新型脉诊设备研究进展

郑锐龙 杨旭明 佟福祥 魏征

(上海中医药大学针灸推拿学院，上海 201203)

随着信息技术、医学工程技术的发展，各种脉象仪相继问世，推动了脉诊的发展[1]。虽然脉诊设备取得的诊断结果并不理想，但在国家政策扶持与脉诊特有的无创诊断优势下，脉诊设备依然缓慢向前发展。现阶段，脉诊设备结合高新技术的成果主要体现在远程脉诊设备、穿戴式脉诊设备及其他脉诊设备中。

1 远程脉诊设备的研究进展

远程诊断是传感技术、信息技术等与现代诊断设备相结合，实现诊断远程化的设备。通过诊断远程化，患者无需直接面对医生就能接受医生的诊断[2-3]。而远程脉诊设备即是切脉远程化的设备。

目前，远程医疗技术、远程视频语音系统均有较大发展，但是“切诊”的远程诊疗发展较为缓慢，为此，王东等[4]通过代码模拟搭建出基于嵌入式系统的远程中医脉诊系统，初步设计出远程中医脉诊系统顶层架构，此架构为后续实现具备临床意义的远程中医脉诊系统打下理论基础。

1.1 设备研究概况

脉诊与现代科技接轨，致使中医特定思维无法高效参与到脉搏分析中来，因此脉象数字化研究出现了瓶颈。对此佘延超[5]对中医远程脉诊系统进行了设计。该设备的机械结构包括医生端和病人端两部分，分别对脉象和指法采集传感器及动作器选型后设计而成，经过电路设计、编程等完成对中医远程脉诊系统的研制。其创新点是可以分别采集患者脉象和医生的指法与动作，并为患者提供模拟医指法，从而对中医脉诊过程进行还原，为中医远程脉诊系统的临床应用奠定了基础。针对脉诊设备自动寻脉困难的问题，王致远[6]利用蛇形机构研制出一款可自动对脉的中医远程脉诊分体式设备。该套系统的使用对象也分为医生端和病人端。病人端以聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF)压电薄膜作为传感器，舵机作为动作器；医生端设备以压电陶瓷为传感器，音圈电机为动作器，实现指法的采集。该设备创新点是自动对脉和脉象反演，这为中医远程医疗奠定了新的基础。

为解决脉象仿生还原的难题，陈文会等[7]设计了一种基于STM32的脉象采集和远程还原系统。系统以压阻式脉搏传感器为基础，设计了基于双泵液压驱动的模拟远程切脉系统，并实现可视化功能。经过实验对比后发现此设备具有近80%的还原度，所以利用人工智能有望实现中医“悬丝诊脉”。

1.2 远程脉诊设备的应用

马凯文[8]使用远程充气式脉象仪采集50例结肠癌术后患者与50例正常患者的脉象，对两组患者的脉象参数和检验结果进行比较后得出5个关于患者生理参数与脉象关系的结论，比如患者化疗前的脉象介于虚脉与平脉之间，化疗后发生副反应的患者会出现脉象变化，白细胞或血小板减少，脉象变为虚脉；血红蛋白减少，脉象变为数脉等。远程脉诊设备由于设备的稀缺、疗效等原因使得临床应用及所得数据较少，因此，远程脉诊设备的研发道路依旧任重而道远。

2 可穿戴脉诊设备的研究进展

国务院颁布的《全国医疗卫生服务体系规划纲要（2015—2020年）》中提出要积极应用移动互联网、物联网、可穿戴设备等新技术，推动惠及全民的智慧医疗服务[9]。智能可穿戴产品将当代的科技与悠久的中医脉诊原理相互融合，融入人们生活，并为人们的健康带来裨益。

胡远峰[10]通过对脉诊原理导入可穿戴产品的可行性进行研究后发现，中医脉诊原理导入智能科技产品中的技术已很成熟，因此将中医脉诊原理导入智能可穿戴产品中具有可行性。

2.1 研究进程

可穿戴脉象设备可以随时随地采集人体脉搏信息，对它的研发具有很大的发展空间。瞿昊宇[11]采用驻极体电容为核心元器件，成功研制出腕带式的可穿戴脉象仪传感器。其核心思想是脉搏会引起驻极体电容的大小，依次可实现原始脉搏的采集，然后将脉波进行滤波、放大、转换等步骤后得到经过处理的脉搏数据，分析脉象并找出病脉的参数特征。该仪器的创新点是利用穿戴式脉象设备采集脉象并通过参数研究来寻找平脉及病脉参数间的特征。徐维晴等[12]利用穿戴单元、施压单元等硬件与采集分析软件结合穿戴式医疗设备的特点，设计了一种能够实现佩戴舒适、精确施压以及多路采集的穿戴式脉诊仪系统。杨何[13]选取PVDF压电薄膜为脉搏传感器，研制出综合运用中医学、仿生学、机械学、传感技术以及计算机技术的能够模拟代替中医诊脉的穿戴式脉诊仪系统。该设备可分析反映脉搏信号本质的相关特征参数。张西洋[14]利用压阻式传感器设计了一种基于中医脉诊的穿戴式脉象检测和分析系统。该系统通过自动寻脉压力算法，模拟出中医浮、中、沉的采脉手法；采用arduino控制器实现信息的采集、波形的绘制等功能；采用递归定量法分析了平脉、滑脉、弦脉三种脉象信号并最终确定合适的隐层数和节点。该设备的创新点是在远程方面较为系统地完成了中医脉象的采集与分析的全过程。

Jin等[15]出于对穿戴脉诊设备没有增压功能的缺点，构建了一种可穿戴式压力测量系统。该系统通过传感器进行脉象采集，利用单片机发送到计算机上，在实验中成功获得了最佳取脉压力、连续解压下的脉冲波形以及光、介质、重压力下三个区域的脉冲波形。该设备具有支持单区、三区脉冲采集、独立压力调节、位置调节等优点。

2.2 应用

Jing等[16]利用压电式脉冲传感器与近似熵分析相结合，采用柔性多孔聚丙烯压电薄膜与木制圆柱基板模拟中医脉诊过程，记录脉冲特性。在实验中，26名志愿者通过穿戴式传感系统成功诊断，并采用近似熵分析对数据进行分析。结果表明，一个阈值近似熵值为0.1作为正常和异常健康状况志愿者之间的分离点。穿戴式脉诊设备在临床上的实例基本都处于实验阶段，到实际应用到临床还有距离。

3 其他脉诊设备研究进展

3.1 便携式脉诊设备

现阶段脉诊设备体积普遍较大，携带与测量不便，便携式脉诊设备有较大市场需求。金陈玲[17]使用压力传感器设计了一款便携式三部脉象采集装置，该装置为模拟中医取脉，设计了泵和气袋加减压力设备，并设计了组合式采集手环，以支持单部和三部脉象采集。该设备创新点是研究设计的三部脉象采集装置总体尺寸小、轻便、方便携带，可满足家居医疗、实验研究等多种不同需求。

国外学者Hao[18]使用一种无创、简便的脉象诊断方法对2型糖尿病及高血压和高脂血症等并发症进行监测，通过分析脉冲波参数来监测糖尿病并发症的发展，实验表明该算法检测糖尿病的准确率为96.35%。这种无创、简便的脉象诊断方法将成为一种低成本、准确的糖尿病监测方法，对未来慢性疾病的监测和脉诊的发展都具有积极意义。

3.2 多探头脉诊设计

中医脉诊过于依赖医师的主观感觉，诊断结果受个人经验影响较大，且缺乏科学的方法复现中医脉诊过程，使得“在心易了，指下难明”的现象长期阻碍着中医的延续与传承[19]。为此郭思嘉[20]以脉诊客观化为主线设计了智能化多探头中医脉诊仪，该设备的创新点是可以实现寻脉过程的高精度复现和重复采集。杨杰[21]设计了一款适合于寸口三部取脉的脉搏采集设备，该采集设备配置了光电脉搏传感器，可以方便地采集到三部脉象。该设计的脉搏采集设备更符合传统中医的脉诊寸口诊法，使同时获得三部脉象信号更加方便。

3.3 金氏脉诊仪

研发的脉象仪未能广泛应用于临床诊断，原因在于通过现代仪器和技术将主观性较强的脉诊客观化具有一定的难度[22]。金氏脉学通过将脉点与脏器对应、脉应与病理变化对应、特征密度和离散度与病灶大小对应，解决了传统脉学无法精确定性、定位与定量的难题，为脉象的客观化研究奠定了基础，在此基础上进行脉诊仪的研制有着较为明确的客观标准[23]。

金氏诊仪的开发，主要根据金氏脉学的理论研究，将脉分解为脉元，然后根据脉元的高灵敏度、高精度、高可靠性制成相应的传感器进行脉象采集系统的设计。取脉后提取出可用于表示脉点与脉应的特征参数，辅助计算机手段和脉象模型研制成可供临床辅助诊断的智能脉诊仪。

4 总结与展望

脉诊设备的研制任重而道远，其影响因素主要表现在脉诊传感器稀少、取脉干扰[24]、无统一的标准和规定[25]等方面。尽管如此，中医脉诊依然努力与现代科技接轨，在穿戴式、远程脉诊的研发方面取得一定的成绩，并在多探头、便携式、四诊合参[26]方向进行了延伸与探索。这些新型脉诊设备在具体应用方面较为少见，主要原因是脉诊设备的稀少及诊断效益不明显，因此，中医脉诊的发展自身优良程度才是硬道理。

我国大力支持中医的发展，脉诊具有无创的诊断优势，只要研究人员不懈努力，中医脉诊设备必然有所突破。未来借助科学技术、结合临床需求，中医脉诊设备的小型化成为前进方向，服务于慢性病与老年人的可穿戴式设备将有很大的市场需求，四诊合参辅助诊疗也有一定的前景，甚至可研发中医诊疗机器人[27]来实现全自动中医式脉象诊疗。

中医脉诊设备的发展不应仅仅局限于我国传统的中医思维，还应紧密结合临床需求，以治愈为根本目的来进行创新与研发。例如加强对中医脉诊技术的深入挖掘创新，以期整合出不同脉象信息与疾病转归相关的中医症候的多元隐性关联，从而把握疾病诊断和治疗的有效性、优效性和特异性；再如适当关注如脉压波(PPW)[28]等非中医脉象关键特征的研究或许会有更好的发展。