中医诊断辅助仪器之进展

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1、中医诊断辅助仪器之进展中医诊断辅助仪器之进展张恒鸿台湾长庚纪念医院中医医院现代自然科学的各学门，由于物理、化学、数学( 统计学) 、研究方法学、计算器的进步及各种应用技术的提升，大都早已实践了从经典阶段向现代阶段的跃升，如经典力学到相对论，欧氏几何学到碎形( 分形) 几何学，线性动力到非线性动力学，不但结合了同时代的文化成就，也在经典的基础上更深入的发展，随时代的演变而以不同的面貌呈现出来，广泛的应用在主流的文化之中。而中医的现代化，正如同其它学门一样也正面临如何吸收现代文化成果之资粮，以经典中医学为骨干，生长出与时代同步之枝叶花果。所谓中医现代化就是以经典中医学为基础，吸收和应用现代科学方法

2、和技术，深化对人体投疾病定性及定量规律的研究，以不同角度来理解诠释经典中医所描述的现象，发展经典和现代连结的桥梁，扩充中医学的应用领域。兹就现阶段舌诊、闻诊、脉诊之发展为例说明之。1 舌诊舌诊是中医望诊的重要项目，舌象乃是中医师于诊断病情的重要信息之一。中医师在诊断病情时，主要观察舌的神、色、形、态。但是到目前为止，舌诊不易以客观标准观察，其诊断往往取决于医师的主观经验及当时所在环境的各种因素，如患者姿势不良时难以取得正确之观察，医师观察顺序不当时难收迅速且全面之效果，光线控制不良时易使舌色生变，以及光源之选择标准不一等；除此之外，医师宝贵的临床经验亦不易保留下来。使用高分辨率彩色摄影系统记录

3、储存舌影像，提供研究及医学教学使用，并将舌苔特性量化，藉以提供客观的诊断标准，并结合医师的临床观察，对舌苔作定性及定量分析，以便探讨中医理论之舌与脏腑的关系，达到诊断之客观化及定量化的目标，其结果对中医之基础理论研究有十分正面的价值及影响。而如何利用计算机来进行舌诊的定量分析，是近年来的研究重点。Ll 舌诊信息的撷取技术：舌诊所得信息须予以量化，并与传统的舌诊医学知识相互验证比较。( 1 ) 颜色：中医将色与泽分开，色( 青、红、黄等) 相当于色调( H u e ) ；泽( 鲜明、润燥、明暗) 相当子饱和度( S a t u r a t i o n ) 和亮度( L u m i n a n c

4、 e ) 。( 2 ) 空间几何特性：舌苔性状、苔之结构、舌体厚薄、舌面积等。具体作法是在舌面量化其颜色，舌苔以及纹理的特性，相当于传统医学的舌胖瘦、腻苔、腐苔、裂纹、剥苔。( 3 ) 温度：红外线热像仪可显示人体的温度分布图，如果有表皮的损伤，则病灶之辐射率会改变，温度亦有变化。体表温度高低，间接说明了末梢微血管网的充盈状态所以红外线热像仪亦可以间接了解体表血液循环的状况。I 2 光源、环境与系统的校正：正确的颜色显现：光的稳定性，包括了主要光源特性( 波长) 研究，及控制或降低环境光线的影响。分别有环境与系统维持恒定为主，及自动依环境参数，校正输入及输出色彩及影像为主之研究。1 3 分析的

5、依据及数据库的建立：2 4海峡两岸中西医结合学术研讨会论文集 一_ _ _ _ 一如何搜集更多健康人的资料扩大样本之多元性，对系统再行修正，并建立数据库及特征值，如此才能达到初步的目标一运用计算机来做影像处理分析，提供客观的数据，做为中医诊断时之参考， 并成为中医舌诊科学化之基础。2 闻诊闻诊是中医诊断方法中重要的一环，依据传统医学理论，声音是人体生命活动的客观征象，能够反映脏腑功能和气血津液的盛衰。因此，当人罹患疾病时，由于外邪侵袭，或体内功能紊乱，经常会出现声音的异常。中医观察患者声音的变化，有助于了解疾病的性质、部位、及状况，特别走出现脉症不应，望色不符时，病人声音的异常表现，往往成为辨

6、证的重要关键。中医典籍中有关阐诊的论述甚多，此等宝贵的临床经验由于只限于文字上空洞的描述，缺乏具体的验证与客观的指针，难于学习，而渐渐被忽略。如能与现代科技相结合，重新予以精密的测量分析，不但能有利于中医知识的传承，而传统r 辨证论治J 的筒观系统，亦将增添一套客观的参考坐标，逐渐进入微观辨证的现代化境界。_ 庄长庚大学、中国医药学院与逢甲大学合作的闻诊研究中，藉由现代语音的分析技术，撷取患者语音的有效的声波波形进行分析。找出不同的参数，再用统计分析的方法对其所得信息进行判读，现已能对患有阴阳气血四种虚证的患者加以鉴别语音分析，目前正进行血瘀及痰饮证闻诊的研究。另有以碎形维度( f r a c

7、 t a l ) 的方法来分析。碎形维度可以用来描述分析与度量自然界复杂物体和现象，近几年来这个方法应用在各领域之中，如医学影像、讯号分析、岩石纹理与影像压缩等。碎形结构的自我相似性及缺平滑性，就是其结构中重复放大或缩小相同的结构，和不可微分的性质在各1 2个三常男人和女人之碎形维度( F D ) 是相等的，而正常人和虚症病患的语音分析上有明显的不同，尤其是阳虚患者的碎形维度有明显异。但是在阴虚气虚之间并无明显的差异。3 脉诊脉诊的现代化是将传统中医所描述的脉形，以现代的单位描绘记录，再尝试标准化，以不同的分沂方法及工具加以分析，期能到达精确化和图象化，目前主要是以脉搏压力为测量值，另有以脉搏

8、容积为测量值，如红外线手指测量系统。而分析的方法也有不同，大致可分为二大类：一是以传统中医所描述为主之分析法，尝试以各种角度及工具来找出对应脉图，因为传统的二十八脉之单一脉象可能就是好几个现代物理量的组合，测量又一次只能一定点，对应传统脉象是较为复杂。另一种为以现代物理方式描述为主的分析法，如频谱分析法，时域频域分析法，容易以物理观念了解和分析，但是如同普遍用于临床及如何和传统接轨，尚待进一步发展。科学化脉诊的技术主要是以传感器撷取脉波讯号，再利用讯号处理及识别的技术来辨识并验证病理，由此观之，脉波讯号撷取系统设计之得当与否，深深影响脉象的诊断。3 1 传感器：动脉的压力波是用来检测中医脉诊最

9、主要的讯号，但是在流体工程和传统脉的定义上明显是不足的。傲血管流体能量守恒W = Q * P ，人体若有病变血流量必有所异常，因此林氏尝试以两颗压力芯片，研制一可在桡动脉处同步量测血管脉压与血流量，且可以傲中医浮中沈切脉方式之感测装置。另有依咏诊把脉的原理来推论传感器及其架构之设计，依量测理论及讯号处理理论来处理噪声问题，最后以设计的实验系统来验证传感器及其载体之可靠性。3 2 脉波图分析系统：中医诊断辅助仪器之进展2 5咀脉象图形为基础，利用统计归纳的方法，整理出脉波讯号在时域上的二十八个特征，以满足专家对不同特征的不同需求。并提供使用者自行定义所欲撷取之特征的描述接口，自动地对脉波讯号做该

10、特征之撷取。并以F u z z y 理论模式、将传统医师对病患脉诊时的模糊结果予以量化并记录，以建立脉诊的专家数据库。在讯号撷取方面，本系统克服了噪声的干扰与电位飘移的问题，用三个高精密度的压力检知器，以同时检知寸、关、尺三部脉波讯号的方式，加上实时的浮、中、沉压力调整，构成脉波讯号自动撷取系统。3 3 红外线容积脉波量测系统：借着讯号的时域与频域分析来比较其波形的特征。至于时域参数的选择则采当前中医脉诊系统测量的波形参数，选择这些参数的理由则基于血管内容积与压力的相关性。34 频谱分析法：用频谱分析的方法，把脉象周期性的复杂振动，分解为一系列频率为原有基本振动频率整数倍的简谐振动。从波的物理

11、特性来说，脉搏中除了基本频率之外还会有2 倍、3 倍，以至更高倍频的谐波成分。如心率7 2 次分，那么脉搏的基本频率就是I 2 H z 同时会有24 、：j 6 、4 8 、6 0 、7 2 等谐波出现。王氏用傅立叶分析方法研究脉搏谐波分量与脏腑关系时发现：以傅立叶c o 大小为心脏在一周期的总负荷，心跳的第一谐波振为c 1 ，第二谐波振幅为c 2 乃至c 3 、c 4 等根据老鼠脏器结扎实验及对数千名临床患者的测试结果，c 0 与心、C 1 与肝、c 2 与肾、c 3 与脾、C 4 肺、C 5 与胃的健康状态有关，不同的谐波分量各自与特定脏腑存在特定关系。3 5 脉图之自动判读：类神经网络辨

12、识系统：共由五项模块所构成，分别为( 1 ) 病患数据管理系统( 2 ) 脉波与心电图讯号撷取系统( 3 ) 脉波讯号分析系统( 4 ) 脉波讯号辨识系统( 5 ) 脉诊数据库系统。广泛的收集各种脉象的脉波建立一完备数据库，再藉由图形识别的技巧使本系统对临床诊得的脉波有自动辨识的能力，以协助中医师在脉象的诊断。而在二十八脉中本系统可辨识的脉象有浮、沉、迟、缓、数、疾、促、结、濡、弱、涩、弦、滑等以及其相关的复合脉。而其它未能辨识之脉象主要原因有：i 样本取得不易2 无客观标准的依据，3 脉象的量测方式超出硬件能力所及( 如长短脉须三指同时量测才能得知，而本系统只作单指单点的量测，因此无法测得此

13、类脉象) 。4 结论所有中医诊断现代化的过程可分为三阶段：低阶处理：包括了资料撷取，资料数字化，环境参数控制。中阶处理：撷取特征值，数据库的建立。高阶处理：特征值之分析及判读。资料撷取中，传统中医的专有名词如苔白厚、脉弦等，如何以可量化的一个或数个现代理化单位来呈现，如色度、面积等，是首先面临的问题。在自然科学的领域之中，以不同的坐标去理解一个现象，可能可以得到相同或相似的答案。但是差别在于坐标的适当与否，能否和传统中医的想法接轨；这是脉波仪所面临应用和能否普遍化的问题。撷取特征值也是相当重要的，选定的分析方式所得的特征值，是否会与中医的观念相彷，以及是否可以和生理现象结合均为重要的考量。在特征值的分析和判读之中，如何让临床医师容易掌握和运用，是仪器能否普遍化的重要因素。