基于移动平均线法改进的冠心病合并心衰患者脉图参数特征研究*

黄文悦，吕仪，丁晓东，王忆勤**

（1.上海中医药大学针灸推拿学院 上海 201203；2.上海中医药大学基础医学院 上海 201203；3.上海市健康辨识与评估重点实验室 上海201203）

慢性心力衰竭是心脏结构或功能异常导致心室充盈或射血能力损伤的一组复杂临床综合征，是大多数心脏病的最终发展阶段，具有高发病率、高死亡率、高致残率的特点[1]。据统计，35岁以上居民的心力衰竭患病率为1.3%[2]，心衰院内病死率达2.8%[3]。冠心病是引起心衰的重要病因之一，约45%以上的心衰患者的发病与冠心病有关[4]。学者认为，这可能是由于冠心病患者冠状动脉粥样硬化斑块引起进行性狭窄，进而对冠状动脉血流产生影响，同时冠脉狭窄引起的微循环功能及其调节机制的障碍导致冠状动脉循环无法满足心脏的代谢需求，最终导致心肌功能丧失[5]。

脉诊是中医四诊中的一个重要诊察方法，在诊断疾病及认识疾病病因病机的过程中起着重要作用。其中脉象与心血管系统的关系尤为密切，其不仅与心脏的结构和功能相关，同时还受到血流量、动脉管壁顺应性、主动脉瓣闭合功能等血流动力学因素的影响。随着现代化技术的不断发展，脉诊客观化为脉象形成机制、疾病诊断和评估提供了更多客观资料，成为探究心血管系统生理病理变化的重要手段，对于冠心病合并心衰的诊断具有重要的临床意义。

目前，冠心病合并心衰的脉诊研究较少，且传统方法提取的脉图时域参数在表达脉象特征方面仍然存在不足。基于此，本研究引入实验室前期研究成果中的移动平均线法[6]，进一步优化传统方法提取的相关指标，通过比较分析健康人群、单纯冠心病患者与冠心病合并心衰患者的脉图参数，探讨冠心病合并心衰患者的脉象变化特点，为冠心病合并心衰的脉诊提供一定参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

本研究于2018年9月—2020年12月随机纳入上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院、上海中医药大学附属曙光医院东院体检中心的健康人78例，其中男性41例，女性37例，平均年龄（74.54±6.87）岁。随机纳入上海中医药大学附属曙光医院东院、上海市中医医院、上海中医药大学附属岳阳中西医结合医院的心内科住院患者共151例。包含单纯冠心病患者78例，其中男性32例，女性46例，平均年龄（72.60±7.79）岁，冠心病合并心衰患者73例，其中男性31例，女性42例，平均年龄（74.71±7.24）岁（见表1）。入组人群对本研究知情，告知其信息严格保密，资料仅用于本研究，伦理审批号：81673880。

表1 入组人群的一般资料比较（±s）

表1 入组人群的一般资料比较（±s）

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组统计量值p值n 78 78 73性别/例男41 32 31 χ2=2.470 0.291女37 46 42年龄74.54±6.87 72.60±7.79 74.71±7.24 F=1.974 0.141

1.2 诊断标准

冠心病诊断标准：参照1979年国际心脏病学会和世界卫生组织临床命名标准化联合专题组报告《缺血性心脏病的命名及诊断标准》[7]。

心力衰竭诊断标准：参照《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》[8]，心功能分级标准参照1982年美国纽约心脏病学会（NYHA）心功能分级标准。

1.3 纳入标准

1.3.1 健康对照组入组人群纳入标准

符合世界卫生组织确定的健康的10项标准[9]。

1.3.2 单纯冠心病患者纳入标准

符合冠心病诊断标准且无心衰诊断。

1.3.3 冠心病合并心衰患者纳入标准

①符合冠心病合并心衰诊断标准。②心功能分级符合NYHA心功能分级Ⅲ-Ⅳ级：Ⅲ级：患者体力活动明显受限。休息时无自觉症状，不足一般体力活动量即引起疲劳、心悸或气喘；Ⅳ级：患者无法从事任何体力活动。休息状态下出现心衰症状，体力活动后加重。③自愿配合中医脉诊信息的采集工作。

1.4 排除标准

①排除由肺源性心脏病、重症心肌炎、风湿性心脏病等其他心脏疾病引起的心衰患者。②排除合并心房颤动等严重心律失常的患者。③排除伴有严重肝肾功能不全，血液系统疾病、自身免疫性疾病等严重原发性疾病，恶性肿瘤的患者。④排除起搏器植入术后患者。

1.5 脉象采集

向患者介绍脉诊相关方法及流程，获取患者知情同意。检测脉象信息时，保持病房内安静，患者取仰卧位，手臂置于身体两侧，嘱放松，采用Smart TCM-Ⅰ型脉象数字化采集分析仪采集患者腕部掌侧横纹桡动脉搏动处脉图，连续采集脉象1分钟，待提取与分析。

1.6 分析方法及观察指标

时域分析法是最为常用的脉图参数分析方法之一，主要用于分析脉搏波的高度和脉动时相的关系[10]。通过对脉图上的特征点进行分析，得到脉图的时值、时值比值、幅值、幅值比值、面积等参数，反映了脉的位、数、形、势及心血管系统的生理病理特征。传统脉图时域特征参数如图1所示：h1为主波幅值；h3为重搏前波幅值；h4为降中峡幅值；h5为重搏波幅值；t1为主波时值；t4为收缩期时值；t5为舒张期时值；t相当于一个心动周期；w为主波上1/3处的宽度值；As为收缩期脉图面积；Ad为舒张期脉图面积[11]。

图1 脉图参数示意图[12]

同时，本研究引入实验室前期研究成果移动平均线法[6]——即根据采样频率，设置移动窗口计算桡动脉脉搏波的移动平均线。为应对重搏前波难以识别的问题，并与传统方法提取的重搏前波相关指标进行对比，本研究将脉搏波移动平均线最大值的幅值和时值纳入研究范围，分别以采样频率的1/3、1/4、1/5和1/6为移动窗口宽度计算移动平均线，其最大值的幅值以hf/3、hf/4、hf/5和hf/6表示，脉搏波压力在主波峰后第一次达到该最大值的时值分别以tf/3、tf/4、tf/5和tf/6表示（图2）。

图2 新增移动平均线指标示意图[6]

此外，本研究纳入波形最大值出现的时值（以tmax表示）及波形最大值的80%和90%出现的时值（分别以t0.8和t0.9表示），这些指标有助于更准确地反映心脏快速射血期的时长，并在主波和重搏前波融合时补充更多信息[6]（图3）。

图3 新增主波相关时值指标示意图[6]

1.7 统计方法

采用IBM SPSS 25.0统计软件进行分析，资料中服从正态分布且方差齐的数据采用单因素方差分析LSD检验进行组间比较，方差不齐的数据采用单因素方差分析Dunnett’s T3检验进行组间比较，数据结果以均数±标准差（±s）表达；不服从正态分布的数据采用Kruskal Wallis检验进行组间比较，数据结果以中位数和四分位数间距[M(Q25,Q75)]表达；计数资料采用χ2检验。检验水准α=0.05，P＜0.05认为有统计学意义，P＜0.01认为有显著统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较结果

健康对照组、单纯冠心病组、冠心病合并心衰组的基本信息统计结果如表1所示，三组的性别、年龄构成差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.2 时值参数比较结果

与健康对照组相比，单纯冠心病组t5显著减小（P＜0.01），冠心病合并心衰组t、t3、t5均显著增大（P＜0.01）；与单纯冠心病组相比，冠心病合并心衰组t5显著增大（P＜0.01），t3增大（P＜0.05），结果见表2。

表2 入组人群的脉图时值参数比较（±s）

表2 入组人群的脉图时值参数比较（±s）

注：与健康对照组相比，**P＜0.01；与单纯冠心病组相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组n 78 78 73 t 0.7866±0.0943 0.8299±0.1346 0.8547±0.1405**t3 0.2046±0.0382 0.2112±0.0372 0.2253±0.0339**#t5 0.4650±0.0845 0.3787±0.0404**0.5219±0.1239**##

2.3 时值比值参数比较结果

与健康对照组相比，单纯冠心病组t1/t、w/t、tf/4/t、tf/3/t4、tf/4/t4、tf/5/t4、tf/3/tmax、tf/4/tmax、tf/5/tmax、tf/6/tmax显著减小（P＜0.01），tmax/t、w/t4、tf/3/t、tf/5/t、tf/6/t、tf/6/t4减小（P＜0.05），t0.8/tmax增大（P＜0.05），冠心病合并心衰组w/t、t0.9/t、t0.8/t、tf/3/t、tf/4/t、tf/5/t、tf/6/t、tf/3/t4、tf/4/t4、tf/3/tmax、tf/4/tmax、tf/5/tmax、tf/6/tmax均显著减小（P＜0.01），t1/t、tmax/t、w/t4、t0.9/t4减小（P＜0.05），t3/t4显著增大（P＜0.01）；与单纯冠心病组相比，冠心病合并心衰组t0.9/tmax显著减小（P＜0.01），t0.9/t、t0.8/tmax均减小（P＜0.05），t3/t4显著增大（P＜0.01），结果见表3、4。

表3 入组人群的脉图时值比值参数比较（±s）

表3 入组人群的脉图时值比值参数比较（±s）

注：与健康对照组相比，*P＜0.05，**P＜0.01；与单纯冠心病组相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

参数t1/t tmax/t w/t w/t4 t3/t4 t0.9/t t0.8/t tf/3/t tf/4/t tf/5/t tf/6/t tf/3/t4 tf/4/t4 tf/5/t4 tf/6/t4 tf/3/tmax tf/4/tmax tf/5/tmax tf/6/tmax健康对照组（n = 78）0.1648±0.0362 0.1697±0.0386 0.2618±0.0377 0.6414±0.1056 0.6359±0.0983 0.1192±0.0215 0.1017±0.0174 0.3267±0.0281 0.3016±0.0408 0.2623±0.0355 0.2425±0.0348 0.7973±0.0613 0.7368±0.0996 0.6407±0.0866 0.5927±0.0883 2.6008±0.6599 2.3592±0.4862 2.0515±0.4228 1.8879±0.3607单纯冠心病组（n = 78）0.1487±0.0325**0.1565±0.0394*0.2415±0.0421**0.6031±0.1181*0.6372±0.0895 0.1120±0.0245 0.0980±0.0221 0.3119±0.0332*0.2753±0.0397**0.2428±0.0482*0.2246±0.0447*0.7728±0.0541**0.6824±0.0831**0.6004±0.1025**0.5552±0.0953*2.0894±0.4454**1.8233±0.3332**1.5767±0.1753**1.4559±0.1388**冠心病合并心衰组（n =7 3）0.1505±0.0320*0.1540±0.0337*0.2344±0.0490**0.5950±0.1043*0.6777±0.0670**##0.0983±0.0562**#0.0923±0.0169**0.3014±0.0451**0.2693±0.0411**0.2416±0.0398**0.2222±0.0365**0.7633±0.0542**0.6836±0.0718**0.6140±0.0834 0.5660±0.0871 2.0139±0.3566**1.7905±0.2739**1.5960±0.2004**1.4629±0.1406**

表4 入组人群的脉图时值比值参数比较[M(Q25，Q75)]（±s）

表4 入组人群的脉图时值比值参数比较[M(Q25，Q75)]（±s）

注：与健康对照组相比，*P＜0.05；与单纯冠心病组相比，#P＜0.05，##P＜0.01。

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组n 78 78 73 t0.9/t4 0.2839(0.2636,0.3046)0.2819(0.2394,0.3039)0.2612(0.2403,0.3005)*t0.9/tmax 0.7405(0.6767,0.7718)0.7500(0.7063,0.7917)0.7317(0.6702,0.7586)##t0.8/tmax 0.6382(0.5667,0.6805)0.6667(0.6000,0.7000)*0.6341(0.5711,0.6667)#

2.4 幅值参数比较结果

单纯冠心病患者h4低于健康人（P＜0.05）；冠心病合并心衰患者h3、h4均显著低于健康人（P＜0.01），h5显著低于单纯冠心病患者（P＜0.01），h3低于单纯冠心病患者（P＜0.05），结果见表5、6。

表5 入组人群的脉图幅值参数比较（±s）

表5 入组人群的脉图幅值参数比较（±s）

注：与健康对照组相比，*P＜0.05，**P＜0.01；与单纯冠心病组相比，#P＜0.05。

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组n 78 78 73 h3 0.8935±0.0722 0.8601±0.1032 0.8188±0.1056**#h4 0.4932±0.1182 0.4406±0.1196*0.4098±0.1449**

表6 入组人群的脉图幅值参数比较[M(Q25，Q75)]（±s）

表6 入组人群的脉图幅值参数比较[M(Q25，Q75)]（±s）

注：与单纯冠心病组相比，##P＜0.01。

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组n 78 78 73 h5 0.0010(0.0000,0.0170)0.0072 (0.0000,0.0354)0.0000(0.0000,0.0100)##

2.5 幅值比值参数比较结果

单纯冠心病组h4/h1低于健康对照组（P＜0.05）；冠心病合并心衰组h3/h1、h4/h1显著低于健康对照组（P＜0.01），h5/h1显著低于单纯冠心病组（P＜0.01），结果见表7、8。

表7 入组人群的脉图幅值比值参数比较（±s）

表7 入组人群的脉图幅值比值参数比较（±s）

注：与健康对照组相比，*P＜0.05，**P＜0.01。

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组n 78 78 73 h3/h1 0.8947±0.0733 0.8630±0.1068 0.8222±0.1128**h4/h1 0.4938±0.1186 0.4419±0.1205*0.4119±0.1486**

表8 入组人群的脉图幅值比值参数比较[M(Q25，Q75)]（±s）

表8 入组人群的脉图幅值比值参数比较[M(Q25，Q75)]（±s）

注：与单纯冠心病组相比，##P＜0.01。

组别健康对照组单纯冠心病组冠心病合并心衰组n 78 78 73 h5/h1 0.0010(0.0000,0.0170)0.0072(0.0000,0.0354)0.0000(0.0000,0.0100)##

3 讨论

3.1 时值相关参数

3.1.1 时值参数

脉图时值参数的组间比较统计结果显示，随着冠状动脉粥样硬化及心功能不全的加重，心脏的泵血功能及泵血过程发生相应的变化，具体表现为：①单纯冠心病组t5显著小于健康对照组；②冠心病合并心衰组t3、t5均大于健康对照组及单纯冠心病组，t显著大于健康对照组。

在冠心病早期，心肌功能性缺血可能导致心脏舒张功能障碍[13]，有研究表明大多数冠心病患者左室收缩功能未出现异常时，舒张功能已明显降低[14]。当心功能进一步受损，合并较为严重的心力衰竭时，左心室可能处于失代偿期，心脏存在一定程度的重构，收缩期及舒张期内径均大于正常水平[15]，进而可能导致舒张期延长，重搏前波波峰出现时间较健康人及单纯冠心病患者延后，心率随收缩期及舒张期的延长而变慢。因此，上述时值参数的变化可以反映心功能不全的状态。

3.1.2 时值比值参数

两组患者t3/t4以及基于移动平均线法改进的时值比值参数的变化，从不同角度反映了重搏前波的出现时间相对提前。由于重搏前波是由初始脉搏波的传播与腹主动脉末端分叉点等处脉搏波的反射相叠加而形成的[16]，因而该结果提示两组患者可能出现动脉顺应性降低，脉搏反射波传导速度增快的病理变化。重搏前波特征参数可以为评估动脉血管结构及功能的改变提供客观依据，多个基于移动平均线法改进的时值相关参数表明其在冠心病及冠心病合并慢性心衰的脉诊客观化诊断中可能具有一定作用。

此外，波形最大值的相关时值比值参数及w/t和w/t4的组间比较统计结果提示两组患者心脏快速射血期时值相对降低，在一个心动周期或收缩期内左心室及大动脉内高压水平维持时间相对缩短[17]。左心室与动脉系统的相互作用对于冠心病合并心衰患者的心功能起重要作用。在僵硬的动脉系统中，脉搏波传导速度增高，导致左心室收缩后负荷升高，冠状动脉灌注压降低，促进了心室重塑及功能障碍[18]。因此，动脉僵硬度作为一种功能性血管标志物，可能有助于发现心力衰竭的早期进展阶段[19]。随着患者主动脉弹性减弱，动脉对于左心室射血产生的流量波动和压力波动的缓冲能力也可能相应减弱。

冠心病发病多由心脉不通，胸阳痹阻所致。《丹溪心法》曰：“气血冲和，万病不生，一有怫郁，诸病生焉。”情志失调、气机郁滞是诱发冠心病的常见因素，脉象可见弦脉[20]。《诸病源候论》提到：“心主血脉，而气血通荣脏腑，遍循经络……心统领诸脏，其劳伤不足，则令惊悸，恍惚，是心气虚也。”冠心病合并心衰患者病久则致心气亏损，渐致心气心阳俱虚，鼓动血液无力，则脉象还可表现为迟缓无力。时值相关参数的统计结果与上述观点较为符合。

3.2 幅值相关参数

单纯冠心病患者的h4、h4/h1及冠心病合并心衰患者的h3、h4、h3/h1、h4/h1均低于健康人，冠心病合并心衰患者h3低于单纯冠心病患者，该类指标的意义主要是反映动脉血管外周阻力的大小及紧张性的高低。本研究中冠心病合并心衰组NYHA分级均为Ⅲ级及以上，依据中华医学会心血管病学分会制定的《慢性心力衰竭诊断治疗指南》，属于临床阶段（阶段C）[21]，心衰程度较为严重，患者心脏泵血能力随心功能不全可能逐步下降。该结果提示低脉压可能与严重左心室功能不全及合并症等有关[22]。

h5、h5/h1主要反映大动脉顺应性的高低和主动脉瓣的闭合功能情况，冠心病合并心衰患者该指标显著低于单纯冠心病患者，提示主动脉弹性随冠状动脉粥样硬化及左心室功能不全的加重而下降[23-24]，并且冠心病合并心衰患者可能出现主动脉瓣硬化、闭合不全[25-26]，引起左心室舒张期容量和负荷过重。

《灵枢·百病始生》云：“凝血蕴里而不散，津液涩渗，着而不去而积皆成矣。”《金匮要略·水气病脉证并治第十四》云：“血不利则为水”。随病情进一步发展，冠心病合并心衰患者心气心阳亏虚，鼓动无力，致瘀血内停；或累及肺、脾、肾，使水液失于温化输布，水饮内停，出现本虚标实之证，临床表现为心悸频发，喘悸加重，尿少肢肿[27-28]。其中本虚为气虚、阳虚，标实为血瘀、水饮、痰饮，其脉象多为滑、涩脉，与幅值相关参数统计结果较一致。

4 小结

《素问·六节藏象论》曰“心者，生之本，神之变也；其华在面，其充在血脉，为阳中之太阳，通于夏气。”脉是气血运行的通路，脉搏的搏动与心脏的舒缩、血脉的充盈、血管壁的张力等密切相关。因此，冠心病合并心衰患者的脉象往往发生显著变化。通过比较冠心病合并心衰患者与健康人和单纯冠心病患者的脉图参数，有助于进一步认识冠心病合并心衰患者心血管功能的状态，对于冠心病合并心衰的诊断具有一定的参考价值。

本研究通过比较3组人群脉图时域参数，发现伴随心功能不全的加重，冠心病合并心衰患者可能出现动脉顺应性逐渐降低，外周阻力增大，心脏收缩能力降低，快速射血期变短的现象。患者心脏可能发生重构导致心动周期变长，心率减慢，搏出量过少可能使主动脉紧张度降低，脉压下降。此外，部分冠心病合并心衰患者可能存在主动脉瓣关闭不全。其脉象主要表现为缓、弦、细。

本研究结果提示，基于移动平均线法改进的脉图时域参数（如tf/3/t、tf/4/t、tf/5/t、tf/6/t、tf/3/t4、tf/4/t4、tf/3/tmax、tf/4/tmax、tf/5/tmax、tf/6/tmax）及最大波形相关时值参数（如tmax/t、t0.8/t、t0.9/t、t0.9/t4、t0.9/tmax、t0.8/tmax）能够较好地体现冠心病合并心衰患者的脉图差异特征，为冠心病合并心衰的诊断及预后提供一定的依据。

脉诊是传统医学中最具特色的诊断方法之一，由于脉象极其复杂，如何客观、量化地重现医生得到的脉诊信息并做进一步推广，对于提升诊断效能、降低诊断成本及推动中医脉学的发展具有重要价值[29-30]。脉图作为脉诊研究中的重要内容，可以形象和直观地反映脉象特征，在临床研究中得到较为广泛的应用[31-33]。目前，相关研究仍然存在难以提取脉象全部信息、提取方法过于关注脉搏波直观形态等问题[34]。因此，我们应不断完善脉图提取及分析方法，深入挖掘脉诊的临床诊断价值。基于移动平均线法改进的脉图时域参数有利于对脉搏波的生理意义做进一步分析和理解，是对传统脉图时域参数较好的补充与完善，待进一步大数据挖掘及验证后可更好地应用于脉诊客观化分析。