陳瑞，張春柯，王憶勤，燕海霞，郭睿

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，上海 201203；2.上海市健康辨識與評估重點實驗室，上海 201203

《中國心血管病報告2018》顯示，中國冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。╟oronary atherosclerotic heart disease，CHD）患者約1100 萬[1]。CHD 指因冠狀動脈粥樣硬化引起冠狀動脈管腔內(nèi)狹窄、堵塞，甚至形成斑塊，導(dǎo)致心肌組織血氧供需失衡的疾病，可引起心肌梗死、心力衰竭等并發(fā)癥[2]。凝血系統(tǒng)異常與冠狀動脈粥樣硬化是誘發(fā)CHD 的主要原因[3]，凝血因子和凝血機(jī)制是其發(fā)生發(fā)展過程中的重要因素[4]。有研究認(rèn)為，凝血功能檢驗可判斷心腦血管疾病患者的預(yù)后[5]。

傳統(tǒng)中醫(yī)脈診依賴于醫(yī)生經(jīng)驗及主觀判斷，其臨床應(yīng)用與傳承發(fā)展受到限制。隨著多學(xué)科理論和技術(shù)向中醫(yī)學(xué)交叉滲透，中醫(yī)脈診客觀化得以發(fā)展。脈圖分析與處理方法從線性向非線性發(fā)展，為深入挖掘脈診的臨床價值提供了新的思路與方法。人體是一個復(fù)雜系統(tǒng)，存在著廣泛耦合動力學(xué)現(xiàn)象，包括生物電磁現(xiàn)象、機(jī)械運(yùn)動、生物化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)現(xiàn)象、細(xì)胞動態(tài)反應(yīng)等，表現(xiàn)為強(qiáng)烈的非線性[6]。人體生理信號如脈搏信號具有非線性特征。在脈象信號分析中，時域、頻域等常見的線性分析方法難以挖掘脈象信號的非線性信息，會造成部分脈象信息丟失。有學(xué)者認(rèn)為，使用非線性動力學(xué)方法研究脈象信號，可挖掘出其內(nèi)在的非線性特征[7]。

遞歸定量分析（recursive quantitative analysis，RQA）是一種非線性動力學(xué)方法。本研究采用RQA分析方法提取CHD 患者脈圖的非線性特征，并與凝血指標(biāo)進(jìn)行典則相關(guān)分析（canonical correlation analysis，CCA），探討CHD 患者脈圖的非線性特征與凝血功能的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018 年7 月－2019 年11 月上海中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院及上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院心內(nèi)科住院CHD 患者205 例，其中女性93 例、男性112 例，平均年齡（64.1±11.0）歲。采集患者基本信息、脈象信號及凝血四項指標(biāo)[凝血酶原時間（PT）、活化部分凝血酶時間（APTT）、國際標(biāo)準(zhǔn)化比率（INR）及纖維蛋白原（FIB）]，對中醫(yī)證型無限制?；颊邔Ρ狙芯恐椋嬷湫畔?yán)格保密，資料僅用于本研究。本研究經(jīng)上海中醫(yī)藥大學(xué)倫理委員會審查批準(zhǔn)（8167150607）。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn)

①符合國際心臟病學(xué)會和協(xié)會/世界衛(wèi)生組織臨床命名標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)合專題組報告《缺血性心臟病的命名及診斷標(biāo)準(zhǔn)》[8]的CHD 患者；②能配合完成脈象信息采集者。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn)

①伴心律失常、瓣膜性心臟病、嚴(yán)重心力衰竭者；②伴嚴(yán)重內(nèi)分泌、血液、代謝系統(tǒng)性疾病及嚴(yán)重胃腸道、腎臟病者；③有惡性腫瘤者；④精神病患者。

1.4 脈象采集方法

保持室內(nèi)安靜，采集前向患者介紹相關(guān)流程，囑其盡可能保持呼吸平穩(wěn)?；颊呷⊙雠P位，前臂伸直，掌心向上，微握拳，手臂放松，左側(cè)腕關(guān)節(jié)下放置脈枕墊，采用壓力脈沖信息分析系統(tǒng)（Smart TCM-Ⅰ，上海亞太計算機(jī)信息系統(tǒng)有限公司）采集患者左腕掌側(cè)橫紋橈動脈搏動處脈圖，采集時間60 s，取最佳脈圖用于脈圖參數(shù)的提取與分析。

1.5 脈圖分析方法

遞歸圖是一種從二維圖形上觀察非線性時間序列內(nèi)部動力學(xué)遞歸現(xiàn)象的分析方法[9]，是分析系統(tǒng)非線性動力學(xué)特性的有效工具。對于實際采樣獲得的一維度時間序列如脈圖信號，為了研究其非線性動力學(xué)特性，可根據(jù)Taken 嵌入理論[10]，構(gòu)造遞歸圖。見圖1。

圖1 脈圖信號遞歸圖

遞歸圖方法簡單、易于實現(xiàn)，但不能實現(xiàn)對生理系統(tǒng)的定量分析。為了量化遞歸圖表現(xiàn)出的系統(tǒng)遞歸現(xiàn)象，研究者提出RQA[11-12]，主要包括以下測量參數(shù)：遞歸率（recurrence rate，RR，指遞歸圖中遞歸點的百分比），確定性（determinism，DET，指遞歸圖上構(gòu)成45°對角線結(jié)構(gòu)的遞歸點的百分比），對角線長度的均值（averaged diagonal length，L），最長對角線（length of longest diagonal line，Lmax），遞歸熵（entropy of diagonal length，ENTR，遞歸圖中45°對角線分布的Shannon熵），層狀度（laminarity，LAM，在遞歸圖中能夠形成垂直/水平結(jié)構(gòu)的遞歸點的百分比），誘捕時間（trapping time，TT，即豎直/水平線段長度均值，包含遞歸圖中垂直結(jié)構(gòu)的數(shù)量和長度，測量系統(tǒng)在一個特定狀態(tài)的平均時間），最長豎直/水平線段長度（length of longest vertical line，Vmax） 。不同的RQA 測度描述了系統(tǒng)不同的動力學(xué)行為，能反映遞歸圖中更豐富的信息。本課題組前期研究提取了脈圖的非線性動力學(xué)RQA 特征，發(fā)現(xiàn)脈圖RQA 特征在CHD 脈象識別[13]、證型識別[14]、與血脂的關(guān)聯(lián)研究[15]中得到較好應(yīng)用。本研究提取CHD 患者脈圖RQA 特征，并分析其與凝血指標(biāo)的相關(guān)性。

1.6 凝血指標(biāo)采集與檢測方法

患者入院后第2 日清晨空腹抽取靜脈血1.8 mL，置于含109 mmol/L 枸櫞酸鈉0.2 mL 抗凝管中顛倒混勻，3000 r/min 離心10min，取上清液，采用STA-REvolution 全自動血凝分析儀，凝固法檢測PT、APTT、INR，Clauss 法檢測FIB。Diagnostica Stago 公司提供儀器、配套試劑盒及質(zhì)控品。每日檢測前做好室內(nèi)質(zhì)控，標(biāo)本于采集后1 h 內(nèi)離心、3 h 內(nèi)完成檢測。

1.7 統(tǒng)計學(xué)方法

CCA 是利用2 組變量間的線性關(guān)系反映2 組變量間整體相關(guān)性的統(tǒng)計學(xué)方法。本研究令脈象RQA 特征為數(shù)據(jù)集set1＝{RR、DET、L、Lmax、、ENTR、LAM、TT、Vmax}，凝血四項為數(shù)據(jù)集set2＝{PT、APTT、INR、FIB}，采用SPSS25.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行CCA。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 簡單相關(guān)分析

CHD 患者脈圖RQA 特征與凝血四項的簡單相關(guān)分析見表1，各指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)均較小，該相關(guān)系數(shù)矩陣不能反映2 組變量間的實質(zhì)聯(lián)系。因此，采用CCA 進(jìn)一步分析。

表1 CHD 患者凝血四項與脈圖RQA 特征的簡單相關(guān)分析

2.2 典則相關(guān)分析

2.2.1 典則變量相關(guān)系數(shù)檢驗結(jié)果

CCA 的一般結(jié)果見表2。第一對典則變量的相關(guān)系數(shù)是0.608，大于2 組指標(biāo)間的任一簡單相關(guān)系數(shù)。檢驗總體中所有典則相關(guān)均為0 的假設(shè)時顯著性概率P＝0.000，在α＝0.05 顯著水平，否定所有典則相關(guān)為0 的假設(shè)，即至少有1 個典則相關(guān)是顯著的。提示CHD 患者脈圖RQA 特征與凝血四項有較強(qiáng)的相關(guān)性。因此，脈圖RQA 特征與凝血四項的相關(guān)性研究轉(zhuǎn)化為對第一對典則相關(guān)變量間關(guān)系的研究。

表2 脈圖RQA 特征參數(shù)與凝血四項指標(biāo)的典則相關(guān)分析

2.2.2 典則變量相關(guān)系數(shù)

CHD 患者脈圖RQA 特征標(biāo)準(zhǔn)化典則系數(shù)見表3，令脈圖RQA 特征的第一對典則變量為U1，U1＝1.584RR ＋0.270DET＋0.553L－ 0.093Lmax－0.244ENTR－0.368LAM－1.581TT＋0.846Vmax。由表達(dá)式可知，RR、L、LAM、TT 和Vmax與脈圖RQA特征第一對典則變量U1 相關(guān)系數(shù)較大，分別為1.584、0.553、-0.368、-1.581、0.846，提示U1 主要反映了RR、L、LAM、TT、Vmax的變化。

CHD 患者凝血四項的標(biāo)準(zhǔn)化典則系數(shù)見表4。令凝血四項的第一對典則變量為V1，則V1＝-0.144PT＋0.205APTT－0.629INR＋0.286FIB。由表達(dá)式可知，APTT、INR 和FIB 的第一對典則相關(guān)系數(shù)較大，分別為0.205、-0.629 和0.286，提示V1 主要反映了APTT、INR、FIB 變化。

第一對典則相關(guān)系數(shù)主要反映了脈圖RQA 特征RR、L、LAM、TT、Vmax與凝血指標(biāo)APTT、INR、FIB 的關(guān)系。

表3 CHD 患者脈圖RQA 特征的標(biāo)準(zhǔn)化典則系數(shù)

表4 CHD 患者凝血四項的標(biāo)準(zhǔn)化典則系數(shù)

2.2.3 典則載荷系數(shù)

脈圖RQA 特征參數(shù)在自身的典則載荷和在對方的典則交叉載荷見表5。第一對典則變量U1 中RR、TT、Vmax在自身典則載荷較高，分別為0.904、0.709、0.816，其余脈圖RQA 特征在自身典則載荷均較小。結(jié)合U1 表達(dá)式可知，TT相關(guān)系數(shù)為-1.581，與其在自身典則載荷正負(fù)相反，提示TT 在2 組變量間是一個校正變量。因此，U1 主要反映了RR、Vmax的變化。

表5 CHD 患者脈圖RQA 特征參數(shù)的第一對典則載荷與第一對典則交叉載荷

凝血四項在自身的典則載荷和在對方的典則交叉載荷見表6。第一對典則變量V1 中APTT、INR、FIB 在自身的典則載荷和在對方的典則交叉載荷均較大，在自身的典則載荷分別為0.792、-0.935、0.828，在對方的典則交叉載荷分別為0.481、-0.568、0.503，PT 在自身典則載荷和在對方典則交叉載荷均很小。結(jié)合V1 表達(dá)可知，APTT、INR、FIB 的相關(guān)系數(shù)與載荷系數(shù)正負(fù)相同。因此，V1主要反映了APTT、INR和FIB 的變化，且APTT、INR、FIB 與U1 的相關(guān)性較高。

表6 CHD 患者凝血四項的第一對典則載荷與第一對典則交叉載荷

2.2.4 典則相關(guān)結(jié)構(gòu)圖

結(jié)構(gòu)圖用以表示原始變量與典則變量間的相關(guān)系數(shù)陣[16]。第一對典則變量結(jié)構(gòu)圖見圖2。脈圖RQA特征RR 和Vmax可較好反映凝血四項的第一對典則變量V1，且與V1 呈正相關(guān)。凝血指標(biāo)APTT、INR、FIB 可較好反映脈圖RQA 特征的第一對典則變量U1，且APTT、FIB 與RR、Vmax呈正相關(guān)，INR 與RR、Vmax呈負(fù)相關(guān)。

圖2 CHD 患者脈圖RQA 特征參數(shù)與凝血四項的第一對典則變量結(jié)構(gòu)圖

3 討論

CHD 病理基礎(chǔ)主要是動脈粥樣硬化和血栓的形成。目前認(rèn)為，凝血異常是其發(fā)病的主要原因之一[3]。大多數(shù)CHD 患者存在高凝狀態(tài)或血栓狀態(tài)，嚴(yán)重血栓前患者會伴有明顯的血小板活化、FIB 明顯增高與纖溶功能下降[17]，，冠狀動脈內(nèi)血栓狀態(tài)是CHD 發(fā)展的最后階段[18]，一些凝血激活分子可反映高凝狀態(tài)或血栓形成等情況[19]。APTT 是直接反映內(nèi)源性凝血系統(tǒng)功能的指標(biāo)[20]。FIB 是由肝臟合成的一種由二硫鍵連接的糖化基蛋白，也是纖維蛋白前體，整個分子呈纖維狀，是粥樣斑塊纖維帽的主要成分，通過損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[21-22]、誘導(dǎo)紅細(xì)胞及血小板聚集[23]和影響血液黏度[24]，使血液處于高凝狀態(tài)。FIB 水平會隨著冠狀動脈病變程度加重而升高[25-26]，F(xiàn)IB 水平與心絞痛嚴(yán)重程度密切相關(guān)[27]。APTT、FIB是血栓前狀態(tài)常用檢測指標(biāo)[28]。有研究表明，測定APTT、FIB 可在一定程度上評估冠狀動脈病變程度，二者水平越高，多提示患者冠狀動脈病變程度越嚴(yán)重[29]。INR 作為評估外源性凝血功能狀況的重要指標(biāo)，在臨床上評價抗凝藥物有效性方面有很重要的意義[30]，INR 過低，有引起栓塞和腦卒中的風(fēng)險[31]。

《素問·痿論篇》有“心主身之血脈”，《瀕湖脈學(xué)》有“氣如橐龠，血如波瀾，血脈氣息，上下循環(huán)”。中醫(yī)學(xué)早已認(rèn)識到脈象的產(chǎn)生與心臟搏動、心氣盛衰、脈道通利和氣血盈虧相關(guān)。正如現(xiàn)代醫(yī)學(xué)所述，心血管信息如心臟功能、血管彈性、血流慣性、血液黏度等變化首先在脈搏波中得到反映與展現(xiàn)。因此，研究脈圖特征與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性，有助于了解引起脈圖變化的因素，挖掘脈圖變化反映的病理信息。本研究所用脈象儀可調(diào)節(jié)壓力，實時顯示波形，引導(dǎo)智能采集，判斷數(shù)據(jù)優(yōu)劣，對人體脈象進(jìn)行數(shù)字化及自動化智能分析，得出客觀化脈象指標(biāo)。脈圖的RQA 特征反映了脈象信號系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性，其中RR 增大反映系統(tǒng)具有較高的規(guī)律性，Vmax越大表明系統(tǒng)穩(wěn)定性越強(qiáng)，二者都反映了系統(tǒng)的復(fù)雜度，其值越大，系統(tǒng)復(fù)雜度越低。Lipsitz[32]發(fā)現(xiàn)生理信號的復(fù)雜度隨著老年化呈現(xiàn)出降低趨勢。Costa 等[33]研究顯示，時間復(fù)雜度降低是精神疾病病理動力學(xué)的關(guān)鍵特征。有研究顯示，靜息狀態(tài)下焦慮障礙患者部分核心異常腦區(qū)的信號復(fù)雜度低于健康對照組[34-36]。一般認(rèn)為，系統(tǒng)的復(fù)雜度降低伴隨某種病理改變，復(fù)雜度降低已被指出是病理動力學(xué)的普遍特征[37]。

本研究顯示，APTT、INR、FIB 的變化對脈圖RQA 特征影響較大，APTT、FIB 與脈圖RQA 特征RR、Vmax呈正相關(guān)，INR 與RR、Vmax呈負(fù)相關(guān)。APTT、FIB 增大，提示CHD 患者冠狀動脈病變程度越嚴(yán)重[29]；INR 過低，有引起栓塞和腦卒中的風(fēng)險[31]。凝血指標(biāo)的上述變化反映在脈象上，表現(xiàn)為脈圖特征參數(shù)RR、Vmax增大，說明脈象信號系統(tǒng)復(fù)雜度降低，反映了心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力減弱，病理情況更為嚴(yán)重。這一結(jié)論符合臨床特征。脈象非線性特征為CHD患者的病理狀態(tài)提供了較好的表征方式。

總之，CHD 患者凝血功能信息可在脈圖RQA 特征中有所反映，脈圖RQA 特征可用于評估CHD 患者凝血狀態(tài)。本研究借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)挖掘脈診臨床診斷價值，可望為CHD 診療提供脈診特征參數(shù)。