基于超声的脉诊技术研究进展
摘要：脉诊仪通过脉搏传感器实现感知和采集脉象信号，并利用脉象识别技术对信号进行处理和分析，最终得到客观化的定量指标。因此，脉象信息的获取和处理是脉诊客观化研究的关键，而基于压力获取脉搏信号的传感器成为采集脉象信息的关键。随着现代科学在材料、结构、传感器工艺及信号处理等方面的技术突破，脉诊仪也逐渐趋于小型化、智能化、客观化。对于脉搏信号的采集和分析是目前脉诊仪的两大研究重点。脉搏信号微弱、频率低、信噪比低、信息量大且复杂多变，脉搏传感器采集到的信号质量将直接影响脉搏信号的处理和分析，从而影响整个脉诊系统的客观化。随着科技的进步，柔性面阵式脉搏传感器受到越来越多的关注。下文将介绍几种典型脉搏传感器及各自优势与应用现状，并重点介绍可广泛用于脉诊仪的柔性面阵式压力传感器，展望脉搏传感器的发展方向及应用领域。 关键词：脉诊；超声；人工智能；综述
引言
脉象诊断是中医诊疗“望、闻、问、切”中最关键的步骤之一,具有极其重要的表征作用。有经
预制箱梁验的中医能够通过脉象的细微变化判断出患者身体各部位的健康状况,并预测可能发生的潜在疾病。但传统中医脉诊相当程度上依赖医生的临床经验,“心中易了,指下难明”,不利于经验传授和技术推广,其主要原因是脉象诊断缺乏客观化指标,未能建立数字化的脉象与疾病间的映射关系。同时,既有脉诊仪器设备多为单个点位、单一指标的测量,与传统中医利用三指同时感知腕部挠动脉寸、关、尺三个关键点位的脉搏信息有较大差距。近年来出现的一些便携式脉诊仪和小型化新型脉搏传感器的研究受到领域内临床医生和科研人员的普遍关注。
1脉象形成机制
脉象是指切脉时脉管搏动在指上感觉的映射，是机体功能状态的外在表现。根据传统中医理论，气、血是脉象形成和变化的基础，心、脉是产生脉象的主要脏器，人体血脉贯穿全身，内通脏腑，外及皮表，若脏腑病变，则气累及血运行，故《古今医鉴》有“脉者气血之先也，气血盛则脉盛，气血衰则脉衰，气血热则脉数，气血寒则脉迟，气血微则脉弱，气血平则脉治”。观察脉象变化，可诊断疾病的病位及性质、邪正盛衰。根据现代医学，脉象的形成以心血管系统为物质基础，其他系统辅以平衡和调控，心脏搏动促使血液沿着血管流动，脉搏信号随之产生。脉搏的快慢、节律，脉管的粗细、弹性，血液的充盈度和黏滞度等，脉象表现不同，也间接反映心血管系统的运行状况及病理变化。
2面临的问题
从20世纪50年代至今，针对脉搏传感器及测量技术的研究取得了很大的进展，但对于脉诊客观化而言，仍然面临很多问题。脉搏信号包含极为丰富的生理病理信息，利用脉搏波形与中医诊断配合实现临床上与病症对应目前还无法实现。并且各类脉搏传感器原理、结构、性能不同，所得脉象图波形及各项测量参数指标不一致，使得脉象诊断标准不统一、客观化指标缺乏一致性，难以广泛应用于临床。尽管目前各类脉搏传感器在精度等各种性能上有很大提升，但检测原理与中医传统诊脉原理相差较大，对于中医指下触感的真实还原还有一定困难，尤其是多位点、多压力梯度等信息完整度不足。针对以上问题，我们进行了对不同种类脉搏传感器的优劣势对比及举例分析，并在关键指标上进行了整理，总结了一些新兴的脉诊装备。综合分析，我们认为虽仍然任重道远，但将脉象图参数与真实脉象特征及相关病症对应起来，并且实现脉诊客观化是有意义、有前途的。
3超声技术在脉诊中的应用
3.1光电脉搏传感器
脉冲光电传感器目前是脉冲检测领域最常用的传感器，包括智能手镯、手表、手机等大多数移动设备。其原理是通过活组织中光电信号的传播和反射实现血管体积变化的无创检测。当发光单元在皮肤表面发射光束时，肌肉和血液分别反射和吸收发光信号，由于脉搏跳动的影响，血管体积发生变化，使反射器能够接收变化信号。光电传感器原理简单，价格低廉，稳定性好，检测环境几乎没有要求，因此广泛应用于商业领域。一种典型的光电脉冲传感器，如周宜峰等，设计为基于光电容积比(PPG)理论的反射式PPG光电脉冲传感器。他们研究了光在人体组织中的传播方式，使用蒙特卡罗方法模拟了光在人体若干层中的传播路径，确定了光和传感器之间的间距，并获得了最佳的回波波长，并通过应用发光二极管提高了采集信号的质量.
3.2 B型超声
脉搏信号的采集对脉诊的精确性和可靠性有重要影响。超声使多种脉象信息可实时、准确通过图形表现出来。从中分析动脉运动，可获得中医脉诊“位、数、形、势”四类脉象特征，尤其有利于“形”和“势”特征的提取，但也是脉象信息采集的难点之一。张健等[5]分别用磁共振成像和B型超声采集正常人及脉诊模型的脉动信息，用图像直观表示脉象的强弱、
形态、位置等，结果显示B超方便快捷，采集速度更快，且获得的脉象信息足以进行有效分析，表明B型超声更适合脉象信息的提取。将B型超声探头与仿生柔性压力传感器相耦合，水囊介导可使置于其上的B型超声探头扫描血管运动，同时置于其侧的压力传感器可感受液压变化，确保了2个传感器探头工作时间的同步性及工作位置的一致性。该装置初步实现了动脉径向伸缩及轴心运动等信息的动态、无创、精确、定量化的提取工作，使可供研究的脉象信息更加丰富。tuner接口
3.3智能脉诊仪
小区自动售水机传统机械结构脉搏指标采用中药三指脉冲原理设计，不适用于多所中医院校，脉搏识别方法灵活多变，需求各异。与传统的中风相比，现阶段的研究主要是将人工智能、计算机技术、传感器技术等先进技术与中医脉冲学理论相结合，以多维、动态的方式获取脉冲学信息，开发具有以下功能的新型智能脉冲学指标，并实现脉冲图像的标准化、数字化、采集和分析。本研究现阶段采用传感器网络而不是单传感器采集脉冲图像，胡采用12个检测点的电容网络传感器确定脉冲波采集的最佳位置，获得共面动脉开口位置的更多信息。中医远程诊断系统的研究为中医药数字旅游研究提供了新思路。
结束语文字模块
脉诊是中医临床极具特的诊断方式，人体的脉象当中包含着非常复杂的生理及病理信息，但由于“脉理精微，其体难辨”，中医诊脉的主观性和差异性限制了中医事业的发展。因此，能够将中医脉诊客观化、规范化、现代化的脉搏监测系统的出现，具有十分重要的临床诊疗意义。脉搏传感器作为脉诊仪中的重要组成部分，是获取脉象信息的重要环节，对其研究也是重中之重。
参考文献
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[1]于畅.甲状腺疾病的中医脉诊方法[J].中医临床研究,2019,11(34):30-32.
[2]薛石磊.基于柔性传感器的三部脉象采集分析系统的研究[D].天津大学,2019.
[3]陈辉.不同年龄段高血压人寸口脉搏波、指端容积波与baPWV特征及相关性研究[D].上海中医药大学,2019.
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