中医脉象数字化是将传统中医脉诊的主观经验转化为可量化、可分析的数字信号的过程。
一、什么是中医脉象
中医脉象是中医诊断学的重要组成部分，是指医生用手指触按患者手腕部的寸口脉，根据脉搏的形象、动态等特征所感知到的各种脉象表现。
1.脉象形成的原理
中医认为脉象的形成与心脏的搏动、心气的盛衰、脉道的通利以及气血的盈亏等因素密切相关。心脏的搏动是脉象形成的动力基础，心气充沛则心脏搏动有力，脉象和缓有力；脉道是气血运行的通道，脉道通利则气血运行顺畅，脉象正常；而气血的盈亏则直接影响脉象的形态和力度，如气血充足时脉象充盈，气血不足时脉象可能细弱。同时，肺主气，朝百脉，肺气的宣发肃降对气血的运行有调节作用；脾胃为气血生化之源，脾胃功能正常，气血才能充盈；肝藏血，主疏泄，调节血量和血流速度；肾藏精，为元气之根，对脉象的形成也有重要的影响。
2.脉象的要素
脉位：指脉搏跳动显现的部位和长度。如寸口脉分为寸、关、尺三部，不同部位的脉象变化可能反映不同脏腑的病变。正常脉象的脉位不浮不沉，中取即得。若脉位浮浅，轻取即得，为浮脉，常见于表证；若脉位深沉，重按始得，为沉脉，多主里证。
脉率：指脉搏跳动的频率。正常成人在安静状态下，脉率一般为一息四至到五至，相当于每分钟60 90次。脉率过快，一息六至以上，为数脉，多见于热证；脉率过慢，一息三至以下，为迟脉，常见于寒证。
脉力：指脉搏的强弱程度。有力为实脉，提示正气充足，邪气亢盛，但正气尚能与邪气抗争；无力为虚脉，表明正气虚弱，气血不足。
脉形：指脉搏的形状和形态，包括脉管的粗细、长短、软硬等。如脉管粗大，为洪脉，常见于阳明气分热盛；脉管细小如线，为细脉，多因气血两虚、湿邪为病。
脉势：指脉搏跳动的流利度和紧张度等。脉来流利，如盘走珠，为滑脉，多见于痰湿、食积、妊娠等；脉来艰涩，如轻刀刮竹，为涩脉，常见于气滞血瘀、精伤血少等。
3.常见脉象及临床意义
浮脉：轻取即得，重按稍减而不空，举之有余，按之不足。主表证，亦可见于虚阳外越证。外感病初期，邪气在表，正气抗邪于外，气血趋向于体表，故脉浮。
沉脉：轻取不应，重按始得。主里证。病邪在里，气血内困，则脉沉。
迟脉：脉来迟缓，一息不足四至。主寒证，亦可见于邪热结聚之实热证。寒邪凝滞，阳气被困，或热邪内结，气血阻滞，均可导致脉迟。
数脉：脉来急促，一息五至以上而不满七至。主热证，亦可见于里虚证。邪热亢盛，气血运行加速，则脉数；若久病阴虚，虚热内生，也可见数脉，但多为细数无力。
虚脉：三部脉举之无力，按之空虚。主虚证，多为气血两虚、脏腑虚损所致。
实脉：三部脉充实有力，其势来去皆盛。主实证，因邪气亢盛而正气不虚，正邪相搏，气血壅盛，故脉实有力。
此外，还有滑脉、涩脉、弦脉、紧脉、缓脉等多种脉象，每种脉象都有其独特的表现和临床意义，医生通过对脉象的综合分析，并结合其他三诊（望、闻、问）信息，来判断病情、辨证论治。
二、脉象信号采集
1.采集装置：根据中医“三部九候”脉诊理论，设计了可以同步采集测试者寸、关、尺3个部位在浮、中、沉三个压力状态下压力可控的三通道脉象采集装置。这种装置能够通过压力传感器获取脉搏压力信号，并通过USB接口与上位机连接，实时采集和传输脉象数据。
2.传感器技术：采用多种传感器技术，如压电传感器、光纤传感器、柔性传感器等，以提高信号采集的准确性和稳定性。例如，基于柔性阵列传感器的脉象检测系统可以更好地贴合人体皮肤，减少信号干扰。
三、信号预处理
1.去噪与平滑：采集到的脉象信号通常含有噪声，需要进行平滑处理，去除基线漂移和高频噪声。常用的方法包括低通滤波、小波变换等。
2.归一化处理：将信号进行归一化处理，以便不同个体的脉象信号能够进行有效的比较。
四、特征提取
1.时域特征：分析脉象信号的时域特征，如脉率、脉搏强度、脉搏波的上升时间、下降时间等。这些特征反映了脉象的“位、数、形、势”等中医描述要求。
2.频域特征：利用傅里叶变换等方法分析脉象信号的频谱，提取不同频带的能量分布。例如，通过小波包变换可以分析脉象信号在不同频带的能量分布情况。
3.复杂度特征：采用样本熵等方法计算脉象信号的复杂度指标，以反映脉象的动态变化。
五、数据分析与模式识别
1.模式识别算法：利用机器学习和人工智能算法，如广义回归神经网络（GRNN）、概率神经网络（PNN）等，对脉象信号进行分类和识别。这些算法可以根据提取的特征建立分类器模型，对常见脉象进行识别。
2.大数据分析：通过建立大规模的脉象数据库，利用数据挖掘技术分析脉象信号与疾病之间的关系。例如，基于脉象信号的时频分析，可以发现不同疾病状态下脉象信号的能量分布差异。
六、远程诊疗与智能系统
1.远程诊疗系统：开发基于网络的远程中医脉诊系统，通过互联网将采集到的脉象信号传输到远程服务器进行分析和诊断。这种系统可以实现远程医疗，提高中医诊断的便捷性和效率。
2.智能诊断系统：结合人工智能技术，开发智能脉诊系统，能够自动识别脉象类型并提供诊断建议。例如，利用深度学习算法对脉象信号进行分类和诊断，可以提高诊断的准确性和可靠性。
七、研究合作
1.标准化研究：制定脉象数字化的标准化流程和规范，确保不同设备和方法之间的一致性和可比性。
2.多学科合作：加强中医学与物理学、信息科学、生物医学工程等多学科的合作，推动中医脉象数字化技术的不断创新和发展。
八、典型案例
1.美年健康中医智能体检：美年健康的中医四诊智能诊断设备中的脉象仪带有脉象传感器，可采集脉象特征。能分析脉象的节律特征、力度特征、脉象形态特征，将正常与异常脉象节律数字化区分，利用数学模型对波形进行分解提取，实现形态特征数字化描述。可辨认沉脉、浮脉等27种脉象，还结合西医体检异常指标，为近2万人次提供了中西医结合的个性化调养方案。
2.武汉知医邦自主研发的脉象仪和腕脉曲线解析数学模型，通过高精度传感器采集脉象信息，运用算法分析实现脉诊数字化。将30种脉象的特征描述转化为计算机语言和数学模型，与数据库精准匹配进行脉象分析，通过知医APP可一键生成脉象图谱与分析结论，降低了脉诊学习门槛，为中医爱好者提供了直观学习窗口。
3.在同仁堂国际智慧健康体验中心，中医智能四诊仪可采集用户脉象等信息，通过AI智能识别生成体质分析报告。体验者在完成脉诊等流程后，能获得智能诊断结果，包括可能出现的不适症状和针对性饮食推荐。
江西中医药大学附属医院热敏灸治疗：在江西中医药大学附属医院热敏灸治疗室内，医护人员通过操作热敏灸机器人为患者进行治疗，在治疗过程中可结合脉象数字化等手段对患者进行全面评估和治疗监测，根据脉象变化调整治疗方案。
4.安徽省针灸医院中医AI舌诊仪结合脉象判断：安徽省针灸医院的“中医AI舌诊仪”能快速辨识体质健康状态，而在实际诊疗中也会结合脉象等信息进行综合判断。院长董昌武表示，利用大数据手段智能化处理中医诊断要素，能为健康干预提供有力抓手，而脉象数字化也在其中起到辅助作用，帮助医生更全面地了解患者状况。
5.上海中医药大学附属龙华医院AI中医机器人：在上海中医药大学附属龙华医院，医生使用AI中医机器人预诊采集脉象信息，为后续的诊断和治疗提供客观的数据支持，帮助医生更迅速、准确地了解患者病情。