CN111067570A - 基于超音波的脉诊仪及脉诊方法 - Google Patents

基于超音波的脉诊仪及脉诊方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于超音波的脉诊仪及其脉诊方法，适用于判断人员的脉象。脉诊方法包括：感测人员的血管以产生彩色都卜勒图和血流波形图。根据彩色都卜勒图和血流波形图判断脉象。

Description

基于超音波的脉诊仪及脉诊方法
技术领域
本发明涉及一种脉诊技术，尤其涉及一种基于超音波的脉诊仪及脉诊方法。
背景技术
中医师在看诊时，是以“望、闻、问、切”等四个步骤进行，其中“切”即为脉诊。进行脉诊时，中医师通常是通过触诊的方式感受受诊者的脉象(即：脉搏的状态)。然而，由于通过触诊所获知的脉象并无法转换成可量化的信息，故中医师仅能通过自身的经验来判断脉象。如此的脉诊方法往往容易让人产生质疑。
近年来，有许多研究人员设计出多种类型的脉诊仪，但这些脉诊仪并无法测量出足够的信息来判断所有类型的脉象。因此，这些脉诊仪仍处于临床实验的阶段而无法普及。
发明内容
为了取得足够的信息量以精准地判断各种类型的脉象，本发明提出一种基于超音波的脉诊仪及脉诊方法。
本发明提供一种基于超音波的脉诊仪，适用于判断人员的脉象。脉诊仪包括：储存单元、超音波传感器以及处理单元。储存单元储存多个模块。超音波传感器感测人员的血管以产生彩色都卜勒图和血流波形图。处理单元耦接储存单元及超音波传感器，且存取并执行储存单元所储存的多个模块。储存单元所储存的多个模块包括运算模块。运算模块根据彩色都卜勒图和血流波形图判断脉象。
本发明提供一种基于超音波的脉诊方法，适用于判断人员的脉象。脉诊方法包括：感测人员的血管以产生彩色都卜勒图和血流波形图。根据彩色都卜勒图和血流波形图判断脉象。
基于上述，本发明可通过超音波技术判断脉象的相关信息，提供较为科学的脉诊信息。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的实施例示出一种基于超音波的脉诊仪的示意图。
图2是依照本发明的实施例示出一种基于超音波的脉诊方法的流程图。
图3是依照本发明的实施例示出血流波形图的示意图。
图4A、图4B是依照本发明的另一实施例示出血流波形图的示意图。
图5是依照本发明的实施例示出彩色都卜勒图的示意图。
图6A是依照本发明的实施例示出判断血管弹性的流程图。
图6B是依照本发明的实施例示出桡动脉的血流波形图的波形曲线和对映波形曲线的二阶导数曲线的示意图。
【符号说明】
10：基于超音波的脉诊仪
100：超音波传感器
110：压力传感器
20：基于超音波的脉诊方法
300：处理单元
410：桡动脉
430：血管管壁
450：皮肤表皮
470：桡骨
500：储存单元
510：运算模块
530：类神经网路
A：第一峰值
B：第二峰值
C2：二阶导数曲线
D：距离
C1、P1、P2、X1、X2、Y1、Y2：波形曲线
S210、S230、S610、S620、S630、S640：步骤
t1：第一时间点
t2：第二时间点
T：测量时间
X、X'：峰值
δ：血流量差值
具体实施方式
为了提供可量化的脉诊信息，本发明提出一种基于超音波的脉诊仪及脉诊方法。通过以下内容将可让读者了解本发明的创作精神。
图1是依照本发明的实施例示出一种基于超音波的脉诊仪10的示意图。脉诊仪10适用于判断人员的脉象。一般来说，脉象是根据人员的桡动脉的脉搏判断，但本发明的脉诊仪10也可适用于判断任何类型的血管的脉象。脉诊仪10可包括超音波传感器100、处理单元300和储存单元500。
超音波传感器100可例如是医疗用超音波传感器或任何一种可通过超音波技术产生彩色都卜勒(Color Doppler)图和血流波形(Blood Flow Waveform)图的传感器。为了控制超音波传感器100接触人体的受测部位时施加于受测部位的压力，在一些实施例中，超音波传感器100还可包括用以测量超音波传感器100施加于受测部位的压力的压力传感器110。
处理单元300耦接超音波传感器100和储存单元500，并可存取及执行储存单元500所储存的多个模块。处理单元300可例如是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或其他类似元件或上述元件的组合。
储存单元500用以脉诊仪10运行时所需的各项软件、数据及各类程序码。储存单元500可例如是任何型态的固定式或可移动式的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-only Memory，ROM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，HDD)、固态硬盘(Solid State Drive，SSD)或类似元件或上述元件的组合。
在本实施例中，储存单元500可储存运算模块510。在一些实施例中，储存单元500还可储存类神经网路530。运算模块510和类神经网路530的功能将会于下文说明。
图2是依照本发明的实施例示出一种基于超音波的脉诊方法20的流程图，脉诊方法20适用于判断人员的脉象，且可由如图1所示的脉诊仪10实施。
在步骤S210，超音波传感器100可感测人员的血管以产生彩色都卜勒图和血流波形图。
在步骤S230，运算模块510可根据彩色都卜勒图和血流波形图判断脉象。脉象可包括血管位置和深度、脉搏次数、脉搏强度、脉搏节律或血管弹性，但本发明不限于此。具体来说，血流波形图可用以判断血管位置和深度、脉搏次数、脉搏强度或脉搏节律等类型的脉象，彩色都卜勒图可用以判断血管位置和深度或血管弹性等脉象信息，但本发明不限于此。
图3是依照本发明的实施例示出血流波形图的示意图。图3的血流波形图示出了二次脉搏的波形曲线，分别为代表血流流速的波形曲线P1和波形曲线P2。运算模块510可根据一测量时间内产生的波形曲线个数判断脉搏次数为(波形曲线个数/测量时间)。例如，运算模块510可通过根据测量时间T秒内产生了二个波形曲线(即：波形曲线P1和波形曲线P2)判断脉搏次数为2/T(单位：次/秒)，换算为脉搏次数常用的单位则为2/T*60(单位：次/分)。波形曲线的个数可例如由峰值(例如：图3的X和X'处)出现的次数等方法获知，本发明不限于此。在一些实施例中，脉诊仪10可根据历史数据训练类神经网路530，使运算模块510得根据血流波形图和类神经网路530判断脉搏次数。
此外，图3的血流波形图还可用以判断脉搏强度。运算模块510可根据血流波形图中波形曲线的峰值判断脉搏强度。举例来说，运算模块510可通过超音波传感器100取得波形曲线P1的峰值X(单位：公分/秒)，并将峰值X(单位：公分/秒)换算为对应的脉搏强度。在一些实施例中，脉诊仪10可根据历史数据训练类神经网路530，使运算模块510得根据血流波形图和类神经网路530判断脉搏强度。
再者，图3的血流波形图还可用以判断血管位置(例如：中医脉诊领域的寸、关、尺)和深度(例如：中医脉诊领域的浮、中、沉)。一般来说，在寸、关、尺所测量到的脉搏强度较强，因此，运算模块510可根据血流波形图中波形曲线的峰值大小判断超音波传感器100所感测的血管的位置是否为寸、关或尺。另一方面，血管的深度也会影响波形曲线的峰值。一般来说，血管的位置越深，所测量到的脉搏强度较弱。反之，血管的位置越浅，所测量到的脉搏强度较强。据此，运算模块510可根据血流波形图中波形曲线的峰值大小判断超音波传感器100所感测的血管的深浅是否为浮、中或沉等状态。在一些实施例中，脉诊仪10可根据历史数据训练类神经网路530，使运算模块510得根据血流波形图和类神经网路530判断脉搏节律、血管位置和深度。
图4A、图4B是依照本发明的另一实施例示出血流波形图的示意图。图4A和图4B分别示出了脉搏节律为规律时及脉搏节律为不规律时的血流波形图。运算模块510可由脉搏的波形判断脉搏节律。举例来说，图4A中分别代表二次脉搏的波形曲线X1和波形曲线X2具有相似的波形(例如：波形曲线X1和波形曲线X2的周期以及血流流速相似)。因此，运算模块510可根据所测量的脉搏的波形曲线相似而判断脉搏节律为规律。另一方面，图4B中分别代表二次脉搏的波形曲线Y1和波形曲线Y2具有不相似的波形(例如：波形曲线X1和波形曲线X2的周期以及血流流速的差异较大)。因此，运算模块510可根据所测量的脉搏的波形曲线不相似而判断脉搏节律为不规律。在一些实施例中，脉诊仪10可根据历史数据训练类神经网路530，使运算模块510得根据血流波形图和类神经网路530判断脉搏节律。
图5是依照本发明的实施例示出彩色都卜勒图的示意图。图5的彩色都卜勒图示出了包括桡动脉410、血管管壁430、皮肤表皮450和桡骨470等部位。基于血流流向的不同，彩色都卜勒图中的桡动脉410处会显示为红色或蓝色。运算模块510可根据彩色都卜勒图中皮肤表皮至血管的距离判断血管位置和深度。举例来说，运算模块510可根据如图3所示的彩色都卜勒图中，皮肤表皮450至血管管壁430的距离D判断血管位置和深度。在一些实施例中，脉诊仪10可根据历史数据训练类神经网路530，使运算模块510得根据彩色都卜勒图和类神经网路530判断血管位置和深度。
图6A是依照本发明的实施例示出判断血管弹性的流程图。图6B是依照本发明的实施例示出桡动脉的血流波形图的波形曲线C1和对映波形曲线C1的二阶导数曲线C2的示意图。图6A和图6B可帮助了解判断血管弹性的流程。
在步骤S610，运算模块510可根据血流波形图上的波形曲线C1判断第一时间点t1与第二时间点t2之间的血流量差值δ，其中第二时间点t2为波形曲线C1达到第一峰值A的时间点。在步骤S620，运算模块510可产生对应波形曲线C1的二阶导数曲线C2。在步骤S630，运算模块510可取得二阶导数曲线C2在第二时间点t2的第二峰值B。在步骤S640，运算模块510可根据血流量差值δ及第二峰值B判断血管弹性。具体来说，运算模块510可根据公式(1)判断第一时间点t1及第二时间点t2期间的血管弹性的系数K，其中B为第二时间点t2时血流波形图上的波形曲线C1的二阶导数曲线C2的峰值，且δ为血流波形图的波形曲线C1上的第一时间点t1与第二时间点t2之间的血流量差值。
K＝B/δ…公式(1)
表1记载了由公式(1)所计算出的血管弹性的系数K代表的意义。
表1
血管弹性的系数K 血管弹性的异常程度
>1.978 通常不在意
1.672～1.978 正常
1.511～1.672 轻微异常
1.047～1.511 中度异常
<1.047 严重异常
综上所述，本发明可通过超音波技术判断脉象的相关信息。通过超音波传感器所产生的彩色都卜勒图和血流波形图，本发明可精准地判断受诊者的许多种脉象，包括血管位置和深度、脉搏次数、脉搏强度、脉搏节律或血管弹性等。如此，可科学地量化脉象的信息，提升人们对于脉诊的信任度。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (14)

1.一种基于超音波的脉诊仪，适用于判断人员的脉象，包括：
储存单元，储存多个模块；
超音波传感器，感测所述人员的血管以产生彩色都卜勒图和血流波形图；以及
处理单元，耦接所述储存单元及所述超音波传感器，且存取并执行所述储存单元所储存的所述多个模块，所述多个模块包括：
运算模块，根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象。
2.根据权利要求1所述的脉诊仪，其中所述脉象包括下列的至少其中之一：血管位置和深度、脉搏次数、脉搏强度、脉搏节律和血管弹性。
3.根据权利要求2所述的脉诊仪，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据所述彩色都卜勒图判断下列的至少其中之一：所述血管位置和深度以及所述血管弹性。
4.根据权利要求2所述的脉诊仪，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据所述血流波形图判断下列的至少其中之一：所述血管位置和深度、所述脉搏次数、所述脉搏强度以及所述脉搏节律。
5.根据权利要求2所述的脉诊仪，其中所述运算模块根据下列的步骤判断所述血管弹性：
根据所述血流波形图上的波形曲线判断第一时间点与第二时间点之间的血流量差值，其中所述第二时间点为所述波形曲线达到第一峰值的时间点；
产生对应所述波形曲线的二阶导数曲线；
取得所述二阶导数曲线在所述第二时间点的第二峰值；以及
根据所述血流量差值及所述第二峰值判断所述血管弹性。
6.根据权利要求2所述的脉诊仪，其中所述运算模块根据皮肤表皮至血管的距离判断所述血管位置和深度。
7.根据权利要求2所述的脉诊仪，其中所述多个模块还包括：
类神经网路，所述运算模块根据所述类神经网路、所述血流波形图以及所述彩色都卜勒图判断所述脉象。
8.一种基于超音波的脉诊方法，适用于判断人员的脉象，包括：
感测所述人员的血管以产生彩色都卜勒图和血流波形图；以及
根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象。
9.根据权利要求8所述的脉诊方法，其中所述脉象包括下列的至少其中之一：血管位置和深度、脉搏次数、脉搏强度、脉搏节律和血管弹性。
10.根据权利要求9所述的脉诊方法，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据所述彩色都卜勒图判断下列的至少其中之一：所述血管位置和深度以及所述血管弹性。
11.根据权利要求9所述的脉诊方法，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据所述血流波形图判断下列的至少其中之一：所述血管位置和深度、所述脉搏次数、所述脉搏强度以及所述脉搏节律。
12.根据权利要求9所述的脉诊方法，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据所述血流波形图上的波形曲线判断第一时间点与第二时间点之间的血流量差值，其中所述第二时间点为所述波形曲线达到第一峰值的时间点；
产生对应所述波形曲线的二阶导数曲线；
取得所述二阶导数曲线在所述第二时间点的第二峰值；以及
根据所述血流量差值及所述第二峰值判断所述血管弹性。
13.根据权利要求9所述的脉诊方法，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据皮肤表皮至血管的距离判断所述血管位置和深度。
14.根据权利要求9所述的脉诊方法，其中根据所述彩色都卜勒图和所述血流波形图判断所述脉象的步骤包括：
根据类神经网路、所述血流波形图以及所述彩色都卜勒图判断所述脉象。
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