對(duì)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(duì)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(duì)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(jì)算機(jī)科學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室 哈爾濱 150001 中國(guó) 香港理工大學(xué) 香港 摘要：這篇文章通過(guò)一些現(xiàn)代信號(hào)處理的方法展示了中國(guó)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(gè)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(jìn)的信號(hào)處理方法應(yīng)用于脈搏波形分析，并闡明了一些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。第四，我們介紹了脈搏信號(hào)采集系統(tǒng)。最后，我們也對(duì)工作重點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展方向作出了闡述。 關(guān)鍵詞：中國(guó)傳統(tǒng)脈診，脈搏波形。 1. 介紹 中國(guó)傳統(tǒng)脈診經(jīng)過(guò)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(guó)傳統(tǒng)脈診已經(jīng)被越來(lái)越多的西方人所認(rèn)識(shí)和著迷。例如Leon Hammer,一個(gè)臨床醫(yī)生、老師和作家，已經(jīng)在過(guò)去的幾十年內(nèi)一直傳授脈搏診斷知識(shí)。關(guān)于脈搏診斷的論壇也越來(lái)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(lái)[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(lái)越多的人了解它。許多種儀器和系統(tǒng)可以自動(dòng)的檢測(cè)患者的脈搏，這表明對(duì)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(duì)于中醫(yī)脈診的現(xiàn)代研究卻停滯了下來(lái)[3]。盡管如此，對(duì)于醫(yī)學(xué)傳感器、模式識(shí)別、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)和其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展仍會(huì)促進(jìn)中醫(yī)脈診研究的進(jìn)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(hào)處理的技術(shù)并且指出其光明的未來(lái)。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(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)代信號(hào)處理方法。在第四部分指出了將來(lái)的任務(wù)、重點(diǎn)和現(xiàn)在對(duì)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(yǔ)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(guò)套在患者手指上來(lái)顯示出動(dòng)脈的特征來(lái)判斷疾病類型。很多西方學(xué)者認(rèn)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(guò)幾個(gè)電極采集的心電圖的信號(hào)只是反映了身體的生物電信息。而通過(guò)分析脈搏信號(hào)的壓力波動(dòng)，醫(yī)生們可以探測(cè)和預(yù)測(cè)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(guó)推出的方便、便宜、無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)傷和無(wú)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(méi)有以傳統(tǒng)中醫(yī)脈診的理論為基礎(chǔ)。除了在中國(guó)的一些研究人員，許多來(lái)自日本[5]、韓國(guó)[6][7]、德國(guó)[8]、加拿大和美國(guó)的學(xué)者也對(duì)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(jì)出很多種脈搏傳感器來(lái)采集脈搏信號(hào)。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(gè)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(wèn)題已經(jīng)開始顯示出與中國(guó)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(guò)時(shí)域的信號(hào)處理方法來(lái)提取，比如說(shuō)計(jì)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(jìn)步不大。正如文明加快了現(xiàn)代信號(hào)處理方法的應(yīng)用，一些生物醫(yī)學(xué)科技有了新的進(jìn)展，比如說(shuō)語(yǔ)音識(shí)別和簽名識(shí)別。因此，對(duì)于中醫(yī)脈診的研究應(yīng)該與現(xiàn)代信號(hào)處理相結(jié)合。 3、我們對(duì)于中醫(yī)脈診的研究 在這個(gè)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(gè)系統(tǒng)包括一組脈搏傳感器、適配器、放大器和計(jì)算機(jī)。這個(gè)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(gè)面積為29.4mm梯形組成,這樣可以使探頭的變化不會(huì)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(lái)所講得的是我們從脈搏數(shù)據(jù)庫(kù)中所研究的三個(gè)要點(diǎn)。 （1） 基線漂移 脈搏波形很容易被外界的因素所影響，比如說(shuō)呼吸、身體的運(yùn)動(dòng)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(huì)導(dǎo)致病人的不舒服和不方便，而且限制我們采集長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定的脈搏。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)個(gè)這個(gè)基線漂移的算法[14]。在圖1種的信號(hào)三，脈搏會(huì)隨著它的基線而調(diào)整，它的原始脈搏是信號(hào)一，信號(hào)二是呼氣和一些其它的干擾。 圖一：實(shí)際脈搏和濾波后的小波 （2）時(shí)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(jì)算出心臟收縮和其他相關(guān)的參數(shù)。除此之外，通過(guò)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(huì)被這些線所隔斷，這些隔斷的面積就可以計(jì)算了。根據(jù)這些面積的趨勢(shì)，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(huì)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(shí)是非常重要的。平滑的脈搏包含的前三個(gè)波峰比其他普通脈搏更高。緊脈的功率譜波形由兩個(gè)主峰并且其他的波峰非常的小。運(yùn)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(shí)，臨近脈峰也是疾病程度的一個(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)了脈搏信號(hào)。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(gè)頻譜所以很難檢測(cè)出沖擊脈搏的存在；而小波分析方法、時(shí)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(hào)的分解變得越來(lái)越平滑。高頻率的噪聲被提取出來(lái)。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(hào)，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(hào)盒小波分析后的信號(hào) 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(lái)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(shí)，一些其它的時(shí)域分析方法也可以對(duì)醫(yī)學(xué)信號(hào)分析有很大的促進(jìn)[21]。圖六表明了脈搏和它的短時(shí)傅立葉變換結(jié)果。 圖六：脈搏和它的STFT分析 對(duì)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(jì)數(shù)據(jù)不能一直都有幫助。但是還是需要一些信號(hào)處理的算法。一些關(guān)于脈搏的現(xiàn)代的信號(hào)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(yǔ)音處理方法也可以作為參考。在我們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的脈搏數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，我們的實(shí)驗(yàn)室會(huì)提高脈搏圖信號(hào)處理效率和模式識(shí)別。 4、結(jié)論 為了探尋傳統(tǒng)中醫(yī)脈搏的機(jī)理，這邊文章作了很多關(guān)于脈搏波信號(hào)處理方法的研究。在時(shí)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(shí)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(lái)結(jié)束本文。 （1） 以中醫(yī)脈診的標(biāo)準(zhǔn)化為重點(diǎn)； （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(dòng)態(tài)的中醫(yī)脈診研究和臨床結(jié)合起來(lái)； （4） 應(yīng)用一些現(xiàn)代信號(hào)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(jìn)來(lái)，例如舌頭診斷、心電圖、腦電圖。 參考文獻(xiàn)： [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 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