基于瞬时波强技术的弦脉脉象图构建＊

曹双双，魏世超，郭思薇，林 宁，叶振盛，郑星宇,，骆杰伟,＊＊，郭苗苗，孟晓嵘,，黄昉萌,

（1. 福建中医药大学第一临床医学院 福州 350122；2. 福建省立医院 福州 350001；3. 福建医科大学省立临床医学院 福州 350001）

基于瞬时波强技术的弦脉脉象图构建＊

曹双双1，魏世超2，郭思薇3，林 宁2，叶振盛2，郑星宇2,3，骆杰伟2,3＊＊，郭苗苗2，孟晓嵘2,3，黄昉萌2,3

（1. 福建中医药大学第一临床医学院 福州 350122；2. 福建省立医院 福州 350001；3. 福建医科大学省立临床医学院 福州 350001）

目的：应用瞬时波强检测寸口弦脉参数，构建基于WI技术的弦脉脉象图，建立一种新型的脉诊技术。方法：应用ALOKA Prosound α 10彩色多普勒超声仪检测寸口弦脉与平和脉的WI各30例，从压力波（P）、血流波（U）、压力变化（dP·dt-1）与速度变化（dU·dt-1）、时间三维构建WI图像。结果：寸口平和脉波型特点：W1波幅较人迎脉为小，NA较人迎脉明显，W2甚至图形不明显或消失，R-1st时间较人迎脉长；P波的重搏前波（潮波）出现较人迎脉为早，更靠近主波；人迎脉U主波向上呈“Λ”型，而寸口脉呈拱型圆钝“∩”型，且波幅为小。寸口弦脉波型特点：寸口弦脉U主波方向向上呈“Λ”型，而寸口平和脉呈“∩”型，且弦脉血流振幅较平和脉明显增大，呈徒增徒降趋势；NA波较深，W2波不明显；WI主波W1特征图型：弯月刀型。弦脉组W1、NA、W2、PWVβ较平和脉组增高，而弦脉组R-1st、1st-2nd、AI较平和脉组减低，差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论：应用WI技术于脉象研究可使弦脉图更具可观性、可辨性、客观性，利于传统脉学的传承和发展。

瞬时波强 弦脉 脉图 参数分析

ALOKA Prosound α 10彩色多普勒超声仪是日本ALOKA公司研发的拥有全新血管回声跟踪技术（即eTRACKING技术）的超声影像诊断仪，WI技术是ALOKA公司在Alpha10 eTRACKING基础上最新推出的一项研究心血管系统血流动力学及心脏与血管相互关系的技术。WI技术于1988年由英国学者Parker等提出[1]，通过检测循环系统中动脉血管内任意点的瞬时管径变化和瞬时平均血流流速变化，并将管径变化转变成压力变化[2]，来评估心血管系统的总体功能，检测部位全面，可以用于全身各处动脉，相对于传统的脉象仪采集信息更全面，不受血管结构、皮肤肌肉组织等因素影响，有望成为更有前途的描述脉象工具，能实现全方位、实时动态脉象信息采集分析，具有可靠性、稳定性及重复性特点。本文拟应用ALOKA Prosound α 10构建基于瞬时波强（Wave Intensity，WI）技术的弦脉象图，建立一种新型的脉诊技术。

1 临床资料

1.1 仪器设备

多普勒超声诊断仪ALOKA Prosound α 10（型号ALOKA SSD ALPH10）、血管探头频率5-13 MHz（型号UST-5412），由日本Aloka公司研制。

1.2 研究对象

研究对象均来源于2014年7月15日-2015 年4月15日福建省立医院门诊、住院人员及福建中医 药大学在校学生。弦脉的研究对象30例，男19例，女11例，平均年龄45.53±17.53岁；平和脉30例，男15例，女15例，平均年龄33.13±7.67岁。2组间性别无显著差异（P＞0.05）。

2 研究方法

2.1 分组方法

经由福建省立医院中医科固定的5位副主任医师对研究对象进行随机、双盲切诊，需5位专家切诊结果一致。弦脉标准为脉形端直而似长，脉势较强、脉道较硬，切脉时有挺然指下、直起直落的感觉，“端直以长、如按琴弦”；平脉标准为寸关尺3部有脉，不浮不沉，不快不慢，一息4-5至，相当于每分钟70-90次（成年人），不大不小，从容和缓，节律一致，“有胃”、“有神”、“有根”[3]。

2.2 信息采集

2.2.1 基本信息采集

收集受试者的基本信息，包括姓名、性别、年龄、身高、体重、血压（收缩压、舒张压）、心率等，并告知研究目的，取得受试对象同意后采集脉象。

2.2.2 WI图像采集

受检者检查前采集前24 h避免服用血管收缩/扩张或心肌兴奋/抑制药物，勿饮用咖啡、浓茶，休息10 min以上，在安静状态、室温20-24℃的固定操作室中进行检查。受检者取平卧位，测量肱动脉血压两次，连接心电图，选取右侧桡动脉关部为受检动脉，该侧手臂轻度外展，手心向上，并保持该侧前臂肌肉放松。WI检查将“Beam Steer（B）”设为15°，“Beam Steer（Flow）”设 为-15°，“Angle correct”设为60°。取血管长轴切面，适度调整探头使探测血管斜形置于视野中，以保证二维取样门与动脉壁垂直的同时，多普勒声束发射方向与血流方向的夹角≤60°，多普勒取样门宽2.5 mm。在B/M模式下，启动WI功能，开启WI血流显示键，调整彩色多普勒以不出现血流彩色混叠的最小值为宜。采集图像时，嘱受检者屏气，同时操作者也屏气。按“Select”键采样，在确认WI图像描记符合要求后，按冻结键结束采图，再按“Select”键，移动轨迹球，回放二维图像，选择血管壁中外膜显示清晰、彩色多普勒充盈良好的图像固定，并按“Store”键，存储第一幅图像，输入血压值，并进入分析步骤，存储第1幅图像时，再测1次血压，使用2次测量的平均血压值。共存储4幅图像[4,5]。

图1 WI采集屏及结果参数屏

2.3 WI检测主要参数

WI是检测循环系统中动脉内任意点的瞬时管径（压力）变化和瞬时平均血流流速变化，即压力对时间的导数与速度对时间的导数的乘积[WI= （dP·dt-1）（dU·dt-1）]。在心脏射血早期，由左心室射血产生的波向外周动脉前向传导，形成前向波；在射血中期，血液被外周动脉壁反弹向心脏反向传导形成反向波[6]。在流体力学中，波有4种不同的组合：前向压缩波、反向压缩波、前向膨胀波、反向膨胀波[7]。WI的主要参数包括以下强度指标，收缩早期的前向压缩波W1、收缩中期的反向压缩波NA、收缩晚期的前向膨胀波W2、射血前期时间R-1st（心电图的R波顶点至W1顶点），射血时间1st-2nd（W1顶点至W2顶点），动脉硬化参数：血管僵硬度β、弹性模量Ep、顺应性AC、增大指数AI（AI=△P·PP-1）、β值推导的脉搏波传导速度PWVβ、WI值推导的脉搏波传导速度PWV-WI，见图1。

2.4 统计学分析

以上所收集数据采用SSPS 17.0软件进行统计分析。计量资料用（）表示，均数间比较用t检验；不符合正态分布的计量资料，用中位数M（25%，75%）表示，两组均数比较用Mann-Whitney U检验或四格表的Pearson χ2检验。P＜0.05认为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 波形特点

3.1.1 人迎脉WI波形与寸口脉WI波形的差异

人迎脉WI波形与寸口脉WI波形的差异比较了平和脉的颈动脉人迎WI波形与寸口脉WI波形特点。颈动脉较寸口脉接近心脏部分，远离外周阻力，人迎脉临床波形为典型的WI波形，由明显波幅的正向波W1波、W2波及NA波组成，见图2（A）。但寸口平和脉波型特点，W1波幅较人迎脉为小，NA较人迎脉明显，W2甚至图形不明显或消失，因寸口脉远离心脏，故R-1st时间人迎脉延长；又因靠近外周阻力，故压力波型（P）中的重搏前波出现较人迎脉为早，更靠近主波。人迎脉血流波（U）血流主波向上呈“Λ”型，而寸口脉呈“∩”型，寸口脉血流波较人迎脉波幅为小，血流变慢，且呈拱型圆钝，图2（B）为寸口平和脉，详见图2（B）。寸口平和脉压力波（P）上升的时相中血流出现2个变化时相，先出现血流增速相，后出现血流减速相，根据WI=（dP·dt-1）（dU·dt-1）定义，首先血流增速相的（dP·dt-1）（dU·dt-1）乘积出现正值（正向波），即W1波，随之血流减速相的（d P·dt-1）（dU·dt-1）乘积出现负值，即是NA波。而寸口脉压力波下降的时相中血流出现血流减速相，（d P·dt-1）（dU·dt-1）乘积出现正值，即是W2波，因为反射的重搏前波出现，较为短暂。详见图2。

图2 寸口弦脉、寸口平和脉、人迎脉WI图像

3.1.2 寸口平和脉WI波形与弦脉WI波形差异

寸口弦脉血流波（U）主波方向向上呈“Λ”型，而寸口平和脉呈“∩”型，且弦脉血流振幅较平和脉明显增大，呈徒增徒降趋势。弦脉压力波上升的时相中血流出现2个变化时相，先出现血流加速相，后出现血流减速相，压力波升支血流加速相的（d P·dt-1）（dU·dt-1）乘积为正值，表现为W1波，弦脉W1波波幅明显高于平和脉；压力波升支血流减速相的（dP·dt-1）（dU·dt-1）乘积为负值，表现为NA波，NA波较深，W2波不明显。压力波升支后段斜率较前段小，故WI主波W1上升支与下降支呈不对称，表现为特征图像：弯月刀型。见图2（C）。

3.2 寸口弦脉、平和脉两组一般情况比较

弦脉组年龄、收缩压、心率均高于与平和脉组，差异有统计学意义（P＜0.05），而两组间BMI、舒张压无差异，无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

3.3 寸口弦脉、平和脉2组WI参数组间差异性分析

弦脉组W1、W2、NA、PWVβ较平和脉组明显增高，弦脉组R-1st、AI较平和脉组明显减低，差异均有显著性意义（P＜0.01），弦脉组1st-2nd较平和脉组增高，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表2。

4 讨论

弦脉是临床上多种疾病的常见脉。脾衰胃弱，肝气郁结亢盛，致使阴阳不和，气逆上犯，导致经络拘束，影响血行，使其气血收敛或气血壅迫，经脉鼓动力减弱而使脉来急直而长，挺然指下，状如琴弦，痰饮内停，寒热交作及疟疾等病皆可至弦脉[8]。目前脉象信息采集有接触式传感器、非接触式传感器、复合式传感器等[9]，脉图的提取与分析方法有时域分析法、频域法和时频联合法等。但这些研究方法易受采集信息单一或受血管结构、皮肤肌肉组织等多种因素影响，精确度不够。而WI技术同时研究动脉管壁的波动和管腔内血流流动两个变量，得到的信息量更趋于完整，可以测到寸口桡动脉处脉管的三维运动[10]，直观的使中医师得到蕴涵脉搏“脉形”和“脉势”的基本特征的信息，为中医脉象的现代化研究拓展了一个新方向。

WI曲线可反映心血管系统功能、外周阻力及血管弹性等方而的信息[11]。W1主要反映左心室收缩功能。W2主要和心脏主动停止主动脉血流的能力（左心室松他性）有关[12]。Ohte N.等报道W2与左室松她时间常数呈负相关，且相关性紧密（r=-0.77，P＜0.001）[13]。W2还与动脉硬化有关，W2越大，即表示血管僵硬度的参数越高。NA是反映外周阻力的指标之一[14]。WI曲线上所显示的R-1st为左室等容收缩期的时间、压力波的传导时间以及WI起点到顶点时间的总和。1st-2nd为左室射血时间。1st-2nd越长，R-1st越短，表示左室收缩强度越大[11]。Ep、PWVβ、AI、β、AC都可以反映血管硬化程度，PWVβ、Ep、β数值越大，AC越小，血管硬化就越严重[15]。

表1 平和脉和弦脉一般临床资料比较（）

表1 平和脉和弦脉一般临床资料比较（）

表2 平和脉和弦脉2组WI参数比较（）或M（25%，75%）

表2 平和脉和弦脉2组WI参数比较（）或M（25%，75%）

注：*为Z值。

人迎脉距离心脏较近，远离外周阻力，且属于弹性血管，其弹性和可扩张性好，故心脏每次心动周期的射血所产生的对血管壁的压力及血流速度是同时向外周血管传输的，加之反射波，形成的压力波时相与流速波时相的交集，形成典型WI波形。而桡动脉压力波包括3个成分：一个血流产生的入射波和两个反射波，分别从手部和下半身返回[16]。根据（dP·dt-1）（dU·dt-1）的定义，因靠近外周阻力，血流流速减慢，故寸口平和脉W1波幅较人迎脉为小，由于到达寸口的每搏血量较颈动脉少，对管壁的压力也减小，故W2波较之不明显甚或消失，外周阻力增大故见NA明显，因寸口远离心脏，故R-1st时间较人迎脉长。由于寸口距离心脏较远，外周阻力大，管壁富有平滑肌，血管弹性较颈动脉差，因而脉搏波传导速度增快，使反射波提前出现在收缩期，延长了收缩期，故压力波中的重搏前波出现较人迎脉为早，更靠近主波。因离心脏较远，桡动脉血流量及动力较人迎脉小，血流较慢，故血流波波幅较之为小，呈“∩”型。

弦脉有生理性弦脉和病理性弦脉之分，病理性弦脉又可根据动脉弦硬程度划分为不同类型，本文弦脉病例皆为病理性弦脉，根据一般临床资料统计，弦脉组年龄偏小，血压轻度升高，考虑为受情绪刺激等影响，交感神经兴奋，心率加快，心脏输出量增加，而血管硬化程度较小。由于血管弹性减退、外周阻力及心输出量增加，根据脉搏波的传播与反射理论，这种情况下，动脉扩张性差，脉搏波传播速度相对较高，血流收缩期最大峰值流速、平均流速较平和脉高，血流急速，故弦脉血流速度变化呈“Λ”型，PWVβ、NA亦增大。反射波从外周部位返回时间提前，往往叠加在收缩期压力波的上升相，两种波叠加，引起收缩压升高，同时弦脉组1st-2nd时间小于平和脉，故压力变化（dP·dt-1）及血流变化（dU·dt-1）也较高[17,18]，弦脉W1大于平和脉。在心脏快速射血期，心室内血液很快进入主动脉，动脉压迅速升高；心脏减慢射血期，由于心室收缩轻度减弱，射血的速度逐渐减慢，外周血管扩张，动脉内压力升高减慢，直至心脏停止射血时动脉内压力开始降低，可见压力波升支后段斜率较前段小。W1的宽度相当于血流加速时间[19]，随后血流开始减速，而射血时间为W1-W2，故W1曲线终点至W2曲线顶点时间段内心脏还处于射血期，动脉血管内压力仍升高，由于弦脉NA增大，故可见W2曲线终点后即出线一较深的负向NA波。WI图像表现为特征图像：弯月刀型。研究结果示弦脉组W2升高，可能与弦脉血管硬化度增加有关。弦脉组R-1st小于平和脉组，考虑可能为弦脉心功能处于克服后负荷的代偿阶段，而不是真正的心脏射血功能增强[8]。但是在射血后期弦脉患者心脏后负荷增大，心脏较早停止射血，故弦脉1st-2nd值小于平和脉。

关于反射波增强指数（AI），文献中大多用反射波和前向波融合时所达到的压力除以收缩早期（即反射波发生前）最高压力的值来表示（AI=P1/P2），欧姆龙公司HEM9000A脉波检测仪采用此法，应用AI值来推测中心动脉压及动脉硬化程度[20]。而本研究是基于瞬时波强，AI命名为增大指数，计算方法为：AI=△P·PP-1，即AI越小，血管硬化程度就越大，与上述相反。本研究中平和脉AI明显高于弦脉AI，考虑为弦脉血管硬化度增加。

本研究初步应用WI构建了弦脉脉象图及参数，能让我们对脉象有更直观的认识，但此研究尚存在样本量小的问题，需进一步增加样本量，以求得更客观更科学的实验结论。

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Construction of Taut Pulse Images Based on Wave Intensity Technology

Cao Shuangshuang1, Wei Shichao2, Guo Siwei3, Lin Ning2, Ye Zhencheng2, Zheng Xingyu2,3, Luo Jiewei2,3, Guo Miaomiao2, Meng Xiaorong2,3, Huang Fangmeng2,3
(1. First Clinical College, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou 350122, China; 2. Fujian Provincial Hospital, Fuzhou 350001, China; 3. Fujian Provincial Clinical College, Fujian Medical University, Fuzhou 350001, China)

This study aimed to establish a new tool for traditional Chinese medicine (TCM) pulse diagnosis with constructing preliminary taut pulse images through testing taut cunkou pulse parameters via wave intensity (WI) technology. Thirty individuals with cunkou taut pulse and thirty individuals with normal pulse were included in this study. WI of cunkou normal pulse and taut pulse were examined by ALOKA Prosound α 10. WI and pulse images of the two types of pulses were constructed by three-dimensional levels of pressure wave (P), blood-flowvelocity wave (U), the product of blood pressure changes (dP·dt-1) and blood-flow-velocity changes (dU·dt-1), and time. As a result, compared with renying pulse, wave shape characteristics of cunkou normal pulse was as follows: W1 amplitude of normal pulse was smaller; NA wave was more obvious; while W2 wave was not obvious or disappeared; and the R-1sttime was longer. Furthermore, dicrotic wavefront pressure wave which also called tide wave appeared earlier than renying pulse, and was closer to the main wave. The U wave of renying pulse was “Λ”type, while cunkou pulse was arched blunt “∩” type, and the U wave amplitude of cunkou pulse was small. Wave shape characteristics of U wave in cunkou taut pulse was “Λ” type, while presented “∩” type in cunkou normal pulse. The blood flow amplitude of cunkou taut pulse was larger than that of cunkou normal pulse with a sharp rise and fall trend. The NA wave of cunkou taut pulse was deeper than that of cunkou normal pulse group, however, the W2 wave of cunkou taut pulse was not obvious. The graphic feature of W1 wave of cunkou taut pulse was like a crescent knife. Compared with cunkou normal pulse, W1, NA, W2 and PWVβ were increased, and the R-1st, 1st-2ndand AI were decreased with statistical differences. It was concluded that the application of WI technology in pulse study made taut pulse figures more visible, recognizable and objective, which was conducive to inherit, spread and develop Chinese traditional sphygmology.

Wave intensity, taut pulse, pulse images, parameter analysis

10.11842/wst.2016.02.003

R241

A

（责任编辑：朱黎婷 张志华，责任译审：朱黎婷 王 晶）

2015-07-17

修回日期：2015-11-11

＊ 福建省科学技术厅科技计划重点项目（2014Y0007）：基于寸口桡动脉wave intensity（WI）技术的脉象图构建及优越探头筛查，负责人：骆杰伟；福建省中医药科研项目（wzrk201314）：基于寸口桡动脉wave intensity（WI）技术的脉象图构建及优越探头筛查，负责人：魏世超。

＊＊ 通讯作者：骆杰伟，医学博士，副教授，副主任医师，硕士生导师，主要研究方向：心血管疾病。