摘 要：人體穴位針灸治病在中醫(yī)的知識體系中占有重要的作用，由于人體穴位上的生物電在某些方面的特性與中醫(yī)理論的部分內(nèi)容和解釋有相似之處，所以在人體穴位上我們能否通過電信號采集的手段找到更多有用的信息為人體穴位在診療上的理論的相關(guān)發(fā)展提供更多的研究手段就是本文研究的目的。

關(guān)鍵詞：穴位皮下神經(jīng)；神經(jīng)電信號；小波變換

中圖分類號：TH776

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人們試圖用各種科技手段來解釋傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的各種理論，其中對人體經(jīng)絡(luò)穴位信息的數(shù)字化研究就是其重要研究方向之一。

腧穴也就是我們常說的穴位，人體上主要有14條骨干經(jīng)絡(luò)，共分布有361個穴位[1]。這些穴位是人體臟腑經(jīng)絡(luò)之氣輸注出入的特殊部位，既是疾病的反應(yīng)點，又是針灸臨床的刺激點?，F(xiàn)代生物學(xué)發(fā)現(xiàn)人體的經(jīng)絡(luò)穴位與人體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有著高度的一致性，人體生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和中醫(yī)的人體經(jīng)絡(luò)穴位網(wǎng)絡(luò)的契合度高達99.9%。而動作電位是指可興奮神經(jīng)細(xì)胞受到刺激時在靜息電位的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴布的電位變化過程。動作電位由鋒電位（迅速去極化上升支和迅速復(fù)極化下降支的總稱）和后電位（緩慢的電位變化，包括負(fù)后電位和正后電位）組成，鋒電位是動作電位的主要組成成分，因此通常意義的動作電位主要指鋒電位。動作電位的幅度約為90-130mV，動作電位超過零電位水平約35mV，這一段稱為超射，神經(jīng)纖維的動作電位一般歷時約0.5-2.0ms，可沿膜傳播，又稱神經(jīng)沖動，即興奮和神經(jīng)沖動。

要將上述電信息進行計算機編碼采集的信號必須要滿足以下兩個條件：

1 抗干擾性

設(shè)計上保證采集數(shù)據(jù)的正確率，使測量到的電位波形數(shù)據(jù)能客觀反映出穴位皮下神經(jīng)的電位。由于皮下神經(jīng)的電位信號的電壓為mV級，測量區(qū)間范圍在35mV-190mV之間屬于小信號，比較容易受到體液，淋巴液等可導(dǎo)電物質(zhì)的干擾，所以要設(shè)置相關(guān)的屏蔽和濾波措施以取保將干擾排除。三是將信號采集的頻帶設(shè)計為500HZ到2000HZ之間，以符合神經(jīng)電位的平率特征以此更近一步的確保采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 穩(wěn)定性

為使采集的電位波形完整穩(wěn)定，系統(tǒng)的電源供電采用雙模塊設(shè)計確保電源供電的穩(wěn)定性，盡可能采集較高頻率上的信號，并且硬件上的采集自動化，定時化設(shè)定范圍可調(diào)，每次采集的過程不易過長。

圖1 設(shè)想的采集系統(tǒng)框圖

采集到數(shù)據(jù)后還必須對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，主要目的是進行更進一步的降噪處理，主要是去除低頻諧波。擬使用小波分析降噪，小波分析具有良好的時頻局部化能力是一種廣義上的窗口傅里葉變換，對信號（函數(shù)）逐步進行多尺度細(xì)化，最終達到高頻處時間細(xì)分，低頻處頻率細(xì)分，能自動適應(yīng)時頻信號分析的要求，它可以隨尺度減小而向高頻移動且頻帶變寬頻域分析精度降低，對于局部信息十分適合用來進行分析和研究。

通過對平方可積函數(shù)空間的定義：

L2（R）=﹛f（x）：∫|f（x）|2dx<+∞﹜ （1）[2]

設(shè)定一個函數(shù)Φ（x）在空間L2（R）上可以滿足不等式：

（2）[2]

如果滿足我們就稱該函數(shù)f（x）為容許小波，在部分資料上也稱為基本小波或母小波。式（2）稱為容許條件，通過平移和伸縮母小波可得：

（3）

該式中的a表示了一個小波函數(shù)的尺度因子，b稱為一個小波函數(shù)的平移因子。如果采樣信號為f（t）那么：

（4）[2]

上式就可以認(rèn)為是f（t）的連續(xù)小波變換，其逆變換式為：

（5）[2]

分析公式（4）和公式（5）我們可以發(fā)現(xiàn)其實相互的逆運算，在實際運用中前者用來完成對信號進行分解和分析，逆運算用來完成信號的重構(gòu)。

為了能針對圖1的硬件系統(tǒng)采集的數(shù)字信號的處理，還需要進行離散化，過程為將母小波的a值和b值離散化，假設(shè)a=aj0，b=aj0k；j，k∈Z。就可以得到如下離散基本小波公式：

Φj，k（t）=a0-j/2Φ（a0-j/2t-k） （6）[2]

由該公式可推導(dǎo)出離散小波變換公式：

（7）

對信號進行降噪分析，在這里設(shè)上位機接收到得信號為f（x），其基于小波公式的降噪分析可表示為：

（8）[2]

式中，函數(shù)φj，k（t）表示的參數(shù)為尺度參數(shù)，函數(shù)Φj，k（t）表示的參數(shù)為小波參數(shù)。這兩者的表達式為：

φj，k（t）=2-j/2Φ（2-jt-k）j，k∈z （9）[2]

Φj，k（t）=2-j/2Φ（2-jt-k）j，k∈z （10）

在式（9）中φj，k（t）是尺度空間Vj的標(biāo)準(zhǔn)正交基，在式（10）中Φj，k（t）是小波空間Wj的標(biāo)準(zhǔn)正交基。尺度上從l到j(luò)的不同子空間的范圍內(nèi)，在這個范圍不同的空間j的系數(shù)cd1、cd2、…cdj和系數(shù)ca1，ca2…caj稱為細(xì)節(jié)系數(shù)和近似系數(shù)。這些系數(shù)將在后續(xù)的去噪過程部分使用到，在MATLAB下要使用到的函數(shù)命令且均可通過MATLAB小波工具箱找到并完成相關(guān)的計算獲得。

在本文的硬件系統(tǒng)獲取信號后，通過上述方法對采集到的經(jīng)穴電位信號進行處理，最終在計算機分析之編碼前完成去噪處理，這樣提取出來的信息就比較可信和有效，使對穴位生物信號信息的采集和編碼應(yīng)用具有了信息源上的可行性。

參考文獻：

[1]廓長青.針灸學(xué)現(xiàn)代研究與應(yīng)用（全二冊）[M].北京：學(xué)苑出版社，1998.

[2]（美）戈斯瓦米（Goswami j.c.），（美）錢（chan.A.K.）.小波分析理論、算法及其應(yīng)用[M].許天周，黃春光，譯.北京：國防工業(yè)出版社，2007.

作者簡介：秦川（1982-），男，湖南益陽人，碩士，助教，研究方向：計算機。

作者單位：廣西大學(xué) 計算機與電子信息學(xué)院，南寧 530004