閃增郁，陳燕萍，黃大威，逯 波，馮淑怡，陳 巖

(中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，北京 100700)

《素問(wèn)·生氣通天論》曰:“天地之間，六合之內(nèi)，其氣九州、九竅、五藏、十二節(jié)，皆通乎天氣……此壽命之本也。”為探討人體“通乎天氣”的規(guī)律，本文從平人四時(shí)脈的角度進(jìn)行了研究。中醫(yī)臨床醫(yī)學(xué)的奠基典籍，張仲景著《傷寒雜病論》，在《內(nèi)經(jīng)》四時(shí)脈法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用和發(fā)展了因時(shí)辨脈的思想。明代醫(yī)學(xué)大家李中梓在其脈學(xué)專著《診家正眼》中將四時(shí)八節(jié)與六氣聯(lián)系起來(lái)，并有《脈分四時(shí)六氣專論》，并發(fā)明了“六氣診候圖”。李氏謂依圖斷之，無(wú)不驗(yàn)者［1］。

中醫(yī)認(rèn)為，根據(jù)時(shí)令變化，臟氣當(dāng)旺之時(shí)，脈氣應(yīng)有余。應(yīng)用新技術(shù)、新方法對(duì)正常人(平人)“四時(shí)脈”模型及其參數(shù)變化規(guī)律的研究，在方法學(xué)、理論和實(shí)踐方面有重要意義［2］。

1 對(duì)象

觀察對(duì)象均為我院在職職工，均身體健康、無(wú)器質(zhì)性病變病史，男21人，年齡27～55歲，女21人，年齡26～53歲，共測(cè)試231人次。

2 方法

2.1 信號(hào)采集

2.1.1 儀器 采用我們自主研發(fā)的“高精度智能機(jī)械手中醫(yī)脈診信息采集分析系統(tǒng)”(獲國(guó)家專利及全國(guó)專利展覽會(huì)銀獎(jiǎng))進(jìn)行脈診信息的采集。

2.1.2 方法 采集受試人左右手寸、關(guān)、尺6部脈的脈診信息。為了使傳感器在采集過(guò)程中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化定位，采集前測(cè)量受試人的前臂長(zhǎng)和腕周長(zhǎng)，用于儀器自動(dòng)定位寸、關(guān)、尺，并自動(dòng)尋找脈搏搏動(dòng)最大點(diǎn)進(jìn)行立體定位后，進(jìn)行信號(hào)采集。6部脈共采樣90 s，采樣頻率1000 Hz。

為探討平人脈“通乎天氣”的規(guī)律，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)當(dāng)天太陽(yáng)照射角度、最高氣溫、最低氣溫、日出時(shí)間、日落時(shí)間、晝時(shí)長(zhǎng)、夜時(shí)長(zhǎng)等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.1.3 時(shí)間 對(duì)同一組受試人，在2012年夏季的大暑(7月23日至25日)、處暑(8月22日至24日)、秋季的秋分(9月19至21日)、霜降(10月22日至24日)、冬季的小雪(11月21日至23日)、冬至(12月19日至21日)3個(gè)季節(jié)，6個(gè)月內(nèi)6個(gè)節(jié)氣點(diǎn)3d內(nèi)的上午進(jìn)行信號(hào)采集。

2.2 信號(hào)分析

2.2.1 濾波 采用離散余弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)方法對(duì)原始脈圖信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，由于脈圖信號(hào)的有效頻段在0.5至48 Hz之間，因此設(shè)濾波的截止頻率為低頻0.5 Hz，高頻48 Hz。再用逆DCT方法將信號(hào)還原為時(shí)域信號(hào)進(jìn)行建模。

2.2.2 建模 采用我們創(chuàng)新的建模方法，即余弦函數(shù)諧波擬合脈圖法，對(duì)逐個(gè)心動(dòng)周期進(jìn)行回歸擬合，作為脈圖信號(hào)的數(shù)學(xué)模型。

2.2.3 參數(shù) 每部脈的32個(gè)參數(shù)為24個(gè)頻域參數(shù)，7個(gè)時(shí)域參數(shù)、脈位，24個(gè)頻域參數(shù)為12個(gè)諧波的初相角，12個(gè)諧波的峰值。7個(gè)時(shí)域參數(shù)采用傳統(tǒng)的時(shí)域脈圖特征參數(shù)，包括主波幅值(h1)、急性射血期時(shí)值(t1)、在h1上1/3處的時(shí)值(W)、降中峽幅值/主波幅值(h4/h1)、收縮期時(shí)值(t4)、重搏波幅值/主波幅值(h5/h1)、舒張期時(shí)值(t5)。每部脈各有32個(gè)參數(shù)，加上心率參數(shù)，6部脈共有32×6+1=193個(gè)參數(shù)，供分析用。

脈位數(shù)據(jù)是指儀器自動(dòng)尋找脈搏搏動(dòng)最大點(diǎn)進(jìn)行脈搏信號(hào)采集時(shí)，傳感器所感受靜壓力的大小。

2.2.4 分類判決 分類判決是基于已知的2組或多組數(shù)據(jù)，建立1種判決函數(shù)和判決準(zhǔn)則并將其區(qū)分開(kāi)來(lái)的方法。

最小二乘回歸分類，是通過(guò)引進(jìn)一對(duì)多線性相關(guān)系數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一維指標(biāo)向量作為回歸的應(yīng)變量。設(shè)定一個(gè)階數(shù)K(=7)，在大略為193K個(gè)各種可能的模型中，用逐次前后向不完全搜索進(jìn)行選優(yōu)的最小二乘回歸程序，對(duì)上述一維指示向量進(jìn)行回歸，選擇前L(=20)個(gè)最佳模型，最后用回歸指數(shù)做統(tǒng)計(jì)分析提供軟判決。

2.3 動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)

2.3.1 “動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化”定位—將中醫(yī)“同身寸”原理引入脈診傳感器定位，使得體型不同的個(gè)體得以在相同的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行雙手六部脈定位。

2.3.2 “動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化”建?！獙⒏道锶~級(jí)數(shù)原理引入脈圖建模，使得不同形狀的脈圖得以在相同的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行建模。

3 結(jié)果

圖1顯示，對(duì)6個(gè)月節(jié)氣脈圖參數(shù)進(jìn)行最小二乘分類。

圖1 6個(gè)月節(jié)氣脈圖參數(shù)最小二乘分類結(jié)果

3.1 大暑-小雪脈圖變化最大

圖1顯示，在對(duì)平人大暑-小雪2個(gè)節(jié)氣的脈圖參數(shù)進(jìn)行分類時(shí)，由篩選出最有代表性的7個(gè)參數(shù)進(jìn)行分類判決，正確區(qū)分率達(dá)到100%，說(shuō)明應(yīng)用這7個(gè)參數(shù)對(duì)42個(gè)受試人進(jìn)行分類，2個(gè)節(jié)氣之間的個(gè)體沒(méi)有重疊。

3.2 大暑與-秋分、霜降的區(qū)分率達(dá)到或超過(guò)95%

對(duì)平人大暑與秋分、大暑與霜降節(jié)氣的脈圖，優(yōu)選出7個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行分類判決，正確區(qū)分率達(dá)到95%、98%，說(shuō)明其脈圖的差異也較大。

3.3 處暑與秋分、小雪與冬至脈圖變化較小

對(duì)于平人處暑-秋分、小雪-冬至節(jié)氣的脈圖，優(yōu)選出7個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行分類判決，正確區(qū)分率最低，但也達(dá)到76%和77%。

3.4 脈位與日照角度、日落時(shí)間、氣溫等數(shù)據(jù)顯著相關(guān)

圖2顯示，6個(gè)月節(jié)氣脈位與太陽(yáng)照射角度等數(shù)據(jù)情況，為表1內(nèi)容的圖示。由于坐標(biāo)軸標(biāo)示數(shù)值的方法與中醫(yī)脈診時(shí)浮沉的感覺(jué)正好相反，故對(duì)脈位數(shù)據(jù)求其相反數(shù)，以方便觀察和理解結(jié)果。

圖2 6個(gè)月節(jié)氣脈位與太陽(yáng)照射角度等數(shù)據(jù)情況

由于收集的數(shù)據(jù)量綱不同，如脈位(浮沉)、日落(時(shí)間)、日照(角度)、氣溫(攝氏度)，表現(xiàn)出變量在數(shù)量級(jí)和計(jì)量單位上的差別。為各變量之間具有可比性，并能在一張圖上直觀地表示出來(lái)，就要對(duì)各變量數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，或者叫無(wú)量綱化處理。

表2中數(shù)據(jù)采用Z標(biāo)準(zhǔn)化變換。Z值即每一變量值與其平均值之差除以該變量標(biāo)準(zhǔn)差。無(wú)量綱化后各變量的平均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1，從而消除量綱和數(shù)量級(jí)的影響。表2顯示，脈位與太陽(yáng)照射角度、日落、晝時(shí)長(zhǎng)、最高氣溫、最低氣溫呈負(fù)相關(guān)，與日出時(shí)間和夜時(shí)長(zhǎng)呈正相關(guān)。無(wú)論正相關(guān)還是負(fù)相關(guān)，在0.01水平(雙側(cè))均為顯著相關(guān)。日落時(shí)間相關(guān)系數(shù)最高(－0.958)，最高氣溫相關(guān)系數(shù)最低(－0.836)。

表1 脈位與日落時(shí)間、晝時(shí)長(zhǎng)、氣溫變量Z值

表2 脈位與日落時(shí)間、晝時(shí)長(zhǎng)、氣溫等變量的Pearson相關(guān)性檢驗(yàn)

4 結(jié)論

4.1 人體隨季節(jié)變化可在脈圖上反映

圖1顯示，雖然每次測(cè)試間隔最小時(shí)間僅1個(gè)月，但用脈圖參數(shù)已經(jīng)可以較好地區(qū)分平人不同節(jié)氣間的脈圖，說(shuō)明脈隨季節(jié)變化的現(xiàn)象是確實(shí)存在。

4.2 脈位變化是重要影響因素

古人在認(rèn)識(shí)中醫(yī)脈象時(shí)強(qiáng)調(diào)要認(rèn)清脈的位、數(shù)、形、勢(shì)，且將脈位放在首要位置。我們的研究結(jié)果證實(shí)，脈位是對(duì)季節(jié)變化最明顯的參數(shù)，六部脈位組間方差分析P值均為零，且與日照角度、氣溫等相關(guān)性非常顯著。這是前述文章未能提供的情況。

5 討論

對(duì)四時(shí)脈的研究，目前理論研究多于實(shí)驗(yàn)研究，理論研究多是對(duì)《內(nèi)經(jīng)》時(shí)臟脈的梳理與解讀，如成振鏞、李曉君等《內(nèi)經(jīng)》四時(shí)五臟脈研究。實(shí)驗(yàn)研究方面，報(bào)道較多的是人體血壓日節(jié)律的研究，如潘暉對(duì)高血壓病患者晝夜血壓節(jié)律與靶器官損害關(guān)系的研究，證明高血壓病患者50%以上血壓有晝夜節(jié)律異常，血壓晝夜節(jié)律異常者左室肥厚、頸動(dòng)脈斑塊發(fā)生率明顯增加［3］。

關(guān)于中醫(yī)相關(guān)的四時(shí)脈研究，我們?cè)贑NKI中(1979～2011年)只檢索到2篇脈與節(jié)律有關(guān)的文獻(xiàn)。1984年張伯訥、費(fèi)兆馥等曾對(duì)16例正常男青年左關(guān)脈四季變化規(guī)律初步探討，證明左關(guān)脈圖主峰波高在四季存在夏季最高、冬季最低的周期性變化，脈位冬季比夏季沉(但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)［4］。1991年朱傳湘、李冰星等對(duì)63例正常人左關(guān)四季與晝夜脈象變化進(jìn)行初步觀測(cè)［5］，也從時(shí)域指標(biāo)證明人體四季及晝夜脈象存在一定的節(jié)律性。但同時(shí)對(duì)雙手寸關(guān)尺6脈的四時(shí)變化進(jìn)行觀察還未見(jiàn)到。

在結(jié)果上較之上述2篇文章的最大不同是，一是我們不但觀察到脈位夏浮冬沉的現(xiàn)象，而且在統(tǒng)計(jì)學(xué)上有顯著意義;二是將脈與天地變化等因素相聯(lián)系進(jìn)行相關(guān)分析;三是我們觀察雙手6部脈的變化情況。

結(jié)果上的不同源于方法上的進(jìn)步，我們較之他人在方法上的不同是，在信號(hào)采集方法上，前述研究均采用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)定位傳感器的方法，該方法存在人為因素影響大、重復(fù)性差的缺點(diǎn)［6］。我們采用的基于傳感器動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，融合了數(shù)字控制及虛擬儀器技術(shù)，用統(tǒng)一的算法由計(jì)算機(jī)控制完成定位傳感器的工作。在信號(hào)處理方法上，前述研究只在時(shí)域范圍開(kāi)展了相關(guān)研究，未從頻域角度進(jìn)行分析。我們的工作顯示，對(duì)于脈圖分析頻域參數(shù)較時(shí)域參數(shù)更靈敏可靠(時(shí)域點(diǎn)的尋找存在不確定性)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)較少的頻域參數(shù)可以完全復(fù)原原始脈圖，而通過(guò)相同數(shù)量的時(shí)域參數(shù)復(fù)原脈圖則很難。

本研究的意義在于:首先說(shuō)明傳統(tǒng)中醫(yī)將脈位列為位數(shù)形勢(shì)的第一位合理性，并提示在脈圖研究中對(duì)于頻域參數(shù)應(yīng)給予更多的注意;其次為中醫(yī)“人與天地相應(yīng)”的理論，用現(xiàn)代科學(xué)數(shù)據(jù)提供了支持證據(jù);其三對(duì)于認(rèn)知四時(shí)平脈有所幫助。

我們的體會(huì)是技術(shù)創(chuàng)新是發(fā)現(xiàn)規(guī)律的重要一環(huán)。

［1］宋晨生.《內(nèi)經(jīng)》四時(shí)脈法淺談［J］.光明中醫(yī)，2007，22(2):1-3.

［2］閃增郁，陳燕萍，汪南玥，等.四時(shí)脈象變化規(guī)律是藏象現(xiàn)代研究的一個(gè)重點(diǎn)［J］.中國(guó)中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2010，16(6):466-467.

［3］潘暉.高血壓病患者晝夜血壓節(jié)律與靶器官損害的關(guān)系［J］.現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2010，19(34):4397.

［4］張伯訥，梅建平，殷文治，等.正常人脈象四季變化規(guī)律的初步探討［J］.上海中醫(yī)藥雜志，1984，(10):42-45.

［5］朱傳湘，李冰星，李紹芝，等.對(duì)正常人四季與晝夜脈象變化的初步觀測(cè)［J］.湖南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991，11(1):36.

［6］閃增郁，陳燕萍，汪南玥，等.中醫(yī)脈診信號(hào)采集與分析研究中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題［J］.中國(guó)中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2009，15(1):77-78.