计算机脉象仪的研制与脉象识别

瞿昊宇，谢梦洲，瞿年清，刘旺华，贺 妍，杨 浠

（1.湖南中医药大学中医诊断研究所，湖南 长沙410007；2.中南大学信息科学与工程学院，湖南 长沙410007）

脉诊是中医诊察疾病的重要方法，在临床上具有重要的指导意义。医生诊病一般是用听诊器和手指来听心律及切脉，或者连接“心电图”机作进一步的检查，危重病人还要用“心电图”机进行心律监护。听诊器和手指切脉结果不客观，“心电图” 机连接起来需宽衣解带，亦常不便。鉴于此，作者通过研制的“计算机脉象仪” 和高灵敏度触觉传感器（专利号：ZL20052005287，ZL2006200498179） 脉博探头两者结合在一起，通过一定的方法把脉搏信息描记成便于分析的直观曲线图形，即脉搏波形图，简称为脉图，完整描记出人体脉搏信息，实现脉诊的客观化和计算机分析的自动化。

1 计算机脉象仪的原理

计算机脉象仪是通过缠绕在桡动脉寸口部高灵敏度触觉传感器与普通计算机麦克风接口相连，实现电脑听诊、诊脉和人体心血管检测。

一般脉象仪将人的脉搏信号经传感器采集，再通过A/D 转换等电路，然后再进行数字分析和处理。它们都是由传感器、信号放大器、检波或滤波装置、A/D 转换和数据存储电路、示波器、记录仪、计算机处理系统等部件组成。目前常见的脉象仪传感器主要有压力传感器、光电式脉搏传感器[1]等，这种脉象仪的缺点是成本高，而且可靠性一般。虽然促进了脉象客观化研究，但由于影响因素较多，临床应用局限，至今未能广泛应用。

电脑麦克风接口相当于计算机的“耳朵”，脉搏探头产生的脉搏信号可以由计算机话筒接口电路及相应的驱动程序进行实时采集。计算机脉象仪将“高灵敏度触觉传感器”直接接入电脑，利用个人计算机的各种硬件（如，显示、打印、存储）和软件资源进行脉象的数字分析和处理，取代普通脉象仪中要用到的信号放大器、检波或滤波装置、A/D 转换和数据存储电路、示波器、记录仪，既降低了成本又提高了脉象仪的可靠性和技术水平，自动准确的确定中医的迟、数、弦、滑、涩、细、虚、实、结、促、代等常见脉象[2]，并且能代替听诊器用于测定人体血压[3]，了解心血管的功能状态，以及血液循环、微循环状态。

2 高灵敏度触觉传感器的特点

多年以来，人们以电学换能途径，如压电晶片式、电磁式、应变电阻式、液态换能式、阻抗式、光电换能式等，开展了中医脉搏仪的研制和脉图的研究。国内先后研究使用较多的中医脉象仪有DhG-2 型气压电阻脉象仪（大连）、MX-3 型[4]、ZM-Ⅰ型中医脉象仪（上海）、MX-811 型脉象仪（南昌）、Bys-14 型心电脉象仪（北京）[5]、光电血管容积脉图仪[6]等十余种。虽然所用探头有别，但其机电换能原理基本类似，都是基于应变片电阻式的传感器。其主要原理是脉搏的起伏带动传感器触头的微小移动，进而使用变片变形和应变电阻的阻值变化，最终产生电信号的改变。

高灵敏度触觉传感器脉搏探头 （实物见图1），与上述应变片式传感器相比在结构和原理上完全不同。其核心为一驻极体电容，俗称咪头。驻极体电容是通过其电容两极极板的微小变化来导致电信号的变化，并且该电容与一驻极体三极管紧密连接在一起将微弱的电信号就地放大，因此其灵敏度很高。咪头主要是用作话筒实现声电转换的，当然不能直接作为脉搏传感器。作者正是将驻极体电容密封在一空气腔中并设计出一薄膜窗口才发明出了高灵敏度触觉传感器，同时申报和获得了专利。

图1 高灵敏度触觉传感器脉搏探头

3 计算机脉象仪脉象辨识方法

作者发明计算机脉象仪后，根据波形图研制了相应的识别软件，用于脉象信号的采集、记录保存及脉象的自动识别。由于计算机脉象仪使用高灵敏度触觉传感器作为脉搏探头，其脉波信号强、波形客观完美，脉搏信息完整。图2是用计算机脉象仪采集的脉波周期图，图中已经转换成习惯的应变片电阻式脉图，它和MX-3 型及ZM-Ⅰ型中医脉象仪完全一致而波形更趋精准和完美。

图3为计算机脉象仪脉象自动识别参数校准设置表。图中一目了然的反应出弦、滑、涩、实、虚、浮等脉的判别参数及其原理[7]。

图2 计算机脉象仪采集的脉波周期图

图3 计算机脉象仪脉象自动识别参数校准设置图

参考《中医诊断实验方法学》[8]一书中介绍的常见病脉的脉图特征及相关参数，软件对涉及到的各类脉象值进行了设定。

例如，当脉波下降支D2的幅度小于设定值35时，脉象被自动识别为弦脉。又如，当收缩波周期T1大于设定值40 而脉波上升支U2的幅度大于上升支U3时，脉象被识别为滑脉；当脉波下降支D1的幅度大于设定值57 时，脉象被自动识别为浮脉。图3说明，用计算机脉象仪来完成脉象的识别简单有效，而且结果也准确。

[1]燕海霞，王忆勤，李福凤.中医脉象传感器的研究进展[J].上海中医药大学学报，2005，19(1):62-64.

[2]费兆馥.中国脉诊研究[M].上海:上海中医学院出版社，1991.

[3]瞿年清，谢梦洲.脉搏波形释义[J].中国中医药信息杂志，2007，14(6):3-4.

[4]费兆馥.现代中医脉诊学[M].北京:人民卫生出版社，2003.

[5]黄献平，李冰星.BYS—14 型心电脉象仪与MX-81l 型脉象仪的比较[J].湖南中医学院学报，1999，19(1):66-67.

[6]张渝寒.光电血管容积脉图仪.中医药工程研究与应用[M].中国中医药出版社，1992:122.

[7]瞿年清，谢梦洲.脉搏波与心血管血液循环[J].中国中医药信息杂志，2008（1）:8-9.

[8]袁肇凯.中医诊断试验方法学(第2 版）[M].北京: 科学出版社，2007：102-103.