亚健康和医学工程

　　背景：中国生物医学工程学会成立20周年大会暨21世纪医学工程学术研讨会于10月8日至10日在北京召开，来自全国的200多位生物医学工程专家参加了这次盛会，本文就是大会上的第一篇学术报告摘要。俞梦孙院士代表四位作者宣读论文之后，引起了与会专家的热烈讨论。

　　二十世纪80年代初，西方学者在生物、心理、社会医学模式观点基础上提出了健康和疾病之间存在着“第三状态”，即亚健康状态的观点。亚健康状态常是指机体虽无明确的疾病诊断，却早现出活力降低、适应性减退，是介于健康与疾病之间的一类生理功能低下状态。亚健康概念的提出和有关结合研究进展，标志着以解剖学、实验生理学、细胞病理学为基础的西方现代医学进入了一个新的认识阶段，在为人类健康服务的道路上迈进了一大步，给以预防为主的大卫生观赋予了现代意义。在中国，亚健康概念的提出和发展，为中西医结合提供了新的契机；对生物医学工程来说，展示出新的更有意义的发展空间。

　　关于亚健康

　　根据《D orland＇s医学大辞典》，健康意味着生理、心理和社交方面的健全和平衡。而中国传统医学经典著作《内经》则把“阴平阳秘”的“阴阳和平之人”作为心身和谐的健康标准。这是一种理想的状态，在现实中不易达到。

　　20世纪90年代，以美国科学院院士 C allahan为首的“医学的目的”国际研究小组提出的《医学的目的：确定新的优势战略》报告中对健康概念作了新的描述：即“所谓健康是指没有显著的疾病，能让人去寻求他或她的基本目标，并执行寻常的社会和工作职责。”C allahan的健康概念比较符合在疾病谱已经发生改变的当今社会。与此相应，医学的目的首要的是“预防疾病和损伤，维持和提高健康”，而不是追求某些疾病的根治，在一定程度上容许带病延年，但注重生活质量，减轻社会负担。

　　目前人们所指的亚健康多指以下几种情形：持续过强的心身应激状态，心理压抑状态；慢性疲劳综合征；睡眠呼吸暂停综合征；一部分表现为全身不适的抑郁症者等。解释上述症状发生的理论基础是精神、神经、内分泌、免疫相关和相互作用学说，符合生物、心理、社会医学模式，是与现代生活方式的衣、食、住、行、医、职有密切关系的某些生理、心理反应状况。它们多指目前尚未被临床医学诊断为疾病的功能低下和/或功能失调状态。

　　显然，亚健康是一个范围很大、种类很多、边界模糊的集合，特别是现今社会中，处于此种状态下的人群相当普遍。处在此种状态下的人，其生活质量和工作效率都会受到不同程度的影响，有的甚至是很痛苦的，医学应该关心这类人群，并采取适当的措施，进行调整和治疗。这就是所谓“治未病”的观点。因为处在这种状态下，如给以恰当控制和治疗（包括改变生活方式和行为在内），机体较容易逆转变好；否则当其转化为疾病状态时，机体就会难以恢复，治疗就会更加困难，费用亦随之剧增。

　　中医学对亚健康的认识比现代医学要早得多，至少在2500年前的黄帝《内经》中已明确地提出了“治未病”为先的原则，只是没有用“亚健康”一词而已。具体而言，中医用四诊八纲方法和理论来描述亚健康状态的偏离度，其中八纲是辨证施治的核心，而构成八纲的表里、虚实、寒热、阴阳又组成四对纲领，其中可用阴阳这对纲领去概括统领其他三对纲领。可以说，阴阳是中医辨证之灵魂，也是判断亚健康状态偏离度的总原则。在此基础上，又通过证候分类和病因分证，进入治疗的立法和方药选择，借此纠正亚健康状态。因此中医的整个辨证论治的过程实际上是对亚健康状态的诊断和治疗过程。

　　只有“治未病”的医学才是“供得起”和可持续的医学

　　从中、西医各自对亚健康状态理解的叙述中可看出，两者虽属不同体系的医学哲学思想，但在对待亚健康问题上有极大的相似性。现代医学对待亚健康状态的理论基础是精神、神经、内分泌、免疫相互作用学说，承认心理、社会、环境在造成亚健康中的主导作用；而中医的辨证论治也是建立在对整个机体状态偏离程度判定基础上的整体性治疗体系，用“阴阳五行”解释人、社会、环境之间的关系，符合生物、心理、社会医学模式观点。

　　现代流行病学调查表明，20世纪50年代以来，70％以上疾病属心身疾病，由心身失调所致，而心身疾病的起因主要是心理应激。基于解剖学、实验生理学和细胞病理学的现代医学本质上是生物医学。它对于心身失调为主的现代社会流行病，无论是治疗还是预防，能为相当有限。美国国家健康中心关于人口死亡率的统计结果充分说明了这一点。

　　特别值得注意的是，20世纪50年代中期至1975年间，虽然在医疗技术上发展了心脏手术、脊髓灰质炎疫苗、冠心病保健、冠脉搭桥等一系列新技术，医疗费用亦由120亿美元剧增至1185亿美元，年增长率高达96％，但患者死亡率却—直保持在7～8％之间的“停滞期”内。70年代中期以来，美国开始重视注意行为和环境对人类健康的影响，开展以“合理膳食，适量运动，戒烟限酒，心理平衡”为基石的健康教育。据美国疾病中心1996年的报告，四大“健康基石”使高血压发病率下降55％，脑卒中下降75％，糖尿病减少50％，肿瘤减少1/3，使美国人均预期寿命延长10年，而用于这方面的费用仅为同一时间医疗费用的1/10。由此可见，“治未病”绝不是现有医学的延伸，而是有着全新的内涵和广阔的领域。实际上，只有从“治未病”处着眼、着手的医学，才有可能是“供得起和可持续的医学”，才有可能是“公正的、公平的医学”。

　　发展“治未病”的医学工程

　　随着亚健康观点的提出，医学的首要目标就会从“治病”调整到“治未病”上来。而“龙头”的转向必然导致医学工程及其产业发展方向的相应调整，即从以治病为主旨的生物医学工程转向以“治未病”为首要目标的医学工程。确实，不论医疗装置种类如何繁复，不外诊断和治疗两大类，这是和现代医学临床完全匹配的，可以说是“治病”的医学工程。应该指出，“治未病”与“治病”并不相互排斥，而是目标顺序的改变。问题是：当医学的目的从“治病”即一切转向以“预防疾病和损伤，促进和维持健康”为第一优先时，医学工程将发生何种变化？我们认为主要有两个方面：

　　对人体功能状态的观测、分析和辨识。它不同于现代医学的指标检测之处在于它并不追求指标的特异性，而重在功能状态要素、表征（参量）、观测方法（量化）和动态特性的研究和系统综合分析（状态辨识）。

　　以下列出几种有可能方便地获得人体“状态信息”的方法和途径：

　　1．率变异性HRV。它通过对心动周期变化特性的测量和分析，反映心搏节律状态。由于HRV中蕴涵着有关心血管调节的大量信息，以及直接控制心脏窦房结的交感和副交感神经系统功能信息，因此，HRV可方便地用于反映全身机能状态，特别是自主神经功能状态。生物医学工程专家正为HRV中的信息提取发展出很多方法，诸如非线性动力学等。但是由于影响HRV变化的因素很多，如心理、外界温度、年龄、饮食等，所获结果很难定量。我们认为在将HRV用于状态信息测量时主要应把握以下三点，而不在于信号处理方法有多么先进。

　　这三点是：动态比较、条件稳定和在睡眠中测量等。动态比较是指某被测者自身前后的自身比较，这是进行状态监测的最基本的要求。条件稳定也就是测试条件规范化的问题。我们曾在90年代初，利用规范化负荷（用规定的运动量做交感神经刺激，用生物反馈放松状态作为无负荷状态）进行自主神经功能状态测量，获得了一些有用的资料。并初步证明，心身性疾病对交感和副交感功能表现为全面降低。较轻者可仅表现为副交感张力降低；随病情发展，交感兴奋性也会呈现兴奋性不足；随病情的进一步加重可导致两者同时降低。

　　在睡眠过程中用测量HRV判断自主神经功能状态被认为是较为理想的方法。可利用不同睡眠期中HRV中高频成分指示副交感张力，用腿动时或微觉醒时心率的突然增加率作为交感兴奋性测量。

　　2．睡眠结构和模式的测量。睡眠是机体极为重要的功能状态，蕴涵着极为丰富的机体状态信息。过去由于缺乏有效的测量方法，因此一直未能进行更为细致的研究。现在我们已经创造了一种无黏贴电极的微动敏感床垫测量系统（MMSM），可在准自然条件下方便地测量出被测者的每搏心动周期及其变异、呼吸运动及其变异和腿动信息等。因而可以方便地分析出被测者整个睡眠过程的睡眠结构，以及它的睡眠模式变化。

　　用这种MMSM进行机体状态信息测量和分析是较为理想的途径。首先是这种测量方法对被测者来说，身体不带任何器具，测量条件更接近自然。其次，由于常年使用，使所获信息具有动态性，有利于状态观察、分析，以利真正建立个人健康信息库。再则，从每天的MMSM系统中还能获得被测者每天HRV信息和它的动态特性。因此，MMSM确实能够成为最理想的机体机能状态信息的采集系统。现在该系统已开始应用于安全飞行。将来有望在更大范围内推广。

　　可进行肌体状态测量的仪器还可以有很多，如中医的舌诊系统、脉舌仪，以及过去学会曾主持过的小循环仪器等。但总的选择原则可能符合如下几条更为实用些：1、方便；2、无损；3、可动态比较。

　　从系统工程的观念出发，探索“预防疾病和损伤”，缓解、稳定、乃至逆转（局部或暂时）人体系统功能状态退变、恶化的可能性和可能的途径、方法、技术。

　　这方面的方法和仪器也是非常多的，包括现在的各种健身器具在内。但是具有生理训练性的，特别是通过生理训练能够增强自主神经调节功能的方法和仪器，应该对纠正亚健康状态和治未病来说更为有效的。在这里我们提出两种仪器：生物反馈仪和腹式呼吸训练仪等。

　　以上是我们对亚健康的理解和由此而带来的对生物医学工程目标的变化的看法。这是进入21世纪后给我国生物医学工程发展带来的一个好机遇。我们应该不失时机地抓住机会，创造出进一步的辉煌。

2001.10.29