新型脈診設備研究進展

鄭銳龍 楊旭明 佟福祥 魏征

(上海中醫藥大學針灸推拿學院，上海 201203)

隨著信息技術、醫學工程技術的發展，各種脈象儀相繼問世，推動了脈診的發展[1]。雖然脈診設備取得的診斷結果并不理想，但在國家政策扶持與脈診特有的無創診斷優勢下，脈診設備依然緩慢向前發展。現階段，脈診設備結合高新技術的成果主要體現在遠程脈診設備、穿戴式脈診設備及其他脈診設備中。

1 遠程脈診設備的研究進展

遠程診斷是傳感技術、信息技術等與現代診斷設備相結合，實現診斷遠程化的設備。通過診斷遠程化，患者無需直接面對醫生就能接受醫生的診斷[2-3]。而遠程脈診設備即是切脈遠程化的設備。

目前，遠程醫療技術、遠程視頻語音系統均有較大發展，但是“切診”的遠程診療發展較為緩慢，為此，王東等[4]通過代碼模擬搭建出基于嵌入式系統的遠程中醫脈診系統，初步設計出遠程中醫脈診系統頂層架構，此架構為后續實現具備臨床意義的遠程中醫脈診系統打下理論基礎。

1.1 設備研究概況

脈診與現代科技接軌，致使中醫特定思維無法高效參與到脈搏分析中來，因此脈象數字化研究出現了瓶頸。對此佘延超[5]對中醫遠程脈診系統進行了設計。該設備的機械結構包括醫生端和病人端兩部分，分別對脈象和指法采集傳感器及動作器選型后設計而成，經過電路設計、編程等完成對中醫遠程脈診系統的研制。其創新點是可以分別采集患者脈象和醫生的指法與動作，并為患者提供模擬醫指法，從而對中醫脈診過程進行還原，為中醫遠程脈診系統的臨床應用奠定了基礎。針對脈診設備自動尋脈困難的問題，王致遠[6]利用蛇形機構研制出一款可自動對脈的中醫遠程脈診分體式設備。該套系統的使用對象也分為醫生端和病人端。病人端以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)壓電薄膜作為傳感器，舵機作為動作器；醫生端設備以壓電陶瓷為傳感器，音圈電機為動作器，實現指法的采集。該設備創新點是自動對脈和脈象反演，這為中醫遠程醫療奠定了新的基礎。

為解決脈象仿生還原的難題，陳文會等[7]設計了一種基于STM32的脈象采集和遠程還原系統。系統以壓阻式脈搏傳感器為基礎，設計了基于雙泵液壓驅動的模擬遠程切脈系統，并實現可視化功能。經過實驗對比后發現此設備具有近80%的還原度，所以利用人工智能有望實現中醫“懸絲診脈”。

1.2 遠程脈診設備的應用

馬凱文[8]使用遠程充氣式脈象儀采集50例結腸癌術后患者與50例正常患者的脈象，對兩組患者的脈象參數和檢驗結果進行比較后得出5個關于患者生理參數與脈象關系的結論，比如患者化療前的脈象介于虛脈與平脈之間，化療后發生副反應的患者會出現脈象變化，白細胞或血小板減少，脈象變為虛脈；血紅蛋白減少，脈象變為數脈等。遠程脈診設備由于設備的稀缺、療效等原因使得臨床應用及所得數據較少，因此，遠程脈診設備的研發道路依舊任重而道遠。

2 可穿戴脈診設備的研究進展

國務院頒布的《全國醫療衛生服務體系規劃綱要（2015—2020年）》中提出要積極應用移動互聯網、物聯網、可穿戴設備等新技術，推動惠及全民的智慧醫療服務[9]。智能可穿戴產品將當代的科技與悠久的中醫脈診原理相互融合，融入人們生活，并為人們的健康帶來裨益。

胡遠峰[10]通過對脈診原理導入可穿戴產品的可行性進行研究后發現，中醫脈診原理導入智能科技產品中的技術已很成熟，因此將中醫脈診原理導入智能可穿戴產品中具有可行性。

2.1 研究進程

可穿戴脈象設備可以隨時隨地采集人體脈搏信息，對它的研發具有很大的發展空間。瞿昊宇[11]采用駐極體電容為核心元器件，成功研制出腕帶式的可穿戴脈象儀傳感器。其核心思想是脈搏會引起駐極體電容的大小，依次可實現原始脈搏的采集，然后將脈波進行濾波、放大、轉換等步驟后得到經過處理的脈搏數據，分析脈象并找出病脈的參數特征。該儀器的創新點是利用穿戴式脈象設備采集脈象并通過參數研究來尋找平脈及病脈參數間的特征。徐維晴等[12]利用穿戴單元、施壓單元等硬件與采集分析軟件結合穿戴式醫療設備的特點，設計了一種能夠實現佩戴舒適、精確施壓以及多路采集的穿戴式脈診儀系統。楊何[13]選取PVDF壓電薄膜為脈搏傳感器，研制出綜合運用中醫學、仿生學、機械學、傳感技術以及計算機技術的能夠模擬代替中醫診脈的穿戴式脈診儀系統。該設備可分析反映脈搏信號本質的相關特征參數。張西洋[14]利用壓阻式傳感器設計了一種基于中醫脈診的穿戴式脈象檢測和分析系統。該系統通過自動尋脈壓力算法，模擬出中醫浮、中、沉的采脈手法；采用arduino控制器實現信息的采集、波形的繪制等功能；采用遞歸定量法分析了平脈、滑脈、弦脈三種脈象信號并最終確定合適的隱層數和節點。該設備的創新點是在遠程方面較為系統地完成了中醫脈象的采集與分析的全過程。

Jin等[15]出于對穿戴脈診設備沒有增壓功能的缺點，構建了一種可穿戴式壓力測量系統。該系統通過傳感器進行脈象采集，利用單片機發送到計算機上，在實驗中成功獲得了最佳取脈壓力、連續解壓下的脈沖波形以及光、介質、重壓力下三個區域的脈沖波形。該設備具有支持單區、三區脈沖采集、獨立壓力調節、位置調節等優點。

2.2 應用

Jing等[16]利用壓電式脈沖傳感器與近似熵分析相結合，采用柔性多孔聚丙烯壓電薄膜與木制圓柱基板模擬中醫脈診過程，記錄脈沖特性。在實驗中，26名志愿者通過穿戴式傳感系統成功診斷，并采用近似熵分析對數據進行分析。結果表明，一個閾值近似熵值為0.1作為正常和異常健康狀況志愿者之間的分離點。穿戴式脈診設備在臨床上的實例基本都處于實驗階段，到實際應用到臨床還有距離。

3 其他脈診設備研究進展

3.1 便攜式脈診設備

現階段脈診設備體積普遍較大，攜帶與測量不便，便攜式脈診設備有較大市場需求。金陳玲[17]使用壓力傳感器設計了一款便攜式三部脈象采集裝置，該裝置為模擬中醫取脈，設計了泵和氣袋加減壓力設備，并設計了組合式采集手環，以支持單部和三部脈象采集。該設備創新點是研究設計的三部脈象采集裝置總體尺寸小、輕便、方便攜帶，可滿足家居醫療、實驗研究等多種不同需求。

國外學者Hao[18]使用一種無創、簡便的脈象診斷方法對2型糖尿病及高血壓和高脂血癥等并發癥進行監測，通過分析脈沖波參數來監測糖尿病并發癥的發展，實驗表明該算法檢測糖尿病的準確率為96.35%。這種無創、簡便的脈象診斷方法將成為一種低成本、準確的糖尿病監測方法，對未來慢性疾病的監測和脈診的發展都具有積極意義。

3.2 多探頭脈診設計

中醫脈診過于依賴醫師的主觀感覺，診斷結果受個人經驗影響較大，且缺乏科學的方法復現中醫脈診過程，使得“在心易了，指下難明”的現象長期阻礙著中醫的延續與傳承[19]。為此郭思嘉[20]以脈診客觀化為主線設計了智能化多探頭中醫脈診儀，該設備的創新點是可以實現尋脈過程的高精度復現和重復采集。楊杰[21]設計了一款適合于寸口三部取脈的脈搏采集設備，該采集設備配置了光電脈搏傳感器，可以方便地采集到三部脈象。該設計的脈搏采集設備更符合傳統中醫的脈診寸口診法，使同時獲得三部脈象信號更加方便。

3.3 金氏脈診儀

研發的脈象儀未能廣泛應用于臨床診斷，原因在于通過現代儀器和技術將主觀性較強的脈診客觀化具有一定的難度[22]。金氏脈學通過將脈點與臟器對應、脈應與病理變化對應、特征密度和離散度與病灶大小對應，解決了傳統脈學無法精確定性、定位與定量的難題，為脈象的客觀化研究奠定了基礎，在此基礎上進行脈診儀的研制有著較為明確的客觀標準[23]。

金氏診儀的開發，主要根據金氏脈學的理論研究，將脈分解為脈元，然后根據脈元的高靈敏度、高精度、高可靠性制成相應的傳感器進行脈象采集系統的設計。取脈后提取出可用于表示脈點與脈應的特征參數，輔助計算機手段和脈象模型研制成可供臨床輔助診斷的智能脈診儀。

4 總結與展望

脈診設備的研制任重而道遠，其影響因素主要表現在脈診傳感器稀少、取脈干擾[24]、無統一的標準和規定[25]等方面。盡管如此，中醫脈診依然努力與現代科技接軌，在穿戴式、遠程脈診的研發方面取得一定的成績，并在多探頭、便攜式、四診合參[26]方向進行了延伸與探索。這些新型脈診設備在具體應用方面較為少見，主要原因是脈診設備的稀少及診斷效益不明顯，因此，中醫脈診的發展自身優良程度才是硬道理。

我國大力支持中醫的發展，脈診具有無創的診斷優勢，只要研究人員不懈努力，中醫脈診設備必然有所突破。未來借助科學技術、結合臨床需求，中醫脈診設備的小型化成為前進方向，服務于慢性病與老年人的可穿戴式設備將有很大的市場需求，四診合參輔助診療也有一定的前景，甚至可研發中醫診療機器人[27]來實現全自動中醫式脈象診療。

中醫脈診設備的發展不應僅僅局限于我國傳統的中醫思維，還應緊密結合臨床需求，以治愈為根本目的來進行創新與研發。例如加強對中醫脈診技術的深入挖掘創新，以期整合出不同脈象信息與疾病轉歸相關的中醫癥候的多元隱性關聯，從而把握疾病診斷和治療的有效性、優效性和特異性；再如適當關注如脈壓波(PPW)[28]等非中醫脈象關鍵特征的研究或許會有更好的發展。