（生物医学工程专业论文）中医证候教学模拟人的研究.pdf

a b s t i 认c t i nt h em e d i c a ls c h o o l s ，t h e r ea r et h r e ek i n d so fs p e c i m e n sf o rs t u d e n t s t r a i n i n g ， t h er e a lm a n ，t h es t a n d a r dm a i la n dt h es i m u l a t e dm a l l a st h er e a lm a ng e t sm o r e k n o w l e d g ea b o u th i sr i g h t s ，i t sd i f f i c u l tt ol e a r nf r o mt h e mf o rt h es t u d e n t s a l s o ，t h e s t a n d a r dm a l li sd i f f e r e n tf r o mt h er e a lm a l li ns o m ea s p e c t s ，w h i c hw o n tt r a i nt h e s t u d e n t s v e r yw e l l ，e s p e c i a l l yf o rs o m er a r ed i s e a s e a c c o r d i n gt o “w o r l d m e d i c a la s s o c r i o nd e c l a r a t i o no fh e l s i n k i ”m e d i c a lr e s e a r c h s h o u l dc o n t a i nac o n s i d e r a t i o no ft h ee t h i c u s i n gt h es i m u l a t e dm a nf o rt r a i n i n gi sa t r e n di nt h ew o r l d t h e r ea r es o m es i m u l a t e dm e nm a k i n gag o o de f f o r ti nw e s t m e d i c a lt r a i n i n g ，s u c ha sa b y s i m ，s i mm a n h o w e v e r , w e s tm e d i c i n ei sd i f f e r e n t f r o mt i a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c i n e ( t c m ) s ot h er e s e a r c ho ft c ms i m u l a t e dm a n s h o u l db et a k e ni n t op r a c t i c e b a s e do ns o m er e s e a r c ho fs i m u l a t e dm a nb e f o r e ，t h ep a p e rd e v e l o p sat c m s i m u l a t e dm a ni n c l u d i n gd i s p l a yu n i t ，a s ku n i t ，t r e a tu n i t ，a n df e e d b a c ku n i t t h e p 印e ra l s od e v e l o p sad a t a b a s eo fp a t i e n t sa n di n v i t e sd o c t o r st om a k et h es t a n d a r df o r t h ei t e m so ft h ed a t a b a s e t h e ns t u d e n t sa r ea s k e dt oo p e r a t et h es i m u l a t e dm a nf o ra b e t t e r u s e 砀em a i np a r to ft h es y s t e mi st h ec o m p u t e r 砀ec o m p u t e rc o n t r o l st h ep o i n t s i m u l a t i o n ，t h et o n g u es i m u l a t i o na n dp u l s es i m u l a t i o nw i t hp c ic a r d a l s o ，i t c o m m u n i c a t e sw i t ht h ea s ku n i t 订e a tu n i ta n df e e d b a c ku n i tt h r o u g ht h es o f t w a r e p l a t f o r m t h ed i s p l a yu n i tc o u l ds h o wt h ep a t i e n t s i n f o r m a t i o n f o re x a m p l et h ea r t e r y , t h et o n g u e ，a n dt h ep o i n ti n f o r m a t i o n t h r o u g ha s ku n i t ，t h es t u d e n t sc o u l dg a t h e r m o r em e s s a g e sa b o u tt h ep a t i e n t s h i s t o r y i nt r e a tu n i t ，t h es t u d e n t sc o u l dm a k et h e i r o w nt r e a t m e n tt ot h ep a t i e n t s ，o nt h eb a s eo fk n o w l e d g e t h ef e e d b a c ku n i tc o u l d p r o v i d et h ef e e d b a c ko ft h et r e a t m e n ta n dm a r kt h es t e p sm a d eb yt h es t u d e n t s t h es o f t w a r ei n c l u d e st h ep i o d i o d l la n dd a t a b a s e w i t l lv i s u a lc + + 6 0a n dm s a c c e s s ，t h er e s e a r c hc o m p l e t e sas y s t e mr e c o r d i n gt h ep a t i e n t sa n ds t u d e n t s i n f o r m a t i o nu s i n gm f co d b c c o m p a r e dt ot h er e l a t e dt e c h n o l o g yn o w , i t se a s i e rt oo p e r a t et h et c ms i m u l a t e d m a nw h i c hc a nb er e u s e dw i t h o u tr i s k t h et c ms i m u l a t e dm a nh a sl o t so f a d v a n t a g e s ，i n c l u d i n gr e a l i s t i c ，c o n v e n i e n t ，r e p e a t e d ，r e c o r d a b l ea n df u l l - i n c l u d e d i t c o n s t r u c t e dar e a lc l i n i c a le n v i r o n m e n tw h i c hl e t st h es t u d e n t sm a s t e rt h ek n o w l e d g e l e a r n ti nt h ec l a s s i np r a c t i c e i tm a k e sag o o dc o n t r i b u t i o nt ot h ed e v e l o p m e n to f t c m k e y w o r d s ：s i m u l a t e dm a n ；t r a d i t i o n a lc h i n e s em e d i c a lt r a i n i n g ；d a t a b a s e - 1 1 0 独创性声明 本人声f 胗i 矗交的! 化沦爻愁本人冶：导师指导f 迸 亍的研究。l ：f ；捌墩得的 研究成檠，除了文q l 特别加以标注和致谢之处外，论文 _ j 不包含其他人l 二经发表 或撰。i 过的刨f 究成梁，也， i 包7i 歹 - , 1 - g c 1 , j 苤注本堂或其他辙疗机构的，、r - f , i a i 【卜 4 s 丽使用过的材辩。5 i 我网： 季 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特色，在疾病的早期预防及亚健康的调治方面具有很大的优越性。 中医精髓在于“辨证论治”，以望、闻、问、切四诊为依据，依四诊合参原 则，综合各类信息，加以分析归纳，达到审查病因、辨明病态、阐述病机、确定 治疗的理法方药，以及判断预后转归等目的，即为“辨证论治。但是传统中医 诊断往往取决于医师主观意识、经验累积及受限当时环境因素，缺乏客观指标， 无法达到教学与科研上可重复性的要求，利用现代计算机技术，辅助并模拟复杂 的中医诊疗过程，促进中医药学的现代化发展，是继承和发扬中医药学的一项世 纪性研究课题。 在我国的医学院校中，可供学生临床训练的对象可以分为真实病人、标准病 人和模拟病人三个阶段，目前“真实病人”因为病人维权意识的提高而越来越少， 导致影响临床技能的培训；而“标准化病人”又与真实病人有距离，学生始终缺 乏对病症的最准确认识；按2 0 0 0 年修订的世界医学大会赫尔辛基宣言，医学 第一章绪论 研究应该遵从伦理标准，使用“模拟病人”是目前国际医学教育的共同趋势。虽 然现在智能型综合模拟人a b y s i m 、 s i m m a n 应用到西医临床教学之中【2 】【3 】【4 】【5 1 ， 但与中医的四诊、辨证思维相差深远，所以研究中医证候教学模拟人可谓是大势 所趋。 中医证候教学模拟人将为中医教学科研带来革命性的进步：1 真实性。区别于 一般的任务模式训练模型，在强大的“生理驱动”技术的支持下，中医证候教学模 拟人可自动对临床治疗和药物治疗做出真实的反应，从而为学生再现了一个安 全、无风险的真实临床环境，便于学生更好地应用他们所掌握的诊疗知识。2 辨证 思维训练。中医独特的“整体观念”和“辨证论治”贯穿整个诊疗过程。3 时问 方便性与调节性。中医证候教学模拟人可以完全按照教师的思路为学生安排训练 时问，各种难度和阶段的训练可以在模拟系统上进行。4 无风险性。使用中医证 候教学模拟人，学生在诊疗中完全能够将其视作真实的患者，但区别于真实患者的 是，学生即便出错，病人也不会受到任何伤害。5 重复性。学生可以在模拟系统上 进行反复的练习，直到掌握为止。6 记录性。训练过程可以通过各种方式记录下来， 进行讨论和评价，这有利于发现教学中的缺点和不足。7 常见或罕见病例的学习。 通常很多病例发病率较低，低年资医生更是难以看到，利用本研究可以模拟出这种 不常见但是可能性质很严重的事件。 1 2 研究现状 目前国内外还没有完整成型的中医证候教学模拟人，因此本研究填补了这一 领域的空白，申请了专利。对于模拟人中单独单元，国内外研究机构做了许多深 入的研究工作。 1 2 1 显示单元 显示单元由穴位模拟系统、舌象模拟单元以及脉象模拟单元组成，是中医证 候教学模拟人十分重要的组成部分。它再现了病例的压痛、舌象以及脉象信息， 提供了学生进行病例诊断的依据。 1 2 1 1 穴位模拟单元 经络学说是中医基础理论的重要组成部分，是针灸学的理论基础。人体的五 脏六腑、四肢百骸、五官九窍、皮肉筋骨、内外阴阳、上下左右都是依靠经络系 统的联系而沟通的，从而使机体保持协调统一，构成统一整体。经络的研究经过 广泛普查，不仅肯定循经感传的客观存在，而且对其实质的研究提供了重要线索。 经络在人体中，不但具有“内属于腑脏，外络于肢节”的联系作用，而且还能“行 气血而营阴阳，濡筋骨而利关节”的濡养作用。故不论脏腑有病，四肢百骸之功 第一章绪论 能异常，还是经络自病，都能在经络方面表现出来。海军医学研究所设计了一种 从外观、手感上与人体相似，能够模拟人体穴位的以单片机为核心的模拟人。学 生可以在上面反复练习操作，准确找到穴位，进行各种操作，并在屏幕上直观地 看到操作情况，起到了模拟临床的效果【6 1 。 1 2 1 2 舌象模拟单元 望舌诊病是中医长期实践积累的独特察病手段，主要观察舌质和舌苔。舌质 是指舌的肌肉组织。舌苔是指舌面上附着的一层苔状物，主要由脱落的角化上皮、 唾液、细菌、食物碎屑及渗出的白色细胞等组成【7 】。 随着计算机技术的进步，许多新方法将被引入到舌诊研究中。已经取得研究 成果表明：应用计算机进行临床辅助诊疗可以弥补传统诊断方法的不足，具有一 定的可行性，在客观化，标准化，可操作性等方面都有一定的优势，对于提高整 体诊疗水平、远程诊疗、资源优势共享等方面均具有积极作用。因此，应用计算 机技术、图像分析技术，对中医现代化具有重要意义，但是在采集条件标准化方 向仍需改进。 舌象分析方法和结果是否准确，稳定可靠的数据来源是必须的前提，只有建 立严格、稳定、可重复性强的采集条件，采集到的数据源才具有分析的实用性和 可靠性。采集条件主要涉及：采集环境、光源条件和c c d 图像设备三方面。 1 2 1 3 脉象模拟单元 从上世纪5 0 年代开始，国内、日本、韩国、台湾等地都先后开展了脉诊客 观化的研究。试图在脉象形成机理研究的基础上，提取全面的脉象信息，用信息 处理技术加以分析，得到脉象定量化指标及分类，并相继开发了多种脉象仪及其 模拟系统。目前中医教学中脉诊教学难度大，学习者仅凭教师讲授，个人对语言 文字的理解，在实践中摸索，缺乏对脉诊指感的直观、感性的认识。 上海中医药大学根据中医脉学理论进行仿生模拟，研制了中医脉象模拟模型 【8 1 。采用电机和油泵模拟人体心脏，用电磁阀模拟人体心脏瓣膜，用橡胶管路系统 模拟人体动脉树，用乳胶管模拟人体挠动脉处的血管，用不同配方的乳胶手模拟人 体的手，用各种压力和流量的调节阀模拟人体的外周阻力。实践证明，用这种方法 来实现最基本的脉象模拟是行之有效的。天津中医学院与天津大学精密仪器学院 合作【9 】，开发数字电路的脉象模拟装置，单套装置集合2 0 余种脉象，在应用中 取得了良好的效果。清华大学席葆树等人用力学模拟实验的方法，按照相似原理， 保证被研究对象在生理条件几乎相似、运动相似和动力相似的情况下进行模拟实 验，并建立了一套脉搏模拟实验装置【1 0 】。它由三部分组成：循环系统、驱动系 统、测量与数据处理系统。目前已调试出弦、滑、弦滑、平、涩等几种脉搏波 形。 第一章绪论 1 2 2 问诊单元及诊断治疗单元 问诊是医者通过与病人或知情的家属进行交谈，进行有目的、有步骤的询问 病情，以了解疾病的现状与历史，从而为辨病与辨证提供诊断依据的一种方法。 它是医者接触病人、认识疾病的开始，是诊断疾病的首要方法。历代医家都十分 重视问诊，并积累了丰富的经验。明代医家张介宾把中医问诊概括为“十问”， 他认为问诊“乃诊治之要领，临证之首务”。 根据有关的统计，内科病症依靠问诊和望诊可以作出诊断者约占5 5 ；依靠 望闻问切四诊可以作出诊断者约占2 0 ；尚需借助特殊检查与实验室检查能作出 诊断者占2 0 ；疑难、一时不易作出诊断者占5 。它说明了问诊在诊断上的重 要，但又提示了只有综合地运用各种诊法才能获得正确诊断。 1 9 9 0 年，由中华全国中医学会丰持的“全国中医病名与证候规范研讨会” 对病、证、症的概念取得了较为一致的认识。国家中医药管理局颁布的中医病 案书写规范从1 9 9 2 年颁布试行以来，几经修订，更名为中医病案规范( 试 行) 2 0 0 0 年9 月1 日起在各级中医、中西医结合医疗机构试行。它已经成为全 国中医医院记录中医病史的规范守则，临床医师在对病人的病史采集过程中，包 括问诊的规范，需要按照上述规范进行病史书写。同时国家中医药管理进行 布网，在上海中医药大学设立监控中心，对全国1 0 0 家中医医院的住院病案首页 设立连网的中医临床质量监控，对中医住院病案进行规范。1 9 9 5 年1 月国家中 医药管理局发布实施中华人民共和国中医药行业标准中医病证诊断疗效标准， 为中医医疗技术标准提供依据。大多问诊的规范多运用于病例书写方面，医生在 问诊中带有很大的随意性，缺乏规范的问诊标准路径，对疾病的诊断和治疗正确 性和高效率带来不利影响。目前，在临床上未见对病人症状的采集用量表形式进 行记录，并经计算机在相应的关系数据库进行信息分析处理，以得出相关判断结 果的研究报道。 计算机中医证候辨证、治疗系统研究多集中于中医专家系统研究方面。典型 的专家系统有：“中医关幼波诊疗肝病的计算机程序”、“中医房芝萱教授脉管 炎、静脉炎、雷诺氏病辩证施治计算机系统”【1 。1 ，“林如高骨伤诊疗系统( 骨折部 分) ” 1 2 1 ，“韩百灵教授诊治妇女不孕证电脑程序” 1 3 1 等。在临床实践与教学中， 显示了一定的应用价值。 但目前中医专家系统存在的主要问题是：普适性差，绝大部分专家系统局限 于某一中医对某一病证经验的总结之上；功能比较单一，局限于接受病症。 1 3 课题主要研究内容 本课题通过对显示单元、问诊单元、中医证候诊断治疗单元以及治疗反馈单 第一章绪论 元的设计，研制具有人机对话功能的中医证候教学模拟人，用于训练学生利用所 学中医知识进行临床诊断，并且使其诊断步骤标准化，规范化，为中医的继承与 创新作出贡献。 本课题主要研究内容如下： 1 在中医经络学说的基础上，设计穴位模拟单元，实现压痛和针灸的模拟； 2 在相关舌诊研究的基础上，设计舌象模拟单元( 含舌象采集暗箱的设计) ； 3 在中医脉象理论的基础上，设计脉象模拟单元，实现对于脉象的模拟； 4 利用数据库技术以及采集控制卡函数库，设计模拟人软件平台，实现问诊，诊 断治疗，以及治疗反馈的功能。 5 中医证候教学模拟人的实体设计制造，综合上述各系统组建中医证候教学模拟 人。 6 设计并建立病例数据库。组织临床医生对其中病例进行诊断，邀请中医专家进 行论证，将诊断流程和论证结果以标准的形式一一记录，生成规范病历。 7 邀请学生在中医证候教学模拟人系统上进行教学测试，考察系统运行，验证教 学效果。 第二章医学相关理论介绍 第二章医学相关理论介绍 2 1 经络学说与针灸学 2 1 1 经络学说 经络是经脉和络脉的总称。经，有路径之意。经脉贯通上下，沟通内外，是 经络系统的主干。络，有网络之意。络脉是经脉别出的分支，较经脉细小，纵横 交错，遍布全身。经络内属于脏腑，入络于肢节，沟通于脏腑与体表之问，将人 体脏腑、组织、器官联结成为一个有机的整体，并借此行气血、营阴阳，使人体 各部的功能活动得以保持协调和相对平衡【1 4 | 。 研究经络系统的生理功能、病理变化及其与脏腑之问的关系的理论，称为经 络学说。是中医学分析人体生理、病理和对疾病进行诊疗的主要依据之一。“经 络”一词首先见内经，灵枢邪气脏腑病形说：“阴之与阳也，异名同类， 上下相会，经络之相贯，如环无端。”又如灵枢脉经中说：“经脉者，所以 能决死生，处百病，调虚实，不可不通。” 经络学说的内容十分广泛，包括经络系统各组成部分的循行部位、生理功能、 病理变化及其表现，经络中血气的运行与自然界的关系，经脉循行路线上的穴位 及其主治作用，经络与脏腑的关系等等。 经络学说的形成，是以古代的针灸、推拿、气功等医疗实践为基础，经过漫 长的历史过程，结合当时的解剖知识和藏象学说，逐步上升为理论的，其间受到 了阴阳五行学说的深刻影响。黄帝内经的问世，标志着经络学说的形成。内 经中系统地论述了十二经脉的循行部位、属络脏腑，以及十二经脉发生病变时 的证候；记载了十二经别、别络、经筋、皮部等的内容；对奇经八脉也有分散的 论述；并且记载了约1 6 0 个穴位的名称。 经络系统，由经脉、络脉、十二经筋和十二皮部所组成。经络在内能连属于 脏腑，在外则连属于筋肉、皮肤。 中医把经络的生理功能称为“经气”。其生理功能主要表现在沟通表理上下， 联系脏腑器官；通行气血，濡养脏腑组织；感应传导；调节脏腑器官的机能活动 四个方面。 经络学说在临床上可以应用于解释病理变化、协助疾病诊断，以及指导临床 治疗三个方面。 2 1 2 针灸学 第二章医学相关理论介绍 针灸学是祖国医学中的一个重要组成部分，它是我国劳动人民和医药学家在 长期与疾病做斗争中产生的。它是专门研究，利用针刺和艾灸防治疾病的一门学 科。 “针”即针刺，是应用金属制的针具，刺入人体的一定部位以防治疾病，“灸” 即灸法，主要是使用艾叶支撑的艾绒，燃烧后温灼体表的一定部位以防治疾病。 针和灸两种方法各不相同，但都是根据祖国医学的基本理论，通过腧穴以调整经 络脏腑气血的功能，从而达到治疗疾病的目的。在临床上针和灸常配合应用，所 以二者相提并论，合称为“针灸”。 针灸学具有适应症广，疗效显著，操作简便，经济安全等特点，因此数千年 来深受广大人民群众的欢迎，对中华民族的繁衍昌盛做出了一定贡献，在祖国医 学领域中占有重要地位，并且越来越受到世界各国人民的重视，事实证明，针灸 已成为世界医学界的共同财富。 2 1 3 两者关系 针灸学的主要内容包括经络、腧穴、针灸方法和临床治疗等。针灸学是中医 学的重要组成部分，所以它也应该包括中医的基本理论，诸如阴阳五行、脏腑、 气血、四诊八纲等内容，也必须在这些理论的指导下才能较好地进行临床治疗工 作。经络是人体气血运行的通道。在体内和脏腑联系，在外和体表组织、器官、 四肢相联结，使人体成为一个有机的整体。体内发生疾病往往通过经络反应到器 官或体表，所以经络学说是诊断疾病和针灸治疗疾病的重要依据。腧穴是针灸治 疗的特定部位，针灸方法或称刺灸法是针灸治病的手段。临床治疗是在中医基本 理论的指导下，经络、腧穴、刺灸法在临床治疗上的具体应用，四者是密切联系 不可分割的。 2 2 舌诊理论 舌诊作为望诊中的重要内容，它的历史悠久，远在公元前3 5 世纪的内经 中，便有了察舌辨证和治疗的记载。由于五脏六腑直接或间接与舌相联，因而从 生理上说，脏腑精气可以上营于舌；从病理而言，脏或腑的病变亦可以反映于舌。 通过对舌质与舌苔的观察，可以从中获得脏、腑、气、血各种病理变化的部分情 况，而为辨证与论治的一种凭据。在疾病发展过程中，舌象的变化迅速而明显， 能较客观的反应病情，对辨别疾病的性质、推断病情轻重、预后都有一定价值。 所以在各科临床上，都结合望舌来辨别疾病的寒热、虚实、表里，推断疾病的轻 重深浅、顺逆变化、津液盈亏、胃气的盛衰。综合舌诊的临床意义，可概括为以 下几个方面【1 5 】： 判断正气盛衰：脏腑气血之盛衰，可在舌上反映出来，如舌质红润，为气血 第二章医学相关理论介绍 旺盛；舌质淡白，为气血在虚衰；苔薄白而润，为胃气旺盛；舌光无苔，为胃气 衰败，或胃阴大伤。 区分病位浅深：在外感疾病中，舌苔的厚与薄，常足以反映病位的浅深。如 苔薄，多为疾病的初期，病位尚浅；若厚，则为病邪渐入于里，表示病位较深； 如舌质绛，则为热入营血，病位更深，病情亦较严重。 区别病邪性质：不同性质的病邪，在舌象能反映出不同的变化。如黄苔多是 热，白苔多是寒，腐腻苔多属食积、痰浊为病，舌质有瘀点或瘀斑者，是瘀血的 表现。 推断病势的进退：由于舌苔变化，反映着正邪的消长与病位的深浅，所以察 舌苔可以推断病势的进退。这在急性热病中尤有其特殊意义。如舌苔由白转黄、 变黑，多是病邪由表入里，由轻变重，由寒化热；舌苔由润转燥，多是热盛而津 液渐伤；若舌苔由燥转润，由厚变薄，往往为津液复生，病邪渐退的表现。 。 在长期临床实践中，前人还发现内脏病变在舌面有特定的区域，出现相应的 变化，故有以舌的分部候脏腑病变的论述。一般常用的分法有两种，一种以胃经 划分，一种以五脏划分。胃经划分法：舌尖属上朊，舌中属中朊，舌根属下朊， 此法适用于肠胃病。五脏划分法：心肺居上，舌尖候心肺病，脾胃居中，舌中侯 脾胃病，肝胆在侧，舌边候肝胆病变，肾位于下，舌根属肾，如图2 1 ( a ) 所示。 图2 - 1 ( b ) 为根据舌的五脏划分法提出的一种先验模板。以舌分部观察脏腑病变， 在诊断上颇有参考价值，但不能机械看待，与舌质、舌苔及全身症状结合起来， 才能做出正确的判断。 图2 - 1舌的五脏划分示意图 2 3 脉图的基本生理意义 ( b ) 第二章医学相关理论介绍 脉搏是由心脏射血活动引起的一种血液和血管壁的振荡，这种波从主动脉根 波开始，沿动脉树向外周动脉管传播。在传播过程中，受到波的离散，血液和血 管壁的粘滞性对脉搏波的阻力作用，外周反射波的迭加，以及动脉管壁弹性模量 的变化等因素的影响。因此，脉象反映了心血管系统的功能状态。 心脏是一个持续不断的振源。心室收缩时，血液快速射入主动脉致其基部压 力骤增而膨胀；心室暂未射血时，主动脉基部压力下降，管壁弹性回缩，则恢复 至原来的位置。主动脉的管壁就因心室的舒缩而有节律地受迫振动。这种振动能 沿弹性血管向末梢传播而形成脉搏波。由于可不断从心脏获得能量，因而血管的 振动可持续向前传播；在脉搏波的传播过程中由于穿过肌肉组织，其能量必然因 弹性阻力而部分损耗，振幅变小频率不变，所以在挠动脉处诊得的脉搏波频率等 于心率。心室射血的状态不同，脉搏波波长也不相同。当心室充盈良好、收缩力 强而快、半月瓣肩闭良好、血管弹性正常时，短时间内大量血液射入主动脉基部， 以致血管管径骤增，能形成振幅大、节段长的长波；反之则形成振幅小、节段短 的短波。由于心室每搏输出量受心率的影响，脉搏波的波长也必然与心率有一定 关系，即心率愈快则波长越短，因此，血管振动节段的粗细长短，从一定程度上 反映了心输出量的大小。 脉图的形成，受心脏、血管、血液等因素的直接影响，脉图上的拐点都有一 定的生理意义。当心脏收缩时，血液由左心室射入主动脉根部，使血管壁向外扩 张，形成脉图的主波。主波的形态与血管壁的顺应性和管腔内血压变化有关。主 波宽是反映主动脉压力升高的持续时间；与升支相应的时值称为快速射血期。此 期末，主动脉扩张停止，继之转入减慢射血期，主动脉根部的血液流入量低于流 出量，因而主动脉的容量逐渐减少，压力随之下降，管壁因弹性而逐渐回缩，便 形成脉图的降支。当脉波向外周传播时，因受到外周各种因素的作用，产生反射 波，反射波的向心传播迭加于脉波的降支上，即形成重搏前波，又称潮波。到心 脏舒张期开始，左心室因心肌舒张而左心室内压力迅速下降，并推动主动脉瓣迅 速关闭。在关闭前的瞬间，脉波曲线形成切迹，即称为降中峡。在降中峡前所对 应的时值为收缩期，由于主动脉瓣关闭，返流的血液不仅使主动脉根部容积增大， 而且受到已关闭的主动脉瓣阻挡，产生一个返折波，因而在降中峡后出现一个短 暂向上的波，称为重搏波，又称降中波。在整个舒张期内，心脏停止射血，主动 脉管壁由于弹性收缩，使血液继续向外流出，管内血容量逐渐减少，血压继续下 降，血管壁亦逐渐回缩，最后恢复到心脏开始收缩前的状态。降中峡至脉图降支 终点为舒张期时值。因此，每一个脉图，如图2 2 所示，即是心脏舒缩活动的一 个周期。 第二章医学相关理论介绍 f f 八八、 lj0 。 k l l 图2 2 脉图 脉图由升支和降支组成主波，降支上尚有重搏前波、降中峡和重搏波。升支 和降支的斜率及其夹角大小，重搏前波、重搏波的幅度和降中峡的位置，均是构 成各种脉象的主要因素，其中以主波的宽度和重搏前波的幅度最为重要。如主波、 重搏前波、重搏波三者的高度依次递降，虽现均匀的三峰波形，则为典型的平脉 图。如主波高陡，重搏前波出现在降中峡附近，脉图呈双峰波形为滑脉图。如重 搏前波升高，接近主波，或与主波融合成一宽大主波，则为弦脉图。结合脉幅大 小、脉率快慢和取脉压力大小等，便可反映多种脉象的特征。 概括地说，脉图升支斜率和幅度，主要反映心肌收缩力和血管的充盈度；重 搏前波的位置，主要反映血管壁的顺应性和外围阻力大小；降中峡的幅度主要与 外周阻力有关；重搏波可提示血管壁的弹性和主动脉瓣的功能情况。从逐渐加压 测绘的系列脉图中，还可以显示脉位浅深和脉力虚实的特点，反映了循环功能、 血管壁和周围组织的粘弹性。d 6 1 列 脉象形成的丰要力学基础是脉管内的压力变化，而心泵、血管、血液和血管 周围组织的功能状态，均直接影响脉象的形态。因而，对脉搏波频率的模拟和对 心室射血量的模拟是脉象训练系统的核心部分。 2 4 临床检查 2 4 1 询问病史 询问病史，就是通过与病人或了解病情的人谈话，调查疾病的现状和它的历 史，从而为正确诊断提供可靠的材料。 在诊断过程中，询问病史是关键的一步。详细而准确的病史，对疾病的诊断 有重要的价值。有许多疾病以症状为主，而体征不明显；甚至症状很典型，而各 项检查无任何发现。还有一些疾病在早期阶段，病人只有主观症状，而缺乏客观 的体征。在现代医学中，虽然可以利用许多精密仪器和复杂的实验室检查来协助 诊断，但在特殊的情况或环境中，辅助检查常不能进行，因此详细询问病史尤为 第二章医学相关理论介绍 重要。 病史中的一般项目，包括姓名、性别、年龄、婚姻、籍贯、职业、住址等。 主诉：是指病人的主要症状和持续时间。患病后，可能有许多症状同时存在，有 些症状是主要的，有些则是次要的。主要症状就是病人的主要痛苦或促使病人就 医的主要原因。在描述时，语言要精练，若主诉有几个症状时，应按发生先后顺 序排列。 现病史，是指从发病的第一个症状起到来看病时为止的病情变化和诊疗情 况，也是病史中最重要的部分。要根据主诉的特点进一步深入和细致地询问。过 去病史，也就是既往病史，是指从自出生起，到这次发病时为止的健康状况。其 中主要的是与这次疾病有关系或有鉴别意义的情况。为了防止遗漏，可按各个系 统的主要疾病或症状进行询问。但主要是询问与现在病有关的情况。 个人史，是指过去的个人生活情况，主要是与这次疾病有关的情况。一般要 询问居住地区、生活饮食习惯、饮酒嗜好等。对女病人还要问月经、婚姻、生育 情况。小儿要了解出生、喂养、发育和预防接种史。 家族史，是指父母、兄弟姐妹等的健康情况，特别是对怀疑为传染病和与遗 传因素有关的疾病，应询问家庭成员或家族中有无类似的疾病。 2 4 2 其他检查 体格检查是医生通过感觉器官直接或以听诊器、血压计等简便器械对疾病继 续深入调查的方法，也是临床医生的基本诊断技术操作。通过全面或必要的客观 检查，可直接或问接地发现病变部位和性质，从而明确诊断，或对诊断进一步提 供资料。 化验检查是临床诊断的重要辅助手段，有些检查结果可作为肯定诊断的根 据。但多数只能供临床参考。化验项目很多，只能根据病情需要，有目的地进行 必要的化验。 x 线检查，是应用x 线通过人体组织、器官，在荧光屏或x 胶片上显示影 象，从而观察其形态、机能或病理等变化，以达到协助临床诊断目的的一种重要 检查方法。它对许多疾病或外伤都有较好的诊断效果，但并不是说疾病的任何阶 段都能作出明确的诊断。 心电图检查就是用心电图机把身体表面变动着的电位差记录下来，这是一种 辅助临床诊断的现代技术，对某些疾病，特别是某些心脏疾病的诊断有重要意义。 第三章系统硬件设计 第三章系统硬件设计 本项研究在借鉴国内外相关研究工作和中医诊病理论的基础上，设计了由显 示单元，问诊单元，中医证候诊断治疗单元，治疗反馈单元组成，具有人机对话 功能的中医证候教学模拟人。 系统由电脑作为主控部分。电脑通过采集控制卡对显示单元即穴位模拟单 元、舌象模拟单元、脉象模拟单元进行控制，并借助自行开发的软件平台，与问 诊单元、中医证候诊断治疗单元以及治疗反馈单元实现通讯。中医证候教学模拟 人的总框图、实物图，如图3 1 、3 - 2 。 图3 1中医证候教学模拟人单元框图 第三幸系统硬什蹬 图3 - 2 叶- 医1 i e 候教学模拟人实物图 31 系统硬件概述 系统的硬件部分丰要集中在显1 ；单元，即穴位模拟单元、舌象模拟单元和脉 象模拟单元，用r 显1 ；病例的压痛、置象以及脉象信息。电脑通过采集控制卡与 八位模拟单元、舌象模拟单元以及脉琢模拟单元相连。在穴位模拟单元中t 采集 控制卡接收按压八位带来的信号变化，判断相应八位是否被按压。同时，电脑通 过采集控制卡将保存在病例数据库中的数据在脉琢模拟单元输虬并控制舌象模 拟单元，供学牛进j r 诊断。 32 采集控制卡 321p 1 0 - d 1 0 16 8 采集控制卡概述 模拟人显：单元要通过采集控制卡与电脑进行通讯，这里采用的是泓格公司 型号为p i o d 1 0 1 6 8 的p c i 总线采集控制卡实物图、引脚图，如图3 - 3 、3 - 4 。 第三亭系统硬件设计 圈3 - 3p i o d i o l 6 8 来集控制卡 c n1c n 2 ，c n 3 ，c n 4 c n l 5 c n 6 & c n 7 鬟煞靠 e + oo + 一 图3 4p i o d 1 0 1 6 8 采集控制卡0 f 脚图 p i o d 1 6 8 提供1 6 8t t l 数字i o 线。p i o d 1 6 8 包含1 6 8 位职1 端口。8 位 端口被称为端口a ( p a ) 端口b ( p b ) ，端口e ( p c ) 。所有的端口在上电或者重置 后都被设置成输入。p i o d 1 6 8 有一个d s u b 连接器和a 个5 0 引脚的固定电缆连 接器。每个头部可以和它连接固定电缆町以和a d p 一3 7 p c i 或者a d p 一5 0 p c i 适配器连接。适配器可以被安置在底盘上。它i 以安装在5 v 的p c i 总线上井川 绝对支持”即插即用”。 产品其体规格如下： 双边s m t , 短卡，省点 町以直接和d b 。2 4 p , d b 一2 4 r , d b 一2 4 p r d b 2 4 s s r ，d b - 2 4 p o r 和其它的 o p t o 一2 2 兼容的端子板连接 ；。1j一jj，c1，)jj。一，一，一j噜_j般嚣嚣嚣嚣嚣嚣嚣醒嚣琵琵 砷盯“们扣耵拍m”-1站。旧”；， 糕；i嚣龄慧搽 第三章系统硬件设计 1 6 8i ol i n e s 模拟器7 工业标准8 2 5 5 方式0 可编程的中断处理 六个5 0 引脚的直线电缆连接器一个3 7 引脚的d 。s u b 连接器 反馈输出状态 d i o 响应时问o 7 7u ( 1 3m h zm a x 。) 3 2 2 系统中的应用 p i o 。d 1 0 1 6 8 采集控制卡具备1 6 8i 0 口，分为七组，且每组都可以单独地设 置为输入或输出模式。系统应用中第一组口主要控制脉象模拟单元和舌象模拟单 元，以输出模式工作，输出不同脉象。其余六组口主要和穴位模拟单元相关，以 输入模式工作，探测穴位是否被按压。 3 3 穴位模拟单元 本单元是由模拟人模型、计算机、按压开关等部分组成。 模型部分按人体形态，用医用硅橡胶注模而成，在外表上，套上一层仿真“肉 皮。该“肉皮”也采用医用硅橡胶材料，颜色配成粉红色，尽量接近人体皮肤 颜色。为了节省材料和减轻重量，采用空腔结构。根据人体的穴位分布图，在模 型内相应的部位安放按压开关，以便在按压操作时，探测按压的准确度，并对操 作的结果给以语音提示。具体来说，在穴位上采用的是一个按压开关，在针灸上 采用的是另一个开关，在电脑上可以检测到两个开关的状态。如果单独穴位开关 被按下，表示是学生用手按压穴位，电脑上会出现按压正确的提示。如果是穴位 开关与针灸开关同时被按下，表示是用针灸刺激穴位，电脑上出现刺激正确的提 示。由于穴位多，按压开关的连线就多，为了安装方便以及整体美观，先把各连 线按编号连接到排插头上，而插座焊在控制板上，把控制板安装在空腔内，与外 界电脑的连接通，通讯采用p c i 接口。为了增加真实感，当手在外表“肉皮”上 触摸时，各种开关的触摸手感与其他部位并无两样。这样既增加了寻找穴位的难 度，也更有实际临床效果。电脑部分是根据p c i 采集控制卡输入的信号完成图片 及文字资料的显示以及查找和解说等任务。按压开关，模拟人背部穴位实物图， 如图3 5 、3 - 6 所示。 箱三章系统碰什设计 隍童 图3 5 按h 开关实物圈 1 j 越 图3 - 6 背部穴化实物图 在为人位分配u o 几过程中，穴位列表如表3 1 ，为了便于记录和插线，大致 将芹侧背部下肢头、上肢、胸腹穴位分配到采集控制卡的第二第四组口， 而将右侧对称的穴位分配到第五第七组口。 表3 1 模拟人穴位分纰州表 头部 2 6承满( 左)5 3胃俞( 寿)8 0足三里( 蔗) l卣会2 7承满( 右)5 4胃俞( 右) 8 l足三里( 右) 2风池( 左)2 8日月( 克)5 5肾俞( 左)8 2阳陵泉( 左) 3风池( 右)2 9日月( 右)5 6肾俞( 右)8 3用陵泉( 右) 上肢3 0期门( 左) 5 7大肠俞( 左)8 4委中( 定) 4舍谷( 牟)3 i期门( 右)5 8大肠俞( 右)8 5委中( 右) 5台谷( 右)3 2章门( 芹)5 9小肠俞( 左)8 6阑尾点( 左) 6神门( 充)3 3章门( 右)6 0小肠俞( 右)8 7阑尾点( 右) 7神门( 右)3 4带脉( 左)6 1膀胱俞( 左)8 8胆囊点( 芹) 8酮郄( 芹)3 5带脉( 右) 6 2膀胱俞( 右) 8 9胆囊点( 右) 9阴郄( 右)3 6天枢 6 3神堂( 左) 9 0血海( 寿) j 0通里( 芹)3 7中极6 4神堂( 右)9 l血海( 右) l l 通里( 右) 3 8关元6 5次髅( 车)9 2粱丘( 寿) 1 2内关( 左)背6 6次偿( 右)9 3梁丘( 右) 第三章系统硬件设计 1 3内关( 右)3 9肩井( 左)6 7右溃疡点9 4新大郄( 左) 1 4外关( 左)4 0肩井( 右)下肢9 5新大郄( 右) 1 5外关( 右)4 l天宗( 左)6 8太冲( 左) 1 6温溜( 左)4 2天宗( 右) 6 9太冲( 右) 1 7温溜( 右)4 3肺俞( 左)7 0太溪( 左) 1 8孔最( 左)4 4肺俞( 右)7 1太溪( 右) 1 9孔最( 右)4 5心俞( 左)7 2三阴交( 左) 2 0曲池( 左)4 6心俞( 右)7 3三阴交( 右) 2 1曲池( 右) 4 7肝俞( 左) 7 4地机( 左) 胸腹4 8肝俞( 右)7 5地机( 右) 2 2中府( 左)4 9胆俞( 左)7 6下巨虚( 左) 2 3中府( 右)5 0胆俞( 右)7 7下巨虚( 右) 2 4膻中5 l脾俞( 左)7 8丰隆( 左) 2 5中脘 5 2脾俞( 右)7 9丰隆( 右) 3 4 舌象模拟单元 3 4 1 硬件构成 舌象模拟单元是要将采集到病例数据库中的舌象通过双输出显卡到显示器 和液晶块上。 显卡采用小影霸公司的g t s 3p r o 。核心参数如表3 2 ： 表3 2 显卡核心参数 显卡芯