基于智能信息處理的舌診客觀化研究

徐熊 宋海貝 溫川飆 劉義 曾馨 徐可鑫

摘要：舌診作為中醫(yī)辨證重要方法之一，其研究對于推進中醫(yī)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。目的：對實現(xiàn)中醫(yī)舌診智能化研究進展做出總結(jié)與分析。方法：結(jié)合智能化技術(shù)和中醫(yī)舌診，通過文獻查閱、資料梳理和科學的分析等方法。結(jié)論：對實現(xiàn)舌診智能化流程、舌象采集、舌像處理、舌象分析、舌診儀等方面現(xiàn)狀分析總結(jié)，為今后對實現(xiàn)舌診智能化提供參考價值。

關鍵詞：中醫(yī)辨證;舌診;智能化;客觀化;應用研究

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0182-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

目前，學者對中醫(yī)診斷和智能化研究愈加的深入和重視，其中，對于中醫(yī)四診中的舌診也提出了智能化、客觀化和定量化的新要求。將現(xiàn)代科學技術(shù)與舌診相結(jié)合，提高擴大臨床診斷的應用價值，將是中醫(yī)診斷學的發(fā)展趨勢。舌診是借助觀察舌體的色澤、形態(tài)的變化來輔助醫(yī)生對疾病的診斷，智能化技術(shù)的運用可以提高其診斷效率、準確率，降低出錯率。要完全實現(xiàn)智能化中醫(yī)診斷，舌診的研究是不可缺少的部分。

1 舌診與疾病的聯(lián)系以及與智能化相結(jié)合的意義

中醫(yī)講究整體觀，人體五臟六腑的情況可通過人的面色、舌色、精神狀態(tài)等有所反映。其中，舌診就是行之有效的方法之一。通過研究者的研究發(fā)現(xiàn)，在痛風炎癥[1]、急性心肌梗死[2】、糖尿病[3][4]、惡性腫瘤[5]、高脂血癥[6]、骨科疾病[7]和腎臟疾病[8]等方面都與舌體有所關聯(lián)。

傳統(tǒng)舌診是通過醫(yī)生的視覺觀察加上中醫(yī)理論來診斷，而隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，將傳統(tǒng)中醫(yī)診斷方式與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合，將有可能進一步推進中醫(yī)診斷學運用的發(fā)展。隨著人工智能的發(fā)展運用，人工智能帶來的不只是技術(shù)變革，在醫(yī)療領域，還是對醫(yī)療診斷、治療和服務模式的轉(zhuǎn)變[9]。目前，人工智能技術(shù)的運用已涉及醫(yī)療領域的諸多方面，其中人工智能在醫(yī)學圖像識別、疾病輔助診斷、健康管理、疾病預測、藥物研發(fā)等運用普遍，同時也在醫(yī)學影像識別、藥物研發(fā)、健康管理等方面發(fā)揮著重要作用，可以幫助醫(yī)生分析病情、改進病理分析方案，進一步推動我國醫(yī)療事業(yè)向智能化方向發(fā)展[10]。

2 舌診智能化研究進展

2.1 舌診近20年研究熱點

圖1是運用Citespace軟件繪制的舌診近20年研究的作者共現(xiàn)網(wǎng)絡圖，通過結(jié)點大小可看出關鍵詞出現(xiàn)的頻率，其中結(jié)點越大說明關鍵詞的出現(xiàn)頻次越高，那么它所受關注程度也就越高。而具有高度中心性的節(jié)點是溝通其他多個節(jié)點的“橋梁”，充當著媒介者的作用。結(jié)果顯示，在以舌診為核心的研究中，對舌象的研究是重點，同時還有對舌苔、舌色、舌質(zhì)、綜述等進行研究，然后又延伸至客觀化、辨證論治、臨床應用等方面。不同顏色的線段代表著不同的研究時間段，顏色最深至淺表示時間從2000年開始至2019年，一種顏色段代表的時間段為5年?？梢娚嘣\和舌象較早就開始研究，接著是舌苔、舌質(zhì)、舌色、客觀化、綜述、客觀化、相關性等的研究。在主要研究者方面，梁嶸、張志楓、許家佗、陳群、王憶勤、陸小左等在舌診研究領域具有一定權(quán)威性。梁嶸主要研究于中醫(yī)證候的規(guī)范化、標準化和舌象的臨床研究。張志楓在舌診研究主要在于應用計算機圖像處理技術(shù)、開展中醫(yī)舌象視覺計算。許家佗研究于中醫(yī)診療技術(shù)信息化研究與應用，跨學科從事中醫(yī)舌診信號采集與分析、中醫(yī)特色健康評價。

2.2 實現(xiàn)舌診智能化研究流程圖

實現(xiàn)舌診智能化基本流程圖2：舌象采集、舌象處理、舌象分析、反饋結(jié)果。首先，通過采集設備在光照條件良好的環(huán)境下對舌體采集，目前采集較好的方式則是在黑箱中采集。然后，篩選符合清晰度標準的圖像，利用圖像去噪、圖像分割和特征物提取等技術(shù)處理圖像。最后，對提取出的舌象借助中醫(yī)理論以及與數(shù)據(jù)庫對比分析得出結(jié)果。

2.3 舌象采集研究情況

近幾十年來，研究者在圖像采集方面的研究保持著高速且相對穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。對于圖像采集技術(shù)，現(xiàn)代的硬件技術(shù)已可以達到良好圖像獲取標準。

舌象的采集需要在良好的光照環(huán)境中進行，石強[11]在探尋合適的舌象采集光照下進行了研究，發(fā)現(xiàn)標準光源D50下效果最好。宋賢杰[12]研究通過人造光代替自然光來提供采集環(huán)境。在有了良好的光照下，借助智能化技術(shù)實現(xiàn)舌象的自動采集、圖像傳輸便是下一步。楊淑銘[13]在電子技術(shù)的研究中，特別是在圖像采集方面實現(xiàn)了舌象的自動采集模糊分析。姜永超[14]通過積分球搭建的光照環(huán)境保證了舌體的受光均勻，同時使用MFC編寫采集處理程序。朱奕丹[15]希望通過圖像采集技術(shù)和現(xiàn)代化顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像的實時采集并能自動處理圖像且最終顯示結(jié)果。王軍[16]基于圖像采集分辨率高、獲取數(shù)據(jù)快等特點研究出三維測量儀。王永清[17]曾早期研究了通過USB連線的攝像頭來采集圖像的硬件、軟件設計過程，最終在目標板上的圖像采集取得了成功，至今該技術(shù)已運用成熟，且已經(jīng)運用于諸多采集方面的電子設備中。圖像采集技術(shù)的不斷發(fā)展至今，對于舌像的采集已可很好的實現(xiàn)。除了在硬件采集設備上研究外，研究者們逐漸偏向于軟件的研究和圖像標準的研究。丁成華[18]研究通過對人舌象的特征進行了全面的定性、定量的分析以及相關數(shù)據(jù)的融合，因而可作為采集圖像標準的一重要參考。蔡軼珩[19]等人則設計了一種舌體三維動態(tài)信息采集系統(tǒng)，這解決了圖像采集單維面的問題，實現(xiàn)了舌體的完整采集，可提高結(jié)果的準確性。

2.4 舌象圖像處理研究情況

基于智能化的舌診研究，不僅需要完整的圖像采集，同時還離不開圖像處理這一技術(shù)，對圖像處理也有較高要求。若不能有效的解決該問題，對實現(xiàn)計算機對圖像的分析會造成一定難度，并導致準確度低。

去噪處理、圖像校正、圖像分割、特征提取[20-22]等技術(shù)都需對圖像進行處理。面對采集到的圖像不夠達到精細化要求，同時隨著圖像處理軟件技術(shù)的發(fā)展，圖像處理也變得重要。在去噪處理方面，常見有均值濾波、中值濾波和高斯濾波等方法。馬璐[23]對不同去噪處理方法進行了比較分析。在圖像校正方面，鄭娜[24]研究為了降低非均勻光照對圖像的質(zhì)量的影響，提出了一種基于改進雙邊濾波的自適應校正算法，該方法能夠使圖像顏色保真，提高對比度，增強清晰度。在圖像分割方面，鄭文超[25]提出了一種基于圖分割技術(shù)的全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法。在特征提取方面，謝濤[26]在HSV顏色空間下，對提取的舌像進行苔質(zhì)分離，分別對舌苔和舌質(zhì)進行多項特征的提取。對于軟件圖像處理的研究，不僅需對圖像的識別、增強、復原、編碼壓縮以及分割技術(shù)分別進行探索分析，以豐富現(xiàn)有的技術(shù)體系內(nèi)容，還應為計算機圖像處理技術(shù)發(fā)展提供更全面的理論依據(jù)。張鑫[27]提出一種ARM架構(gòu)下計算機圖像并行化處理技術(shù)研究方法。管晶晶[28]立于模糊算法理論，對計算機圖像處理技術(shù)進行了研究。顧玉蓉[29]全面分析Bayesian-MCMC算法在計算機圖像處理中的應用優(yōu)點。

2.5 舌象分析技術(shù)研究情況

圖像分析基于前兩個步驟，最后借助中醫(yī)理論分析出舌診的結(jié)果。目前，已研究出相關舌像的分析方法，但這方面的研究還并不是很多，在對舌象的分析中，有人提出可以采用對舌像先分解再分析[30]的方法，先通過圖像分割技術(shù)分割舌體的舌苔和舌質(zhì)部分，分別對舌苔和舌質(zhì)的特征部分進行提取，然后分別歸類于中醫(yī)舌診。除此，也又人提出可以對舌象進行全方位特征進行提取[31][32]，這樣就可以避免分解提取的繁瑣度，提高處理效率，同時也使之形成舌診自動化提取與客觀化診斷方式相結(jié)合成為可能。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，通過建立源數(shù)據(jù)庫，對采集處理后的舌像與數(shù)據(jù)庫里的標準舌像對比，當對比達到一定吻合度后，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫里的舌像的病癥完成診斷。其中，可見對于最初源數(shù)據(jù)的建立十分重要，同時還需不斷的補充以及修正，隨著數(shù)據(jù)達到一定數(shù)量后，其運用價值將得到很大提高。將舌像采集、處理和分析結(jié)合成一體才能趨向于智能化，有研究機構(gòu)就研制出了中醫(yī)客觀舌診分析儀，它能采集、查看、存儲數(shù)字化彩色舌像圖像，實現(xiàn)彩色舌像的重現(xiàn)，并具有自動分析常見舌像特征。

2.6 舌診儀研究情況

舌診智能化研究的一重要體現(xiàn)在于舌診儀，具有標準、客觀、集采集、處理、分析于一體等優(yōu)勢。目前，在舌診儀成果方面，有研究出多點立體舌像采集裝置以實現(xiàn)舌體的多方位獲取，以及對中醫(yī)舌診儀健康檢查指標體系建立的研究。在專利研究方面，目前，有研究出LED光源手持式中醫(yī)舌診儀、微云智能舌診儀、電子舌診儀、電子舌面鏡等。在舌診儀應用方面，闕翼[33]通過觀察冠心病穩(wěn)定期患者舌象，探討冠心病穩(wěn)定期患者舌象的特征以及儀器數(shù)據(jù)客觀化。許嵐[34]研究了慢性乙型肝炎治療前后舌象的變化，提供客觀的舌診數(shù)據(jù)。舌診儀研究的增多代表著技術(shù)的不斷進步以及研究者們對中醫(yī)舌診的重視程度，然而由于舌診儀的多樣性和差異性以及各自制定的標準不同，其客觀化研究結(jié)果可行度還有待提高。目前舌診儀還處于實驗以及教學等方面，對于臨床運用還不足。隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展，舌診儀的發(fā)展還有很大空間。

3 討論

近年來科學技術(shù)的不斷成熟，使得舌診智能化研究有了較大進展，隨著不同階段的探索，找到一種有效且易于形成統(tǒng)一標準的技術(shù)方法，為今后在舌象采集環(huán)境標準、圖像標準，圖像處理方法、步驟標準，特征物提取標準，舌象分析標準等的統(tǒng)一做好積淀。今后在不斷探索的同時也需提高對形成統(tǒng)一標準的重視。

通過對資料整理發(fā)現(xiàn)，目前，對于實現(xiàn)舌診信息化、智能化研究與中醫(yī)診斷客觀化研究存在脫節(jié)。首先，由于目前中醫(yī)智能化診斷技術(shù)還不夠成熟，應用于臨床的成果不夠普及，同時也由于中醫(yī)診斷學的復雜性以及需要經(jīng)驗積累等因素，要實現(xiàn)高智能化的診斷系統(tǒng)還有難度。在中醫(yī)學者研究中，大多數(shù)都是通過比較研究組和對照組舌象，與中醫(yī)藥臨床有所分離。然而，理工專業(yè)的學者又更多集中于圖像識別技術(shù)、圖像分析等技術(shù)，缺少中醫(yī)診斷學理論的指導，對臨床診斷應用幫助不夠明顯?？偨Y(jié)下來就是實現(xiàn)智能中醫(yī)診斷學現(xiàn)代化研究需要多學科多領域的合作支撐，比如、中醫(yī)學、數(shù)學、物理學、計算機等領域的人才探討完成，同時還需有效的利用現(xiàn)有研究成果，借助人工智能開放平臺等實現(xiàn)更具臨床實際意義的研究。

從舌診研究進展看，需借助現(xiàn)代醫(yī)學手段，推進舌診指標微觀化、立足傳統(tǒng)中醫(yī)理論的研究，其次，進一步探索舌診內(nèi)容的定量化以及借助現(xiàn)代的信息技術(shù)多學科、多領域聯(lián)合和研究舌診智能系統(tǒng)化。舌診智能化的研究可以給中醫(yī)學帶來諸多優(yōu)勢，通過人工智能和中醫(yī)診斷技術(shù)的結(jié)合，不但能夠推進我國中醫(yī)診斷學的發(fā)展，還可以減輕醫(yī)療人員的工作量，還能有效地減少醫(yī)學診斷的誤診率，也可以避免醫(yī)生主觀判定的一些弊端，彌補不足，隨著過程的進展，中醫(yī)智能診斷技術(shù)將會不斷完善，未來在中醫(yī)學診斷治療的研究方向中，人工智能診斷專家系統(tǒng)也是一重點。隨著大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡傳輸、硬件設備等技術(shù)的不斷深入，將可以模擬出具有專家思維和判斷力的系統(tǒng)，同時還有高精度率、高效率、高完善率等優(yōu)勢。在硬件方面，中醫(yī)智能診斷設備還有便攜方便、處理能力強、操作簡單、可隨時監(jiān)測等優(yōu)勢，同時還可以在借助網(wǎng)絡連接來儲存和分析數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)醫(yī)生可以遠程診斷，為患者提供便捷。目前，中醫(yī)智能化診斷還不能完全實現(xiàn)中醫(yī)診斷（四診）結(jié)合為一體，更多是單一方面的診斷，因而，能實現(xiàn)該目標將是研究者們的共同努力方向。

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[通聯(lián)編輯：唐一東]

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（ 2018YFC1707600）;四川省科技廳重大項目（18ZDYF3289）;四川省衛(wèi)健委項目（19PJ195）

作者簡介：徐熊（1998-），男，成都中醫(yī)藥大學本科在讀，研究方向：中醫(yī)藥信息化;通訊作者：宋海貝（1986-），女，成都中醫(yī)藥大學，講師，碩士，研究方向：中醫(yī)藥信息化。