应用LabVIEW进行人体脉搏分析

因为时域上的波形给人的感觉比较直观。传统的脉象图形数学分析法也为时域分析法，所以目前国内对脉象信号的特征提取方法,多数采用时域分析法,即在时间方向上分析波动信号的动态特征。在采集来的数据当中，用肉眼观察时可以发现心血管疾病和正常人的时域脉搏信号区别很大。但是用什么样的客观化的方法给这种特征描述出来，还是需要摸索的。目前时域分析法包括直观形态法、多因素识脉法、脉象速率图法、脉图面积法、直观形态法。人们通过对主波、重搏前波、重搏波的高度、比值、时值、夹角、面积值的参量分析,找出某些特征与脉象变化的内在联系^[13]。这其中也有一些方法值得尝试，但是这些方法的效果还是有待考究的，本文也尝试采用了脉图面积法和脉象速率图法来进行分析脉搏信号的时域波形，找出正常人与病人脉象之间的差异。

 基于LabVIEW平台下的时域分析系统的主要功能是：时域信号数据的读取，时频变换，主频和周期的计算，峰值谷值的检测与k值的计算，时域波形的求导运算，单个波形下降沿的检测及一阶导数为负占整个下降沿的百分比的计算，即求重搏波所持续的时间占整个下降沿的百分比。

脉搏、脉象与脉象图^[15]：心脏收缩搏动，将血液射入动脉管道，使动脉管内的压力，容积与血流状态均发生一系列的变化。而且心脏有着节律与频率的变化，这些变化在浅表的动脉可被切之，称为脉搏。医生施以不同的指法压力，用手的触觉和压觉得到患者脉搏的频率、节律、形状、深浅与强弱等的变化的综合形象，称为脉象。它是诊断疾病、病情的重要指征之一。

脉诊所得脉象的各种信息，可用仪器放在切脉部位的皮肤上，模拟切脉方法 以不同的取法压力录画出的脉象曲线，称为脉象图。脉象图是一个客观指标，以确定脉型、脉性和量的数据，掌握脉象变化的客观规律。典型的正常脉象图由一组波群及各波之间的间隔期组成并代表一个完整的脉搏搏动周期，如图 3-1 所示。 正常人的脉象图一般包括A 波、U点、P波、T波、V波和D波。其中 A波产生的机理还不清楚。U点为始射点，P波为主波，T波为潮波，V波为降中波，D波为重搏波，是降支中突出的一个明显波。一般认为D波是主动脉瓣在心室舒张早期突然关闭，血液倒流产生在主动脉瓣上，并弹回血流，使主动脉压再次有所上升，血管又轻微扩张所形成的主动脉弹性回缩波，因此受血管弹性与主动脉关闭状态的影响较大。

由于重搏波是正常人与患者之间差别的重要特征，如果能提取出这个特征值，就可以初步区分健康者与患者。对时域波形的求一阶导数，可以灵敏的反应出重搏波变化规律和所占比例。

通过统计健康人群和高血压、糖尿病、冠心病脉图导数下降沿斜率为正的部分占整个下降沿的百分比，可以得出健康人的百分比为10%至25%，而患者的百分比为5%以下。如果百分比越大，则说明重搏波所持续的时间也就越长，也就是血管壁弹性比较好，血管的阻力低。可以用5%作为一个分界点，通过这种方法可以清楚地表征重搏波的特征值。图3-25、图3-28、图3-29三幅图中重搏波的百分比分别为：21.84%、10.16%、2.14%。前两张是健康人的脉搏图，而第三张是糖尿病患者的脉搏图。可以看出，图3-29中病人脉搏图中的重搏波基本上已经消失，所以重搏波所占比例仅为2.14% ，而正常人或多或少都会存在重搏波。90%以上的测量样本都是符合这个规律。所以说这种方法具有统计意义。图3-26是图3-25的一阶导数图，图3-27为图3-25下降沿的一阶导数图。