脉诊信号分析技术研究

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登入/建立新帳號|診脈儀目錄1一、脈音聽診儀o1.1(一)實驗原理o1.2(二)實驗裝置及設備o1.3(三)實驗及量測步驟o1.4(四)實驗及量測結果2二、何謂診脈3三、診脈的判別o3.1(一)切診o3.2(二)診脈部位o3.3(三)脈象的綱領4四、脈象的近代研究5五、何謂診脈儀6六、診脈儀的種類o6.1(一)便攜型o6.2(二)複合參數型o6.3(三)脈舌合參型o6.4(四)超聲可視型一、脈音聽診儀(一)實驗原理脈搏的起源,來自於心臟的跳動;心臟的舒張與收縮,造成血管鬆弛與緊繃的現象。而在血管相對應的上層皮膚,則會因此產生明顯的脈壓,而血管管壁內部的流體與物質會彼此相互碰撞與摩擦,因此產生脈音。圖1脈音與脈象關係圖利用壓力式脈診儀所擷取到的脈象數據,其所表示的,僅是皮膚表層上的高度變化,與皮膚下層血管的管壁變化之情形有極大關聯性,但對於血管內血液的變化,就無法有效的表現。利用脈音聽診儀所擷取之數據,不但可以得知壓力式脈診儀所能獲得的資訊,脈音數據同時可得知血管內血流情形、紅白血球、或其他細胞之擾動狀況。從圖1取線可定義峰值(h1,h2,h3)、時值(T1,T2,T3)、時差t0、週期t、及峰頂角等脈象圖參數,可作為脈象與疾病的綜合分析。(二)實驗裝置及設備脈音聽診儀實驗裝置,在硬體上可分為脈音接收器、脈音信號處理器、以及音響四個部份,其裝置示意圖如下圖3。圖2脈音聽診儀圖3脈音聽診儀裝置示意圖(1)脈音接受器脈音接收器,是由一細管狀塑膠桶,底部裝置一電容式麥克風,內層用海綿隔離外界干擾及雜音(如圖5)。脈音接收器除了是接收脈音信號的感應器,同時也是施予取脈點取脈壓力的按壓元件;在擷取脈音信號時,將脈音接收器直接接觸於取脈點上,利用不同的壓力施於取脈點上時,可得到不同的脈音信號─即為中醫取脈時的浮脈、中脈、沉脈。圖4脈音接收器(2)脈音信號處理器圖5脈音信號處理器如圖9,脈音信號處理器為一輸入,二輸出之設備,輸入端接收脈音接收器接收之脈音信號;兩輸出端一輸出至電腦或示波器,作為波形顯示及儲存。另一輸出端可用來輸出至音響,利用聲音方便操作者掌握脈音收集的狀況。脈音信號經由電容式麥克風接收後,所得的信號相當的微弱且不單純是脈音,所以必須經過一個信號處理器,將麥克風擷取的信號做放大及濾波,將有用的信號增強後以類比的形式輸出到顯示設備上。信號處理單元由脈音信號處理器輸出之信號,為一類比之電壓信號;而信號處理單元,便是將此脈音信號,轉換為可供讀取的波形信號。在此,我們是利用NIDAQPad-6016資料擷取盒,將類比的電壓信號,輸入到電腦中,再利用LabVIEW的虛擬儀控環境,進行信號的處理。如果考慮使用的方便性,亦可使用數位示波器,直接將信號輸入到示波器中,透過示波器內建的功能,便可將脈音信號直接做儲存。(三)實驗及量測步驟為避免實驗取得之數據又太大的變異度,受測者須先行靜坐休息五分鐘。取脈時,採坐姿仰腕放置於軟性墊物上,將脈音接收器的放置於待測的寸、關、尺脈上,以不同的壓力施於三個取脈點上擷取其脈音信號(浮取50mmHg,中取80mmHg,沉取110mmHg)。量測時,手腕需靠軟性墊物固定,並且要隔離外界的干擾,不可隨意移動,以減少外界振動所造成的影響。數據取樣時,需與前一筆數據合算平均值,降低雜訊的影響而提高數據的準確性。每筆紀錄須有數個連續性的週期重複出現,並且於同樣實驗環境下重複量測同一位受測者,方可得到具有可靠度之數據。圖6脈音量測(四)實驗及量測結果針對相同的一位受試者A,我們量測了其右手寸、關、尺三處的脈音信號,每一取脈點分別以浮(50mmHg)、中(80mmHg)、沉(110mmHg)三種不一樣的取脈壓力進行量測,其結果請見下圖7、圖8、圖9。同樣的,我們也用同樣的方法量測了受試者A的左手三處的脈音,其結果分別圖10、圖11、圖12。由於沒有足夠的中醫脈診學的知識背景,所以在此我們不做醫學上的討論和判斷,僅就量測到的脈音波形間彼此做一比較。由脈音波形我可以發現,單就同一個取脈點,以不一樣的取脈壓力下量測其脈音信號時,壓力越低,其介於主脈音之間之次脈音訊號也越多;在較高的取脈壓力下,主脈音間較細小的訊號可能會受到壓力的影像而受到抑制。為證明我們的推論,我們又多量測了一位受測者,但是卻得到完全相反的結果(如圖13、圖14、圖15),受試者反而是因為取脈信號的增加而次脈音越多;這表示取脈壓力並不會影響到脈音信號量測的敏感度;次訊號存在的原因,反映了兩位受試者不一樣的生理徵象。圖7脈音聽診儀量測受試者A左手寸脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖8脈音聽診儀量測受試者A左手關脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖9脈音聽診儀量測受試者A左手尺脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖10脈音聽診儀量測受試者A右手寸脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖11脈音聽診儀量測受試者A右手關脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖12脈音聽診儀量測受試者A右手尺脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖13受試者B左手寸脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖14受試者B左手關脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取圖15受試者B左手尺脈的波形(A)浮取(B)中取(C)沉取二、何謂診脈中醫在寸口脈作初診,主要由食、中、四指腹感觸脈波的搏動。尤以中指腹在寸部為主要的脈診感受點。於此感受的脈波,已包含許多因素的介入,需要加以清楚分析,纔能作出有實質意義的判讀。脈診中,手指觸點感所感受的脈波壓力變化,為病人皮下末梢動脈管所傳導到體表的壓力變化。此壓力波,源自於心臟左心室的收縮,結合主動脈的回彈能量,在血液流體中所傳達的動能的變化。透過動脈管壁的壓力傳導,穿過皮下組織,皮膚層,傳到診者的指腹,觸動皮下觸壓覺神經感受器來完成。這是脈診的傳導途徑。三、診脈的判別(一)切診中醫之診斷為「望、聞、問、切」等四診,其中切診指的是診脈,又稱切脈。切診從最初的〝遍診法〞(即切診頭部、手部、足部的動脈),發展為目前以寸口脈(即手部撓骨動脈處,為肺經通過的部位),就能判斷疾病所屬的表裡、寒熱、虛實的變化。1.脈象原理心主血脈:由於心臟推動血液在脈管內運行,使脈管產生搏動,於是形成了脈搏。此處應該注意的是,血液在脈管中運行,除了心臟的搏動外,還必須要有肺、脾、肝、腎的配合。肺朝百脈:全身的血脈,都匯聚於肺,肺主氣,透過肺氣的舒布,血液才能散布全身。脾主統血:血液在脈管內循行而不致於溢出脈外,必須靠脾氣的統攝。肝主藏血:肝可以調暢氣機和調節血量的大小。腎主藏精:精可以化生為氣,是人體陽氣的根本,同時精還能化為血,是生成血液的物質基礎之一。2.診脈斷病由於脈象的形成,和臟腑的氣血變化有關,因此當人生病時,血脈的運行必然受到影響,使得脈象產生變化,雖然病情的十分複雜,但是從脈象的變化中,還是可以分辨疾病的病位、性質與邪正的盛衰。當切診的脈象為浮脈時,通常為表證;如果為沉脈,通常為裡證。如果切診的脈象為遲脈,通常為寒證;如果為數脈,通常為熱證。如果切診的脈象虛弱無力,通常為虛證;如果脈象實而有力,通常為實證。(二)診脈部位1.寸口診法寸口分寸、關、尺三部,掌後高骨(橈骨莖突)為關,關前為寸,關後為尺,兩手各分為寸、關、尺三部,共六部脈。寸關尺三部又可以分為浮、中、沉三個部位來候脈,因此稱為三部九候。2.寸口診法所候臟氣歷代的醫家,對於寸口診法所候臟氣的看法略有差異,但是大體來說,右手的寸關尺可以分別候:肺、脾和腎(命門);左手的寸關尺可以分別候:心、肝和腎。3.脈象的至數診脈時,醫生的呼吸要均勻,用一呼一吸的時間去計算病人脈搏的至數。一呼一吸稱一息,正常人通常一呼氣脈搏有二至,一吸氣脈搏也有二至,一呼一吸之間有一至,因此,正常的脈象是一息四至或至五至(正常人的呼吸每分鐘約17-18息,相當於脈搏每分鐘72-80次)。切診時,通常要求必須切五十動,主要是為診脈有無促脈、結脈或是代脈。但是,臨床切脈時,可以視個別情況,適當地調整診脈的時間,如果太拘泥形式,反而顯得食古不化。4.正常的脈象正常的脈象必須具備有胃、有神、有根三個特點。有胃:胃是人體後天血氣的來源,因此有胃氣,表示脈象有力有神,無胃氣則表脈象無力無神。正常的邁向不浮不沉,不快不慢,從容和緩,便可以稱為有胃氣。甚至當人生病時,不論脈象是浮沉遲數,只要仍具有和緩的脈象,也算是有胃氣。有神:心主血而藏神,血氣充盈,脈象自然有神。有神的脈象,柔和有力,節律一致。當人生病時,即使是弦實的病脈,只要弦實之中仍有柔和感;或是病脈雖然微弱,但在微弱中還不至於全然無力時,都稱為有神。有根:腎為先天之本,腎氣充足,脈自然有根。切診時,尺部可以候腎,沉取也可以候腎。如果〝寸關尺〞三部的脈象都沉取有力,甚至,只要有尺脈沉取有力時,都算是有根的現象。因此當人生病時,如果還有腎氣,就可以從尺脈候到腎氣,表示先天之本尚未絕滅,仍具有生機。(三)脈象的綱領脈象總共有28種,學習脈診,可以先將脈象分類為浮、沉、遲、數、虛、實六種脈,先把這六種脈象弄明白,然後再細分二十八脈,就比較容易記憶了。1.浮類脈:共有浮、洪、濡、散、芤、革等六種脈,脈位皆浮。浮類脈的特點:脈象都在皮膚表淺處(洪脈除外)。也就是說,只要把指頭輕輕按在皮膚上,就能感受到脈搏的搏動,如果用力重按,反而會覺得脈搏減弱,火者是脈搏有空虛的感覺。2.沉類脈:共有沉、伏、牢、弱四種脈,脈位皆沉。沉類脈的特點:脈象位於筋骨的深處。也就是說,當指頭輕按在皮膚時,脈搏的搏動很不明顯,必須用力按到筋骨的深處,才能感覺到脈搏的搏動。3.遲類脈:共有遲、緩、澀、結四種脈,脈率皆慢。遲類脈的特點:脈搏的頻率很緩慢,因此使得脈搏的至數減少。至於脈象的部位,在〝浮中沉〞三部都可以診的到脈搏。4.數類脈:共有數、疾、促、動四種脈,脈率均快。數類脈的特點:脈搏的頻率很快,因此使得脈搏的至數過多。至於脈象的部位,在〝浮中沉〞三部都可以診的到脈搏。5.虛類脈:共有虛、微、細、代、短五種脈,脈皆無力。虛類脈的特點:脈象柔軟無力。虛類脈所包含的範圍很廣,無論是浮位或沉位,無論頻率的快慢,只要有脈搏的搏動很弱,脈體軟的,都屬於虛類脈。6.實類脈:共有實、長、弦、緊五種脈,脈皆有力。實類脈的特點:脈象強勁有力。實類脈所包含的範圍很廣,無論是浮位或沉位,無論頻率的快慢,只要有脈搏的搏動很強,脈體大的,都屬於實類脈。四、脈象的近代研究自20世紀50年代以來,對於脈學的理論,脈診客觀化、臨床診斷和實驗研究等方面發展了大量的工作,取得較快的進展。在進行脈學文獻整理和研究的基礎上,總結老中醫切脈的經驗,經過多次學術交流和驗證,使對常見脈的特徵逐步取得共識,對常見脈的特徵試用數學方程式、力學模型或模示圖的形式加以表述,從而對脈象形成的機制及生理病理意義方面有了比較深入的認識。這些工作為脈診規範化和客觀化研究奠定了必要的基礎。同時,運用現代各種測試技術和方法,將手指感知的各種脈象描記下來進行分析,這是脈診研究的另一方面工作。為了研製出一種比較適應測繪中醫脈象信息的儀器,工程技術人員曾做過多種嘗試,有多種固態的、液態的的壓力感應器,也有光電、超音波、壓電等不同形式的感測器,將脈搏搏動時的壓力變化或容積變化記錄下來。迄今為止,各種儀器所描記的脈圖雖然還不能完全反映醫生診脈時的手指感覺,但是對於脈象的分類、定型和定量分析提供了必要的條件。目前常用的脈診儀,其性能和型號雖然不同,但測繪出來的某些常見脈象,如弦脈、滑脈等脈象圖的型態非常相似,進一部說明應用現代檢測技術和方法,對脈象進行定性定量的研究,具有科學性和現實性。但實驗研究提示,單用壓力脈波作為研究手段,有一定的侷限性,不能全面反映脈象的豐富信息,所以在現有基礎上要進一部配合多種測試技術,組成多信息、多功能的複合測試儀器來進行脈象研究很有必要。五、何謂診脈儀中醫學以整體觀和平衡觀為核心,建立了獨具特色的生命理論和診療體系。中醫診斷學的基本原理被概括為“以表知裏”,認為人體表像資訊(四診資訊)與疾病的本質(證候)之間存在著必然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