī)共同的研究熱點(diǎn)。本文從脈搏波理論的發(fā)展和應(yīng)用研究出發(fā)，分析了其中存在的問(wèn)題，比較了中西醫(yī)對(duì)脈搏波信息提取和利用的現(xiàn)狀，提出應(yīng)對(duì)脈搏波進(jìn)行更深入的研究，使之成為一個(gè)溝通中醫(yī)和西醫(yī)的橋梁?！娟P(guān)鍵詞】脈搏波模型理論脈診客觀化中西醫(yī)結(jié)合Abstract:PulseedicineandoensAI和Korteersley理論）ersleyJR(1957年)［6］提出雙彈性腔模型Gold,FFT），主要是把時(shí)域的脈搏波信號(hào)用FFT轉(zhuǎn)換成頻譜圖，再通過(guò)比較頻

2、譜圖上不同頻率的特征峰來(lái)分析脈搏波。此法在脈搏波信號(hào)分析中使用較早［19，20］，在當(dāng)前的許多研究中也經(jīng)常使用［21］。倒譜分析是對(duì)頻譜取對(duì)數(shù)后，進(jìn)行傅立葉變換。它將頻域內(nèi)的周期成分轉(zhuǎn)化為倒譜上單根線譜及其倒譜波，測(cè)得脈搏周期較為準(zhǔn)確。如宋建勤等［22］運(yùn)用倒譜理論討論了正常心律和非正常心律受檢者的脈搏信號(hào)在倒譜域中的特征表現(xiàn)，并通過(guò)對(duì)286例脈搏信號(hào)的倒譜分析，發(fā)現(xiàn)病理與正常心律脈搏信號(hào)的倒譜特征差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2.3時(shí)頻聯(lián)合分析法時(shí)頻聯(lián)合分析法是把一維信號(hào)或系統(tǒng)表示成一個(gè)時(shí)間和頻率的二維函數(shù)，時(shí)頻平面能描述出各個(gè)時(shí)刻的譜成分。常用的時(shí)頻表示方法有短時(shí)傅

3、立葉變換和小波變換等。短時(shí)傅立葉變換法是將信號(hào)劃分成許多小的時(shí)間間隔，用傅立葉變換分析每一個(gè)時(shí)間間隔，以便確定在此時(shí)間間隔存在的頻率，這些頻譜的總體表示頻譜在時(shí)間上如何變化［23］。它依賴于被分析信號(hào)的線性特性，即信號(hào)的頻譜與在數(shù)據(jù)中提供正弦成分的幅度成線性比例。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)，計(jì)算簡(jiǎn)潔有效。利用小波變換可在信號(hào)的不同部位得到最佳時(shí)域分辨率和頻域分辨率，具有可變的時(shí)間和頻率分辨率，把傅立葉變換中的正弦基函數(shù)修改成整個(gè)時(shí)頻平面的基函數(shù)，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分和平低頻處頻率細(xì)分，自動(dòng)適應(yīng)時(shí)頻信號(hào)分析的要求，從而可聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)。小波變換這種獨(dú)特的

4、能力使它成為分析脈搏波這種非平穩(wěn)信號(hào)的有利工具，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波信號(hào)同時(shí)進(jìn)行時(shí)域、頻域特征值的提取和分析［24］。2.4數(shù)學(xué)建模分析法數(shù)學(xué)建模分析法是指利用模擬電路、流體力學(xué)和生物力學(xué)等方法，結(jié)合脈搏波傳播的理論特征和脈搏波與心血管系統(tǒng)的聯(lián)系，建立相應(yīng)的脈搏波分析數(shù)學(xué)模型，從而在計(jì)算機(jī)上仿真脈搏波，系統(tǒng)地分析其特征參數(shù)和生理病理信息。具體方法包括力學(xué)建模法、電路模擬建模法和系統(tǒng)仿真建模法等。力學(xué)建模法是指根據(jù)生物力學(xué)和血液動(dòng)力學(xué)原理建立脈搏波在動(dòng)脈管中傳播的線性和非線性模型，可以在一定意義上反映脈搏波的傳播規(guī)律。力學(xué)建模主要針對(duì)理論研究，而且大部分都是心血管

5、系統(tǒng)的局部建模，因此在脈搏波理論的發(fā)展過(guò)程中具有重要的意義（見(jiàn)表1），而很難應(yīng)用于臨床研究。電路模擬建模法是為了便于計(jì)算和分析力學(xué)方程，利用力電之間的等效關(guān)系將力學(xué)模型在一定的條件下化為“電路模型”來(lái)求解和分析動(dòng)脈系統(tǒng)。具體把血流比擬為電流，血壓比擬為電壓，血容量比擬為電量，血流黏滯阻力比擬為電阻，血管順應(yīng)性比擬為電容，血液流動(dòng)慣性比擬為電感等，可建立心臟模擬電路模型等心血管系統(tǒng)模型［25］。具體根據(jù)研究目的不同，建立的不同形式的模型，其結(jié)構(gòu)也可以差別很大。系統(tǒng)仿真建模法是利用系統(tǒng)分析和數(shù)字信號(hào)處理研究生理系統(tǒng)的一種新方法,主要是通過(guò)系統(tǒng)各部分的分析整合，

6、建立系統(tǒng)整體的仿真模型。清華大學(xué)白凈教授［26］在美國(guó)德勒克塞爾大學(xué)Jaron教授建立的仿真模型基礎(chǔ)上，增加了左心房和肺循環(huán)等部分，并擴(kuò)充和建立了人體上肢模型，其仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與臨床試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。除上述建模方法外，國(guó)內(nèi)還有學(xué)者用高斯函數(shù)來(lái)仿真脈搏波。一個(gè)高斯函數(shù)可以構(gòu)建一個(gè)鐘形波，因此，一個(gè)周期的橈動(dòng)脈脈搏波可以用3個(gè)高斯函數(shù)來(lái)合成，分別對(duì)應(yīng)主波、重搏波和重搏前波［27］。通過(guò)這種方法建立的仿真模型可以提取若干脈搏波特征參數(shù)，用于區(qū)別正常和病理狀況下的脈搏波。2.5脈搏波傳播速度分析法脈搏波傳播速度（pulse,HHT）法［36］、盲解卷法［37］和人工神

7、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法［38］等。隨著大量現(xiàn)代工程和信號(hào)分析方法的引入，脈診客觀化研究正向著多元化的方向發(fā)展。但目前大部分的研究都集中在典型脈圖的解析上，僅有關(guān)此方面的研究專著就不下十幾部。傳感器是脈診信息采集裝置研制的最關(guān)鍵部分，主要可分為壓力式和光電式等接觸性傳感器，以及傳聲器和超聲多普勒技術(shù)等非接觸式傳感器。由于非接觸性傳感器不符合中醫(yī)指壓切脈的特點(diǎn)，目前主要還是以接觸式傳感器開(kāi)發(fā)為主。脈診信息采集傳感器的研制經(jīng)過(guò)了從單探頭到雙探頭，再到三探頭的發(fā)展歷程，逐漸模仿中醫(yī)同步取三部脈象的特征。為了把脈象圖和指壓指感趨勢(shì)圖結(jié)合起來(lái)，車新生等［39］開(kāi)發(fā)了三維脈象圖采集模

8、塊，并用VB應(yīng)用程序構(gòu)建了三維坐標(biāo)系作為顯示平臺(tái)，從