“悬丝诊脉”让患者问诊更便捷

今年10月中旬，在全国高校物联网应用创新大赛总决赛上，由国防科学技术大学校指挥军官基础教育学院孙茂康、史炜、李一帆3名本科学员研发的“基于光纤微震动传感器的脉象分析诊疗系统”获特等奖。有关专家认为，该系统有效促进传统中医与现代信息技术的结合，为中医远程医疗开辟新途径，让“足不出户看中医”成为可能。
光纤带来灵感 系统雏形初现
2013年6月，国防科技大学邀请优秀毕业校友徐东坡回母校讲述戍边故事，其中讲到边防官兵因条件艰苦、环境恶劣患上疑难病症，而由于岗哨所在地距医疗点较远，医疗条件有限，往往得不到及时有效治疗。这让该校指挥军官基础教育学院的大二学员孙茂康十分感慨。
传统中医把脉问诊，往往无需大型设备，即可手到擒来，药到病除。“能不能设计一种可以借力中医开展远程治疗的系统呢？”从小痴迷中医的孙茂康涌现出这个念头。
《应用光学》基础课程中关于“光纤”这种材料的描述引起了孙茂康的关注，设计“基于光纤微震动传感器的远程中医脉象分析诊疗系统”的念头由此萌生。他的想法也得到了导师马丽娜副教授的支持。
同一课题小组的同学李一帆和史炜也对此感兴趣，加入了研究团队。半年内，他们学设计、查算法、编程序、做仿真，终于完成了一个简易的脉象诊疗系统。
实现中医远程问诊，获取脉象信号是关键，信号采集的丰富与否将直接影响到后续的数据处理效果和最终脉搏图的准确性。然而目前完成的系统只能在较为简单的环境中，测出人体的单一脉搏信号，信息量太少且极易受温度条件、肌肉抖动等因素的干扰。
为了克服诸如温度、肌肉抖动等因素影响，他们还重新设计传感器结构。终于，经过数百遍精制打磨特制而成的光纤光栅微震动传感器，不仅能最大程度克服干扰，又可使提高的放大倍数符合脉搏测量的需要。脉象分析诊疗系统的雏形初现。
基于数据分析 让诊脉更精确
2014年9月，脉象分析诊疗系统从离线处理转向实时处理。他们邀请身边同学对自己的成果进行测试，脉搏信号物理化终于实现了。
然而，导师马丽娜却告诉他们，人体脉象包含“尺、关、寸”等位置的脉象信号，且中医脉象多为两种甚至多种脉象信号的叠加重合，只有确定所测脉搏波形图与脉象的精确对应关系，系统才算研制成功。而中医专家切脉，也只能根据自己的经验分析和医术典籍的记载进行主观判断，缺乏标准，不够精确。
为了尽快实现诊疗系统的准确化、精细化，研发团队在学校的帮助下，与湖南湘雅医学院展开合作，通过中医专家义诊采集样本脉象信号，运用数学建模展开比对分析，建立病症数据库，成功从提取出的脉象信号图的起伏、峰值、梯度等信息中分离出对应肺、脾、肾等的28种脉象，确立脉象信号与机体信息的精确对应。
“在当前的样本范围实验中，脉象分析诊疗系统可以准确提取出6种脉象，准确率达到90%以上，其中最具代表性的为脾脉。”孙茂康介绍说，2014年10月，脉象分析诊疗系统首次“试水”第八届全国大学生物联网创新创业大赛，一举夺得全国特等奖和最具网络人气奖。
模拟切诊动作 自动生成报告
在实验室，记者看到，科研人员将光纤传感器放在试验者的手腕处，再通过一根细如发丝的光纤连接到电脑上，在脉象分析诊疗系统处理终端的“破译”下，试验者的脉搏信息被分解成肝、脾、心、肾等多种脉象图。
系统运用光纤传感器手环采集人体脉搏波信息，再通过光纤传送至脉象分析诊疗处理终端，然后将脉搏波信号进行物理化，与中医医理进行比对分析，掌握患者身体状况，从而实现远程诊脉。
自行设计优化的传感器体积小巧、成本低廉，采用曲面应变片和腕带式的独特设计，能最大程度模拟中医切诊动作，具有灵敏度高、抗干扰好、性能稳定等特点，现已申报国家发明专利。
为了实现对脉搏波的采集、分析、存储和回放功能，团队还人性化设计远程操控终端，可自动生成诊断结果、开出处方建议，使中医诊断从“体感”迈向“读图”，初步解决了传统脉诊医学“在心易了，指下难明”的诊断标准模糊化的问题，实现中医问诊看病的物理化、定量化和客观化。
“该系统不仅能成功实现脉象信息的物理化、定量化，解决脉象信息传输难题，而且能借助光纤传感特有的远程传输特点，使中医远程医疗成为现实。”马丽娜说，实际使用中，光纤传感器可置于家庭传感终端，而解调系统置于健康管理中心、医院等专业机构，二者之间采用光纤连接，患者仅需将传感终端置于脉搏位置，千里之外的医务人员即可对患者脉搏信息进行采集。
对于条件艰苦的边防部队，只需利用现有的“网络进班排”活动构建远程医疗体系，即可让边防官兵能够坐在哨所就医，既解决“看病难”的问题，又降低医务工作者的工作量。如果碰到疑难杂症，还可通过网络将采制的脉象信号传送专家，实现联合会诊。