謝繼鼎，田思瑋，2，宋軍，閃增郁，韓自榮，代金剛**

（1.中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心 全國名老中醫(yī)藥專家傳承工作室 北京 100700；2.中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700；3.北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院 北京 100078）

八段錦是起源于北宋時(shí)期，由八個(gè)不同動作組成，且每一動作均對應(yīng)調(diào)節(jié)不同臟腑的中醫(yī)導(dǎo)引術(shù)，八段錦的發(fā)展經(jīng)歷了積淀、形成、緩慢發(fā)展、逐漸得到重視等重要階段。八段錦的文獻(xiàn)與臨床研究近年逐漸增多，在臨床研究領(lǐng)域[1-3]，八段錦大多作為輔助治療手段，就研究方式來看，集中于采用量表或生化檢查等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，故基于上述研究現(xiàn)狀，對八段錦進(jìn)行客觀化研究十分必要。

脈診作為中醫(yī)四診的重要內(nèi)容之一，自《難經(jīng)》時(shí)期便有“獨(dú)取寸口”之記載；《素問》有云：“氣口成寸，以決死生”；自晉代王叔和著成第一部脈學(xué)專著—《脈經(jīng)》，指出了寸、關(guān)、尺三部脈的位置與長度后，寸口診脈法便成為了現(xiàn)代臨床應(yīng)用最為廣泛的診脈方法[4]。由于脈診自產(chǎn)生發(fā)展至今，其診斷評估多為醫(yī)者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，不能對其所獲得的信息進(jìn)行統(tǒng)一、準(zhǔn)確性的總結(jié)與歸納。因此，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，脈診客觀化研究逐漸廣泛，中醫(yī)脈診信息可以作為反映平人四時(shí)節(jié)氣變化、病理狀態(tài)等，相當(dāng)客觀、靈敏的反應(yīng)信息[5-7]，智能脈診儀出現(xiàn)并在臨床研究中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代研究表明不同的呼吸運(yùn)動狀態(tài)會表現(xiàn)出相應(yīng)的脈診信息，并且脈診信息之間存在規(guī)律性的差異[8]，八段錦作為中醫(yī)導(dǎo)引術(shù)的重要組成部分，可以通過調(diào)身、息、心，三調(diào)合一，通過對人體臟腑的整體作用，實(shí)現(xiàn)對人體心率、脈搏、內(nèi)環(huán)境等進(jìn)行調(diào)護(hù)養(yǎng)生，鑒于目前對于習(xí)練八段錦對脈象的影響以及八段錦的功理機(jī)制尚缺少相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證，故本研究選取八段錦作為試驗(yàn)干預(yù)運(yùn)動，同時(shí)邀請國家級社會體育指導(dǎo)員和體育總局專家進(jìn)行研討，選取了和八段錦具有類似的上下肢運(yùn)動，運(yùn)動強(qiáng)度相同，引起心率和脈率變化相似的第九套廣播體操作為對照干預(yù)措施，其中八段錦干預(yù)組為試驗(yàn)組，廣播體操干預(yù)組為對照組，通過智能脈診儀技術(shù)對以上兩種不同運(yùn)動形式進(jìn)行干預(yù)前后的觀察研究，有助于從客觀化角度闡釋八段錦等中醫(yī)導(dǎo)引法功理功用，從而為其應(yīng)用于臨床治病療病奠定科學(xué)化的理論基礎(chǔ)。

本研究將通過對從脈診儀獲取并處理過的脈圖模型使用最小二乘回歸分類分析的方式，比較不同干預(yù)前后的人體脈圖參數(shù)，計(jì)算并比較區(qū)分率，以此判決干預(yù)措施引起脈變化的程度；通過對比六部脈各參數(shù)在干預(yù)分類的占比與貢獻(xiàn)度，從而判斷干預(yù)措施對于六部脈的影響程度大小，最終結(jié)合脈與臟腑表里相應(yīng)的中醫(yī)理論[9]，驗(yàn)證八段錦對臟腑的作用。

1 資料與方法

1.1 研究對象

采用招募海報(bào)、微信朋友圈等線下、線上招募方式，在北京市一般條件（包括人口學(xué)基本特征和生活環(huán)境等）基本相同的社區(qū)（包括科研院所、學(xué)校、機(jī)關(guān)、居民區(qū)等）進(jìn)行招募。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)

①無高血壓、糖尿病、冠心病、脂肪肝等慢性?。虎谀挲g在20-60周歲之間（含20周歲與60周歲）；③初中及以上文化水平；④簽署知情同意書者。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)

①入組前近1周內(nèi)有外感、外傷等急性病史；②妊娠或哺乳期婦女；③有精神疾病史或精神疾病家族史。

1.1.3 終止標(biāo)準(zhǔn)

①干預(yù)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)或意外；②出現(xiàn)其它病情需要采取其它治療措施；③出現(xiàn)其它影響干預(yù)效果評定等情況者。

1.1.4 剔除標(biāo)準(zhǔn)

①符合納入標(biāo)準(zhǔn)，但納入后拒絕實(shí)施相關(guān)檢查、評估及干預(yù)的病例；②未按規(guī)定進(jìn)行干預(yù)而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果者；③未能完成整個(gè)研究，主動要求退出且療效不明者。

1.2 一般資料

采用線上、線下等方式招募篩選健康受試者60名，依據(jù)脫落剔除標(biāo)準(zhǔn)，最終納入50名，試驗(yàn)組23名，男性5名，女性18名，平均年齡31.04±8.80歲，身高161.15±4.94 cm，體質(zhì)量57.02±12.31 kg；對照組27名，男性6名，女性21名，年齡29.96±10.67歲，身高162.16±5.35 cm，體質(zhì)量58.56±10.15 kg。兩組受試者在性別、年齡、身高、體質(zhì)量等方面無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），見表1。

表1 一般資料表（±s）

表1 一般資料表（±s）

組別試驗(yàn)組對照組n 23 27男5 6女18 21年齡（歲）31.04±8.80 29.96±10.67身高（cm）161.15±4.94 162.16±5.35體質(zhì)量（kg）57.02±12.31 58.56±10.15

1.3 試驗(yàn)過程

本研究通過中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心倫理審查（2018NO.3），使用“高精度智能機(jī)械手中醫(yī)脈診信息采集分析系統(tǒng)”（專利號：ZL200720181609.9）進(jìn)行脈診信息采集，試驗(yàn)全程在中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心四診實(shí)驗(yàn)室完成，分別于入組后干預(yù)前、干預(yù)12周后采集兩組受試者的脈診信息，共兩次脈圖參數(shù)。

1.4 脈診信息采集

為避免因氣候、噪音等外界環(huán)境以及受試者自身狀態(tài)引起脈診信息采集時(shí)出現(xiàn)變異的可能性，本實(shí)驗(yàn)對于受試環(huán)境和受試者均采取了一定的措施，用于減少脈診信息的變異性，并且采用DCT變換方法，保留特征性脈診信息并且對脈診信息進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，盡可能地解決脈診信息采集中出現(xiàn)的不同干擾因素[10]。首先根據(jù)同身寸原理，采集前先測量受試者的前臂長度與腕周長使智能脈診儀的壓力傳感器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化定位寸關(guān)尺。脈診信息采集在室內(nèi)獨(dú)立空間進(jìn)行，環(huán)境要求為溫度20-24℃，濕度為50%。脈診采集前要求受試者進(jìn)入檢查室，靜坐5-10 min，采集1-2 h前禁食，避免劇烈運(yùn)動。采集時(shí)以針灸學(xué)同身寸原理為依據(jù)，用卷尺測量受試者的前臂長和腕周長，并記錄登記。采集時(shí)，受試者保持正坐并處于安靜狀態(tài)，傳感器自動尋找脈搏搏動最大點(diǎn)進(jìn)行立體定位后，進(jìn)行脈診信號采集，從左手寸脈部位開始，直至雙手寸關(guān)尺六部脈全部采集完畢，最后保存數(shù)據(jù)。每次采集時(shí)間集中選擇于清晨7∶00-9∶30[11]，由主試提前和受試者約定具體時(shí)間，并叮囑相應(yīng)要求。

2 統(tǒng)計(jì)分析方法

2.1 信號濾波

采用離散余弦變換（Discrete cosine transform，DCT）方法[12]對采集到的原始脈圖信號進(jìn)行段通濾波，濾波頻率為0.5-48 Hz。濾波后，用逆DCT方法將信號還原為時(shí)域信號進(jìn)行建模。

2.2 脈圖建模

采用余弦函數(shù)諧波擬合法進(jìn)行脈圖建模，即對單個(gè)心動周期進(jìn)行回歸擬合，建立脈圖信號的數(shù)學(xué)模型。

2.3 參數(shù)設(shè)置

每部脈各有32個(gè)參數(shù)，包括7個(gè)時(shí)域參數(shù)，主要有主波幅值（h1）、快速射血期時(shí)值（t1）、在h1上1/3處的時(shí)值（W）、主波升斜率：主波幅值/快速射血期時(shí)值（h1/t1）、主波降斜率（h1/1-t1）、快速射血期占心動周期的比例（t1/1-t1）；w與t1的比（w/t1），24個(gè)頻域參數(shù)即12個(gè)諧波的初相角及其振幅，還有1個(gè)脈位參數(shù)。另外加一個(gè)心率參數(shù)（也叫脈數(shù)參數(shù)），雙手6部脈共有193個(gè)參數(shù)供使用分析。

2.4 分類判決方法

最小二乘回歸分類法，即通過引進(jìn)一對多線性相關(guān)系數(shù)來設(shè)計(jì)一維指標(biāo)向量作為回歸的應(yīng)變量。設(shè)定階數(shù)（K=4），在4階模型中，用基于正交分解基礎(chǔ)上的快速逐次前后向不完全搜索選優(yōu)最小二乘回歸程序，對上述一維指示向量回歸，選擇前20個(gè)最佳模型，最后用回歸指數(shù)做統(tǒng)計(jì)分析，并對試驗(yàn)組與對照組干預(yù)前后的脈圖數(shù)據(jù)提供軟判決。

3 研究結(jié)果

3.1 脈圖參數(shù)分類判決結(jié)果

3.1.1 試驗(yàn)組開始-結(jié)束的脈圖模型參數(shù)與判決結(jié)果

通過對試驗(yàn)組干預(yù)前后脈圖參數(shù)的判決分析，篩選出前20個(gè)脈圖模型，每個(gè)模型包括4個(gè)參數(shù)，見表2。表2為篩選出的判別參數(shù)，判決點(diǎn)為0.16，表明干預(yù)前后的正確區(qū)分率為84%，見圖1。說明習(xí)練八段錦可顯著影響平人脈象圖，干預(yù)前后區(qū)分度較高。

圖1 試驗(yàn)組開始-結(jié)束的脈圖模型的判決結(jié)果

表2 試驗(yàn)組脈圖模型參數(shù)列表

3.1.2 對照組開始至結(jié)束脈圖模型參數(shù)與判決結(jié)果

通過對對照組干預(yù)前后的脈圖參數(shù)的判決分析，篩選出前20個(gè)脈圖模型，每個(gè)模型包括4個(gè)參數(shù)，見表3。表3為篩選出的判別參數(shù)，前6個(gè)模型的判決點(diǎn)為0.21，表明干預(yù)前后的正確區(qū)分率為79%，見圖2。說明對照組干預(yù)前后對于受試者脈象圖存在影響，但影響程度低于試驗(yàn)組。

圖2 對照組開始-結(jié)束的脈圖模型的判決結(jié)果

表3 對照組脈圖模型參數(shù)列表

3.2 脈圖入選參數(shù)及貢獻(xiàn)度

3.2.1 試驗(yàn)組脈圖參數(shù)特征

（1）試驗(yàn)組入選參數(shù)統(tǒng)計(jì)及分布情況

從表4中可見，共有19個(gè)參數(shù)入選參與試驗(yàn)組的分類，約占總脈圖參數(shù)的9.8%，其中有脈位參數(shù)2個(gè)，時(shí)域參數(shù)8個(gè)，頻域參數(shù)9個(gè)，貢獻(xiàn)次數(shù)最多的脈診參數(shù)有左寸、左關(guān)、左尺和右關(guān)。

表4 試驗(yàn)組開始-結(jié)束分類入選參數(shù)

（2）試驗(yàn)組分類參數(shù)貢獻(xiàn)度

對入選參數(shù)按六部脈分類并對出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以判斷雙手六部脈的貢獻(xiàn)度，左關(guān)累計(jì)次數(shù)29次，貢獻(xiàn)度最高，為36.3%，其次是左寸，累計(jì)次數(shù)為24次，貢獻(xiàn)度為30%，右關(guān)累計(jì)次數(shù)13次，貢獻(xiàn)度為16.3%，左尺累計(jì)次數(shù)9次，貢獻(xiàn)度為11.3%，右寸、右尺貢獻(xiàn)度較少，分別為3.8%、2.5%（見圖3）。綜上可知，試驗(yàn)組干預(yù)對受試者六部脈影響廣泛，整體作用較為明顯。

圖3 雙手6部脈對試驗(yàn)組干預(yù)前后分類的貢獻(xiàn)度

3.2.2 對照組脈圖參數(shù)特征

（1）對照組入選參數(shù)統(tǒng)計(jì)及分布情況

從表5中可見，共有21個(gè)參數(shù)入選參與對照組的分類，約占總脈圖參數(shù)的9.8%，其中有脈位參數(shù)4個(gè)，時(shí)域參數(shù)6個(gè)，頻域參數(shù)11個(gè)，貢獻(xiàn)次數(shù)最多的脈診參數(shù)有左尺、右尺、左關(guān)。

表5 對照組開始-結(jié)束分類入選參數(shù)

（2）對照組分類參數(shù)貢獻(xiàn)度

對入選參數(shù)按六部脈分類并對出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以判斷雙手六部脈的貢獻(xiàn)度，左尺累計(jì)次數(shù)33次，貢獻(xiàn)度最高，為41.3%，其次是右尺，累計(jì)次數(shù)29次，貢獻(xiàn)度為36.3%，右關(guān)累計(jì)次數(shù)7次，貢獻(xiàn)度為8.8%，左寸和左關(guān)分別出現(xiàn)4次，貢獻(xiàn)度為5%，右寸貢獻(xiàn)度較少，為3.8%（見圖4）。其中左尺脈與右尺脈的貢獻(xiàn)度總和為77.6%，顯著高于其他各脈的貢獻(xiàn)度，說明對照組對于尺脈影響明顯，對于其余各脈影響程度較低。

圖4 雙手6部脈對對照組干預(yù)前后分類的貢獻(xiàn)度

4 思考與討論

脈診作為中醫(yī)傳統(tǒng)診療手段有著悠久的臨床應(yīng)用史，脈搏信息被視為生命的基本信號，身體的病理變化會反映在脈診信息上，現(xiàn)代研究表明高血壓、糖尿病、心血管疾病會引起脈搏節(jié)律和幅度的改變，脈搏信號功率譜（Plots of power spectral density (PSD) of pulse-signals）可應(yīng)用于診斷并評估心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)[13-14]，利用傳感器將脈診信號客觀化的相關(guān)研究可以促進(jìn)中醫(yī)脈診在疾病預(yù)防性診斷，建設(shè)有效的預(yù)防醫(yī)療體系中的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展[15]。本研究應(yīng)用的脈診儀根據(jù)針灸學(xué)的同身寸原理，通過對不同受試者前臂長與腕周長的測量，針對受試者間的個(gè)體差異選取最佳位置進(jìn)行采集，使得采集信息較為準(zhǔn)確與可靠；就分析方法來看，將時(shí)域與頻域聯(lián)合，使得反饋的脈圖信息更加全面；以分類判決構(gòu)建脈圖模型，使得結(jié)果更加直觀、易懂。

如今脈診儀在臨床中的應(yīng)用逐漸廣泛，研究者以不同證型失眠患者與健康人群的脈圖特征參數(shù)譜進(jìn)行比較[16]，證實(shí)了不同證型失眠患者與健康人群及失眠不同證型間的脈診參數(shù)存在差異；亦有研究指出，通過脈診儀獲得的脈象參數(shù)發(fā)現(xiàn)，正常范圍內(nèi)腎功能血尿素氮（Blood urea nitrogen，BUN）指標(biāo)差異會影響其脈象參數(shù)，對臨床診斷早期肝損傷具有一定參考價(jià)值[17]；同時(shí)在心血管疾病中，如高血壓等，利用脈診儀獲得的脈象信息可反映高血壓病的順逆與預(yù)后[18]；采用脈診分析方法中的時(shí)域分析法，探究脈圖參數(shù)與情志病之間的關(guān)聯(lián)性，對情志病進(jìn)行診斷與預(yù)后，以及治未病的開展具有重要意義與價(jià)值[19]。

就兩組受試者自身干預(yù)前后的脈圖特征信息來看，二組干預(yù)對于六部脈的影響程度各不相同。12周后，試驗(yàn)組受試者的分類參數(shù)有19個(gè)，將其按六部脈分類，依據(jù)各部脈出現(xiàn)的累計(jì)次數(shù)顯示其對兩組分類的貢獻(xiàn)度，出現(xiàn)次數(shù)越多貢獻(xiàn)度越大，結(jié)果發(fā)現(xiàn)左關(guān)貢獻(xiàn)度最高，為36.3%，其次是左寸，貢獻(xiàn)度為30%，右關(guān)貢獻(xiàn)度為16.3%，左尺貢獻(xiàn)度為11.3%，右寸、右尺貢獻(xiàn)度較少，分別為3.8%、2.5%；對照組干預(yù)前后，共有21個(gè)參數(shù)入選參與分類，對入選參數(shù)按六部脈分類并對出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以判斷雙手六部脈的貢獻(xiàn)度，發(fā)現(xiàn)左尺貢獻(xiàn)度最高，為41.3%，右尺貢獻(xiàn)度為36.3%，右關(guān)貢獻(xiàn)度為8.8%，左寸和左關(guān)貢獻(xiàn)度均為5%，右寸貢獻(xiàn)度為3.8%。

其中試驗(yàn)組干預(yù)前后脈圖主要存在差異的參數(shù)有左寸脈位、左關(guān)能量1和w，右關(guān)能量1等。脈位是指信號采集時(shí)傳感器受到的靜壓力，代表脈的浮沉變化，頻域參數(shù)（能量1）表示差異的產(chǎn)生部位變化，w表示血液流經(jīng)血管的速度，以上差異參數(shù)顯示，八段錦作為干預(yù)手段可改變經(jīng)脈氣血的循行位置和氣血輸注的速度，其作用機(jī)制可能與通過影響整體氣血運(yùn)行，疏通經(jīng)絡(luò)，進(jìn)而改善臟腑功能有關(guān)。

《脈經(jīng)》云：“心部在左手關(guān)前寸口是也，即手少陰經(jīng)也，與手太陽為表里，以小腸合為府。合于上焦……肝部在左手關(guān)上是也，足厥陰經(jīng)也，與足少陽為表里，以膽合為府，合于中焦……腎部在左手關(guān)后尺中是也，足少陰經(jīng)也，與足太陽為表里，以膀胱合為府，合于下焦……”左右六部脈各有其所候臟腑，左寸關(guān)尺對應(yīng)心肝腎，右寸關(guān)尺對應(yīng)肺脾腎。以脈診圖相關(guān)數(shù)據(jù)為依據(jù)，試驗(yàn)組受試者干預(yù)12周后，對于心、肝膽、腎影響顯著，對照組對腎影響明顯。鑒于受試者是健康人群，并無肺臟與脾胃疾病，特別是肺炎、消化不良、腸易激等健康問題較少出現(xiàn)，而心、肝膽、腎等臟脈象更易受到作息不規(guī)律、工作壓力和情緒變化等情況的影響，有研究證實(shí)正常人群中左側(cè)寸、關(guān)、尺脈判別率相對較高[20]，因此以上脈所候臟腑是平人需要日常護(hù)理和調(diào)攝的關(guān)鍵。平人脾胃之氣充實(shí)，肺氣流通，經(jīng)氣歸肺，右寸關(guān)和緩，即《素問·平人氣象論篇》中提到：“平人之常氣稟于胃……脈氣流經(jīng)，經(jīng)氣歸于肺，肺朝百脈……氣口成寸，以決死生”，張景岳提到的“經(jīng)脈流通，必由于氣，氣主于肺，故為百脈之朝會……故凡欲察病者，必須先察胃氣，凡欲治病者，必須常顧胃氣，胃氣無損，諸可無慮……”本試驗(yàn)受試者無消化系統(tǒng)疾病和肺部不適癥狀，胃氣無損，肺臟康健，故訓(xùn)練前后兩組的右寸、關(guān)脈前后脈圖貢獻(xiàn)度不顯著。

我們團(tuán)隊(duì)前期試驗(yàn)[21-22]證實(shí)八段錦訓(xùn)練前后會引起五臟紅外熱成像溫度的變化，體現(xiàn)了其對于五臟具有一定影響，但尚需更多試驗(yàn)驗(yàn)證八段錦訓(xùn)練對于各類人群主要作用臟腑與功效。就本試驗(yàn)的兩組干預(yù)結(jié)果來看，八段錦影響的平人脈象更豐富，因此對于臟腑的整體干預(yù)作用，八段錦干預(yù)效果優(yōu)于第九套廣播體操。由此推斷八段錦是基于中醫(yī)整體觀而逐漸形成的中醫(yī)導(dǎo)引養(yǎng)生方法，從臟腑功能整體性對身體機(jī)能進(jìn)行影響，作用范圍更加全面。

八段錦作為中醫(yī)非藥物療法的代表之一，由八個(gè)不同動作構(gòu)成，每一式動作均對應(yīng)調(diào)節(jié)不同的臟或腑，八個(gè)動作相互配合，從整體上對人體的五臟六腑進(jìn)行協(xié)調(diào)；第九套廣播體操就動作路線來看，強(qiáng)調(diào)肢體的牽拉伸展，促進(jìn)肌肉與關(guān)節(jié)的靈活性，因此在對臟腑干預(yù)影響作用方面，八段錦整體干預(yù)效果更佳，因此，在此次脈圖特征中，八段錦干預(yù)的試驗(yàn)組影響的臟腑較第九套廣播體操更為全面。

本研究以智能脈診儀對中醫(yī)導(dǎo)引術(shù)八段錦的干預(yù)效果進(jìn)行評估，有助于為中醫(yī)導(dǎo)引提供客觀化指標(biāo)[23-25]，同時(shí)為中醫(yī)導(dǎo)引術(shù)更好地應(yīng)用于臨床各科的常見疾病奠定科學(xué)的理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐。