對于傳統中醫脈搏診斷的現代研究【中文3720字】【PDF+中文WORD】

對于傳統中醫脈搏診斷的現代研究【中文3720字】【PDF+中文WORD】,中文3720字,PDF+中文WORD,對于,傳統,中醫,脈搏,診斷,現代,研究,中文,3720,PDF,WORD 【中文3720字】 對于傳統中醫脈搏診斷的現代研究 許歷生 王寬全 哈爾濱科技研究院 計算機科學工程實驗室 哈爾濱 150001 中國 香港理工大學 香港 摘要：這篇文章通過一些現代信號處理的方法展示了中國傳統脈搏診斷研究。為了揭開中醫脈診的神秘面紗并證明它的有效性，我們首先要談論他的重要性，其次，我們提供了一個關于中醫脈診發展的調查。第三，我們把一些現代先進的信號處理方法應用于脈搏波形分析，并闡明了一些實驗的結果。第四，我們介紹了脈搏信號采集系統。最后，我們也對工作重點和未來發展方向作出了闡述。 關鍵詞：中國傳統脈診，脈搏波形。 1. 介紹 中國傳統脈診經過5000年的醫藥歷史紀錄被證明為有效的方法。當今，中國傳統脈診已經被越來越多的西方人所認識和著迷。例如Leon Hammer,一個臨床醫生、老師和作家，已經在過去的幾十年內一直傳授脈搏診斷知識。關于脈搏診斷的論壇也越來越多，例如yahoo上的這種論壇就像雨后春筍般地發展了起來[1][2]。 但是由于很難精通，許多人還是把中醫脈診看作神秘的東西。因此，我們需要介紹中醫脈診并且讓越來越多的人了解它。許多種儀器和系統可以自動的檢測患者的脈搏，這表明對于中醫脈診的研究是重要的并且是成功的，但是由于脈搏的復雜性和多變性，對于中醫脈診的現代研究卻停滯了下來[3]。盡管如此，對于醫學傳感器、模式識別、信號處理、數據庫和其他相關領域的發展仍會促進中醫脈診研究的進步。 這篇論文的目的是介紹中醫脈診中的一些現代信號處理的技術并且指出其光明的未來。在第二部分，我們首先闡明了中醫脈診的背景、重要性和最近中醫脈診的概況。其次，該文在第三部分講述了一些關于脈搏波形和其相應的實驗結果的現代信號處理方法。在第四部分指出了將來的任務、重點和現在對于中醫脈診研究的局限性。除此之外， 此文還給一并給出了一些關于中醫脈診英文術語的中文解釋（在圓括弧里）。 2、中醫脈診的近代研究 脈搏分析——四種TCM脈診方法之一，通過套在患者手指上來顯示出動脈的特征來判斷疾病類型。很多西方學者認為脈搏波形正如心電圖一樣，并且心電圖的分析已經足夠了。但是通過幾個電極采集的心電圖的信號只是反映了身體的生物電信息。而通過分析脈搏信號的壓力波動，醫生們可以探測和預測出一些心電圖所顯示不了的癥狀和特征。中醫脈診不僅可以推斷出病變的位置和程度，還是一種由聯合國推出的方便、便宜、無痛、無創傷和無副作用的方法[4]。 為了表明脈搏診斷的科學重要性，自從1950年就有了很多關于TCM、現代醫學、醫學工程和其相關的領域研究。但是其中的一些并沒有以傳統中醫脈診的理論為基礎。除了在中國的一些研究人員，許多來自日本[5]、韓國[6][7]、德國[8]、加拿大和美國的學者也對傳統中醫脈診所感興趣[9]。為了使脈搏客觀化，工程師們已經設計出很多種脈搏傳感器來采集脈搏信號。在所有的這些傳感器當中，壓力傳感器可以最好的反映出脈搏的信息，正如傳統中醫脈診那樣。由上海醫學設備公司所制造的HMX脈搏傳感器在操作中有著很好的再生性[10]。依照McDonald的關于彈性腔的理論[11]，劉照榮研究了循環系統[12]。但是心血管系統太復雜了以至于很難精確的建模，這個雖然是很有意義的但是還是需要更為系統化的研究。不僅如此，有關于我們現代人類新的疾病和問題已經開始顯示出與中國傳統醫學脈診的一致性。例如：AIDS的散脈和一種關于癌癥的節脈是近期發現的綜合病癥中具有一定特征的脈搏[13]。近期，參數主要是通過時域的信號處理方法來提取，比如說計算幅度、斜率、面積等等。由于這種方法有很多的限制，關于中醫脈診的研究進步不大。正如文明加快了現代信號處理方法的應用，一些生物醫學科技有了新的進展，比如說語音識別和簽名識別。因此，對于中醫脈診的研究應該與現代信號處理相結合。 3、我們對于中醫脈診的研究 在這個部分 ，所有的脈搏數據由我們的脈搏采集系統采集，這個系統包括一組脈搏傳感器、適配器、放大器和計算機。這個叫做HMX-4的傳感器是由上海醫用設備有限公司生產的，它不同于研究西藥所用的傳感器，而是由帶有懸壁的雙曲接觸式終端。我們的傳感器探頭是有一個面積為29.4mm梯形組成,這樣可以使探頭的變化不會影響到他的穩定性.因此,可以保證這種客觀、穩定、高精確度的脈搏波形。接下來所講得的是我們從脈搏數據庫中所研究的三個要點。 （1） 基線漂移 脈搏波形很容易被外界的因素所影響，比如說呼吸、身體的運動等等。整體的脈搏隨著呼氣而下降，隨著吸氣而上升。憋氣可以是脈搏更穩定，但是這些限制會導致病人的不舒服和不方便，而且限制我們采集長時間的穩定的脈搏。因此，我們設計個這個基線漂移的算法[14]。在圖1種的信號三，脈搏會隨著它的基線而調整，它的原始脈搏是信號一，信號二是呼氣和一些其它的干擾。 圖一：實際脈搏和濾波后的小波 （2）時域參數特征提取 關于脈搏參數的提取，這篇文章提出了兩種分析方法：X軸分析和Y軸分析。應用X軸分析方法可以計算出心臟收縮和其他相關的參數。除此之外，通過Y軸分析方法可以得到主峰寬度和脈搏波形外部特征的參數。正如圖2所示，我們首先得到了主峰值Pm，然后畫一條y=Pm,再畫出幾條x軸的平行線，比如y=0.99*Pm,y=0.98*Pm....y=0.02*Pm,y=0.01*pm.之后，脈搏波形會被這些線所隔斷，這些隔斷的面積就可以計算了。根據這些面積的趨勢，我們可以分類出脈搏波形。如果我們結合這兩種面積分析方法，脈搏的分類會更令人滿意。 圖二：Y軸面積分析方法的示意圖 （3）現代脈搏波形處理 ling y wei發現脈搏功率譜的能量與疾病有一些的聯系。這表明脈搏圖象頻率分析是很重要的。圖三展示了我們頻域分析的結果。從頻域功率譜的分析，我們發現頻譜包絡的比率在分析人們物理狀態時是非常重要的。平滑的脈搏包含的前三個波峰比其他普通脈搏更高。緊脈的功率譜波形由兩個主峰并且其他的波峰非常的小。運用功率譜的分析方法，我們還可以分析出慢脈、快脈、緩脈、散脈、結脈、促脈、代脈等等[15-19]。與此同時，臨近脈峰也是疾病程度的一個重要判斷指標。正常人的脈搏頻譜峰值之間的距離是相同的并且每個波峰都很均衡化。 圖三：平脈、緊脈和正常人脈搏頻譜功率 還有一些其它的頻率分析方法。倒膜分析方法是其中一種有用的方法。在圖四中，第一個波峰告訴我們脈搏的周期是一秒。 圖四 除此之外，許多噪聲例如高頻噪聲和刺激噪聲都帶進了脈搏信號。利用小波去減少噪聲是令人滿意的，尤其是外部沖擊噪聲，但是FFT分析方法不能用于此處。外部沖擊功率譜充滿了整個頻譜所以很難檢測出沖擊脈搏的存在；而小波分析方法、時域分析方法可以用在此處。如圖五所示，我們可以找到a1,a2,a3,a4,a5和S信號的分解變得越來越平滑。高頻率的噪聲被提取出來。高頻的分解非常小所以我們可以得出的結論是脈搏頻率非常的低。小波分析方法可以應用于生理信號，比如心電圖、腦電圖，獲得了很大的成功[20]。這些方法還可以用于中醫脈診。 圖五(a) 原始信號盒小波分析后的信號 圖五(b) 小波分解頻率 在haar小波分析、Daubechies小波分析、雙正交小波分析等等，我們發現分解出來的波與母波有差別。所以最好的方法是根據脈搏的特征提取母波。同時，一些其它的時域分析方法也可以對醫學信號分析有很大的促進[21]。圖六表明了脈搏和它的短時傅立葉變換結果。 圖六：脈搏和它的STFT分析 對于脈搏分析方的選擇是很重要的。由于以上所提及的脈搏的多變性，一些科學的方法需要用上。光憑統計數據不能一直都有幫助。但是還是需要一些信號處理的算法。一些關于脈搏的現代的信號處理算法研究已經有了一些發展，一些技術已經應用于心臟聲音的研究，比如小波分析、STFT、高頻譜、AR-頻譜陣列、自然網絡等等，這些方法也可以應用于中醫脈診中[22]。語音處理方法也可以作為參考。在我們日益增長的脈搏數據庫的基礎上，我們的實驗室會提高脈搏圖信號處理效率和模式識別。 4、結論 為了探尋傳統中醫脈搏的機理，這邊文章作了很多關于脈搏波信號處理方法的研究。在時域中，一種新的面積分析方法別提出。在頻域中，FFT和小波時頻方法應用于波形分析。我們以討論中醫脈診的發展方向來結束本文。 （1） 以中醫脈診的標準化為重點； （2） 統一脈壓采集儀器，中醫脈診的分析方法和標準化； （3） 將完整的和動態的中醫脈診研究和臨床結合起來； （4） 應用一些現代信號處理技術并且尋找中醫脈診的新突破； （5） 將一些其它的診斷方法結合進來，例如舌頭診斷、心電圖、腦電圖。 參考文獻： [1]Leon Hammer, 當代中醫脈診,2001 [2]http://groups.yahoo.com/group/AdvancedPulseDiagnosis 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