中醫(yī)四診新技術(shù)的應(yīng)用及研究進展

張鈺瑩 周 華 詹松華 龔志剛 譚文莉 魏翔宇

基于疾病作用于人體“有形內(nèi)必形諸外”的原理，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)誕生了“司外揣內(nèi)”的診斷思想，并由此形成以望、聞、問、切四診為核心的診斷模式。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展，以計算機斷層掃描、磁共振等先進設(shè)備為代表的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)診斷模式產(chǎn)生了重大沖擊。由于缺乏統(tǒng)一與客觀標準，中醫(yī)診斷學(xué)在學(xué)科發(fā)展與人才培養(yǎng)等環(huán)節(jié)面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)。在借鑒現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像技術(shù)發(fā)展模式之后，從20 世紀70 年代起，中醫(yī)診斷信息采集分析技術(shù)逐漸受到重視，各類研究不斷探索中醫(yī)四診信息客觀化與標準化的建設(shè)工作。從四診儀等四診設(shè)備的研制，到對望診、舌診、脈診、面診等要素進行獨立分析，中醫(yī)四診新技術(shù)經(jīng)過不斷開發(fā)探索，逐步構(gòu)建出具有中醫(yī)特色的新型診斷平臺和發(fā)展模式。

四診相關(guān)硬件設(shè)備的開發(fā)進展

與Hounsfield 發(fā)明CT 等醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備相似，中醫(yī)四診相關(guān)設(shè)備研發(fā)也是將四診信息轉(zhuǎn)化為光、電、壓力、圖像等信號，從而建立舌診、脈診等中醫(yī)診斷資料的標準化數(shù)據(jù)，最后將采集到的望、聞、問、切等四診資料，用于中醫(yī)臨床診斷和治療。四診資料的標準化采集分析，帶動了舌象、脈象的客觀化研究。由此還能充分挖掘疾病與中醫(yī)診斷資料的關(guān)系，進一步揭示中醫(yī)證候與診斷信息之間的規(guī)律。

由于此類綜合性中醫(yī)診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計指標要求四診系統(tǒng)信息的高度集成，因此通過國家藥品監(jiān)督管理局審批注冊的成熟中醫(yī)診斷產(chǎn)品較少。目前較有代表性的設(shè)備包括北京中醫(yī)藥大學(xué)團隊研發(fā)的BD-SZ便攜式四診合參輔助診療儀和上海中醫(yī)藥大學(xué)團隊研發(fā)的DS01-A 舌面脈信息采集體質(zhì)辨識系統(tǒng)。這些中醫(yī)診斷系統(tǒng)能夠較完整地囊括四診信息，具備一定的臨床應(yīng)用與教學(xué)價值。

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)歷來重視醫(yī)者自身在診斷方面積累的經(jīng)驗，因此許多中醫(yī)藥高等院校依托各省中醫(yī)藥資源，相繼開發(fā)出各類名老中醫(yī)診療經(jīng)驗信息采集系統(tǒng)或四診信息采集系統(tǒng)。這些設(shè)計總體遵照四診合參的中醫(yī)思想，為中醫(yī)診療信息的數(shù)字化和標準化做出了有益嘗試，同時也為今后的研究指明了方向。此后，各種研究開始逐步將四診系統(tǒng)分解，對四診各獨立要素，如舌診、脈診、面診、望診等信息的收集和分析進行獨立研究。

四診關(guān)鍵要素的采集技術(shù)研究

望診、舌診、面診、脈診等在四診各要素之中處于核心地位。目前從技術(shù)角度實現(xiàn)此類診斷要素的客觀化并無障礙，難點在于標準的統(tǒng)一與推廣。

1. 舌診圖像采集技術(shù)研究

舌診屬于望診重要內(nèi)容之一，舌診儀的研制主要圍繞舌診圖像采集、分析和處理進行。其核心設(shè)計思路是，首先確立采樣的標準照明環(huán)境，隨后在高分辨率成像及顯示設(shè)備下，獲取標準較為統(tǒng)一的高質(zhì)量舌體、舌苔圖像，再進行舌象歸類及定性、定量分析。

舌診儀的研制難點在于，除了需要描記舌體、舌色、苔色、齒痕、瘀斑等復(fù)雜的舌象平面信息之外，還需要實現(xiàn)舌象的全方位立體顯示，例如舌苔厚薄、裂紋、齒痕、點刺的高度等。立體化呈現(xiàn)舌象信息，是對舌診圖像采集提出的更高要求。在舌象信息的三維成像基礎(chǔ)上，需要融合圖形渲染技術(shù)提高舌象三維信息的精度與舌象辨識分類的準確性。

許多團隊從不同角度出發(fā)，開發(fā)了各類不同的舌象診斷設(shè)備，如上海中醫(yī)藥大學(xué)許家佗教授團隊研制的TDA-1 型舌診儀，江西科技師范大學(xué)任重團隊研制的舌診用光譜儀等等，這些舌象診斷設(shè)備獲取的標準舌象信息資料，為今后進一步分析打下了基礎(chǔ)。

2. 脈診信息采集技術(shù)研究

脈診方面，現(xiàn)代脈診儀的相關(guān)研究多基于傳統(tǒng)脈象理論，從節(jié)律、力度、頻率等維度對脈象進行分類。其主要設(shè)計思路是，采用高精度傳感器獲取橈動脈搏動信息，隨后利用相關(guān)算法解析出不同脈象的頻譜規(guī)律，同時以名老中醫(yī)的脈象判斷作為參照，并進行規(guī)律匹配，在此基礎(chǔ)上形成一定數(shù)據(jù)規(guī)模后，進行更復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)。

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)脈象理論較為復(fù)雜，涉及的脈象可多達幾十種。因此還有針對不同患者群體特異性脈象的研究，例如針對妊娠期女性特有的“滑脈”、青壯年群體以及肝病患者特有的“弦脈”等，這些脈象與目標群體之間存在較為穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系，因此具有良好的研究價值，對此類脈象的標準化分析能較好地克服名老中醫(yī)主觀感受帶來的誤差和精度損失。

此外，還有研究思路將復(fù)雜脈象按照新的方式重新歸類，有助于減少過度細分造成的標準混亂。例如山西名老中醫(yī)劉紹武先生提出“四脈定證”理論，將20 多種傳統(tǒng)典型脈象集約化整理為四大類別，并依此研制出SM-1A 中醫(yī)四脈脈診測量儀，取得了較好的可靠性和診斷準確性。

制造各類脈診儀、脈象儀的核心部件是傳感器，各類傳感器經(jīng)過迭代發(fā)展，目前已經(jīng)從最初的機械式發(fā)展為壓電式、光電式等。目前已經(jīng)發(fā)展出能夠描記橈動脈管腔容積、血流速度、脈管三維運動等多種信息的超聲多普勒技術(shù)。這些技術(shù)層面的進步使得脈象的解析更加多元，從而對脈象的本質(zhì)認識更加深入。

3. 聞診與問診信息客觀化采集技術(shù)研究

聞診包括聞氣味與聽聲音，例如聽語聲、呼吸、咳嗽、嘔吐、呃逆、噯氣、太息、噴嚏、呵欠等聲音，聞病患身體及其病理產(chǎn)物等氣味是臨床醫(yī)生較容易掌握的部分，相比“望而知之謂之神”、“切而知之謂之巧”的望診與脈診，聞診對醫(yī)生的技能要求不如望診與脈診高，故聞診模塊在中醫(yī)診斷系統(tǒng)的建設(shè)中，多采用與問診合并的方式，由臨床醫(yī)生采用標準化詞匯記錄。

問診主要是詢問患者病史，問診采集系統(tǒng)的建設(shè)方法，主要是采集患者信息的標準化、客觀化和規(guī)范化，在此基礎(chǔ)上，通過多中心、大樣本的臨床病例信息采集及分析處理，逐步歸納出特定疾病與癥狀的高頻詞匯，最終發(fā)現(xiàn)這些疾病的癥狀規(guī)律，指導(dǎo)中醫(yī)診斷學(xué)、證候?qū)W與治療相結(jié)合的研究。

4. 理性看待四診信息采集技術(shù)

回顧現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展過程，當某些疾病對醫(yī)生診斷技能要求較高時，新技術(shù)能夠極大緩解醫(yī)生負擔(dān)，提升診斷效率。例如CT 與磁共振新技術(shù)的發(fā)展，使臨床醫(yī)生對少見病、罕見病有了更豐富的鑒別手段1；人工智能用于制訂腫瘤的最佳放療方案2；多層螺旋CT 技術(shù)的進步推動對甲狀腺偶發(fā)結(jié)節(jié)進行新的標準分類探討3等等，這些新技術(shù)不斷提高診斷精度，豐富對疾病的認識手段。

從四診設(shè)備與技術(shù)的研究發(fā)展過程可以看出，舌診、脈診等相關(guān)研究有助于降低初學(xué)者的學(xué)習(xí)成本。如同影像醫(yī)學(xué)借助新技術(shù)不斷發(fā)展壯大，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)工作者同樣需要客觀看待四診信息在疾病診斷治療與療效判定等環(huán)節(jié)中的角色，避免被邊緣化。

四診關(guān)鍵要素的分析技術(shù)研究

目前已有研究將大數(shù)據(jù)處理、人工智能等新技術(shù)用于肺結(jié)節(jié)篩查4、腫瘤早期影像診斷5等環(huán)境當中。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)同樣可以通過采集到的標準化舌象、脈象等信息資料，在大數(shù)據(jù)處理、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)支持下，進一步實現(xiàn)對四診要素多維度的分析研究和模型構(gòu)建，提高舌診、脈診等信息采集的精度和效率，并最終應(yīng)用于疾病的輔助診斷。

在舌診分析中，舌體和舌苔圖層分離是構(gòu)建高質(zhì)量舌象數(shù)據(jù)集的關(guān)鍵，運用深度學(xué)習(xí)技術(shù)有助于解決舌診圖像自動化分析中，舌體與舌苔相互干擾與圖像分割質(zhì)量不穩(wěn)定的難題。在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域有多種相關(guān)解決方案。例如：運用遷移學(xué)習(xí)全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)舌象分類方法可縮短舌象數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練時間，降低訓(xùn)練量；利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建新型舌象辨識模型，可通過智能手機等移動終端，隨時隨地進行舌象信息采集與判定，避免環(huán)境對人工觀測造成的干擾，方便醫(yī)患之間隨時隨地進行病情追蹤與反饋，且應(yīng)用前景廣闊；利用非平穩(wěn)信號突變檢測技術(shù)對脈象信號進行分析和時域特征提取，降低脈象信號的背景噪聲；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對健康人和腦血管病人脈象信號進行對比分析。

新技術(shù)的應(yīng)用促進了舌診、脈診等研究與多學(xué)科的交叉，不斷深化傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)對舌象、脈象等技術(shù)的理解。需要注意的是，目前僅有舌診圖像分析技術(shù)發(fā)展較快，這也表明傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)之中，許多富有特色的診斷技術(shù)仍然缺乏理想的客觀化采集與轉(zhuǎn)化應(yīng)用途徑。

展 望

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)歷來注重醫(yī)生自身的診斷經(jīng)驗和技巧。盡管傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)強調(diào)患者的個體差異，但在揭示疾病本質(zhì)的過程中，診斷要素的客觀化、標準化，有助于醫(yī)生尋找疾病的演變規(guī)律，更好地指導(dǎo)臨床。

得益于生物醫(yī)學(xué)工程、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、高速網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進步，海量的中醫(yī)四診數(shù)據(jù)有極高的分析挖掘價值，這些新的變化，促使中醫(yī)診斷學(xué)不斷向前分化發(fā)展，也為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了新的研究思路。例如，舌苔與腸道菌群之間的關(guān)系研究，正在逐步揭示不同疾病的患者群體之間，舌苔、腸道菌群與疾病表現(xiàn)三者之間的關(guān)系6，其研究得以開展的重要前提和基礎(chǔ)，即為患者舌苔圖像采集的標準化。既往認為CT、磁共振診斷等影像學(xué)技術(shù)僅為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)服務(wù)，事實上中醫(yī)相關(guān)研究亦能使用CT、磁共振診斷等影像學(xué)技術(shù)進行中醫(yī)診斷或療效評價。例如，通過影像學(xué)技術(shù)，建立小關(guān)節(jié)脫位、關(guān)節(jié)欠對稱等診斷的標準化，為“骨錯縫、筋出槽”這一傳統(tǒng)中醫(yī)骨傷學(xué)理論提供客觀、可視化的證據(jù)支持7。同時還可用于頸椎病、肩周炎、腰椎間盤突出等疾病中醫(yī)治療前后的療效評價8。這些都是中醫(yī)診斷技術(shù)與思想現(xiàn)代化的典范，同時也說明，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)完全可以與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)有機結(jié)合。

目前中醫(yī)四診相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)，還面臨著一系列應(yīng)用推廣難題。診斷技術(shù)及指標的統(tǒng)一標準制定還存在著大量空白。在舌診圖像及脈診傳感器等相關(guān)國際標準方面仍顯匱乏，我國在此領(lǐng)域話語權(quán)嚴重不足，目前僅有2項舌診標準獲得國際認可。

如同影像設(shè)備的迭代發(fā)展提升現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷效率一樣，中醫(yī)四診設(shè)備同樣需要先進技術(shù)的支持。打通傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)的觀念壁壘，借助適當?shù)男录夹g(shù)，將過去難以延續(xù)的中醫(yī)診斷資料以更有效的方式記錄、儲存、共享和利用，形成多種信息要素融合的中醫(yī)特色診療平臺，帶動遠程醫(yī)療、移動醫(yī)院、社區(qū)醫(yī)院、家庭醫(yī)生、個人終端等場景的整合，最終實現(xiàn)中醫(yī)診斷資料的平臺共享和診斷技術(shù)的與時俱進。