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今年10月中旬，在全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽總決賽上，由國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)校指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院孫茂康、史煒、李一帆3名本科學(xué)員研發(fā)的“基于光纖微震動(dòng)傳感器的脈象分析診療系統(tǒng)”獲特等獎(jiǎng)。有關(guān)專家認(rèn)為，該系統(tǒng)有效促進(jìn)傳統(tǒng)中醫(yī)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，為中醫(yī)遠(yuǎn)程醫(yī)療開(kāi)辟新途徑，讓“足不出戶看中醫(yī)”成為可能。

光纖帶來(lái)靈感 系統(tǒng)雛形初現(xiàn)

2013年6月，國(guó)防科技大學(xué)邀請(qǐng)優(yōu)秀畢業(yè)校友徐東坡回母校講述戍邊故事，其中講到邊防官兵因條件艱苦、環(huán)境惡劣患上疑難病癥，而由于崗哨所在地距醫(yī)療點(diǎn)較遠(yuǎn)，醫(yī)療條件有限，往往得不到及時(shí)有效治療。這讓該校指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院的大二學(xué)員孫茂康十分感慨。

傳統(tǒng)中醫(yī)把脈問(wèn)診，往往無(wú)需大型設(shè)備，即可手到擒來(lái)，藥到病除。“能不能設(shè)計(jì)一種可以借力中醫(yī)開(kāi)展遠(yuǎn)程治療的系統(tǒng)呢？”從小癡迷中醫(yī)的孫茂康涌現(xiàn)出這個(gè)念頭。

《應(yīng)用光學(xué)》基礎(chǔ)課程中關(guān)于“光纖”這種材料的描述引起了孫茂康的關(guān)注，設(shè)計(jì)“基于光纖微震動(dòng)傳感器的遠(yuǎn)程中醫(yī)脈象分析診療系統(tǒng)”的念頭由此萌生。他的想法也得到了導(dǎo)師馬麗娜副教授的支持。

同一課題小組的同學(xué)李一帆和史煒也對(duì)此感興趣，加入了研究團(tuán)隊(duì)。半年內(nèi)，他們學(xué)設(shè)計(jì)、查算法、編程序、做仿真，終于完成了一個(gè)簡(jiǎn)易的脈象診療系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)中醫(yī)遠(yuǎn)程問(wèn)診，獲取脈象信號(hào)是關(guān)鍵，信號(hào)采集的豐富與否將直接影響到后續(xù)的數(shù)據(jù)處理效果和最終脈搏圖的準(zhǔn)確性。然而目前完成的系統(tǒng)只能在較為簡(jiǎn)單的環(huán)境中，測(cè)出人體的單一脈搏信號(hào)，信息量太少且極易受溫度條件、肌肉抖動(dòng)等因素的干擾。

為了克服諸如溫度、肌肉抖動(dòng)等因素影響，他們還重新設(shè)計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)。終于，經(jīng)過(guò)數(shù)百遍精制打磨特制而成的光纖光柵微震動(dòng)傳感器，不僅能最大程度克服干擾，又可使提高的放大倍數(shù)符合脈搏測(cè)量的需要。脈象分析診療系統(tǒng)的雛形初現(xiàn)。

基于數(shù)據(jù)分析 讓診脈更精確

2014年9月，脈象分析診療系統(tǒng)從離線處理轉(zhuǎn)向?qū)崟r(shí)處理。他們邀請(qǐng)身邊同學(xué)對(duì)自己的成果進(jìn)行測(cè)試，脈搏信號(hào)物理化終于實(shí)現(xiàn)了。

然而，導(dǎo)師馬麗娜卻告訴他們，人體脈象包含“尺、關(guān)、寸”等位置的脈象信號(hào)，且中醫(yī)脈象多為兩種甚至多種脈象信號(hào)的疊加重合，只有確定所測(cè)脈搏波形圖與脈象的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系自動(dòng)問(wèn)診，系統(tǒng)才算研制成功。而中醫(yī)專家切脈，也只能根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)分析和醫(yī)術(shù)典籍的記載進(jìn)行主觀判斷，缺乏標(biāo)準(zhǔn)，不夠精確。

為了盡快實(shí)現(xiàn)診療系統(tǒng)的準(zhǔn)確化、精細(xì)化，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在學(xué)校的幫助下，與湖南湘雅醫(yī)學(xué)院展開(kāi)合作，通過(guò)中醫(yī)專家義診采集樣本脈象信號(hào)，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模展開(kāi)比對(duì)分析，建立病癥數(shù)據(jù)庫(kù)，成功從提取出的脈象信號(hào)圖的起伏、峰值、梯度等信息中分離出對(duì)應(yīng)肺、脾、腎等的28種脈象，確立脈象信號(hào)與機(jī)體信息的精確對(duì)應(yīng)。

“在當(dāng)前的樣本范圍實(shí)驗(yàn)中，脈象分析診療系統(tǒng)可以準(zhǔn)確提取出6種脈象自動(dòng)問(wèn)診，準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上，其中最具代表性的為脾脈。”孫茂康介紹說(shuō)，2014年10月，脈象分析診療系統(tǒng)首次“試水”第八屆全國(guó)大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，一舉奪得全國(guó)特等獎(jiǎng)和最具網(wǎng)絡(luò)人氣獎(jiǎng)。

模擬切診動(dòng)作 自動(dòng)生成報(bào)告

在實(shí)驗(yàn)室，記者看到，科研人員將光纖傳感器放在試驗(yàn)者的手腕處，再通過(guò)一根細(xì)如發(fā)絲的光纖連接到電腦上，在脈象分析診療系統(tǒng)處理終端的“破譯”下，試驗(yàn)者的脈搏信息被分解成肝、脾、心、腎等多種脈象圖。

系統(tǒng)運(yùn)用光纖傳感器手環(huán)采集人體脈搏波信息，再通過(guò)光纖傳送至脈象分析診療處理終端，然后將脈搏波信號(hào)進(jìn)行物理化，與中醫(yī)醫(yī)理進(jìn)行比對(duì)分析，掌握患者身體狀況，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診脈。

自行設(shè)計(jì)優(yōu)化的傳感器體積小巧、成本低廉，采用曲面應(yīng)變片和腕帶式的獨(dú)特設(shè)計(jì)，能最大程度模擬中醫(yī)切診動(dòng)作，具有靈敏度高、抗干擾好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，現(xiàn)已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波的采集、分析、存儲(chǔ)和回放功能，團(tuán)隊(duì)還人性化設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程操控終端，可自動(dòng)生成診斷結(jié)果、開(kāi)出處方建議，使中醫(yī)診斷從“體感”邁向“讀圖”，初步解決了傳統(tǒng)脈診醫(yī)學(xué)“在心易了，指下難明”的診斷標(biāo)準(zhǔn)模糊化的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)中醫(yī)問(wèn)診看病的物理化、定量化和客觀化。

“該系統(tǒng)不僅能成功實(shí)現(xiàn)脈象信息的物理化、定量化，解決脈象信息傳輸難題，而且能借助光纖傳感特有的遠(yuǎn)程傳輸特點(diǎn)，使中醫(yī)遠(yuǎn)程醫(yī)療成為現(xiàn)實(shí)。”馬麗娜說(shuō)，實(shí)際使用中，光纖傳感器可置于家庭傳感終端，而解調(diào)系統(tǒng)置于健康管理中心、醫(yī)院等專業(yè)機(jī)構(gòu)，二者之間采用光纖連接，患者僅需將傳感終端置于脈搏位置，千里之外的醫(yī)務(wù)人員即可對(duì)患者脈搏信息進(jìn)行采集。