王叢叢，王萍，李俊

青島市市立醫(yī)院 普外科，山東 青島 266000

引言

伴隨著醫(yī)療設(shè)備研發(fā)水平的革新，新型的醫(yī)療設(shè)備不斷涌現(xiàn)，各種新形態(tài)新穎的脈診設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，該裝置應(yīng)用場(chǎng)所十分廣泛，如：遠(yuǎn)程會(huì)診、冠狀動(dòng)脈造影檢查、結(jié)腸癌患術(shù)后檢測(cè)、慢性疾病檢測(cè)、心肺功能檢測(cè)、健康人群體質(zhì)情況檢測(cè)等，在對(duì)普外科患者進(jìn)行輸液后脈率監(jiān)測(cè)方面已投入應(yīng)用[1]，然而收效甚微。通過(guò)對(duì)新型遠(yuǎn)程可穿戴式脈診設(shè)備的現(xiàn)狀與未來(lái)展望進(jìn)行研究，能促進(jìn)新的醫(yī)學(xué)脈象診斷技術(shù)前進(jìn)，為遠(yuǎn)程會(huì)診及治療提供廣闊前景。

回顧相關(guān)研究工作，盡管脈診設(shè)備的現(xiàn)階段應(yīng)用效果不盡人意，然而在國(guó)家醫(yī)療設(shè)備層面對(duì)于這種無(wú)創(chuàng)診斷儀的政策支持下，其優(yōu)越性依然突顯，并賴于脈象傳感元件的迭代診斷技術(shù)及結(jié)合先進(jìn)技術(shù)和新技術(shù)成果涌現(xiàn)出許多新型遠(yuǎn)程的、可穿戴的、便攜的脈診設(shè)備。如王東等[2]通過(guò)基于系統(tǒng)的代碼仿真構(gòu)建的醫(yī)療脈象比擬背景狀況診斷系統(tǒng)，初步設(shè)計(jì)了醫(yī)學(xué)用的脈診設(shè)備的系統(tǒng)頂層框架，該構(gòu)造具有臨床意義。李福鳳等[3]選取63例患者經(jīng)脈象檢查系統(tǒng)進(jìn)行冠狀動(dòng)脈X線檢查，采用時(shí)域分析方法檢索患者的動(dòng)脈圖參數(shù)，分析其動(dòng)脈圖參數(shù)與病理改變的相關(guān)性，其結(jié)果表明，冠狀動(dòng)脈狹窄程度和動(dòng)脈圖譜參數(shù)h3/h1、w1/t、h3、t5及當(dāng)前t4相關(guān)，其中w1/t相關(guān)最強(qiáng)。對(duì)冠狀動(dòng)脈患者14例植入物支架術(shù)后的護(hù)理跟進(jìn)采用脈象分析儀發(fā)現(xiàn)，82%的冠狀動(dòng)脈患者術(shù)后C3模擬顯示得到一定的改善，脈象圖為緩和的狀態(tài)，逼近于正常人的指示[4]。另外，不斷收集普外科病患者圍繞治療脈沖狀態(tài)的臨床信息，其結(jié)果表明：在治療過(guò)后較治療前在反映血流變化方面的參數(shù)值有顯著差異[5]。

該研究領(lǐng)域目前雖取得一定進(jìn)展，但在脈象研究中，由于使用的檢測(cè)設(shè)備種類較多、重量大，而且信號(hào)采集與分析的方法多樣及參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致所采集脈象數(shù)據(jù)有別、重復(fù)性不好、不便攜、效果未能形成統(tǒng)一的脈象圖譜及參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)?；诖耍芯客ㄟ^(guò)對(duì)新型遠(yuǎn)程可穿戴式脈診設(shè)備現(xiàn)狀與未來(lái)展望的深入分析，就不同脈診設(shè)備性能及與病理之間的關(guān)聯(lián)，分析其有效性、便利性和特異性，為下一代診斷儀提供有效指引，以期能準(zhǔn)確體現(xiàn)脈診的六部合參理念，使其結(jié)果滿足臨床的實(shí)際需求。

1 分析脈診設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)務(wù)院發(fā)布的關(guān)于《國(guó)家醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)（2015—2020年）服務(wù)體系規(guī)劃綱要》中提議，積極應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可穿戴式設(shè)備結(jié)合等新技術(shù)，促進(jìn)全民智能醫(yī)療服務(wù)[6]。人工智能下的可穿戴式設(shè)備將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與狀態(tài)遷移圖式脈象診斷的悠久原理相結(jié)合，給人們的健康帶來(lái)了更多便利。其中胡遠(yuǎn)峰[7]在進(jìn)行脈象診斷醫(yī)學(xué)機(jī)理研究的前提下，通過(guò)人工智能的設(shè)想進(jìn)行了可穿戴式的脈象診斷儀的開發(fā)，將醫(yī)學(xué)上遠(yuǎn)程脈象診斷+智能技術(shù)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有機(jī)融合，繼而成為一種新型運(yùn)程可穿戴式的脈象儀產(chǎn)品。

1.1 傳統(tǒng)脈診設(shè)備的研究

傳統(tǒng)的脈象診斷儀為以脈搏傳感元器件、無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合而成的遠(yuǎn)程脈象采集儀。其理想狀態(tài)是遠(yuǎn)程診斷，捕獲患者的病狀，并經(jīng)由專家會(huì)診分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線就診服務(wù)。當(dāng)下無(wú)線互聯(lián)會(huì)診、網(wǎng)上醫(yī)院等都能通過(guò)遠(yuǎn)程可視、音頻等來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而遠(yuǎn)程“切脈”的診斷手法相對(duì)困難，其必須基于新一代脈沖傳感器技術(shù)來(lái)獲得更為實(shí)際的信息。但目前很少有關(guān)于脈象遠(yuǎn)程采集設(shè)備方面的研究，因?yàn)榕c“望、聞、問”三診不同，醫(yī)生和患者無(wú)需接觸即可進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷，而“脈象”診斷是一種動(dòng)態(tài)接觸診斷的過(guò)程。傳統(tǒng)的脈象診斷儀只是局限于一些類似脈象簡(jiǎn)易收集系統(tǒng)，是利用線性電動(dòng)機(jī)上下移動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生類似脈沖的搏動(dòng)來(lái)仿真患者的脈跳頻率與幅值等，沒有獲取患者的深層病理參數(shù)及血流狀況等，因此會(huì)診效果不理想。而后王東等[8]以系統(tǒng)代碼仿真構(gòu)建的醫(yī)療脈象比擬背景狀況診斷系統(tǒng)，初步設(shè)計(jì)了醫(yī)用的脈診設(shè)備的系統(tǒng)頂層框架，該構(gòu)造具有一定的臨床意義，為醫(yī)學(xué)上傳統(tǒng)的脈搏狀態(tài)診斷背景系統(tǒng)下的實(shí)現(xiàn)建立了推理基礎(chǔ)。

1.1.1 發(fā)展概況

傳統(tǒng)遠(yuǎn)程脈象診斷設(shè)備需要符合科學(xué)準(zhǔn)則，如何使醫(yī)學(xué)上“切診”思維有效參與脈象分析這一過(guò)程，脈象數(shù)字化研究一直存在瓶頸。后來(lái)佘延超[9]針對(duì)“切診”思維設(shè)計(jì)出一款更好的遠(yuǎn)程脈象診斷系統(tǒng)。此設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)上分別設(shè)有醫(yī)師和用戶兩個(gè)端口，由脈象狀態(tài)采集和按壓手法的探針效應(yīng)器選擇設(shè)計(jì)而成，通過(guò)數(shù)字電路和可編程器的結(jié)合等完成地新一代遠(yuǎn)程脈象診斷儀。它的創(chuàng)新點(diǎn)是通過(guò)患者的脈搏狀況和醫(yī)生的遠(yuǎn)程手法及運(yùn)動(dòng)軌跡的采集，能近似醫(yī)生“切脈”模擬的方式為病患診斷，從而對(duì)中醫(yī)脈象診斷過(guò)程進(jìn)行友好地還原，其奠定了中醫(yī)背景下遠(yuǎn)程“切脈”診斷系統(tǒng)臨床實(shí)踐的基礎(chǔ)。這里由于要解決對(duì)患者遠(yuǎn)程進(jìn)行自動(dòng)準(zhǔn)確定位脈門的靶向難題存在，所以王致遠(yuǎn)[10]提出了一種基于蛇形路徑的機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)用戶進(jìn)行自動(dòng)鎖定脈門再進(jìn)行遠(yuǎn)程“切診”的分體式儀器。這種設(shè)備機(jī)制架構(gòu)也設(shè)置有醫(yī)師與病患兩個(gè)端口，只要患者手腕戴上裝載有氟乙烯材料的傾斜薄膜壓電探頭，伺服舵進(jìn)行運(yùn)作，通過(guò)醫(yī)師端壓電陶瓷感應(yīng)裝置，音圈電機(jī)起效，進(jìn)而探脈并收集信息。這種“切脈”診斷儀的新穎之處是在于對(duì)腕脈和脈搏狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別，這為后來(lái)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)提供了技術(shù)支持。

對(duì)于傳統(tǒng)脈診設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)高仿生“切脈”診斷手法的還原問題，陳文會(huì)等[11]研發(fā)出一種基于STM32的脈象采集與遠(yuǎn)程仿真系統(tǒng)，其基于壓阻式脈沖感應(yīng)元器件，并以液壓泵壓力狀態(tài)來(lái)模擬出距離傳感脈沖為機(jī)理，再進(jìn)行視頻對(duì)話的配置。通過(guò)進(jìn)行深入測(cè)試并驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備能夠達(dá)80%的“切脈”診斷手法還原率，其人工智能的進(jìn)化有可能重現(xiàn)我國(guó)“懸絲診脈”的精湛醫(yī)術(shù)。

1.1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

針對(duì)傳統(tǒng)脈診設(shè)備研究的應(yīng)用，馬凱文[12]用氣化背景方式（電脈象儀）收集了50例結(jié)腸癌患者術(shù)后與50名正?；颊叩拿}象參數(shù)狀況進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比研究，得出患者的生理參數(shù)與脈搏狀態(tài)存在五種正相關(guān)系的結(jié)論。例如化療前的患者脈搏位于弱脈搏與正常脈搏之間，化療后有副反應(yīng)的患者會(huì)出現(xiàn)脈搏減少了，脈搏狀態(tài)能改變血細(xì)胞或血小板，脈象的狀態(tài)變成弱脈象；而紅細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸氧的特殊蛋白質(zhì)HGB的表現(xiàn)量衰減下，脈搏的顫動(dòng)狀態(tài)將改變?yōu)榭焖俚拿}象等。因?yàn)楫?dāng)下脈診設(shè)備缺乏及療效不足等原因?qū)е屡R床應(yīng)用和獲得數(shù)據(jù)突顯匱乏，遠(yuǎn)程脈診設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到理想的目的。

1.2 新型脈象診斷儀研究發(fā)展

1.2.1 發(fā)展概況

鑒于傳統(tǒng)遠(yuǎn)程脈象診斷儀的效果不佳、不精準(zhǔn)、笨重等劣勢(shì)，眾多學(xué)者提出一種新型遠(yuǎn)程可穿戴的脈象診斷儀，具有便攜、實(shí)時(shí)、在線的脈象診斷功能并通過(guò)收集有關(guān)人體的脈象等生理的信息進(jìn)而診斷出病源的跡象，其具有很廣闊的應(yīng)用性，如對(duì)普外科患者進(jìn)行輸液后脈率的變化監(jiān)測(cè)，將有助于更準(zhǔn)確地輸液，使患者得到更安全的治療。瞿昊宇[13]成功地開發(fā)了一種以駐極體電容器為核心的腕帶式脈象診斷設(shè)備。其核心思維包括：脈搏震動(dòng)驅(qū)使駐極體達(dá)到電容大小變化，可以實(shí)現(xiàn)原始脈沖的交替采集成像，然后繼續(xù)進(jìn)行脈沖波等的濾波、放大、變換等以獲得脈沖過(guò)程的處理數(shù)據(jù)，以及進(jìn)行深度地剖析脈象的內(nèi)在參數(shù)特征。該形態(tài)下的腕帶式脈象診斷設(shè)備的創(chuàng)新之處是使用遠(yuǎn)程的便攜式“脈診”裝置采集出用戶脈象參數(shù)中的平脈與病脈之間的變化特征。徐維晴等[14]結(jié)合便攜式、可穿戴式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特性，利用壓力醫(yī)療設(shè)備硬件元件和其他硬件分析與采集軟件結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種可穿戴的脈象診斷設(shè)備系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)佩戴舒適、壓力精確、多次采集。楊何[15]選擇了PVDF壓電薄膜作為脈沖傳感器，開發(fā)了一種便攜式脈沖診斷儀器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以結(jié)合中醫(yī)學(xué)、仿生學(xué)、機(jī)械傳動(dòng)學(xué)、傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等來(lái)模擬“切脈”的診斷。

張西洋[16]通過(guò)采取先進(jìn)的壓阻式電子感應(yīng)元器件構(gòu)造出一款以醫(yī)學(xué)脈象診斷為手法的遠(yuǎn)程采集和專家分析算法的系統(tǒng)。其以目標(biāo)壓差算法，通過(guò)模擬把脈中的浮、中、沉等“探脈”手法，使用Arduino主控芯片來(lái)執(zhí)行信息采集、配置文件功能項(xiàng)目等；利用遞歸配額定律分析平脈、軟脈、弦脈等多種脈象動(dòng)態(tài)信號(hào)，最終確定適當(dāng)?shù)碾[含層數(shù)和節(jié)點(diǎn)。這個(gè)系統(tǒng)算法新穎的地方在于，較全面地模擬中醫(yī)探脈的手法作遠(yuǎn)程診斷。

另外，Jin等[17]針對(duì)當(dāng)下的可穿戴式的脈象診斷儀缺乏加壓功能的弊端而建立了便攜式帶壓力測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)備，其使用傳感器收集脈象信息并通過(guò)芯片將其發(fā)送到中心服務(wù)器上。通過(guò)測(cè)試成功采集到最佳脈象壓力，連續(xù)減壓脈沖波形和輕、中、重壓力下的脈沖波形，具有支持單區(qū)和三區(qū)脈象采集功能，可以進(jìn)行單個(gè)壓力控制和位置控制等優(yōu)點(diǎn)。

2 應(yīng)用現(xiàn)狀

Nie等[18]使用壓電脈沖感應(yīng)器元件并結(jié)合仿真算法分析，使用柔性多孔聚丙烯壓電膜和木質(zhì)圓柱基底模擬TCM脈象的診斷全過(guò)程，并記載了脈象的特征，經(jīng)過(guò)多次的測(cè)試，成功測(cè)出26名志愿者較為準(zhǔn)確的脈象信息。該遠(yuǎn)程手持式檢測(cè)系統(tǒng)，使用近似模擬算法進(jìn)行比較，結(jié)果表明，閾值近似值0.1可作為平脈（健康脈象）與病脈（患者脈象）間的臨界點(diǎn)。由此可見，便攜式遠(yuǎn)程脈象診斷儀由實(shí)驗(yàn)階段向臨床應(yīng)用階段轉(zhuǎn)變還有一定的差距。

3 新型脈象診斷儀研究的未來(lái)展望

3.1 便攜可穿戴化脈象診斷設(shè)計(jì)

目前階段的脈象設(shè)備總體設(shè)計(jì)體積過(guò)大，不便于攜帶和使用，針對(duì)這種情況市場(chǎng)對(duì)于便攜式、可穿戴化的脈象設(shè)備的需求比較大。金陳玲[19]設(shè)計(jì)了一種使用壓力傳感器的便攜式三部分體式脈沖采集系統(tǒng)，這種設(shè)備可模擬主控終端脈象原理進(jìn)行信息采集，較過(guò)往的設(shè)備其附加了加壓泵和安全氣囊的減壓裝置，并設(shè)計(jì)了組合式脈象采集環(huán)以支持一個(gè)和多個(gè)脈象采集設(shè)備工作。此設(shè)備的總體體積設(shè)計(jì)尺寸小，使用便捷、方便穿戴等，充分考慮到家庭生活所需的醫(yī)療設(shè)施或科研的需求。

Hao等[20]經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，以一種非侵入性無(wú)創(chuàng)傷的新型便捷式遠(yuǎn)程脈象診斷儀來(lái)監(jiān)測(cè)Ⅱ型糖尿病、高血壓和高脂血癥狀的并發(fā)癥患者，并分析脈象波參數(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)糖尿病并發(fā)癥的進(jìn)展癥狀。經(jīng)驗(yàn)證該算法的準(zhǔn)確率高達(dá)96.35%，這款無(wú)創(chuàng)的新型便攜式遠(yuǎn)程脈象診斷儀是一種低成本、高準(zhǔn)確率的糖尿病監(jiān)測(cè)設(shè)備，其具有重要的臨床實(shí)踐意義，對(duì)今后慢性病的監(jiān)控及診斷具有積極意義。

3.2 多探頭式脈象診斷設(shè)計(jì)

過(guò)去，脈象診斷主要是依靠醫(yī)生的主觀感覺和行醫(yī)的經(jīng)驗(yàn)，判斷結(jié)果無(wú)疑是受人為的因素影響，而當(dāng)下研究的新型遠(yuǎn)程穿戴式脈診設(shè)備并沒有足夠多的科學(xué)手段可以再現(xiàn)中醫(yī)的“脈診”全程。如何解決“脈診”的“心領(lǐng)神會(huì)，心指合一”秘訣，郭思嘉[21]提出了一種基于脈沖診斷客觀性的智能多探頭脈沖診斷儀，其創(chuàng)新機(jī)理是實(shí)現(xiàn)脈門搜索過(guò)程的高精度再現(xiàn)和多維采樣的過(guò)程。同時(shí)楊杰[22]基于一種適用于脈口診法采集三部分脈象沖全自動(dòng)數(shù)據(jù)收集裝置。該脈象采集裝置配有光電脈動(dòng)感應(yīng)元器件，可以輕松模擬醫(yī)生切壓腕后橈動(dòng)脈淺表部位以體察脈象變化的脈診方法，其人工智能化設(shè)計(jì)更加符合傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)“脈診”手法，可以同時(shí)采集三部脈象信號(hào)，從而大大提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

3.3 金氏脈診設(shè)備

現(xiàn)階段很多“脈診”相關(guān)的設(shè)備不能達(dá)到臨床的應(yīng)用效果，究其根本的因素是由于現(xiàn)代化醫(yī)療電子裝備與技術(shù)要將主觀學(xué)術(shù)性很強(qiáng)的傳統(tǒng)脈象診斷技藝轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^手法來(lái)實(shí)現(xiàn)，存在著相當(dāng)大的難度。金氏脈學(xué)說(shuō)考慮到人體器官與脈動(dòng)點(diǎn)、脈象與病理的對(duì)應(yīng)，特征的密度和相應(yīng)的離散程度以及病變的大小，解決了傳統(tǒng)的脈動(dòng)學(xué)無(wú)法準(zhǔn)確定位和定量的問題，從而給探索脈象條件的客觀轉(zhuǎn)變提供了可靠的前提條件，據(jù)此脈象診斷儀有著明確的發(fā)展客觀理?yè)?jù)[23]。

金氏脈診設(shè)備的發(fā)展主要基于金氏脈學(xué)說(shuō)的客觀理?yè)?jù)，在參照前人的基礎(chǔ)上，就脈訣元微的研究細(xì)分為脈元，再以脈元為首進(jìn)行高精度、高靈敏度和高可靠性的設(shè)置而成的脈象采集系統(tǒng)。提取出脈象要素后，通過(guò)篩選后的特征參數(shù)提取脈響應(yīng)，開發(fā)了用于計(jì)算機(jī)輔助臨床診斷和脈診建模的智能脈象診斷儀器。

4 總結(jié)與展望

針對(duì)新型遠(yuǎn)程穿戴式脈診設(shè)備的開發(fā)，不但是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，更是一個(gè)多關(guān)聯(lián)的技術(shù)工程。其需要結(jié)合Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)合集形成有機(jī)的物聯(lián)系統(tǒng)，又讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)試和專家?guī)旖Y(jié)合，通過(guò)醫(yī)療平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療的實(shí)質(zhì)性診斷，有效實(shí)現(xiàn)中醫(yī)學(xué)四診合參的目的，并進(jìn)一步進(jìn)行延伸與探索。在現(xiàn)階段該裝置在對(duì)普外科患者進(jìn)行輸液后脈率監(jiān)測(cè)、健康人群體質(zhì)構(gòu)成、冠心病脈象研究等方面已投入應(yīng)用，但效果欠佳。本文針對(duì)現(xiàn)狀建議醫(yī)學(xué)臨床上的脈象診斷設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)投入研發(fā)，從實(shí)質(zhì)出發(fā)，切實(shí)打造出符合市場(chǎng)需求的遠(yuǎn)程穿戴式脈診產(chǎn)品。醫(yī)學(xué)脈象儀的發(fā)展不應(yīng)局限于中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)思想，更應(yīng)與臨床需求緊密相關(guān)，以求創(chuàng)新和研發(fā)為根本。例如，醫(yī)學(xué)脈象診斷結(jié)合病癥形態(tài)、主病、太過(guò)與不及、宜忌、死證脈候等的關(guān)聯(lián)應(yīng)更深入挖掘和創(chuàng)新循證，以期將不同脈象信息與病理相生相克的諸多隱性癥狀之間的聯(lián)系整合在一起，從而便于新一代的脈象診斷設(shè)備更具有效性、便利性和特異性，為相關(guān)疾病的下一步診斷和治療提供臨床的有效參考。

隨著國(guó)家政策大力扶持新型無(wú)創(chuàng)的脈象診斷等醫(yī)療器械產(chǎn)品研發(fā)，相信通過(guò)專家、學(xué)者的不斷探討，值得信賴的下一代遠(yuǎn)程可戴式脈象診斷儀一定會(huì)有新突破。展望未來(lái)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)、仿生技術(shù)、遠(yuǎn)程會(huì)診手法等能極大地滿足臨床需求，醫(yī)用的脈象診斷儀會(huì)朝著更輕便化發(fā)展，將有望于更好地服務(wù)于普外科輸液、慢性病患和老人可穿戴式診斷等需求，為四診合參用于協(xié)助遠(yuǎn)程會(huì)診及治療提供廣闊前景。同時(shí)，下一步也可能發(fā)展為研發(fā)醫(yī)療保姆式的機(jī)器人以推動(dòng)智能化人體醫(yī)學(xué)診療的進(jìn)展。