资料来源：李雪，钱鹏. 脉象仪的研究及临床应用进展. 中国中医药科技，2017，24（6）：826-829

脉诊在我国具有悠久的历史，是我国古代医家经过长期医疗实践总结出的精华。传统中医脉诊往往取决于医生的主观意识和其临床多年的经验积累，在一定程度上受限于环境因素，缺乏客观指标。而中医脉诊客观化研究可以弥补这一空缺。近年来，基于脉诊客观化的可穿戴设备逐渐涌现，且作为医疗的检测设备与疾病预警设备。脉诊客观化即结合现代化科技成果，以现代化技术为基础，采用客观化手段采集脉象，进行相关脉图参数分析，继而反应机体整体的病理生理指标改变[1]。脉诊客观化避免了传统中医脉诊主观因素影响，对于临床诊断和疾病预防有很好的指导作用。

1  脉象传感器的研究

自 20 世纪 50 年代以来，学者对脉学理论、方法、临床诊断和实验研究等做了大量的工作，且取得了较大的进展。如在 1860 年，首次提出用杠杆和压力鼓式来描述脉搏图，我国在 20 世纪 50 年代时，学者朱颜[2]首次将杠杆式脉搏描计器与中医脉诊相结合。之后大多数学者主要以研究精密仪器为核心，即利用脉象仪来完成脉诊客观化的研究。而脉象传感器即构成脉象仪的关键部分。

脉象传感器种类繁多，现阶段，最普遍的就是根据其工作原理分类，可分为 4 种： 压力传感器、光电式脉搏传感器、传声器和超声多普勒技术[3]。又可以根据其他原理进行分类，可分为红外脉搏传感器、心率脉搏传感器、光电脉搏传感器、腕部脉搏传感器、数字脉搏传感器、心音脉搏传感器、及集成化脉搏传感器等等。近年来，随着科技的进步，纳米传感器、气压传感器与石墨烯传感器也成为学者们竞相研究的目标。

1.1 压力传感器  压力传感器通常有压电式传感器、压阻式传感器和压磁式传感器 3 种。同样，也可分为单头式压力传感器、双头式压力传感器和三头式压力传感器[4]。

1.1.1 压电式传感器  利用压电材料的特点及优势将脉搏的压力信号转换为电信号。其中，压电式传感器根据压电材料的不同可分为压电晶体式传感器、压电陶瓷式传感器、压电聚合物传感器和复合压电材料传感器。

1.1.2 压阻型传感器  利用电阻率随应力变化的特质制成的，目前它的应用最广泛，压阻式传感器根据其压力的传导方式不同可分为固态压阻式传感器、液压传感器和气导式传感器。

1.1.3 压磁式传感器  也称作磁弹性传感器，是近年来国内外新兴的一种新型传感器，它的作用原理是建立在磁弹性效应的基础上，将作用力变换成传感器导磁率的变化，继而通过导磁率的变化输出相应的电信号。但因其理论和技术上尚未成熟，使其广泛应用便成为解决问题的重中之重[3]。

1.2 光电式脉搏传感器  血液流动引起血管内血容量的变化，而血容量的多少又决定光线经过组织被血液吸收量的多少，因而当光线照到组织时，其透过组织的光线也随血液流动变化而变化，而光电转换器便是将接收的光信号转换为电信号，借此来反映脉搏波的变化情况。

1.3 传声器  传声器的本质是一种次声波传声器，其利用两极板间电容大小的变化和声学原理，将声音的振动信号转化为电信号。传声器重点检测的是脉搏波动引起的振动声波，也称为听信号[5]。

1.4 超声多普勒技术传感器  上述论述中，动脉脉搏主要发出压力搏动和声波动，但除此信息之外，还包括管腔容积、血流速度和脉管的三维运动等多种信息，但仅仅用压力脉图难以全部定量地反映脉象构成要素的指标。随着医学超声显像诊断技术的发展，超声多普勒技术在脉象客观化的研究中已经日益受到重视，取得了一定的成果。

1.5 纳米传感器  当今纳米技术的发展，不仅为传感器提供了良好的敏感材料，例如纳米粒子、纳米管等，而且为传感器制作提供了许多新颖的构思和方法。与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸减小、精度提高等性能大大改善，更重要的是利用纳米技术制作传感器，是站在原子尺度上，从而极大地丰富了传感器的理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域[6]。

1.6 气压传感器  用于测量气体的绝对压强。气压传感器主要的传感元件是一个对气压传感器内的强弱敏感的薄膜和一个顶针控制，期电路方面主要连接了一个柔性电阻器。当被测气体的压力降低或升高时，这个薄膜变形带动顶针。与此同时，该电阻器的阻值也会改变。首先从传感元件取得0～5V的信号电压，再经过 A/D 转换，最终由数据采集器接受，以适当的形式把结果传送给计算机[7]。

很多空气的气压传感器的主要部件为变容式硅膜盒。当外界大气压发生变化时，顶针动作，随之单晶硅膜盒发生弹性变形，引起硅膜盒平行板电容器电容量变化，基于此现象来控制的气压传感器[8]。

1.7 石墨烯传感器  由石墨烯制作而成的用途广泛的高光敏度传感器。这种新型传感器的关键在于使用了“滞留光线”的纳米结构。纳米结构的特点是比传统的传感器更长时间的捕获产生光线的电子微粒。这个特点会产生一种更强的电信号，能够将这种电信号转变成图像。

这种新型传感器是由新加坡南洋理工大学的研究人员研制的，它对可见光和红外线都高度敏感[9]。其对光线的敏感度超过现在摄像机所使用的成像传感器千倍，这都得益于它所使用的创新式结构。它是由石墨烯制作而成的，石墨烯是一种拥有蜂窝状结构的超强碳化合物，它和橡胶一样柔韧，而且比硅更具传导性。

现代科技的发达，不断推动着医学日新月异的变化与发展。特别是中医学，将四诊信息数字化，建立一个完善的四诊数据库。对于信息的准确率越高，对于精密仪器的传感元件就要求越高。其中纳米传感器与石墨烯传感器现多用于工业与航天事业等方面。如今，脉象传感器多以压力传感器为主。

2  脉诊仪的研究

研制与开发脉诊仪是中医脉诊客观化研究的重要部分。中医脉诊仪的关键部分是传感器，而关键技术部分就是探测脉象信息的分析和处理方法是[4]。

中医脉象的概念是一个多维的空间概念，包括脉搏的位、数、形、势等基本要素[10]。随着社会的进步，传统的观念以及设备已经不能满足人们现有的需求，所以，脉诊仪的研究是至关重要的。

随着现代人们不断对中医脉诊进行研究，研制出了许多不同种类及不同检测方法的脉诊仪。如葛丽娜[11]依据临床实践经验，随之观察发现，中医现代脉诊仪的设计及使用有不可缺少三个条件，分别为全息检测、动态定标和象模型分析。笔者通过前期的文献阅读，整理出一些临床常用的脉诊仪。

如边振等[12]整理出常见的脉诊仪，有北京的 BYS-14型四导心电脉象仪和TP-CBS型；上海的 MX-5型、HMX-4C型和ZM-I型、ZM-II 型脉象仪；天津 MTY-2 型脉图仪等[13]。张子霖等[14] 整理出常见脉诊仪主要有上海中医药大学的 ZM-I 型脉象仪、ZM-III型智能脉象仪、ZM-300 型脉象仪等；沈阳腾龙东医科技开发有限公司所开发的TL-MZ-XM-II 型三探头脉象分析仪；天津中医药大学的自动加压脉象仪、TD-III 中医脉象仪等[15-18]。马宁等[19]基于传感器研究的种类，也整理出常见的不同类型的脉象仪，多数主要以北京和上海研发的，如 MX-3C型、ZM-III型、BYS-14型心脉仪等，这些脉象仪都运用不同形式的换能器，从而描记出脉搏图象的变化，之后运用电子计算机对脉搏图的信息进行自动的提取和分析[13]。赵翠敏等[4]整理出常见的脉象仪如 M-T2 型脉图仪、MX-811型脉象仪、MXY-II 型脉象仪[20]、MXY-l 型中医脉诊仪[21]、T-2A 型中医脉诊仪[22]、SONOS-1000 型中医脉诊仪[23]，还有包括基于虚拟仪器技术的中医脉诊仪[24]、ZM-IIIC 型脉象仪[25]等等。其实不难发现，医者所整理的脉象仪种类几乎相同，常用的脉象仪无论是探头式、压力式亦或是虚拟技术，都是现今脉象仪的主要形式。

随着时代的进步，科技的发达，诸多学者根据脉诊客观化的研究自行开发研究相对应的脉诊仪。如王贻俊等[21]根据单头式压力传感器设计的 MXY-1 型中医脉诊仪，该传感器可像手表一样固定在手腕上，通过螺杆进行压力调节。这种传感器的传膜是使用理化性能良好的高分子材料制成，将其置于桡动脉上时，可与皮肤保持良好的接触。如魏守水等[26]设计的脉诊仪，由脉诊传感器、低噪放大板，以及 USB数据通讯系统组成。根据实时检测脉搏信号的最大值和最小值，将脉搏分为 4 层测量水平。汤伟昌等[27]根据双头式压力传感器，其主要由外围传感器和中心传感器组成，分为两路信号，即能区分出血管径向搏动力、轴向张力、血管等效硬度等力学指标。如闰述池等[28]研制的一种三头式压力传感器。该传感器可同时检测寸关尺三部脉象，并能在三个方向上（ 桡动脉纵向，径向和垂直方向） 灵活方便地进行调节。

杨玉星等[29]根据动脉血管搏动变化的原理，研制了一种光学传感器，可灵活地安置于指尖微小动脉、桡动脉等处，从而获取动脉脉搏波形信息。王炳和[30]利用电容传声器作为传感器，利用间接藕合方式提取脉搏信号，还自行设计了空气祸合腔，将声信号转变为电信号。周鹏[24]设计的基于虚拟仪器技术的中医脉诊仪同样也采用电容传声器作为传感器来采集脉搏信号。杨杰习等[31]研制的中医脉诊仪采用的是一种复合型传感器，主要由超声信号传感器和压力传感器辆合而成，也可与光电容积传感器和心电传感器联合使用。即是复合型传感器作为灵敏的传感元件，得到的也是复合的中医脉象信息。采用这种传感器的中医脉象仪还有一个优势，便是将中医脉搏波图与心电图结合在一起进行分析，从而得到脉搏传导速度、血管弹性等参数。

近年来，基于中医脉诊客观化的新方向，对于金氏脉学的研究也越来越广泛。传统的中医理论对于脉象的描述，多是采用自然现象比喻的方法，因此使得脉象概念笼统、很难掌握，继而导致了脉形理论的非确定性[32]。金氏脉学[13]以整体观和辨证观的理论思想为特点，以现代医学理论为基础，通过对疾病的定位、定性、定量作出诊断，将传统与现代结合，提供了脉诊客观化的可行性依据。如王鹏[33]就对于基于金氏脉学的脉诊仪的关键技术及脉诊仪做出分析，主要从时域方面对波形进行分析，运用现代数字信号处理技术从频域和时域方面对脉搏波进行分析，得到了比较理想的效果。

基于传统理论研制脉象仪，既可以保留中医传统理论特色，又与现代技术相结合，继续建立完善脉诊数据库。近年来，国外许多学者将研究方向置于脉象仪的研制，重点在于国外学者是将方向偏向于现代医学理论。无论是脉冲或是脉搏，学者们都应用灵敏传感元件，完美组建全新的脉象仪。如 Rosemarie Velik[34]认为，中医脉诊作为传统东方诊病的一种模式，前期在桡动脉检测花费了大量的时间，检测不同的脉搏，通过不同的传感装置，又利用数据挖掘技术分析传感装置，即检测设备，发现不同的脉搏压力会导致不同的脉动。

基于寸关尺脉象，研制了类似三探头的脉象采集装置，分别感受三者不同的脉搏跳动，综合提取脉搏图形，继而分析。Yu-Feng Chung等[35]针对于规范中医脉诊方法进行了研究，为保证中医脉诊的准确率，尽量减少客观因素的影响，建议开发用触觉传感器在同一检测位置感12点，同时触诊，用一个手指感知，分析探索二者之间的分歧信号。通过此装置与分析方法，可灵敏判别相关脉搏的 7 个重要参数。Wangmeng Zuo等[36]通过不同的物理信号及性能对于脉象仪，即脉象采集装置进行分析与研制，发现获得脉冲信号和机器学习技术来分析基于所获取的脉冲信号的健康状况计算脉搏诊断，具有指导意义。通过观察发现，压力、光电和超声波传感器是利用最多计算脉搏诊断的传感器。分析他们采集信号的灵敏度。通过评估疾病分类性能讨论，发现不同传感器的依赖性和互补性是心血管流体力学和对比实验的两个角度。实验结果表明的生理因素的变化可以通过该传感器可以有效地体现出来，例如，糖尿病用于压力传感器，改进的诊断性能的超声波传感器可用于动脉硬化，或可以通过组合 3种类型的信号而获得的。可想而知，脉象的采集装置中的传感器是元件的主导。

传统中医脉诊可以配合脉象采集的设备，未建立客观、系统的中医疗效评价体系提供客观指标，为临床疾病的中医药诊疗提供客观理论依据[37]。

3  脉诊仪在临床中的应用

随着现代科技的发展，传统中医脉诊与现代技术相结合，脉象仪的广泛应用，脉诊信息的分析精确，中医脉诊的诊断愈来愈精确，也开始广泛应用于临床上。如徐刚等[38]运用三探头中医脉诊信息系统及其分析方法，分别对恶性肿瘤患者 90 例、非恶性肿瘤患者 30 例和正常人群 30 例进行双手六部脉象的动态采集。结果恶性肿瘤组脉象出现明显的特征性改变，其中以涩脉及其变异脉和双峰 M 波最典型，揭示恶性肿瘤患者的脉象信息特征，揭示相关脏腑功能等病理变化，进一步确定脉象与病机之间的联系。陈宝珍等[39]采用上海中医药大学 ZM-IIIC 型智能脉象仪，对冠心病心血瘀阻证患者和健康人进行脉图的检测分析与对比，发现脉图参数可作为冠心病心血瘀阻证辨证的客观指标之一。刘洪宇等[40]应用 TD-III 中医脉象仪，观察脂肪肝患者与正常人的脉象及参数，发现定期监测脉象并进行相关干预对于防治脂肪肝具有重要的临床指导意义。杨苑等[41]采用 ZBOX-I 型脉象仪对 Ig AN 脾肾气虚型患者及健康成年人进行三部脉图的测定与分析，结发下脉图可作为 IgAN 脾肾气虚型中医辨证及的临床诊治客观指标之一。李想等[42]实现远程脉诊，通过中医脉象仿真系统在仿真手上模拟仿真患者脉象，达到虚拟仿真的效果，最终由专家进行诊断。文建华[43]通过研究脉诊与针灸的关系，发现正确的使用脉诊，有利于提高临床的疗效。根据中医理论，四诊合参，抓住主症，治疗才能达到事半功倍的效果。脉象仪的应用不仅仅在国内，国外当中，对于脉象采集装置，即脉象仪有很高的利用率，在临床上使用广泛。如 Nathalia Gomes Ri beiro de Moura 等[44]针对高血压患者的脉搏与血液动力学相关进行分析与检测，通过采集高血压患者的脉搏，提取脉象波形图，进行特征提取分析，其次综合检查相关血液动力学指标，进行分析，继而得到二者相关性，进一步指导临床应用。Cameron M. Bass 等[45]通过脉搏、血氧饱和度及肺部超声等主要指标，再结合胸片等，针对呼吸窘迫综合征进行初步探究，发现脉搏血氧饱和度及肺部超声可以作为筛查呼吸窘迫综合征的主要指标。

随着社会的进步，科学的发展，中医脉诊客观化的研究愈来愈广泛，各种脉象采集与分析装置及方法也愈来愈成熟。中医脉诊客观化不仅弥补传统中医脉诊的不足，更加使中医脉诊具有现代化的特色，继而为临床做出更多的指导。四诊合参，辨证论治，中医传统诊法与现代技术相结合，中医愈来愈具有自己的特色。

参考文献（略）