脈搏波傳播與反射理論對(duì)深入探討中醫(yī)脈象形成機(jī)制的啟示＊

燕海霞，宮愛民，王憶勤，付晶晶，李福鳳，錢 鵬

（上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203）

中醫(yī)脈診是醫(yī)生用手指切按患者較淺部位動(dòng)脈搏動(dòng)的形象，以了解病情、辨別病證的一種方法［1］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，心室的周期性收縮與舒張所導(dǎo)致的主動(dòng)脈的一張一縮以波的形式自主動(dòng)脈根部出發(fā)沿著動(dòng)脈管傳播，這種波就是脈搏波［2～3］。中醫(yī)脈診從人體淺表部位獲得的脈象或脈圖就是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的脈搏波。脈診常用的“寸口診法”即是脈搏波在橈動(dòng)脈處顯現(xiàn)的部位（深淺）、速度（快慢）、振幅（強(qiáng)度）、周期（節(jié)律性）和波形（形態(tài)）的綜合反映［4］。因此，借鑒脈搏波研究的有關(guān)方法來探討中醫(yī)脈象的形成機(jī)制，可能取得新的進(jìn)展。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)于脈搏波的研究已相當(dāng)深入，目前的研究主要是基于脈搏波傳播和反射理論，測(cè)量的主要指標(biāo)涉及表征脈搏波傳播特性的脈搏波波速（Pulse Wave Velocity，PWV）和表征脈搏波反射特性的增益指數(shù)（Augmentation Index，AI）。

1 脈搏波波速

1.1 PWV的定義及臨床應(yīng)用價(jià)值

PWV即脈搏波在動(dòng)脈系統(tǒng)的兩個(gè)既定點(diǎn)間的傳播速度，根據(jù) Moens-Korteweg方程，PWV與彈性系數(shù)的平方根成正比，由于動(dòng)脈彈性的減低，脈搏波在動(dòng)脈系統(tǒng)的傳播速度則加快。一般說來，動(dòng)脈管壁的順應(yīng)性越大，脈搏波的傳播速度就越慢，僵硬度的增加可加快脈搏波傳導(dǎo)速度。以脈搏波速度為標(biāo)志的動(dòng)脈僵硬度增加，不僅與冠心病的危險(xiǎn)有關(guān)，而且與癡呆等認(rèn)知功能有關(guān)［5、6］。近年來，由于 PWV與動(dòng)脈僵硬度的這種正相關(guān)性，再加上它的測(cè)量方法簡(jiǎn)便易行而又沒有創(chuàng)傷，所以被廣泛應(yīng)用來作為評(píng)估動(dòng)脈僵硬度的指標(biāo)之一［7］。

1.2 PWV的臨床應(yīng)用研究

動(dòng)脈硬度是獨(dú)立于動(dòng)脈血壓的心血管危險(xiǎn)因素。目前的研究認(rèn)為，頸-股動(dòng)脈脈搏波波速是判斷動(dòng)脈硬度的金指標(biāo)。

1.2.1 PWV與動(dòng)脈硬化 動(dòng)脈硬化是指動(dòng)脈的可擴(kuò)張性減小，動(dòng)脈硬化的程度通?？梢酝ㄟ^檢測(cè)一些參數(shù)來反映，包括PWV、脈壓差、前進(jìn)波與反射波的幅值、增益指數(shù)；動(dòng)脈彈性則可以通過動(dòng)脈可擴(kuò)張性及彈性模量來反映［8］。Yasuaki等的研究結(jié)果表明，臂-踝脈搏波波速不僅與常規(guī)的心血管疾病危險(xiǎn)因素密切相關(guān)，而且與一些新發(fā)現(xiàn)的心血管疾病危險(xiǎn)因素，如炎癥、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、慢性腎臟疾病、社會(huì)心理因素等也有相關(guān)，是反映動(dòng)脈硬化早期病變的有效指標(biāo)［9］。另有研究表明，脈搏波速度可作為動(dòng)脈硬度的標(biāo)志，脈搏波波速增加與動(dòng)脈硬化性疾病的發(fā)展密切相關(guān)［10］。Ahmet等認(rèn)為，動(dòng)脈硬度的評(píng)估可借助于脈搏波波速、彈性模量、動(dòng)脈順應(yīng)性等無創(chuàng)性測(cè)量指標(biāo)。年輕人的向心性左心室肥大與血壓升高、動(dòng)脈硬化及動(dòng)脈順應(yīng)性降低有關(guān)［11］。

1.2.2 PWV與靶器官損傷 史均寶等研究顯示，慢性腎臟病患者頸-股脈搏波傳導(dǎo)速度隨著腎臟損傷的加重逐漸升高，提示脈搏波波速與腎臟損傷存在一定的相關(guān)性［12］。趙興等探討原發(fā)性高血壓患者肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度與靶器官損害的關(guān)系，結(jié)果顯示，肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度大于14m/s組靶器官損害發(fā)生率、頸動(dòng)脈內(nèi)膜厚度、頸動(dòng)脈斑塊評(píng)分、尿微量蛋白、左心室重量指數(shù)等均高于肱踝脈搏波傳導(dǎo)速度小于 14m/s組［13］。

2 脈搏波增益指數(shù)

2.1 AI的定義及臨床應(yīng)用價(jià)值

2.1.1 AI的定義 AI通常指收縮壓增益指數(shù)。心室射血產(chǎn)生前向脈搏波、自心臟向外周血管傳播。正常情況下，反射波在主動(dòng)脈瓣關(guān)閉之后到達(dá)主動(dòng)脈根部，即反射波波落在壓力曲線的舒張期，不會(huì)影響主動(dòng)脈收縮壓。但當(dāng)動(dòng)脈變硬時(shí)，由于PWV的增加和反射點(diǎn)向心臟靠近，反射波在壓力曲線收縮期提早出現(xiàn)，升高了收縮壓和脈壓。由于反射波引起收縮壓的增加值與整個(gè)脈壓的比值即是增益指數(shù)。AI是表征動(dòng)脈傳播過程中反射波強(qiáng)度的重要參量。AI可以通過分析壓力脈搏波的某些特征參數(shù)而獲得［14］。

2.1.2 反射波的產(chǎn)生 在每個(gè)心動(dòng)周期中，左心室收縮和舒張交替產(chǎn)生前進(jìn)波，由中央動(dòng)脈向外周動(dòng)脈傳播；前進(jìn)波在傳播過程中，當(dāng)有組織器官發(fā)生病變時(shí)，在動(dòng)脈結(jié)構(gòu)或順應(yīng)性不匹配處產(chǎn)生反射，反射波由外周動(dòng)脈向中央動(dòng)脈傳播，所測(cè)量到的壓力曲線就是前進(jìn)波和反射波綜合作用的結(jié)果［3］。因此，脈搏波在動(dòng)脈管中的傳播與反射產(chǎn)生了脈搏波波形的變化，由此反映組織器管的病理變化。

2.1.3 反射波對(duì)心血管系統(tǒng)的影響 心臟射血需要克服的阻力由兩部分組成，即非脈動(dòng)成分和脈動(dòng)成分，前者即外周阻力，后者則由動(dòng)脈順應(yīng)性和反射波的影響產(chǎn)生。動(dòng)脈硬度增加時(shí)，由于脈搏波速度的加快和反射點(diǎn)向心臟靠近，反射波在壓力曲線收縮期提前出現(xiàn)，升高了收縮壓和脈壓，降低了舒張壓，導(dǎo)致左心室后負(fù)荷增加，容易引起左室肥厚。由于冠脈血供主要依賴于舒張壓的高低和舒張期的長(zhǎng)短，舒張壓降低可導(dǎo)致冠脈灌注不足。左心室后負(fù)荷增高引起左心室需氧量增加，冠脈灌注不足引起左心室供血量減少，二者都可加重心肌的缺血缺氧狀態(tài)，導(dǎo)致缺血性心臟病的發(fā)生。因此可以推測(cè)，反映反射波的參量——增益指數(shù)應(yīng)該可作為心血管疾病的又一重要危險(xiǎn)因素［15～16］。

2.2 AI的臨床應(yīng)用

2.2.1 AI與血管硬化 Katsuhiko等研究發(fā)現(xiàn)，橈動(dòng)脈增益指數(shù)檢測(cè)方便，與年齡的增長(zhǎng)相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)動(dòng)脈老化的有效指標(biāo)［14］。另有研究表明，中央AI與動(dòng)脈粥樣硬化的危險(xiǎn)因素［17］以及和未來的心血管事件［18］緊密相關(guān)。Sugawara等的研究發(fā)現(xiàn)，在成人的不同年齡段，橈動(dòng)脈AI與頸動(dòng)脈AI均密切相關(guān)。交感神經(jīng)興奮引起的橈動(dòng)脈AI的急性改變與頸動(dòng)脈AI的改變亦有相關(guān)。因此，橈動(dòng)脈AI能提供與頸動(dòng)脈AI類似的有效信息，可以作為預(yù)測(cè)心血管疾病的有效指標(biāo)［19］。

2.2.2 AI與心臟左心室肥大 Junichiro等研究發(fā)現(xiàn)，外周血管的AI可以有效預(yù)測(cè)臨床左心室肥大。脈搏波反射增強(qiáng)時(shí)，外周血管的增益指數(shù)將增高，并與高血壓患者的左心室肥大密切相關(guān)［20］。對(duì)于未經(jīng)治療的高血壓患者，左心室浪費(fèi)的能量與左心室肥大有直接和明確的關(guān)系。左心室肥大患者的AI和大動(dòng)脈增加的壓力較無左心室肥大的患者顯著增加。反射波的幅度和持續(xù)時(shí)間的影響更勝于反射波的傳播時(shí)間對(duì)它的影響［21］。

3 脈搏波傳播與反射理論對(duì)深入中醫(yī)脈象形成機(jī)制的啟示

3.1 結(jié)合脈搏波傳播和反射理論開展脈象形成機(jī)制研究

3.1.1 脈搏波波速與中醫(yī)脈象 如前所述，脈搏波的波速與動(dòng)脈僵硬度密切相關(guān)，目前被認(rèn)為是反映動(dòng)脈僵硬度的金指標(biāo)。中醫(yī)學(xué)對(duì)脈象的描述通常是中醫(yī)師對(duì)指下脈搏波指感的描述，這種描述往往是基于指下脈搏波的波形變化，相應(yīng)的脈象又能反映臟腑、氣血的變化情況。如滑脈的脈象特征描述為往來流利，如盤走珠，應(yīng)指圓滑?，F(xiàn)代對(duì)滑脈的研究結(jié)果提示，滑脈往往對(duì)應(yīng)外周血管擴(kuò)張、外周循環(huán)阻力降低、血管順應(yīng)性好等特點(diǎn)，其橈動(dòng)脈搏動(dòng)出現(xiàn)滑利表現(xiàn)，醫(yī)生指下感覺“如盤走珠”。對(duì)弦脈的特征則描述為如按琴弦，其機(jī)理可能與動(dòng)脈管很硬、血流阻力較大以及血管彈性很差等特征有關(guān)。因此，可以檢測(cè)中醫(yī)不同脈象對(duì)應(yīng)的脈搏波波速，深入分析血管的功能特性改變，為深入研究中醫(yī)脈象的形成機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

3.1.2 增益指數(shù)與中醫(yī)脈象 增益指數(shù)是反映脈搏波反射強(qiáng)度的有關(guān)參量。血管幾何特性的非均勻和物理特性的非均勻?qū)υ趧?dòng)脈中傳播的脈搏波所產(chǎn)生的影響即是主要體現(xiàn)在脈搏波在血管非均勻處產(chǎn)生的波的反射。反射波將疊加在同一周期的前進(jìn)波上使其波形發(fā)生變化。近年來，中醫(yī)脈象的客觀描記再現(xiàn)的研究取得一定進(jìn)展，基于壓力傳感器的脈象儀能描記出臨床脈象的波形——脈圖。已有的研究表明，中醫(yī)不同類別的脈象對(duì)應(yīng)的脈圖特征有差異，可以推測(cè)脈圖間的特征差異與反射波的迭加有關(guān)系。由于不同的中醫(yī)脈象往往對(duì)應(yīng)不同的臨床意義，反映機(jī)體臟腑、氣血的病理變化，因此這種病理變化可能反映為反射波的位置、強(qiáng)度等的變化，進(jìn)而表現(xiàn)為相應(yīng)的脈圖變化。因此，結(jié)合表征脈搏波反射特征的增益指數(shù)，開展中醫(yī)脈象的形成機(jī)制研究，可能會(huì)有新的進(jìn)展。

3.2 結(jié)合脈搏波傳播和反射理論分析現(xiàn)有脈圖參數(shù)的臨床意義

基于中醫(yī)脈圖的各種信號(hào)特征提取方法研究日漸深入。目前脈象信號(hào)特征提取方法涉及時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻聯(lián)合分析等方法，具體則包括時(shí)域波形幅值、時(shí)間、面積、功率譜參數(shù)、倒譜參數(shù)、雙譜參數(shù)、不同小波尺度能量值、不同模態(tài)的頻率及能量值等諸多脈象特征參數(shù)。在這些特征參數(shù)中，時(shí)域脈圖特征參數(shù)的臨床意義研究最多，也較為深入，但仍有與臨床不太相符之處，其他脈圖參數(shù)的臨床意義則并不明確。

脈搏波傳播與反射特性是形成不同脈圖波形的基礎(chǔ)，通過分析脈圖所得到的相關(guān)特征參數(shù)，必定與脈搏波的傳播和反射特性有密切關(guān)系。因此，結(jié)合脈搏波的傳播和反射理論分析現(xiàn)有諸多脈圖特征參數(shù)的臨床意義，是深入研究中醫(yī)脈象的重要一步。

3.3 結(jié)合脈搏波傳播和反射理論開展脈象識(shí)別分類研究

實(shí)現(xiàn)中醫(yī)脈象的準(zhǔn)確識(shí)別分類是中醫(yī)脈象客觀研究的重要目標(biāo)之一。目前基于模糊聚類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法的脈象識(shí)別與分類研究日益深入。現(xiàn)有的識(shí)別分類研究往往是基于時(shí)域、頻域或時(shí)頻聯(lián)合分析等方法提取的特征參數(shù)，但有些特征參數(shù)的臨床意義并不明確，可能無法反映不同中醫(yī)脈象間的本質(zhì)差異。結(jié)合脈搏波傳播和反射理論提取中醫(yī)脈象的特征參數(shù)，可能提高現(xiàn)有識(shí)別方法識(shí)別分類中醫(yī)脈象的準(zhǔn)確性。

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△通訊作者：王憶勤（1962-），上海中醫(yī)藥大學(xué)教授，博士研究生導(dǎo)師，從事中醫(yī)四診客觀化及證候規(guī)范化研究。Tel：021-52322447。