作者：张治国 牛欣 杨学智 司银楚 朱庆文 郭宙
【摘要】 ：目的 探讨周期运动过程中桡动脉横切面面积、共轴心椭圆的长轴长度以及心动周期内横切面轴心在平行于皮肤表面方向上的最大位移与脉宽之间的关系。方法 应用新型中医取脉装置，同步采集40例具有不同脉宽的患者和20例平人关部脉的压力脉图、心电信号和桡动脉横截面动态超声图像。在MATLAB 7.0.1软件对超声图像进行分析处理的基础上，观察周期运动中不同宽度脉象的桡动脉横切面图形特征和轴心运动轨迹的变化情况。结果 不同宽度脉象的桡动脉横切面面积、共轴心椭圆的长轴长度和轴心最大位移存在着一定的差异。结论 长轴长度周期平均值、最大值、最小值，面积周期平均值、最大值、最小值，以及轴心在平行于皮肤表面的最大位移等参数可以作为初步判别脉宽的参数。
【关键词】 脉诊 脉宽 桡动脉 轴心运动轨迹
Abstract：Objective To study the relationship among the area of transverse section of radial artery， the major axis length of the ellipse with same centroid as transverse section， the maximum centroid displacement in the direction parallel with skin surface in a cardiac cycle and width of pulse tracing. Methods ECG， pressure phygmograms and ultrasound images of transverse section of radial artery of 40 patients with different width of pulse tracing and 20 healthy persons were collected synchronously with a new-type sphymograph. On the basis of images analysis with MATLAB 7.0.1， image characteristics of transverse section of radial artery and centroid motion locus of pulse tracings with different width in a cardiac cycle were observed and analyzed. Results Between pulse tracings with different width， there were significant differences in the area of transverse section of radial artery， the major axis length of the ellipse with same centroid as transverse section and the maximum centroid displacement in the direction parallel with skin surface in a cardiac cycle. Conclusions The mean， maximum and minimum value of the area of transverse section and the major axis length of ellipse and the maximum centroid displacement can be used to discriminate width of pulse tracing.
Key words：pulse taking；width of pulse tracing；radial artery；centroid motion locus
脉宽是指医者诊脉时脉动应指所感受到的脉管宽度，可分为大、细两端，属脉形范畴。脉大者除大脉外，还包括洪脉、实脉、长脉；脉细者除细脉外，还包括濡脉、弱脉、微脉。目前脉诊研究主要以压力信号采集、记录、分析为主，对脉图的分析和参数的获取成为判别脉象的主要手段。脉图分析方法由于不能检测脉管的宽窄，对脉宽的辨识能力有限，脉宽多通过间接推导获得[1-2]。本研究采用具有仿生柔性压力传感器与B超整合探头，并能同步获取心电信号的新型中医取脉装置，直接观察桡动脉运动的情况，并在MATLAB 7.0.1软件对超声图像进行分析处理的基础上，对周期运动过程中，不同宽度脉象的桡动脉横切面面积、共轴心椭圆的长轴长度以及横切面轴心在平行于皮肤表面方向上的最大位移进行了考察，从横切面图形特征和轴心运动轨迹角度对脉宽进行了初步探讨。
1 对象与方法
1.1 检测对象和分组
宽变脉和细变脉的采集对象为北京中医药大学东直门医院和第三医院住院患者，平脉采集对象为北京中医药大学研究生和教职工。脉宽变组：共20例，全部为男性，年龄29～60岁，全部为洪脉，涉及肺部感染伴发热、脑梗死等疾病。脉细变组：共20例，全部为男性，年龄30～52岁，全部为细脉，涉及慢性胃炎、溃疡性结肠炎、缺铁性贫血等疾病。平脉组：共20例，全部为男性，年龄25～53岁，经体检均为健康人。
1.2 实验仪器
选用本课题组自行研制开发的新型中医取脉装置。该仪器将仿生柔性压力传感器、B型机械超声扫描探头和心电传感器整合，可同步采集Ⅱ导联心电信号、脉搏压力信号、桡动脉运动超声图像，多通道信号经放大、滤波处理，传送至计算机专门软件对其进行分析。超声工作频率为10 MHz，机械扇形扫描方式，纵向分辨力≤0.2 mm，横向分辨力≤0.4 mm；帧频10～16帧/s；256灰阶，游标测量精度≤0.25 mm。压力传感器工作灵敏度为0.25 mV/grF，响应时间为1.0 ms，重复性±0.2% Span。
1.3 实验方法
常规开启仪器，设置参数，令受试者安静10 min后，取仰卧位，外展右臂，直腕仰掌，自然放置于腕枕上；连接Ⅱ导联心电图；专人操作，调整整合探头，使之轻置于寸口关部并充分接触，同时探头一侧的白色标记点垂直于长轴方向(示扫描桡动脉横切面)，在超声耦合剂的介导下，启动脉诊信息采集系统；调节压力，观察实时脉图和寸口桡动脉实时运动变化情况，找到最适取脉压力，待各项指标趋于平稳后，开始记录标准Ⅱ导联心电图、压力脉图和B超图像。
1.4 脉象判定方法
两位有经验的中医师双盲判定脉象，第三人通过观察脉图判定脉象[3]，三方结果一致者方可入选。
1.5 桡动脉横切面轴心的确定和参数的计算
以与脉图同步心电图的R波为标志，选定1个心动周期，确定此心动周期内取脉装置B超探头采集到的图像序号，一般为6～12幅连续图像；应用MATLAB软件进行图像的转换、分割等处理，最终确定每幅图像中桡动脉横切面的面积、与横切面共轴心的椭圆长、短轴长度，进一步确定平均值、最大值、最小值和帧间变化率[帧间变化率＝(周期最大值－最小值)/周期采样帧数]；确定轴心的坐标，构建一个心动周期内轴心的平面运动轨迹，其首尾相接，故可构成封闭图形[5]，可计算轨迹中在平行皮肤表面方向(X轴)上的最大位移。每个受试者取5个心动周期，每个参数取平均值。
1.6 统计学方法
采用SPSS13.0软件进行One-Way ANOVE分析。
2 实验结果
不同宽度脉象，其周期运动过程中桡动脉横切面图形特征和轴心运动轨迹有一定差异。脉宽对横切面面积、共轴心椭圆的长轴长度以及横切面轴心在平行于皮肤表面方向上的最大位移影响见表1～表3。表1 脉宽对受试者桡动脉横切面面积的影响(略) 注：与脉宽变组比较，*P&<0.05，**P&<0.01；与平脉组比较，▲P&<0.05，▲▲P&<0.01(下同)表2 脉宽对受试者桡动脉横切面共轴心椭圆长轴的影响(略)表3 脉宽对一个心动周期内受试者桡动脉横切面轴心在平行于皮肤表面方向最大位移的影响(略)
由表1可知，桡动脉横切面面积周期平均值、最大值、最小值3个参数，在脉宽变组和脉细变组、平脉组和脉细变组之间的差异具有非常显著性意义(均P&<0.01)，而在脉宽变组和平脉组之间的差异没有统计学意义(P&>0.05)，面积帧间变化率组间没有统计学差异(P&>0.05)。
由表2可知，桡动脉横切面共轴心椭圆长轴的长度周期平均值、最大值、最小值3个参数，在脉宽变组和脉细变组、平脉组和脉细变组之间的差异具有非常显著性意义(P均小于0.01)，在脉宽变组和平脉组之间的差异具有显著性意义(P&<0.05)，而长轴长度的帧间变化率在组间没有差异(P&>0.05)。
由表3可知，一个心动周期内受试者桡动脉横切面轴心在平行于皮肤表面方向的最大位移，在平脉组和脉细变组之间的差异具有显著性意义(P&<0.05)，而在脉宽变组和脉细变组、脉宽变组和平脉组之间的差异没有统计学意义(P&>0.05)。
转贴于3 讨论
“位、数、形、势”是晚清医家周学海提出的统领脉象的纲领。脉宽属于脉形的范围。目前的脉诊现代研究仍然以一维压力信号的获取分析作为主要手段，对脉形、脉势的检测辨识缺乏直接、有效的方法。既往的文献显示，脉图分析获得的大量参数中，提示脉宽的特异性参数阙如[1-3]。脉宽(洪脉和细脉)往往通过多个参数组合来进行判别，如主波波幅、重搏波波幅和降中峡与主波比值等。本研究组将B超可视化技术引入中医脉诊研究，可直接观察寸口桡动脉三维运动，获得与脉宽密切相关的桡动脉横切面的图形特征和轴心运动规律，为检测脉形及脉宽这一脉象要素提供全新的方法。
B超可视化技术的引入使直接观测桡动脉运动成为可能。脉宽是连续脉动过程中，医者体察到的脉管宽度。由于脉诊是动态的体察过程，所以，脉宽除与桡动脉本身宽度有关外，还与桡动脉整体径向的运动幅度有关。基于上述考虑，本研究从上述两个方面对脉宽进行了考察。
桡动脉横切面是近似椭圆的不规则形，所以，径向“宽度”无法直接测量。本研究采取两个方法测量，其一，通过检测横切面面积来替代宽度的直接检测；其二，通过图像处理获得包含横切面的最小矩形，进而以横切面轴心为中心，以矩形的长、宽作为长轴、短轴，刻画共轴心椭圆。该椭圆与横切面相接，能较好地反映横切面图形的似椭圆形，可以将该椭圆的长轴长度作为脉管宽度。在上述方法的基础上，结合“周期整体”观念，本研究引入桡动脉横切面面积和共轴心椭圆长轴的周期平均值、周期最大值、周期最小值、周期帧间变化率等参数，从静态和动态两个角度对桡动脉的径向宽度进行了较为全面的分析。
对于桡动脉整体径向的运动幅度的检测，本研究用轴心这一特殊点代表桡动脉横切面，通过考察轴心在一个心动周期内的运动轨迹，获得轴心在平行于皮肤表面方向(即X轴)的最大位移，将此参数作为周期运动幅度的指标。研究结果显示，脉宽与桡动脉的径向宽度和桡动脉径向的运动幅度均相关。
脉宽与桡动脉横切面面积有一定关系，面积周期平均值、最大值、最小值、帧间变化率4个参数均为脉宽变组&>平脉&>脉细变组，结果与前期研究相近[4]。统计结果显示，桡动脉横切面面积周期平均值、最大值、最小值3个参数可以用来初步区分脉象的宽变和细变、细变和正常，而不能区分宽变和正常，面积帧间变化率组间差异没有统计学意义，无助于脉宽的辨识。
脉宽与桡动脉横切面共轴心椭圆长轴有一定关系，长轴周期平均值、最大值、最小值、帧间变化率4个参数均为脉宽变组&>平脉&>脉细变组。统计结果显示，桡动脉横切面共轴心椭圆长轴的长度周期平均值、最大值、最小值3个参数均可以用于初步区分脉宽的宽变、正常和细变，而长轴的帧间变化率在组间差异没有统计学意义，无助于脉宽的辨识。
脉宽与一个心动周期内受试者桡动脉横切面轴心在平行于皮肤表面方向的最大位移有一定的关系，脉宽变组&>平脉&>脉细变组。统计结果显示，最大位移可以用于初步区分脉宽的正常和细变，而不能区分脉宽的宽变和正常、宽变和细变。
文献报道的正常人桡动脉内径测量方法分为非活体直接测量和活体超声测量两类[5-7]，数值多介于2.0～3.0 mm之间，均小于本研究测量的桡动脉横切面共轴心椭圆长轴长度。其原因可能有二。第一，非活体直接测量时，将桡动脉置于体外，血管中无血液充盈和周期性的舒缩运动，呈完全收缩状态，所以内径小于本研究的活体测量结果。第二，文献报道的对桡动脉的超声检测，其探头对桡动脉施加的压力较小，血管变形程度较小，呈近似圆形，以圆形直径作为桡动脉内径；而本研究除B超探测桡动脉外，同步检测压力信号，压力探头须对血管施加较大的压力，变形程度较大，呈近似椭圆，并且压力越大，变形程度越大，近似椭圆越扁，长轴越长。
帧间变化率是本研究组引入的标示桡动脉三维运动心动周期内变化程度的参数，期望此类参数能够反映心动周期内桡动脉运动的细微变化，为脉形、脉势的研究提供支持。在本研究中，面积和共轴心椭圆长轴的帧间变化率的组间差异没有统计学意义，表明这一反映运动变化程度的参数并不能为脉宽的辨识提供帮助。另外，最大位移也是反映桡动脉运动变化程度的参数。本研究中，最大位移仅可以用于初步区分脉宽的正常和细变，而不能详细区分3种程度的变化。可以区分脉宽3种变化的参数是桡动脉横切面共轴心椭圆长轴长度，包括平均值、最小值和最大值，而这3个参数是对脉管静态呈现状况的描述。笔者认为，上述结果可能说明脉宽作为脉形的内容之一，更多的取决于脉管的静态形状，而较少反映在脉管运动变化中。从一个方面印证了周学海的思想，即形与势的区别在于静与动，正如《重订诊家直诀》[8]中所云：“挺亘于指下而静乾者，形也，血之端倪也。起伏于指下而动者，势也，气之征兆也。”
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