实验性芤脉“脉变”数字化和量化的机制研究＊

孟繁超，牛婷立，程祯祯，高璐佼，洪洁薇，林荣辉，杨 峥，杨学智，牛 欣＊＊

（1. 北京中医药大学中医学院 北京 100029；2. 北京中医药大学东方医院 北京 100078）

《脉经》：“芤脉。浮大而软，按之中央空，两边实”。芤脉主失血，亦主伤津、失精。当大吐、泄泻等状况导致津液大伤时，血随津枯，气随津脱，血脉失于充盈，出现芤脉。赵宇卫等[1]及王滨等[2]通过动物实验证明了这点，并用压力脉图记录了出现芤脉时的脉波特点。赵宇卫和傅骢远[3]发现，在令受试者进行Valsalva 实验时所造成的中心血容量减少描记寸口桡动脉压力脉搏图，与临床上失血、伤津而致芤脉脉图特点一致，即：主波较正常人平脉脉图略低，其升支上升速度略低于平脉，而下降支的速度较快，无潮波，降中峡很低或在脉搏基线以下，降中波高而明显，脉动周期短，脉率快。该实验性芤脉全身血量并未减少，但由于回心血量少，而使每搏输出量减少，故赵宇卫等认为Valsalva 动作引起的“脉变”可以作为研究芤脉的实验模型。本研究的实验性芤脉“脉变”模型即是依据这个研究结果进行的。

晚清医家周学海在《重订诊家直诀》中说：“盖求明脉理者，须将位、数、形、势四字讲得真切，便于百脉无所不赅，不必立二十八脉之名可也”。现代中医可获取的人体寸口诊断信息与古代医家观点相结合，赋予“位、数、形、势”新的含义[4-5]：“位”指脉象位置的浅深，“数”指脉搏的频率和节律，“形”指指下最基本的指感形态，“势”描述脉的活动趋势。4 种属性不同程度的组合可构成各种单脉和复合脉[6]。本研究利用脉搏压力图的脉诊属性分析方法，能够对“位、数、形、势”四种属性采取不同参数进行分析[7]。

获取数字化、量化指标信息，实现四诊合参与主客观联合辨证尤为重要。北京中医药大学可获取的人体诊断学信息技术团队提出的中医四诊合参辅助诊疗关键技术及主客观联合辨证模式，再次将数字化、量化的中医诊断信息与中医临床医师的临床经验相结合，旨在实现准确的四诊合参诊疗结果[8-9]，提高认识疾病规律的水平和诊疗技术。

1 资料与方法

1.1 一般资料

于2017 年12 月至2018 年6 月期间纳入的北京地区高校，包括硕士、博士在读的研究生。受试者均为体检报告正常、无任何明显临床不适症状的健康受试者。

1.2 实验设备

四诊合参辅助诊疗仪是目前唯一通过国家审批，并经CFDA 两次注册的中医诊疗系统产品，注册证编号YZB/晋0019-2019，该诊疗仪将望、闻、问、切诊断信息的提取与识别集于一体，实现了数字化、量化的主客观联合辨证，丰富了中医药“精准诊断”、“精准治疗”的实践模式。

1.3 实验标准

1.3.1 纳入标准

（1）年龄需≥20周岁，性别不限。

（2）脉象平和正常者。

（3）近两周无药物服用史者。

（4）健康体检结果正常或无明确疾病者。

（5）已阅读了受试者须知并签署知情同意书者。

（6）近两周无药物服用史者。

1.3.2 排除的标准

实验中，受试者若满足以下任意一项要求，则不可入组。

（1）年龄小于20周岁或大于30周岁者。

（2）入选前1月内曾参加过其他的临床实验者。（3）近6个月内有严重外伤、精神刺激以及感染或发热者。

（4）常规体检异常或有明确疾病诊断者。

（5）未签署知情同意书及不能够准确叙述病情者。

（6）无法配合完成Valsalva 动作以及脉诊信息采集者。

（7）脉象不平稳和缓者。

（8）安装心脏起搏器者。

（9）神志不清，语言或听力障碍，智力发育迟缓等无法配合操作者。

（10）妊娠期或哺乳期妇女或急症病人。

（11）中医诊断为无脉、斜飞脉或反关脉者。

（12）寸口部皮肤有损伤者。

（13）并发有明显的可能会影响到疗效评价的其他疾病者。

（14）不能正常发声者，由于被采集者舌部原因，不能采集到舌图者。

1.3.3 脱落

实验中，受试者若满足以下任意一项要求，退出本临床实验研究。

（1）通过学习仍无法标准完成Valsalva动作者。

（2）实验期间出现严重不适者。

（3）研究者认为不宜继续参加本临床实验研究者。

1.4 实验方案

1.4.1 注意事项

（1）用同一套仪器及外接设备采集研究对象的脉诊信息。

（2）嘱受试者于脉诊信息采集前10 分钟平静休息。

（3）在数据采集过程中，使受试者尽量保持稳定的姿势，以免影响到脉诊信息采集结果的稳定性。

（4）在采集脉象信息的过程中，要关注受试者对脉诊采集的压力探头所施加压力的感受，既要保证探头与寸口桡动脉处充分接触，又不能因为施加压力过大而使血管变形。

1.4.2 四诊合参信息的采集

令受试者在安静状态下，于稳定的、可调节高度的座位上端坐，使手臂在平放外展的情况下能够与心脏处于同一水平。询问受试者身体状况，拍摄舌图，采集声音信息。保持两手臂平放、外展，直腕、伸掌，将腕带式脉压测量仪探头置于左手寸口关部脉动压力感受最明显的部位。将心电导联连接好，并在心电导联与皮肤连接处涂抹适量生理盐水，以保持电极的良好导电性能。将指端光电脉搏传感器连接好，将传感器发光一侧夹在受试者食指指甲盖侧。在最适取脉压力下，记录并且保存包括压力脉图、Ⅱ导心电图以及指端光电容积脉搏波图的三种数据，至少需要连续记录10 个周期的压力脉搏波形。询问受试者身体变化情况，拍摄舌图，采集声音信息。

1.4.3 脉诊信息的采集过程中行标准Valsalva实验

受试者通过橡胶管向一个压力表吹气，根据表盘显示的数值控制吹气力度在特定压力区间（3.5-4 kPa）。在进行脉诊信息采集前，受试者需提前学习Valsalva动作，然后进行四诊信息采集。

按照1.4.2 所述标准采集至少10 个周期的正常脉搏波形后，在保持左臂姿势稳定的基础上进行Valsalva 动作，脉搏波变为实验性波形，使吹气气压在3.5-4 kPa 左右持续30 s，同时连续记录压力脉搏波形并测量血压。30 s后受试者恢复正常呼吸。

1.4.4 受试者的四诊合参信息

（1）望诊

摄像装置模拟医师望舌获取受试者舌部的色彩指标，包括舌质颜色和舌苔颜色，同医师直接观察患者的舌象一样，由四诊合参辅助诊疗仪的望舌功能获取舌图。舌图包括舌（质）色：淡红舌、红舌、绛舌、青紫舌、淡白舌、舌暗；苔色：白苔、黄苔、灰黑苔；苔质：薄苔、厚苔、腻苔、少苔。舌象与外界光线强弱和光照角度密切相关，一般采集舌诊信息宜在比较明亮同时避免阳光直射在舌面的环境中进行。

（2）闻诊

本仪器依据中医体质理论采集受试者的声音，使用语音分析软件对其进行时域和频域的声信号处理，根据五音五行相配的属性特点，得出不同的体质类型结果，进而将其纳入到临床四诊合参辨证诊疗中[10]。

（3）问诊

问诊在中医临床诊断中处于非常重要的地位。疾病的发生、发展、诊疗经过及病人的自觉症状等，是诊断疾病的重要依据，而这些情况往往需要通过问诊才可获取[11]。本课题组开发研制出具有人机交互功能的中医问诊系统，以规范化的中医数据库为基础，通过人机对话形式，对患者的主要和次要症状、体征进行录入，实现问诊信息的采集。

（4）切诊

由于切脉时的指感以压力搏动为主，所以脉压测量仪得到的压力脉图（见图1）可以作为脉诊的客观依据。基于研究室数十年在脉诊方面的前期研究成果，四诊合参辅助诊疗系统的脉诊模块执简驭繁地将脉象属性从“位、数、形、势”四个方面进行描述。

1.4.5 主客观联合辨证的四诊合参诊疗系统

图1 主动脉根部初始波的产生与心动周期的关系

图2 同一受试者自然状态与Valsalva动作时对照图

四诊合参辅助诊疗仪通过计算机，将舌诊、闻诊、问诊、脉诊四个信息采集系统所获取的数字化舌诊信息、闻诊信息、问诊信息和脉诊信息进行整合处理并进行联合辨证，以获取中医证型及相应的治法和方药。在此基础上，临床中医医师可根据自己的临床经验对治法和方药进行加减化裁，最终实现中医诊断的主客观联合辨证。

1.5 数据统计

采用SPSS20.0 统计软件进行分析。计量资料采用配对样本t检验和非参数检验，正态分布数据用x±s表示，非正态分布数据用M（Q1，Q3）表示。计数资料采用卡方检验。对中医症状采用聚类分析方法。

2 结果

2.1 四诊合参辨证结果分析

本研究中，纳入受试者31 例，其中男性15 例，女性16例，平均年龄（25.55±2.35）岁。运用四诊合参辅助诊疗仪准确、高效地获取受试者的四诊信息并进行主客观联合辨证的四诊合参。受试者证型：心脾两虚（25.8%），肝阴虚（22.6%），脾气虚（16.1%），肾阴亏虚（12.9%），气结血瘀（12.9%），肝气郁结（9.7%）。

表1 脉诊信息量化比较

表2 valasalva动作自身舌诊信息比较

表3 Valsalva动作前后五行体质比较

2.2 脉诊参数特征

在脉诊参数上，将受试者Valsalva 动作前与Valsalva 动作时进行比较（见图2），可见脉率升高、CV升高、脉力降低、弦紧度降低、PWV 升高，差异均有统计学意义（P ＜0.01），脉压差异无统计学意义（P ＞0.05）（表1）。

2.3 舌诊信息特征

舌质在实验后颜色加深，Valsalva 动作前、后的舌质差异有统计学意义（P ＜0.01），苔色和苔质没有显著变化（表2）。

2.4 闻诊信息特征

在闻（声）诊参数上，Valsalva 动作前后五行体质不变，水型体质（41.9%）、火型体质（25.8%）、土型体质（12.9%）、木型体质（12.9%）、金型体质（6.5%）（表3）。

2.5 问诊信息特征

在问诊过程中，对31例受试者出现频率高于30%的症状条目进行了聚类分析并结合临床，结果表明，以眼干、颈肩痛、便溏、腰酸、多梦、记忆力下降为其核心症状；以胁痛、失眠、乏力、短气、痛经、不欲饮食、焦虑为常见的伴随症状或相关症状（表4）。

表4 31例受试者症状聚类结果

表5 valasalva动作自身血压比较

2.6 血压信息特征

Valsalva 动作前和Valsalva 动作时的收缩压、舒张压差异均有统计学意义（P ＜0.01），Valsalva 动作时的血压低于自然状态（表5）。

2.7 主客观联合辨证结果

通过便携式四诊合参辅助诊疗仪主客观联合辨证分析，将本研究受试者的证型分为心脾两虚证、肝阴虚证、脾气虚证、肾阴亏虚证、气结血瘀证、肝气郁结证。并给予参考处方，分别为归脾汤、补肝汤、参苓白术散、六味地黄丸、膈下逐瘀汤合六君子汤、柴胡疏肝散。医师可以根据临床经验对参考处方进行加减化裁（图3，图4）。

图3 不同证型受试者处方应用趋势图

图4 四诊合参报告

（1）心脾两虚证：方用归脾汤加减，以补益心脾，养心安神。失眠较重加五味子、夜交藤、合欢皮、柏子仁养心安神；血虚较甚，加熟地黄、芍药、阿胶；胸闷、纳呆、苔腻加半夏、陈皮、茯苓、厚朴以健脾理气化痰；产后虚烦不寐，形体消瘦，面色白，易疲劳，舌淡，脉细弱，或老人夜寐早醒而五虚烦之证，多属气血不足，治以养血安神，可用归脾汤。

（2）肝阴虚证：方用补肝汤加减，以滋养肝阴。头痛眩晕耳鸣较甚或筋惕肉瞤者，加石决明、菊花、钩藤；目干畏光或视物不明，加枸杞子、女贞子、草决明；急躁易怒，加龙胆草、栀子。

（3）脾气虚证：方用参苓白术散加减，以健脾益气，行气除湿。长期饮食失调，营养不良所致者，可用黄豆、花生佐餐；尿多者，加芡实、金樱子、水陆二仙丹；阳虚者加桂枝、黄芪；气血两亏者加当归、枸杞子、鸡血藤等。

（4）肾阴亏虚证：方用六味地黄丸加减，以滋阴补肾，润燥止渴。出现血瘀之证，可参用丹参、山楂、红花、桃仁等活血化瘀药。

（5）气结血瘀证：方用膈下逐瘀汤合六君子汤加减，以祛瘀软坚，补益脾胃。可酌加丹参、莪术、三棱、鳖甲以增强活血消积作用；或配用鳖甲煎丸、化癥回生丹化积。

（6）肝气郁结证：方用柴胡疏肝散加减，以疏肝解郁，理气止痛。若胁痛甚，加郁金、丝瓜络、川楝子；胃脘痛甚，加元胡、苏梗、香橼皮。

3 讨论

3.1 研究结果分析

3.1.1 舌质颜色加深

Valsalva 实验时胸内压迅速升高，静脉回流受阻，血液聚集于外周，不仅使回心血量减少，也导致右心室后负荷增大。在适宜的情况下，这种被聚集在外周的血液可达1.5 L，中心血容量可以减少约30%-40%[12]。此时，有效循环血量减少。由于外周血量快速增加，颈静脉扩张，面部潮红[13]，舌部血液供养充盈，舌质颜色加深。

3.1.2 实验性芤脉“脉变”形成机理

Valsalva 实验造成的是一种典型的芤脉“脉变”现象。受试者全身血量并未减少，其机制是由于回心血量减少，而使每搏输出量减少，造成脉管内血液充盈不足，血流的外周阻力小。心脏每搏射入主动脉根部的血量不多，且容易流出，故动脉压降低。由于心脏每搏在主动脉根部造成的增量小，因而主波较低；外周阻力小，血液容易流出，在心脏收缩期末，增量趋于零，故切迹接近基线。由此形成了主波窄而不高，变化幅度较快，降中峡接近基线的基本形态[14-15]。因失血导致的病理性芤脉的形成是由于有效循环血量减少，心脏和大动脉均充盈不足，心每搏输出量减少；体内津液丢失过多出现病理性芤脉是由于伤津间接造成全血量减少，致使脉管内血量不足，脉管不再充实。脉管内因失血、伤津，血容量不足，血管在未明显收缩之前，血管壁有一定的紧张度，心搏有力，脉位居浮，中候空虚。

受试者做Valsalva 动作时，指感脉象均在10 s 内变为“芤形浮大软如葱，按之旁有中央空”[16]，即芤脉形大（三部均有脉，脉体充盈），脉位浅，浮取有力，按之中空，脉率快，脉势软，脉律不规则。芤脉指感在停止吹气10 s内，脉象均恢复为自然状态。

由于在实验过程中，从自然状态到Valsalva 动作造成实验性芤脉“脉变”的整个过程中脉诊信息采集是不间断的，无法获取最佳取脉压，即无法得知最适脉位的变化。如果当受试者在实验起初，脉位在沉取时出现最佳脉图，那么为了便于整个实验过程的记录和比较，仪器施加的压力将不再改变，所以该受试者在Valsalva 动作时脉位依然处于沉取状态。故本实验仅从“数、形、势”三个方面对实验结果展开讨论。

在脉“数”属性中，脉率的增高与Valsalva 动作所造成的心血管影响相对应，是心输出量和血流量降低所导致的心率代偿性上升的结果[17]；从中医理论来看，脉数可主虚主阴亏，这与血流量降低的原理相吻合。脉律升高则是因为在Valsalva 动作中心率一直处于不断的变化之中，故脉律的变异系数会比自然状态高。

对于脉“形”属性的弦紧度来说，实验性芤脉的弦紧度比自然状态低。关于脉的弦紧度，傅骢远等[18]认为外周阻力和心输出量分别在控制主动脉根部血液的流出量和流入量中起着主要作用，即共同决定着血管内的血流增量及其产生的张力变化，其中心输出量和外周阻力增大都可造成脉的弦紧度上升。由此看来，Valsalva 实验所造成的实验性芤脉一方面回心血量减少造成心输出量急剧降低，另一方面血液的外周阻力减小，即会出现脉的弦紧度下降。

在脉“势”属性中，Valsalva 实验性芤脉的脉力相对于自然状态有所减小，这是心输出量和血流量降低造成脉道不够充盈导致的必然结果。PWV 指脉波从主动脉根部传播到寸口关部桡动脉处的平均速度，是一个用来反应动脉弹性及可扩张的非侵入性指标，这个值的大小与血管壁硬度呈正相关[19]。

3.1.3 实验性芤脉模型可指导临床

由于患者在失血和伤津两种情况下会出现血容量急剧减少，这时都需采取急救措施，而经过输血和补液使血容量恢复后，芤脉便随之消失。正因为芤脉存在的时间较短，所以被观察和检测脉图的机会较少，有必要建立实验模型来研究。Valsalva 动作产生的实验性芤脉的脉图参数与病理性芤脉的脉图参数高度一致，可作为人体无创的中医失血、伤津模型。

3.2 气、血、津液

《灵枢·决气》：“余闻人有精、气、津、液、血、脉，余意以为一气耳”，精、气、津、液、血、脉这六者有着密不可分的联系，同出而异名，是人体生命活动不可或缺的物质基础。《灵枢·营卫生会篇》曰：“中焦亦并胃中，出上焦之后，此所受气者，泌糟粕，蒸津液，化其精微，上注于肺脉，乃化而为血”。阐述了血的生成变化过程。“津液和调，变化而赤为血”，“营合者，泌其津液，注之于脉，化以为血，以荣四末，内注五脏六腑（《灵枢》）”。是为津血的相互关系，即津液与血均为液体，主要功能为营养、滋润，性质均属阴。生理上，津液是血液的重要组成部分，血的一部分渗出脉外，形成津液。津液与血液同源互化，虽异名但关系密切。因此，机体各组织器官的生理活动有赖于气血津液的生成和代谢“血为气之母，气为血之帅”。正因为血能载气，Valsalva 动作时气随血液聚集到机体外周，进而引起机体的一系列变化。

4 结语

本研究通过四诊合参辅助诊疗仪将改良Valsalva动作前和Valsalva 动作时的中医四诊合参信息数字化、量化，对比建立了人体无创的中医失血、伤津模型。从压力脉图特征、中医脉象原理、心血管生理基础和“位、数、形、势”等角度，将Valsalva 实验无创方法建立的实验性芤脉“脉变”模型与病理性芤脉进行比较，获得了高度的一致性，说明使用这种方法建立对病理性芤脉进行复制的实验室模型可靠、稳定、重复性高、操作性强，使传统的“心中了了，指下难明”只可意会，不可言传的中医脉诊转变为可数字化、量化的脉诊模型。