舌形特征的提取與分析技術研究及其在臨床診斷中的應用進展

夏雨墨 王慶盛 馮 曉 肖欣昂 王憶勤 許朝霞

(1 上海中醫(yī)藥大學,上海,201203; 2 上海市健康辨識與評估重點實驗室,上海,201203)

中醫(yī)舌象指舌色、舌形、舌態(tài)、苔色、苔質(zhì)等方面的綜合表現(xiàn),舌形是舌象的重要內(nèi)容,包含舌體的胖瘦、齒痕、老嫩、點刺及裂紋等特征。隨著圖像分割及深度學習等技術的應用與發(fā)展,舌圖像分割和舌形特征參數(shù)提取的準確性得到提升[1]。舌診儀的研究及臨床應用不斷取得進展,減少了中醫(yī)醫(yī)師在診療時受到的主客觀因素影響,為從中醫(yī)角度客觀認識疾病提供舌診數(shù)據(jù)支持。本文概括總結(jié)了近年來舌圖像的分割方法,不同舌形特征的提取與分析技術,常見舌形特征參數(shù)的臨床意義和舌形特征客觀化在中醫(yī)臨床診療中的應用,以期為中醫(yī)舌診客觀化研究提供參考。

1 舌形的分類及其臨床意義

中醫(yī)理論中,舌形為舌體形、質(zhì)的體現(xiàn),其內(nèi)容包括舌體的胖瘦、齒痕、老嫩、點刺及裂紋等。清代醫(yī)家楊云峰言:“凡內(nèi)外雜證,無一不呈其形,著其氣于舌?！盵2]通過觀察舌形,可以診病察證,了解疾病病機的發(fā)展規(guī)律。相較于舌色、舌苔,舌形所受外界的影響較小,并且舌體形態(tài)特征難以在短時間內(nèi)改變,客觀性更強,所以觀察舌形在中醫(yī)臨床診療疾病時具有重要價值[3]。

2 舌形特征的提取與分析技術研究

2.1 舌圖像的分割 提取和分析舌形特征,首先需要對舌體進行輪廓識別和分割。舌圖像分割的難度在于將舌體從周圍顏色近似的面部、唇部及口腔環(huán)境中分割出來。常用的舌圖像分割技術有:傳統(tǒng)的醫(yī)學圖像分割技術,包括基于邊緣、區(qū)域、閾值的分割方法;基于深度學習的圖像分割技術,包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡、全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和條件隨機場模型等,其各自適用范圍和特點各不相同[4-7]。近年來的研究常在閾值分割、輪廓模型和深度學習等原有方法的基礎上進行改進,或結(jié)合使用其他方法,以應對不同質(zhì)量的舌象原始圖片,滿足不同條件的分割需求和實現(xiàn)更精準的舌體區(qū)域分割,為下一步舌形特征的定性、定量分析奠定良好基礎。見表1。

表1 常見的舌圖像分割技術及特點

2.2 不同舌形特征的識別和提取方法

2.2.1 胖瘦舌 胖大舌較正常舌體而言大而肥厚,甚則舌溢滿口,多與水濕、內(nèi)熱等病理因素相關;瘦薄舌比正常舌體更小且薄,多提示為虛證。胖瘦舌的識別重點主要為舌體的面積和厚度。

2.2.2 齒痕舌 齒痕舌多因水濕泛溢舌面,舌體胖大受牙齒擠壓,以致舌邊緣產(chǎn)生痕跡。對舌體齒痕識別的研究重點主要在于邊緣提取,以及對齒痕數(shù)量、深度的測量。

2.2.3 老嫩舌 舌體的老嫩是舌形和舌質(zhì)的綜合體現(xiàn)。老舌顏色較深暗,舌質(zhì)粗糙蒼老;嫩舌顏色較淡,舌體細膩嬌嫩,可反映疾病的虛實狀態(tài)。但目前對于舌體老嫩的客觀化研究較少。

2.2.4 點刺舌 點刺為凸起于舌面的星點或芒刺,根據(jù)點刺所在部位和數(shù)量,可以了解邪熱的程度及所在的臟腑。將舌面點刺和正常舌苔進行區(qū)分,正確識別其所在部位并計算數(shù)量,是點刺舌客觀化研究的主要內(nèi)容。

2.2.5 裂紋舌 病理性的舌面裂紋溝中往往沒有舌苔覆蓋,裂紋的形狀、深淺及數(shù)量各不相同,多由精氣虧虛或熱耗陰津令舌體失養(yǎng)所致。如何精確提取出裂紋所在區(qū)域,以及測量其數(shù)量、形態(tài),是裂紋舌客觀化方法的主要研究內(nèi)容。

目前,舌形特征的識別和提取方法研究主要集中在胖瘦舌、齒痕舌、點刺舌及裂紋舌,對舌體老嫩的客觀化研究較少,不同舌形特征的識別和提取方法具有各自的優(yōu)勢。見表2。

表2 不同舌形特征的識別及提取方法

2.3 舌形特征參數(shù)的臨床意義 目前,在中醫(yī)臨床研究中,常應用舌診客觀化儀器采集舌部圖像,根據(jù)計算機系統(tǒng)將舌形特征轉(zhuǎn)換為參數(shù)形式進行研究分析。見表3。

表3 臨床常用舌診儀、舌圖像分析系統(tǒng)及舌形參數(shù)意義

3 舌形特征客觀化在中醫(yī)臨床診斷中的應用

舌形特征參數(shù)可以輔助中醫(yī)臨床的疾病診療和證型判別[34-35],多次記錄、對比舌形客觀化指標則有助于觀測藥物療效和疾病預后?？蛇\用舌診儀或其他拍攝裝置獲得舌象圖片,然后通過計算機軟件或?qū)＜冶孀R以獲取舌形類型及客觀參數(shù),觀察舌形特征與疾病間的關聯(lián)。

3.1 舌形特征客觀化與疾病診斷 舌形特征在疾病診斷的過程中可以起到輔助作用。關媛媛等[36]應用TDA-1型小型舌象儀采集2型糖尿病患者及2型糖尿病足患者的舌圖像,通過專家辨識的方法獲取舌形指標,發(fā)現(xiàn)舌體存在裂紋和齒痕的患者發(fā)生2型糖尿病足的概率更高。陶莊等[37]運用道生舌象儀采集艾滋病患者舌象,通過中醫(yī)專家現(xiàn)場診斷的方式獲取舌象信息,發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒/艾滋病患者舌形以齒痕舌、裂紋舌和瘀斑舌為主。任芳華等[38]應用DS01系列中醫(yī)舌面脈信息采集及輔助診斷系統(tǒng),分析不同營養(yǎng)狀態(tài)下的化療后胃腸腫瘤患者舌象參數(shù),發(fā)現(xiàn)重度營養(yǎng)不良的胃癌患者和存在營養(yǎng)風險的大腸癌患者瘀斑指數(shù)更高,重度營養(yǎng)不良的大腸癌患者齒痕指數(shù)更高。陳聰?shù)萚39]通過TF-Ⅰ型中醫(yī)舌面診儀采集高血壓患者舌象,用SMX System軟件獲取舌象參數(shù),結(jié)合舌色參數(shù)分析對比后發(fā)現(xiàn),與高血壓裂紋舌患者舌色參數(shù)比較差異較顯著,即顏色更加深暗,符合中醫(yī)對高血壓病機特征的解釋。舌形中裂紋、齒痕、瘀斑的出現(xiàn)能夠提示以上疾病的發(fā)生,從而幫助疾病的診斷。

3.2 舌形特征客觀化與中醫(yī)證型診斷 舌形特征可以體現(xiàn)疾病病機的寒熱虛實,從而幫助中醫(yī)證型的診斷。在冠心病常見證型的舌形研究方面,王彬等[40]應用YM-Ⅲ系列舌診儀采集冠心病患者舌部圖像,發(fā)現(xiàn)冠心病痰瘀互結(jié)證患者舌體上齒痕、瘀斑、點刺的數(shù)量和面積相對更多、更大;也有研究者應用ZBOX-I型舌脈儀和SMX System 2.0舌面分析軟件采集分析冠心病患者舌象,發(fā)現(xiàn)冠心病痰瘀互結(jié)證患者舌形的胖瘦指數(shù)更高,提示舌體偏于胖大[41],符合中醫(yī)對痰瘀互結(jié)證型舌形特征的描述。舌形特征參數(shù)的差異可以輔助冠心病痰瘀互結(jié)證的鑒別診斷。

此外,徐藝峰等[42]使用Smart TCM-I型中醫(yī)生命信息分析系統(tǒng)分析2型糖尿病及其主證患者的舌象參數(shù)后發(fā)現(xiàn),2型糖尿病患者陰虛證、陰陽兩虛證和氣陰兩虛證的裂紋參數(shù)和胖瘦指數(shù)相對較高,提示上述證型患者舌體胖大且裂紋較多;段夢遙等[43]應用TFDA-1型舌診儀采集高血壓陰虛證患者舌象,通過TDAS 3.0軟件獲取舌象參數(shù),發(fā)現(xiàn)隨陰虛程度加重,其舌部紋理指標的舌質(zhì)參數(shù)ASM值降低而舌質(zhì)參數(shù)ENT值升高,即舌部紋理更加粗糙。以上研究結(jié)果符合中醫(yī)對此類疾病及證型的舌象描述,為診斷疾病的中醫(yī)證型提供了客觀化依據(jù)。

3.3 舌形特征客觀化與療效評估、疾病預后 在中藥的療效評估方面,唐曉玲等[44]應用YM-Ⅲ型舌脈象儀采集并分析肺癌中晚期患者治療前后的舌象,發(fā)現(xiàn)經(jīng)中醫(yī)益氣清毒綜合法治療后,患者舌形的裂紋、厚薄、腐膩、潤燥指數(shù)發(fā)生積極變化,提示氣血漸復。王潔等[45]使用TDA-1型小型舌象儀采集并比較2型糖尿病患者治療前后的舌象,發(fā)現(xiàn)經(jīng)降糖藥物結(jié)合中藥健脾清化方治療后,患者舌質(zhì)參數(shù)中的CON和ENT值降低,提示舌部紋理比治療前更加細膩潤澤,接近正常舌象。舌形特征參數(shù)的改變可以反映患者在治療前后臟腑氣血的變化,以評估藥物的療效。

在判斷疾病預后方面,王亞楠等[46]應用智能手機的高清攝像頭拍攝慢性萎縮性胃炎患者的舌象,通過多尺度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡對舌部紋理進行定性、定量分析,發(fā)現(xiàn)不同舌形與膽汁反流、腺體萎縮以及胃黏膜的病理變化具有相關性,能夠反映疾病發(fā)展過程中脾虛濕阻、陰虛血瘀的病機特點,舌形客觀化信息可以提示疾病的預后并幫助胃癌的診斷。

在新冠疫情期間,舌診客觀化在臨床的應用也一定程度上可以減少病毒的傳播風險[47],提高了疾病診療的精確性和安全性。目前已有研究者應用三維動態(tài)可視化模型開展舌體動態(tài)特征的客觀化研究[48],今后有望準確還原舌象的立體、動態(tài)特征,結(jié)合其他舌診內(nèi)容共同開展研究分析。

4 總結(jié)與展望

舌形望診作為觀測舌象的一部分,其臨床意義重大。舌形客觀化研究有助于準確還原并記錄舌體形態(tài),為中醫(yī)提供了標準化、客觀化的診療依據(jù),為觀察患者在疾病發(fā)展過程中舌形的動態(tài)變化、觀測疾病的演變規(guī)律提供了數(shù)據(jù)支持,同時也可以及時、直觀、準確地反饋療效,在此基礎上進一步提升中醫(yī)治療的有效率。舌形客觀化目前及今后研究發(fā)展可在如下方面進行思考:1)目前研究多集中于對舌色、舌苔顏色的客觀化研究,而對舌形、舌態(tài)等舌診內(nèi)容進行客觀化的計算機軟件相對較少,導致舌診客觀化研究較為局限;2)雖然舌形和舌色、苔色相比更加客觀,但仍會受到口腔環(huán)境、個人體質(zhì)、性別年齡、先天稟賦和外界氣候等因素影響,在進行舌形客觀化研究時,還應當排除內(nèi)外環(huán)境因素的影響,結(jié)合患者臨床癥狀體征和其他四診結(jié)果一起分析;3)舌形客觀化的研究方法甚多,仍處于研究階段,未形成統(tǒng)一共識,使得研究結(jié)果良莠不齊,難以進行對比分析,阻礙了舌形客觀化研究的效率和進程。在未來的研究中,仍需進一步統(tǒng)一舌形客觀化的研究方法,以此推進中醫(yī)舌診客觀化研究及其現(xiàn)代化臨床應用。

利益沖突聲明:無。