計(jì)算機(jī)技術(shù)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用及思考

季梅 楊進(jìn)

摘要：計(jì)算機(jī)技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的成就之一，它的出現(xiàn)給各個(gè)領(lǐng)域帶來了突破性的發(fā)展。中醫(yī)是一門傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，中醫(yī)現(xiàn)代化迫在眉睫，不管是醫(yī)療管理還是科學(xué)研究，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已滲透到了各層面。本文從中醫(yī)相關(guān)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘兩大技術(shù)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用，闡述了計(jì)算機(jī)技術(shù)作出的貢獻(xiàn)，同時(shí)指出可能產(chǎn)生的問題，并提出相應(yīng)的思考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)；中醫(yī)專家系統(tǒng)；中醫(yī)辨證系統(tǒng)；數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號(hào)：R2-05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-5304（2016）05-0016-04

Application and Thinking of Computer Technology in the Field of Traditional Chinese Medicine JI Mei， YANG Jin （Nanjing University of Traditional Chinese Medicine， Nanjing 210046， China）

Abstract： Computer technology is one of the greatest achievements of the 20th Century. Its appearance not only brings a breakthrough development in various fields， but also brings promotion to the development of traditional Chinese medicine （TCM）. TCM is a traditional medicine， and the modernization of TCM is urgent. Whether in the medical management or scientific research， the application of computer technology has penetrated into all levels. The following article described the contribution made by computer technology， pointed out possible problems and provided relevant thinking based on the application of TCM related systems and data mining technology.

Key words： computer technology； TCM expert system； TCM syndrome differentiation system； data mining

20世紀(jì)人類最偉大的成就之一是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)及其技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。自從1946年第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生以來，經(jīng)歷了不到70年的時(shí)間，不僅計(jì)算機(jī)本身的軟硬件迅速更新?lián)Q代，隨之應(yīng)運(yùn)而生的計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到飛躍發(fā)展，尤其近十幾年計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)醫(yī)學(xué)的發(fā)展也起到重要作用。目前計(jì)算機(jī)在醫(yī)療信息管理方面的應(yīng)用非常普及，技術(shù)也相對(duì)成熟，如醫(yī)院信息系統(tǒng)、電子病歷、臨床支持決策系統(tǒng)等；另外，生物芯片、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)包括遠(yuǎn)程手術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助診斷、醫(yī)學(xué)圖像處理、藥物研發(fā)等醫(yī)學(xué)臨床相關(guān)領(lǐng)域也得到一定突破。自2002年始，北京、上海、南京、廣州的中醫(yī)藥大學(xué)就開展了非醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生攻讀中醫(yī)學(xué)專業(yè)的博士研究生（“非醫(yī)攻博”）的試點(diǎn)工作[1]，其中引入了一批具有計(jì)算機(jī)專業(yè)背景的人員，這種多元化、多學(xué)科的培養(yǎng)模式對(duì)中醫(yī)學(xué)的發(fā)展將起到推動(dòng)作用。對(duì)學(xué)科內(nèi)涵復(fù)雜獨(dú)特的中醫(yī)學(xué)而言，由于缺乏量化[2]，故需要現(xiàn)代化技術(shù)的支撐以深入了解其本質(zhì)。筆者現(xiàn)從中醫(yī)相關(guān)

系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘兩大應(yīng)用對(duì)中醫(yī)界產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)出發(fā)，結(jié)合案例分析，以闡述計(jì)算機(jī)對(duì)中醫(yī)產(chǎn)生的影響。

1 兩大計(jì)算機(jī)技術(shù)在中醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用

1.1 中醫(yī)相關(guān)系統(tǒng)

1.1.1 專家系統(tǒng) 該系統(tǒng)是一種能夠模擬人類專家解決某個(gè)領(lǐng)域問題的具有智能特點(diǎn)的計(jì)算機(jī)程序[3]。通常一個(gè)專家系統(tǒng)由知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、知識(shí)獲取模塊和解釋接口5個(gè)基本部分組成。近10年來，專家系統(tǒng)雖不斷向?qū)嵱眯浴⒎€(wěn)定性、精確性努力，但仍未形成統(tǒng)一、固定的模式。

中醫(yī)專家系統(tǒng)是以中醫(yī)專家診療規(guī)律的邏輯思維過程為程序基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)處理和邏輯推理，模擬中醫(yī)專家完成臨床診斷治病的過程。自20世紀(jì)70年代第一個(gè)中醫(yī)專家系統(tǒng)問世以來[4]，已有遍及中醫(yī)內(nèi)、外、婦、兒、五官及針灸等領(lǐng)域超過300個(gè)專家系統(tǒng)[5]。中醫(yī)相關(guān)系統(tǒng)的研制經(jīng)歷了由初期的高潮轉(zhuǎn)向中期的低潮、后期緩慢發(fā)展的狀態(tài)，研究模型主要涉及辨證，較少研究組方[6]。為了不讓中醫(yī)專家系統(tǒng)自此停滯以致消失，一些研究人員努力在原有基礎(chǔ)上尋找突破口，力求突破發(fā)展的瓶頸。

楊氏等[7]提出用基于案例的解釋來生成診斷結(jié)果的解釋性說明及輔助構(gòu)建基本案例的新思路，相比傳統(tǒng)的基于案例推理的中醫(yī)診療專家系統(tǒng)，改進(jìn)的系統(tǒng)可以適應(yīng)不確定、不完全的知識(shí)表示；并詳細(xì)介紹了兩個(gè)核心的基本結(jié)構(gòu)，即案例提取網(wǎng)和案例提取算法。案例提取網(wǎng)能有效解決知識(shí)獲取瓶頸的缺陷，系統(tǒng)可以自動(dòng)推理疾病的種類不再局限，同時(shí)案例可以修正和學(xué)習(xí)的功能改善了以往知識(shí)庫中知識(shí)不能自動(dòng)獲取和學(xué)習(xí)的不足。

有學(xué)者為了解決臨床多種辨證體系混用、辨證方法不統(tǒng)一及辨證不易掌握等問題，選擇“五臟系統(tǒng)辨證”的辨證方法，利用模糊數(shù)學(xué)方法建立中醫(yī)辨證的數(shù)學(xué)模型，秉承吳承玉教授的中醫(yī)藏象辨證思想，開發(fā)了基于WPF設(shè)計(jì)的符合心系基礎(chǔ)證模糊識(shí)別數(shù)學(xué)模型的一般性軟件系統(tǒng)，力求使中醫(yī)專家系統(tǒng)能夠得到統(tǒng)一[8]。

侯氏等[9]提出的“網(wǎng)格”技術(shù)，是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境，具有分布性、異構(gòu)性、自治性、動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。引進(jìn)結(jié)合數(shù)據(jù)庫網(wǎng)格技術(shù)和中間件技術(shù)的專家系統(tǒng)，能解決傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)不能適應(yīng)大規(guī)模數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用、數(shù)據(jù)異構(gòu)存放的問題；并提出基于這種新技術(shù)的結(jié)構(gòu)模型，為進(jìn)一步開發(fā)提供思路。

吳氏[10]針對(duì)傳統(tǒng)中醫(yī)專家系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性、智能型、實(shí)用性、忽視中醫(yī)“整體觀”及需要依賴專家個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和信息量不足等問題，提出了一種基于軟計(jì)算方法的中醫(yī)智能辨證處理系統(tǒng)。該算法融合了多種計(jì)算模式，能模擬自然界智能系統(tǒng)的生化過程，對(duì)不確定、不精確、甚至不完全真值有容錯(cuò)處理，獲得了低代價(jià)的解決方案和較好的魯棒性（robustness）。

從上述報(bào)道可以看出，近年來的研究充分考慮了中醫(yī)學(xué)科的特殊性，并從不同角度對(duì)傳統(tǒng)專家系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定、完整及實(shí)用等基礎(chǔ)上智能化、人性化。但因中醫(yī)專家系統(tǒng)的知識(shí)庫是各中醫(yī)專家根據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)提供的，故知識(shí)庫之間缺少統(tǒng)一和交互；另外，知識(shí)庫中龐大、無章的數(shù)據(jù)處理問題也亟待解決。

1.1.2 辨證系統(tǒng) 辨證論治是中醫(yī)認(rèn)識(shí)和治療疾病的基本原則，“望、聞、問、切”是其中的基礎(chǔ)核心，但傳統(tǒng)四診方法和辨證有較大的主觀性和難以重復(fù)性，使中醫(yī)的科學(xué)性一直無法得到國際認(rèn)可。因此，四診的客觀化研究是整個(gè)中醫(yī)辨證體系標(biāo)準(zhǔn)化、客觀化的前提。

舌象是中醫(yī)證型判斷的一個(gè)重要依據(jù)，但舌的顏色在臨床中有時(shí)很難用肉眼分清，如青紫舌，青和紫是2種不同的寒熱屬性，若顏色把握不當(dāng)，將影響臨床治療。為此，翁氏等[11]采用色度學(xué)原理及計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)，將血瘀證舌象定量化、客觀化，運(yùn)用“中醫(yī)舌診專家系統(tǒng)”對(duì)照觀察352例血瘀證和218例非血瘀證舌質(zhì)改變，并進(jìn)行舌質(zhì)RBG量化觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)血瘀證舌的紅色分量R值較非血瘀組顯著降低（P<0.01），綠色分量G值2組接近（P>0.05），藍(lán)色分量B值顯著增高（P<0.01）；且血瘀證舌以淡紫為多，其次為黯紅、紫紅。同時(shí)，還觀察到RGB量值變化可以靈敏反映舌質(zhì)變化，不僅便于青紫色與其他舌色的區(qū)別，也可鑒別淡紫、紫紅、黯紅及青紫等程度的差異。

問診在四診中收集的臨床資料最多、最廣，加上有時(shí)患者提供的資料雜亂、缺失，故較難從中提取出與疾病關(guān)系密切的信息。何氏等[12]嘗試在中醫(yī)理論指導(dǎo)下，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)與中醫(yī)理論相結(jié)合，設(shè)計(jì)并開發(fā)研制出具有人機(jī)對(duì)話功能、人機(jī)交互功能的計(jì)算機(jī)中醫(yī)問診系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)收集的一系列臨床問診癥狀，通過程序分析做出初步判斷，不僅能輔助臨床醫(yī)生治療，也利于臨床問診的規(guī)范化。

脈診是中醫(yī)最具特色的診療之一，但脈診的感知因人而異，不同的醫(yī)者即使對(duì)同一位患者的脈象診斷也不同，因此很難有統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，增加了初學(xué)者對(duì)脈診把握的難度。為了中醫(yī)脈象學(xué)的研究更科學(xué)化，王氏[13]設(shè)計(jì)了脈診專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用時(shí)域和頻域（尺度）相結(jié)合的方法分析脈象信號(hào)，引入時(shí)頻分析和小波理論對(duì)脈象信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，對(duì)處理后的脈象信號(hào)使用模糊集理論進(jìn)行分類識(shí)別、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。該系統(tǒng)將現(xiàn)代系統(tǒng)理論和信號(hào)處理方法與脈象學(xué)相結(jié)合，為脈診客觀化研究提供了新的思路和方法。

從上述文獻(xiàn)可以看出，目前除聞診外，望診、問診、切診的客觀化和定量化均有所研究，對(duì)中醫(yī)科學(xué)性的驗(yàn)證具有推動(dòng)作用。另外，有學(xué)者考慮到中醫(yī)有“無證可辨”的情況，利用現(xiàn)代CT檢測(cè)技術(shù)定量診斷脂肪肝，發(fā)現(xiàn)脂肪肝患者肝臟CT值和肝/脾CT比值與各中醫(yī)證型之間有一定相關(guān)性，為臨床中醫(yī)辨證論治脂肪肝提供了客觀依據(jù)[14]。當(dāng)然，因相關(guān)技術(shù)還處于探索階段，各系統(tǒng)的單一性未能體現(xiàn)中醫(yī)“四診合參”的辨證原則，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)還需進(jìn)一步完善。如上述舌診中單憑青、紫顏色的變化判斷疾病存在片面性，青紫舌雖主血?dú)怵鰷?，但亦可見于先天性心臟病、某些藥物或食物中毒的患者；而脈象有“春胃微弦、夏胃微鉤、秋胃微毛、冬胃微石”的平脈，弦脈雖主肝膽病變、疼痛、痰飲等，亦可見于健康者。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

中醫(yī)屬經(jīng)驗(yàn)積累的學(xué)科，醫(yī)史文獻(xiàn)研究具有重大意義和價(jià)值。傳統(tǒng)的傳承方式是紙質(zhì)記錄和口口相傳，故在流傳的過程中難免疏漏、誤傳誤用、片面、丟失等。電子化的儲(chǔ)存、記錄能保證名老中醫(yī)經(jīng)驗(yàn)完整性、準(zhǔn)確性和永久性，同時(shí)存儲(chǔ)卡的相互拷貝能實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享，使中醫(yī)的傳承不再保守。但僅是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)還不夠，中醫(yī)數(shù)據(jù)量的龐大、殘缺、重復(fù)、復(fù)雜造成“數(shù)據(jù)量大，知識(shí)少”的尷尬局面。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能從海量、不完全、有噪聲、模糊的數(shù)據(jù)中挖掘出有價(jià)值、有意義的信息和知識(shí)，減少數(shù)據(jù)的冗余性、復(fù)雜性、模糊性。該技術(shù)是一門新興的交叉學(xué)科，常用于中醫(yī)學(xué)研究的數(shù)據(jù)挖掘方法有聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、相關(guān)性分析、因子分析、回歸分析等。如采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)挖掘名老中醫(yī)學(xué)術(shù)思想和臨證經(jīng)驗(yàn)中的規(guī)律、個(gè)體化診療特征，提煉出蘊(yùn)藏的新理論、新方法、新知識(shí)等。

許氏等[15]從貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法的原理與中醫(yī)辨證思維的相似性出發(fā)，構(gòu)建的中醫(yī)辨證貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型可將中醫(yī)理論可視化、精確化、清晰化，同時(shí)介紹了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)預(yù)處理功能在中醫(yī)證候研究中的應(yīng)用與展望。

王氏等[16]利用“名老中醫(yī)臨床診療信息采集系統(tǒng)”采集了20余位名老中醫(yī)的診療信息，病例數(shù)達(dá)600余例，診次達(dá)2000次以上，挖掘出了眾多名老中醫(yī)個(gè)性及共性的病-癥-證-方對(duì)應(yīng)關(guān)系。

朱氏等[17]以蔣健教授診治胃痛的有效醫(yī)案為研究對(duì)象構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)醫(yī)案的存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)采集與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄功能，結(jié)合多種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)挖掘出蔣健教授治療胃痛的組方用藥特點(diǎn)。

謝氏等[18]基于中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)軟件，分析了李成綱治療脫發(fā)的用藥經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于不僅采用規(guī)則分析，統(tǒng)計(jì)用藥頻次，且對(duì)組方藥物中的四氣五味歸經(jīng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)李成綱處方中常用的、使用頻次較高的藥物，還通過關(guān)聯(lián)規(guī)則發(fā)現(xiàn)其遣方用藥的規(guī)律及藥物的配伍關(guān)系，反推脫發(fā)的病理機(jī)制。該研究為隱性經(jīng)驗(yàn)的挖掘創(chuàng)造了條件。

蔣氏等[19]從具有代表性的主要古籍中篩選出脾胃方1355首，對(duì)方中數(shù)據(jù)規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化和數(shù)字化預(yù)處理后，采用聚類分析、頻繁集方法，挖掘上述方劑的藥物組成與病機(jī)、癥狀及關(guān)聯(lián)規(guī)律。發(fā)現(xiàn)了7味核心藥物、脾胃方的基本結(jié)構(gòu)，以及有特殊組合關(guān)系的藥對(duì)、藥組和“方藥證”對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)。該研究通過對(duì)某一病種的數(shù)據(jù)挖掘，進(jìn)一步驗(yàn)證了中醫(yī)“理法方藥”的合理性、科學(xué)性、前瞻性。

由上述文獻(xiàn)可見，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在理-法-方-藥-癥-證等關(guān)系的挖掘中不僅促進(jìn)了中醫(yī)藥學(xué)術(shù)水平的提高，也為現(xiàn)代藥理學(xué)提供了研究思路，為驗(yàn)證鞏固古人理論的宏觀醫(yī)學(xué)和微觀醫(yī)學(xué)搭建了一個(gè)橋梁，如可篩選出有效方劑中的使用頻率較高的方藥，找出核心藥對(duì)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)劑量，實(shí)驗(yàn)提取藥對(duì)的有效化學(xué)組分后，從分子生物學(xué)角度研究這些組分的生物活性成分在人體內(nèi)的作用情況，為進(jìn)一步開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

1.3 專家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的結(jié)合

當(dāng)今是一個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)的不斷循環(huán)、產(chǎn)生和累積，勢(shì)必導(dǎo)致新的復(fù)雜問題的出現(xiàn)。雖然專家系統(tǒng)有一定的智能性，但不能像人類一樣有思索、應(yīng)變等高級(jí)處理能力。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，但仍需與其他技術(shù)相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮最大潛能。知識(shí)的自動(dòng)獲取是專家系統(tǒng)的核心，基于數(shù)據(jù)挖掘的專家系統(tǒng)將不再是通過從名老中醫(yī)專家的經(jīng)驗(yàn)中提取規(guī)則并將其轉(zhuǎn)換為知識(shí)，而是從中醫(yī)專家提供的大量數(shù)據(jù)中，通過挖掘出的知識(shí)自動(dòng)獲取，見圖1。

圖1是二者結(jié)合的第一步，雖然計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的結(jié)合對(duì)于數(shù)據(jù)的處理、客觀、量化有明顯優(yōu)勢(shì)，但中醫(yī)不同于其他學(xué)科，帶有濃重的人文色彩，在治病診療的過程中需要領(lǐng)悟性、靈活性、技巧性，需要不斷嘗試，與患者溝通及了解和給予人文關(guān)懷等，不能將中醫(yī)完全客觀化、指標(biāo)化。因此，可以引進(jìn)類似Agent更智能和人性化的技術(shù)，它具有主動(dòng)性、智能性、交互性、協(xié)作性和移動(dòng)性的特點(diǎn)，有人類的認(rèn)知性，如知識(shí)、信念、意圖和愿望等。理想化的是做到人與計(jì)算機(jī)之間形成同伴關(guān)系，即關(guān)鍵處需要有經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的人來解決，而可以形式化的處理則依靠計(jì)算機(jī)，見圖2。

2 小結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，中醫(yī)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合是時(shí)代發(fā)展的必然，計(jì)算機(jī)對(duì)中醫(yī)事業(yè)的推動(dòng)有著不可替代的作用。它的出現(xiàn)使知識(shí)獲得的步伐與數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度的距離不斷縮小，人類工作的有效性和時(shí)效性不斷提高。但就中醫(yī)而言，由于該學(xué)科具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性、不確定性、模糊性、整體性等特點(diǎn)，如何使二者更好地結(jié)合尚存在一定爭(zhēng)議。為此，筆者認(rèn)為應(yīng)在保留中醫(yī)學(xué)科自身特點(diǎn)的基礎(chǔ)上多學(xué)科、多技術(shù)協(xié)同發(fā)展，以最大限度發(fā)揮中醫(yī)的優(yōu)勢(shì)。但需注意的是，臨床患者癥情多變，不穩(wěn)定的因素較多，因此，不能完全依賴現(xiàn)代技術(shù)，否則，將忽視自我經(jīng)驗(yàn)的積累和對(duì)疾病診斷的準(zhǔn)確把握，以致影響治療。

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