非接触式动态光电3D脉象信息检测及多维分析识别技术研究

Pulse analysis of human body is one of the major methods for the clinical diagnosis of TCM. Currently the instruments used in the field are mostly kinds of the contact approach, such as the piezoelectric sensors, usually these devices can only present the amplitude and frequency of the pulse, and only two dimensional curves could be shown. Pulse information is very complex, the study presents in a more advanced way, the presentation of 3D/4D pictures are shown, and the artificial intelligence technologies for the detailed analysis is utilized. TCM pulse includes flat pulse, string pulse, slide pulse, string flat pulse, thin pulse, thin string pulse, and thin slide pulse, etc. Based on the 3D non-contact laser sensor, the digitized pulse information and the analysis models could be established. The information of the three major pulses on the wrist could be detected in a high precision and high resolution through the electro-optical device. The knowledge base could be transformed and exchanged through the cloud technology. The ICC value and the Kappa value analysis are used for the analysis of the stability, consistency and reliability of the data which captured from different patients. The neural network and the fuzzy logic methods are used for the analysis for the correlation of the cause and fact, and provide the information for the clinic reference and future studies.

脉诊是中医临床诊断极具特色及重要的依据之一，目前市场上使用的脉象仪多以接触式的压电传感器为主，可表现出脉象的幅度和频率，多属二维成像。但脉象形成极为复杂，应采用更先进的三维空间与四维时间的动态采集，并引入人工智能知识工程分析识别技术，对中医常见脉象（平脉、弦脉、滑脉、弦滑脉、细脉、细弦脉、细滑脉）的三维脉图进行"位数形势"多属性特征综合分析，建立对应信息检测模型。本研究是以3D激光非接触传感检测手部寸关尺脉博处的脉象信息，具有高精密的光学分辨率、多维性及灵敏性等优势。同时构建临床脉象云端信息传输储存知识库，以ICC值、Kappa值分析同一评分者评分的稳定性、不同评分者评分的一致性及重测信度，完成脉象信息特征赋值的标准化；采用神经网络与模糊逻辑方法对特征赋值实时分析识别归类。本研究不仅定位精度高还能揭示脉象更丰富的生理病理内涵，将为中医脉象的采集及信息特征分析提供新的研究思路和方法。

中医脉诊是中华民族医学发展中的一份独特的瑰宝，随着互联网的迅猛发展和物联网、云计算等新服务与新应用的日益丰富，由此产生的海量数据分析推动着信息社会迎来了大数据时代。大数据时代为中医脉象的采集、特征信息提取和反馈提供了新思路，数据化能帮助人们更为简便、高效的获取到更多关于人体脉象的信息密码。因此，脉诊的客观化及互联网化研究对我国中医脉学的继承和开拓有着重要的意义。主要的研究内容如下。. 1、研发与改进了一套测量手腕部表面微小高度变化的非接触式脉象监测系统。采用光学叠纹(Moiré)技术及 MATLAB程序模型，自动运行判断叠纹条纹的位置并纪录条纹变化的周期量，计算手腕部桡动脉表面处的地形高度与其高度位移量。. 2、进行体检人群的脉象采样，构建脉象知识数据库。获得福建省第二人民医院伦理委员会批件后，共招募自愿者320例，进行脉象的采样并构建相应的脉象知识数据库。. 3、分析与构建脉诊信息的模式识别与分类。首先，利用快速傅里叶变换方法将脉搏时域信号转换成频域信号，求出寸关尺脉象3D振幅变化的大小形状，脉象信号的幅值谱和功率谱，并结合脉搏产生机理研究不同种类脉搏信号的频域特征，同时利用MATLAB软件运算实现各主峰频率、谱能比、带宽等功率谱频域特征参数的智能提取。再者，运用神经网路与模糊逻辑算法，完成对脉象特征参数的脉象建模，并初步探讨了肿瘤患者的脉象特征。. 4、构建与测试脉象云端储存及传输系统。该系统以物联网技术为基础，利用传感器设备实时检测脉象数据并通过无线网络技术传送到医疗数据中心，依托大数据存储与处理平台，应用数据挖掘和人工神经网络等知识发现理论对脉象数据进行可视化建模与分析，进行脉象信息标准化赋值，挖掘关键脉象特征，通过云服务的方式提供给医务人员作为诊疗参考，或为终端用户直接提供医疗护理方案。. 结题后计划：1）探讨肿瘤患者脉象信息及伴随治疗演变的规律；2）将该仪器改进成便携式可穿戴设备接入目前市场上主流智能手机，开发手机安卓及ISO系统手机兼容的光学测量系统，让广大民众可自行在家做采集、预测，以提高脉象资源的利用度，提升系统的可维护性，最终有针对性地提供个人健康管理的建议。可使用此技术做远程医疗、教学等用途，广泛应用于国内外教学、研究与临床途径。本研究为中医脉象的采集及特征分析、建模提供了新的研究思路和方法。