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对于传统中医脉搏诊断的现代研究,对于,传统,中医,脉搏,诊断,现代,研究,钻研
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对于传统中医脉搏诊断的现代研究 许历生 王宽全 哈尔滨科技研究院 计算机科学工程实验室 哈尔滨 150001 中国 香港理工大学 香港 摘要： 这篇文章通过一些现代信号处理的方法展示了中国传统脉搏诊断研究。为了揭开中医脉诊的神秘面纱并证明它的有效性 ，我们 首先 要谈论 他的重要性，其次 ，我们提供了一个关于中医脉诊发展的调查。第三，我们把一些现代先进的信号处理方法应用于脉搏波形分析，并阐明了 一些实验的结果。第四，我们 介绍了脉搏信号采集系统 。最后，我们也对 工作重点和未来发展方向作出了阐述。 关键词： 中国传统脉诊，脉搏波形。 1. 介绍 中国传统脉诊经过 5000 年的医药历史纪录被证明为有效的方法。当今，中国传统脉诊已经被越来越多的西方人所认识和着迷。例如 个临床医生、老师和作家，已经在过去的几十年内 一直 传授脉搏诊断 知识 。 关于脉搏诊断的论坛也越来越多，例如的 这种论坛就像雨后春笋般地发展了起来 12。 但是由于很难精通， 许 多人还是把中医 脉诊看作神秘的东西。因此，我们需要介绍中医脉诊并且让越来越多的人了解它。许多种仪器和系统可 以自动的检测患者的脉搏，这表明对于中医脉诊的研究是重要的并且是成功的，但是 由于脉搏的复杂性和 多变性 ， 对于中医脉诊的现代研究却停滞了下来 3。尽管如此，对于医学传感器、模式识别、信号处理、数据库和其他相关领域的发展仍会促进中医脉诊研究的进步。 这篇论文的目的是介绍中医脉诊中的一些现代信号处理的技术并且指出其光明的未来。在第二部分，我们 首先 阐明了中医脉诊的背景、重要性 和最近中医脉诊的概况 。其次，该文在第三部分讲述了一些关于脉搏波形和其相应的实验结果的现代信号处理方法。在第四部分指出了将来的任务、重点和 现在对于中医脉诊研究的局限性。除此之外， 此文还给一并给出了一些关于中医脉诊英文术语的中文解释（在圆括弧里）。 2、 中医脉诊的近代研究 脉搏分析 四种 过 套在患者手指上来显示出动脉的特征来判断疾病类型。很多西方学者认为脉搏波形正如心电图一样，并且心电图的分析已经足够了。但是 通过几个电极采集的心电图的信号只是反映了身体的生物电信息。 而 通过分析脉搏信号的压力波动，医生们可以探测和预测出一些心电图所显示不了的症状 和特征 。中医脉诊不仅可以推断出病变的位置和程度，还是一种由联合国推出的 方便、便宜、无痛、无创伤和无副作用的方法 4。 为了表明脉搏诊断的科学重要性，自从 1950 年就有了很多关于 代医学、医学工程和其相关的领域研究。但是其中的一些并没有以 传统中医脉诊的理论为基础。除了在中国的一些研究人员，许多来自日本 5、韩国 67、德国 8、加拿大和美国的学者也对传统中医脉诊所感兴趣 9。为了使脉搏客观化，工程师们已经设计出很多种脉搏传感器来采集脉搏信号 。在所有的这些传感器当中，压力传感器可以最好的反映出脉搏的信息， 正如传统中医脉诊那样。由上海医学设备公司所制造的 10。依照 关于弹性腔的理论 11，刘照荣研究了循环系统 12。但是心血管系统太复杂了以至于 很难精确的建模 ， 这个虽然是很有意义的但是还是需要更为系统化的研究。不仅如此，有关于我们现代人类新的疾病和问题已经开始显示出与中国传统医学脉诊的一致性。例如： 散脉和一种关于癌症的节脉是近期发现的综合病症中具有一定特征的脉搏 13。 近期，参数主要是通过时域的信号处理方法来提取，比如说计算幅度、斜率、面积等等。由于这种方法有很多的限制，关于中医脉诊的研究 进步不大。正如文明加快了现代信号处理方法的应用，一些生物医学科技有了新的进展，比如说语音识别和签名识别。因此，对于中医脉诊的研究应该与 现代信号处理相结合。 3、我们对于中医脉诊的研究 在这个部分 ，所有的脉搏数据由我们的脉搏采集系统采集，这个系统包括一组脉搏传感器、适配器、放大器和计算机。这个叫做 不同于研究西药所用的传感器，而是由带有悬壁的双曲接触式终端。我们的传感器探头是有一个面积为 这样可以使探头的变化不会影响到他的稳定性 可以保证这种客观、稳定、高精确度的脉搏波形。接下来所讲得的是我们从脉搏数据库中所研究的三个要点。 （ 1） 基线漂移 脉搏波形很容易被外界的因素所影响，比如说呼吸、身体的运动等等。整体的脉搏随着呼气而下降，随着吸气而上升。憋气可以是脉搏更稳定，但是这些限制会导致病人的不舒服和不方便，而且限制 我们采集长时间的稳定的脉搏。因此，我们设计个这个基线漂移的算法 14。 在图 1种的信号三，脉搏会随着它的基线而调整，它的原始脉搏是信号一，信号二是呼气和一些其它的干扰。 图一：实际脉搏和滤波后的小波 （ 2） 时域参数特征提取 关于脉搏参数的提取，这篇文章提出了两种分析方法： 轴分析。应用 此之外，通过 如图 2所示，我们首先得到了主峰值 后画一条 y=画出几条 如 y=m,y=m.m,y=搏波形会被这些线所隔断，这些隔断的面积就可以计算了。根据这些面积的趋势，我们可以分类出脉搏波形。如果我们结合这两 种面积分析方法，脉搏的分类会更令人满意。 图二： （ 3） 现代脉搏波形处理 y 表明脉搏图象频率分析是很重要的。图三展示了我们频域分析的结果。从频域功率谱的分析，我们发现频谱包络的比率在分析人们物理状态时是非常重要的。平滑的脉搏包含的前三个波峰比其他普通脉搏更高。紧脉的功率谱波形由两个主峰并且其他的波峰非常的小。运用功率谱的分析方法，我们还可以分析出慢脉、快脉、缓脉、散脉、结脉、促脉、代脉等等 15与此同时，临近 脉峰也是疾病程度的一个重要判断指标。正常人的脉搏频谱 峰值 之间的距离是相同的并且每个波峰都很均衡化。 图三：平脉、紧脉和正常人脉搏频谱功率 还有一些其它的频率分析方法。倒膜分析方法是其中一种有用的方法。在图四中，第一个波峰告诉我们脉搏的周期是一秒。 图四 除此之外，许多噪声例如高频噪声和刺激噪声都带进了脉搏信号。利用小波去减少噪声是令人满意的，尤其是外部冲击噪声，但是 此处。外部冲击功率谱充满了整个频谱所以很难检测出冲击脉搏的存在；而小波分析方法、时域分析 方法可以用在 此处 。如图五所示，我们可以找到 a1,a2,a3,a4,信号的分解变得越来越平滑。高频率的噪声被提取出来。高频的分解非常小所以我们可以得出的结论是脉搏频率非常的低。小波分析方法可以应用于生理信号，比如心电图、脑电图，获得了很大的成功 20。这些方法还可以用于中医脉诊。 图五 (a) 原始信号盒小波分析后的信号 图五 (b) 小波分解频率 在 正交小波分析等等，我们发现分解出来的波与母波有差别。所以最好的方法是根据脉搏的特征提取母波。同时，一些其它的时域分析方法也可以对医学信号分析有很大的促进 21。图六表明了脉搏和它的短时傅 立 叶 变换结果。 图六：脉搏和它的 对于脉搏分析方的选择是很重要的。由于以上所提及的脉搏的多变性，一些科学的方法需要用上。光凭统计数据不能一直都有帮助。但是还是需要一些信号处理的算法。一些关于脉搏的现代的信号处理算法研究已经有了一些发展，一些技术已经应用于心脏声音的研究，比如小波分析、 高频谱、 然网络等等，这些方法也可以应用于中医脉诊中 22。语音处理方法也可以作为参考。在我们日益增长的脉搏数据库的基础上，我们的实验室会提高脉搏图信号处理效率和模式识别。 4、结论 为了探寻传统中医脉搏的机理，这边文章作了很多关于脉搏波信号处理方法的研究。在时域中，一种新的面积分析方法别提出。在频域中， 们以讨论中医脉诊的发展方向来结束本文。 （ 1） 以中医脉诊的标准化为重点； （ 2） 统一脉压采集仪器，中医脉诊的分析方法和标准化； （ 3） 将完整的和动态的中医脉诊研究和临 床结合起来； （ 4） 应用一些现代信号处理技术并且寻找中医脉诊的新突破； （ 5） 将一些其它的诊断方法结合进来，例如舌头诊断、心电图、脑电图。 参考文献： 1当代中医脉诊 ,2001 23 脉诊的研究设备与系统 ”， 998 4of (1),1983 5脉搏系统的客观化” ,7(4):7,1977 6 电子脉搏分析”， of of 981 7“ 不同压力下的脉搏分类 ” ,in 000 8“ ,980 9 in ,986 10 of of ,987 11脉中的血流，牛津大学， 1978 12i “ 动脉脉搏波压力的变化与其物理生物学上的参数 ” ,982,5 13“ 当代脉诊研究：介绍一种学习古代脉搏分析的先进方法 ” ,993 14“ 脉搏波基线自适应 ” ,002,15国脉诊，中国医学杂志， 2002 16“ 结 脉 和 滑 脉 的 频 谱 特 性 ” , 辽 宁 中 医 学 报 ，17“ 健 康 人 的 脉 搏 频 谱 分 析
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