基于古脉诊法的脉象断层扫描仪XT-L001

前言：为何说是基于古脉诊法的脉象仪

     脉诊的客观化是中医现代化的必经之路。近五十年来，脉诊的客观化一直在不断探索中，不同设计原理的仪器，不同的脉图分析方法层出不穷。脉诊仪大都使用脉图分析脉象，选取压力最大值时的脉图来分析脉象。近年来脉学的研究者逐渐认识到脉图分析只能代表一部分脉象信息；需要新的测试方法和脉象分析方法。为了能继承中医两千年的积累，使我们重新开始去研究古人是如何分析脉象的，回到古脉诊书中学习脉诊。《濒湖脉学》这样描述脉象：浮而有力为洪，浮而迟大为虚，浮大中空乃是芤，浮而柔细方为濡。周学海在《重订诊家直诀》说：形之长短广狭厚薄粗细软硬坚松也；这是周学海对形的表述，很清楚这在表述物理现象，不光有长短广狭厚薄粗细这种描述形状的几何体概念，而且还有软硬坚松这种对材料形态的描述。在西医中，确有把血管壁做为弹性体的材料力学研究。周学海描述具体脉象是这么说的：短而刚强，动滑也；长厚硬敛，弦牢也。我们从字里行间可以清楚的读懂脉象是由一些典型物理量表达的，如滑为短刚强，这三个量构成，弦牢为长厚硬敛四个物理量构成。短啊长啊厚啊这都是我们日常经常使用的物理概念。虽然两千年过去了，这几个和日常生活相关的物理概念的定义不会变。我们不再以脉图为分析脉象的基础，因为古人不是这么做的，我们回归到古人的思想体系中，去寻找脉诊客观化的终极解决方案。

一、产品概述

    基于古脉诊法的脉象断层扫描仪用于实验室对中医脉象的物理参数进行检测的高精度实验设备，基于振动模态分析、系统辨识、材料力学、系统动力学技术对脉象的“位数形势”进行基于物理参数的特征辨识。以模态振型、模态阻尼比、模态固有频率、静刚度、硬度、桡动脉跨壁压、桡动脉压力波自功率谱（机械能）、桡动脉脉管厚度、桡动脉脉管宽度、桡动脉跳动周期、桡动脉跳动节律等物理参数对脉象的“位数形式”进行表达。用于支持中医脉象脉理的研究工作，能提供基于现代物理学参数的实验数据。

    脉诊仪的设计基于古脉诊的思想，对《脉经》、《濒湖脉学》、《重订诊家直诀》等古中医脉诊书籍进行详尽研究，发现古人是用研究物理特征的方式研究脉诊，例如古人提到脉形有“长短广峡”之概念，说的很清楚为算学家之有线面体也。在现代振动断层扫描技术下，确实可以观测到脉象长短广狭的形状。对中医脉诊所述“位数形势”概念全部用物理参数进行表述，清晰明了简单易懂。相比早期脉诊检测设备提供的脉图分析更容易掌握和理解。同时这些物理数据具有一定科学说服力，它是一些现有的标准物理参数，争议较小，便于同行业交流。    

二、仪器设计

2.1 中医凭脉辨证的原理

    西安仙峒科技研发人员深入研究中医脉诊、凭脉辩证、草药药性四气五味升降沉浮后，认为这一整套理论是基于模态分析、系统辨识、状态反馈等现代控制理论体系下的应用，中医的思想体系与现代控制理论不谋而合，想想也释然，人体是一个非常复杂的超大型控制系统，用控制理论的思想去研究人体是正确的。公司研发首先确定了脉象与辨证之间符合空间状态方程原理，其为现代控制理论中一个主要的研究方法。各变量间物理关系公式如下：

{x(t)}=[A]{x(t)}+[B]{u(t)}

{y(t)}=[C]{x(t)}+[D]{u(t)}

{x(t)}:状态向量（寒热阴阳表里虚实）

{u(t)}:输入向量（寸关尺浮中沉）

{y(t)}:输出向量（虚实弦紧滑涩微细洪等24种脉象的物理参数表达）

[A]:状态转移矩阵

[B]:输入矩阵

[C]:输出矩阵

[D]:直接输入-输出传输矩阵

   古人凭脉辨证的方法是辨识出脉象的物理特征如“迟数滑涩”就可以凭这个特征和“证”对应起来进行分析。如脉象迟，如果用寒热阴阳表里虚实辨证，就可以辨证有寒。这是中医凭脉辨证的思考方法。我们们再去分析《脉经》、《濒湖脉学》、《重订诊家直诀》所记录脉象定义和分析方法，可以发现脉诊古人表达的是如何从输出数据（脉象）的物理特征辨识人体内部变量“证”的方法。这种方法在现代科技中被广泛应用于机械设备的故障评估、大型自动化系统的故障检测等领域。我们可以总结为古人凭脉辨证的原理是通过脉象的物理参数去辨识人体内部参数“证”的一种技术。

2.2 仪器的原理

1）对脉诊“形”的基本概念的定义

    中医脉象中“形”的定义比较的特殊，形指脉形，清代周学海谓其：挺亘于指下而静乾者“，形者：长、短、广、狭、厚、薄、粗、细、刚、柔。犹算学家之有线面体也。从周学海的文字间我们可以肯定这里描述的是一组物理量。长、短、广、狭、厚、薄、粗、细、这是对脉搏这个弹性体振动形状的外形描述，刚和柔是材料力学中对弹性体材料抗拒变形能力大小的描述。对弹性体振动形状的描述在现代物理学中有很成熟理论---振动模态分析，振动模态分析中振型的概念与周学海所描述长短广狭的概念基本一致。刚和柔的概念与材料力学中刚度的概念相同。在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数。一个结构的刚度（k）是指弹性体抵抗变形拉伸的能力。计算公式：k=P/δP是作用于结构的恒力，δ是由于力而产生的形变。刚度的国际单位是牛顿每米N/m）。这样我们把古脉诊中关于“形”的概念全部用现代物理学的物理概念来替代，而这些物理概念是可以测试出来的，这样我们就可以量化的表达脉象的形的数据，为脉诊的全面数字化打下物理基础。

2）对脉象势之盛衰定义

    周学海在《重订诊家直诀》中这样定义脉势的盛衰，“应指有力谓之强，无力谓之弱，内经凡言脉之大小，多指动势之盛衰也”。这对脉势的盛衰的测量方法说的非常明白，在振动的断层扫描技术下，我们可以测量桡动脉振动时与手指的接触面的大小，同时也可以测量出接触点的压强大小，就是说我们可以精确的测量出“寸关尺”上每一部上在浮中沉三种状态下的力量大小。可以精准的测出脉势的盛衰的具体量值。解决脉象中对脉势盛衰的测量问题。

三、仪器功能

    基于古脉诊的思维对脉“形”进行“长短广狭厚薄粗细刚柔”等参数提供数值分析，可以对脉形的振动能量给出具体数值分析。

    提供断层扫描功能用于分析脉体与手指的接触面积和接触面积上力和能量大小。用于分析脉大脉小和脉势的盛衰。

    具有血管径向振动分析功能，可以对脉象的“广狭”进行参数分析，对其脉象径向振动的几何数据和“广狭的振动能量构成给出具体数值分析。

    操作平台软件部分可二次开发，可以提供机器所测试数据的调用端口，用户可通过调用函数获取系统测量位数形式的所有参数。

    脉诊仪可进行如下测量参数：

        脉位：通过取法—脉压力幅值曲线用于判断脉得浮、沉特性。

        脉数：提供脉搏波振动的周期、节律

        脉形：提供“长短广狭厚薄粗细刚柔”等参数具体数据

        脉势：提供脉象的盛衰高深，提供脉搏振动与手指接触面积的大小计算，在所接触面积上压力振幅和能量大小的数值分析。

        脉管的软硬：提供桡动脉血管的弹性模量数据用于分析脉管的软硬度指标。

        脉象的敛散度分析：提供寸关尺部位的弹性模量变化曲线，用于分析脉管侧壁的松紧度。

        寸关尺各部振动的阻尼比分析：利用振动模态分析技术，提供寸关尺三部的阻尼比数据，用于分析滑脉和涩脉的变化程度。