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人体的故障诊断:用振动力学解释中医把脉!

浏览次数:480 日期:2018年07月19日 15:51

    脉学作为我国的传统文化,自扁鹊总结创立以来一直流传至今。脉学是利用切脉的方法诊治疾病,是中医诊断学中的一项独特方法。切脉又称为把脉、号脉,是医师用手按病人的动脉,根据动脉搏动的显现部位(深、浅)、速率(快、慢)、强度(有力、无力)、节律(整齐与否、有无歇止)和形态等方面的表现以了解疾病内在变化的诊断方法。

    我们知道,心脏相当于人体的发动机,它无时无刻不在进行着规律性的收缩和舒张,从而驱动我们的血液循环,使身体各个部位能够通过血液进行物质交换。没错,正是因为它的收缩和舒张,我们才感觉到了心脏的跳动,而这种跳动也会通过与它接触的部位而传至全身,只不过振动响应有大有小,大多数部位小到可以忽略了,因为身体上的肉、脂肪等成分,很快便将传来的振动耗散掉了,而血管和血液这条路径的振动信号则比较明显。我们可以尝试用手摸一下胳膊,很容易能感受到动脉处振动的存在。

    因此,中医选取了手腕附近的桡动脉进行诊断。那么为什么手腕处动脉的振动能够反映身体其他部位的状况呢?用振动力学的理论可以给予一定的解释。

    我们可以把体内的血管及内脏等部位看作一个的系统,它们之间是相互耦合的,即相互影响的,所谓“牵一发而动全身”。心脏的跳动可以看作一个周期性的激励,假定系统是线性系统,那么由振动力学的知识可知,系统的响应也会是周期性的(只不过胳膊处的振动和心脏处的振动不会是完全同步的,因为血液血管等的阻尼作用使响应发生了滞后)。而任一部位发生了病变,相当于机械系统的某处发生了故障,在振动微分方程中表现为局部刚度的改变,那么整个系统的响应便会随之改变,从而桡动脉处振动信号便发生了变化,即脉象发生了改变。

    而实际上中医最常用的三指诊脉方法就相当于一个多点拾振的过程。这类似于故障诊断的思路,根据手指感受到的振动信号的规律,来根据经验判断出不同的病症,而往往不同部位的不同病变,所引起的响应信号是不同的。当然也有例外,比如两种病症可能有类似的响应,又如有多个病症的叠加,产生各种新奇的响应。这便不是一个平常中医所能诊断的了,而能够找到或创造方法做出诊断的,我们便可称之为神医了。类似的,在机械系统中这样信号的诊断正是故障诊断领域所努力的方向之一。

    当然,中医脉学的诊断方法发展至今,仍只是一种定性的分析。联想到机械系统,我们是否可以按照脉学的经验,通过建立动力学正问题的方式,把每一种病症的振动响应定量化,并利用现代科学的手段进行定量检测呢?笔者认为,随着动力学、生物力学、故障诊断的发展,以及在力学中像人体这样的柔性体表征方式的完善,我们的中医文化能够与现代科技融合从而发扬光大。 

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