中醫領域工程科技的若干應用與分析*

薛曉娟，馬貝，解天，宋思敏，王益民

（1．天津中醫藥大學中醫藥研究院，天津 301617；2．天津中醫藥大學研究生院，天津 301617）

工程科技是利用已有的科學理論與技術研究成果，實現預定目的的實用科學與技術。隨著現代科學與技術的綜合應用與發展，工程科技的概念、手段和方法已經滲透到相關學科領域和社會生活的各個方面，從而出現了生物工程、醫學工程、教育工程、管理工程、軍事工程、系統工程等工程科技領域。工程科技是科技向現實生產力轉化過程中的關鍵環節，是引領與推進社會進步的重要驅動力[1]。

中醫要更好地發揮治病和保健作用，就要充分利用現代科學與技術方法，積極做好中醫領域工程科技研究與應用。本文針對中醫領域工程科技中的中醫特色診斷技術、中醫現代診斷與檢驗技術、中醫大數據與信息分析技術等3方面的發展現狀、需要注意的問題和發展趨勢等進行了論述與分析。

1 中醫領域工程科技發展現狀

1.1 中醫特色診斷技術 “望、聞、問、切”四診是中醫的特色診斷方法，圍繞這些診斷方法所進行的舌診、脈診、聞診、問診等中醫特色診斷方法的研究與應用已取得階段性成果。特別是其中的舌診、脈診技術已取得長足的進步，相關設備的安全性、數據采集的方法和結果都已經通過國家檢測部門的認證，并取得醫療器械注冊證。與四診相關的綜合診斷系統軟件也在中醫臨床中得到應用，為中醫師的病證診斷提供了現代科學與技術支持。

在舌診技術研究中，中醫舌診智能采集分析儀已經實現通過不同光照環境的自動切換，完成舌象信息的多維度綜合采集；產品內置的數據存儲和神經網絡分析系統，可以完成對舌圖像的自動特征識別和智能分析[2]。在舌診技術應用中，段夢遙等[3]使用舌診儀觀察高血壓病陰虛證患者的舌像特征，得出陰虛程度加重時，舌質的色度指標R值升高、G值降低、I值升高，舌苔的色度指標R值升高、G值升高、H值升高。楊帥等[4]檢測亞健康人群中脾陽虛證和腎陽虛證患者的舌象，檢測參數為L（表示從黑色到白量值）、a（表示從紅色到綠色量值）、b（表示從黃色到藍色量值）。脾陽虛證和腎陽虛證患者與健康組比較，舌色L值均升高、a值和b值均降低，腎陽虛證患者苔色L值升高、a值和b值降低；而脾陽虛證患者僅b值升高。王彬等[5]對冠心病痰瘀互結證患者舌象進行測量，與健康人組比較，舌苔面積減少，舌苔顏色（G值）、齒痕數量、齒痕面積、裂紋數量、裂紋長度、瘀斑數量、瘀斑面積、點刺面積增加。

在脈診技術研究中，脈象信號采集已由單探頭壓力傳感器（壓電、壓阻、壓磁）、光電傳感器、傳聲器、超聲多普勒技術，發展到3探頭脈象傳感器、單點雙探頭復合式脈象傳感器、陣列式多路脈象傳感器、附指式脈象傳感器等，并通過多種傳感器組合使用，不僅得出清晰的脈象輸出波形，還可記錄到脈象采集時的壓力數值[6]。在脈診技術應用中，于藝[7]等運用脈診儀采集火熱證和心脾兩虛證失眠患者的脈圖，結果顯示兩組失眠證患者間的脈診參數均存在差異，各自有相關位置的相位和能量值作為特征指標。方格等[8]在冠心病痰瘀互結證、非痰瘀互結證和健康人群的脈圖參數比較研究中，得出脈圖參數能夠定量反映3者之間的區別。陳宇奇[9]將健康受試者依肝功能值高低分組，檢測并變換為頻域脈象圖，得出谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶的高低會使頻域脈象參數發生改變。

這些中醫特色診斷技術的研究與應用，初步奠定了現代工程科技在中醫領域應用的基礎，為進一步實現中醫特色診斷的定量化和客觀化提供了依據。

1.2 中醫現代診斷與檢驗技術 現代醫學影像技術，如超聲、X光成像、計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）和核醫學成像等大型醫學影像診斷技術，已在中醫病證診斷中得到應用，并取得一定的研究成果。

于秀英等[10]根據急性缺血性腦卒中患者舌像特征，采用核磁共振儀測量患者患側和鏡像健側的腦血流量（CBF），得出淡白舌組和紅紫舌組患者患側CBF值均低于健側，患側CBF值之間則無明顯變化。李鳴鶴等[11]對急性腦缺血患者進行核磁影像檢測時發現，功能缺失風證患者病位多在基低節與大面積腦梗有關，輕度抑郁痰證患者病位多在腦葉以腔隙性梗死為主。姜銀輝[12]比較不同證型腸梗阻患者CT影像特點，結果顯示機械性腸梗阻患者多見臟腑失調型和氣滯血瘀型，麻痹性腸梗阻患者多見里熱內結型和氣血不足型，血運性（絞窄性）腸梗阻患者以氣滯血瘀型最常見。

現代醫學檢驗技術如各類電子顯微鏡、流式細胞儀、光譜儀、色譜儀，通過對病人的血液、體液、分泌物或脫落細胞等標本進行化驗檢查，也已應用于中醫的病證診斷研究。

冉穎卓等[13]采用高通量測序技術探討2型糖尿病患者腸道菌群，得出濕熱困脾證的梭狀芽胞桿菌、柔膜菌、疣微菌相對豐度明顯低于氣陰兩虛證。王佳婕等[14]定量分析患者血漿代謝組學變化，結果顯示脾胃氣虛證和大腸濕熱證患者的乙酰乙酸和丙酮水平均高于健康人，乳酸和肌肽以及丙氨酸和異亮氨酸則低于健康人，大腸濕熱證患者的葡萄糖和蘇氨酸以及肌肽高于脾胃氣虛證患者，纈氨酸和丙氨酸以及甘氨酸低于脾胃氣虛證患者。王恒和等[15]檢測患者尿液的差異性代謝物，發現尿液代謝生物標記物的變化能夠用于區分冠心病心血瘀阻證與氣陰兩虛證。

現代診斷與檢驗技術所進行的客觀檢測和定量分析，在中醫病證診斷中呈現出了很好的應用前景。

1.3 中醫大數據與信息分析技術 隨著計算機應用技術的發展，大量的疾病及外在證候表現構成了中醫大數據與信息資料，利用相關技術對這些大數據與信息資料進行分析和推理，能以高度的定量優勢得出其中所蘊含的內在規律和意義。

在數據與信息分析技術應用方面，丁亮等[16]基于深度神經網絡建立1 176例原發性肝癌患者中醫證型診斷分類預測模型，預測準確率為濕熱蘊結證92.76%、肝郁脾虛證90.58%、氣滯血瘀證87.41%、正虛瘀結證82.86%、肝氣郁結證88.09%、肝腎陰虛證91.28%、痰瘀互結證83.15%、脾虛濕困證90.24%。任麗麗等[17]通過貝葉斯方法分析2 961慢性心力衰竭患者數據，得出NYHA（紐約心臟病協會）心功能分級可作為慢性心力衰竭中醫臨床療效評價的主要替代指標，氨基末端B型利鈉肽前體和左室射血分數血紅蛋白作為次要替代指標。于珊珊等[18]采用復雜系統熵聚堆、復雜網絡方法分析680例冠心病合并血脂異常患者四診信息，證實常見證候為痰瘀互阻、氣虛血瘀、陰血津虛、脾虛氣滯、痰濁阻滯。侯雅竹等[19]收集2 943例高血壓病患者的四診信息進行因子和聚類分析，得出主要證候要素是陽亢、痰濁、血瘀、氣虛、陰虛、陽虛，病位要素是肝、脾、腎、心，證候分布為肝火亢盛、陰虛陽亢、痰濁內阻、腎虛血瘀。

在數據與信息管理技術應用方面，蔡藝等[20]選取社區老年高血壓患者隨機分為對照組和觀察組，對照組給予常規健康管理，觀察組在對照組基礎上給予以“互聯網+”中醫健康管理模式。結果顯示“互聯網+”中醫健康管理模式可有效控制社區老年高血壓患者血壓水平，降低患者中醫癥狀積分，提高老年高血壓患者的生活質量。何杰等[21]觀察“互聯網+”中醫慢病管理模式的60例接受中西醫結合療法治療小細胞肺癌患者的生存和復診情況，對照組患者給予西醫規范化治療和中藥口服治療，中醫慢病管理組在對照組基礎上再給予“互聯網+”中醫慢病管理，得出中醫慢病管理組較對照組的復診調方依從性和復查依從性高，復診調方時間短，病例資料獲取度更及時完整。

2 中醫領域工程科技發展需要注意的問題

2.1 中醫特色診斷技術及應用成熟度不足 中醫特色診斷技術的開發與應用已受到中醫和相關工程科技領域的高度關注，但由于目前整體技術發展水平尚處于起步階段，這些中醫特色診斷技術及所研發的設備在中醫臨床診斷中的應用成熟度還不足。一方面，現有工程科技應用于中醫診斷時，許多重要基礎性研究工作的積累不夠，不能充分體現中醫診斷思維的特點，還需要工程技術領域針對中醫特色診斷的具體情況，進行全方位的深入研究，構建起比較系統的基礎理論和技術支撐體系；另一方面，在中醫領域也需要結合具體問題，依據基礎研究與臨床實際需求，給出有針對性的意見和建議。現代科學與技術在中醫診斷的應用中，要充分考慮中醫特色診斷要求和現代科學技術發展水平，來持續提升中醫特色診斷的工程科技能力。

在中醫特色診斷工程技術的發展中，不能想當然地用比較單一的現代技術和方法解決所有中醫特色診斷中的工程科技問題，如在中醫脈診診斷中，中醫師臨床診脈時用手指感覺到的不僅僅是脈的搏動壓力，還能感覺到脈的柔韌度、脈的粗細和脈位深淺等信息，而采用壓力傳感器的脈診儀主要反映的是脈的壓力特性，它可能只對脈象中的壓力特性明顯的脈象有較好的檢測效果[6]。同樣在舌診診斷檢測中，使用數碼技術采集的舌象信息所反應的是舌體表面的圖像情況和直觀特征，也不能覆蓋中醫舌象的全部特征[22]。

2.2 中醫與現代診斷和檢驗技術結合力度不足 中醫診斷的基本原理是司外揣內、見微知著、以常衡變，通過觀察和審視人體體征表現進行病證診斷并進行對癥治療。這種診斷方法雖然經過幾千年的中醫醫療實踐，已經形成了非常有效的診斷理論和方法，但主要還是依據人體的外在表現和中醫師的臨床經驗，容易受到患者自身條件和中醫師主觀因素等原因的影響。隨著現代醫學診斷和檢驗技術發展，各種醫學診斷和檢驗設備已經能夠實現對人體的內在狀況的客觀診察和檢測，并以定量的形式予以體現。這為中醫探索人體病證內在生理和病理物質基礎和變化規律，建立明確的人體內在狀態與外在表現的客觀對應關系提供了現代工程技術支持。

在利用現代診斷與檢驗技術進行中醫研究時，不能將這些診斷與檢驗技術理解為只屬于西醫，因為中醫和西醫面對的都是人體疾病和健康，西醫能夠使用的，中醫自然也應該能夠使用。目前現代診斷與檢驗技術與中醫病證及變化規律關系研究的系統性還不夠，利用現代診斷與檢驗技術建立中醫病證診斷客觀指標和數據工作力度不足。盡管已有研究人員利用相關技術進行了一些探索和研究，并得出一定有意義的研究結論，但總體來講這些工作還是初步的，需要更系統的探索及研究給予支撐。充分利用現代醫學診斷和檢驗技術進行中醫病證的內在規律研究，不僅是可能的也是必要的。

2.3 中醫大數據與信息分析技術研究深度不足 隨著中醫信息化建設的持續深入，中醫領域的醫療、科研及管理能力和水平也在不斷提升。中醫醫療機構中的病歷、配方和診斷資料，基礎與臨床研究中的論文和中醫典籍，以及中醫管理機構的管理方式、內容和具體要求，通過相關的應用與管理軟件已了實現電子化，保存了大量的中醫臨床、研究和管理數據與信息。這些大數據與信息中包含有豐富的中醫醫療、科研和管理內涵，極有數據挖掘和信息分析意義，迫切需要引入和建立適當的數據與信息分析方法進行處理和建模分析[23]。但目前對這些中醫大數據和信息利用工作還不到位，與其相應的數據與信息分析處理技術研究深度還不夠。

此外，在中醫信息化建設過程中，由于各醫療、科研和管理系統或單位，多以自己系統或單位的需求來設計或購置相關的軟件，甚至有的系統和單位自身不同部門所創建的應用系統之間也沒有通信接口，缺乏整體規劃，不能形成中醫數據與信息共享統一平臺，數據與信息共享困難，數據與信息利用率不足[24]。造成在中醫大數據與信息分析領域，雖然已擁有大量的臨床應用、基礎研究和管理方面的數據和信息資料，但能夠用于數據與信息分析的高質量數據不足。在對這些數據與信息進行深入分析研究時，基礎數據和信息條件不全，分析基礎和建模依據支持度不夠，沒有體現出大數據與信息處理分析的有效性和優勢[25]。與此對應的中醫人工智能分析和中醫“互聯網+”技術應用也顯不足。

3 中醫工程科技領域發展與思考

3.1 中醫特色診斷技術 圍繞中醫特色診斷“望、聞、問、切”四診客觀化研究，要進一步完善現有四診診斷儀器的研制，不斷提高現有中醫診斷技術參數與信息的穩定性和準確性，保證重現性和可重復性，提高臨床使用效果和認可度。要注重引進現代工程技術對四診中的各種診斷方法進行多角度研究，以更全面深入地認識這些診斷方法的各自內涵和規律，充分體現每一種診斷方法的特征和意義。要加強現代智能技術與方法的利用，提高中醫四診中各類儀器設備的智能化水平，圍繞中醫診斷內容建立四診智能綜合分析技術與方法，實現中醫特色診斷的綜合智能化，充分體現中醫四診合參和辨證論治的要求。

中醫特色診斷方法與技術客觀化是一項系統的現代工程科技研究與應用過程，需要在充分掌握中醫診斷工程技術特點的基礎上做好持續研究工作，積累研究內容和資料，建設和培養研究隊伍，保持研究工作的連貫性。要充分認識現代工程科技在引入中醫領域研究中，很多內容是不能拿來就用的，需結合所研究中醫內容的實際情況，有針對性進行相關技術條件和參數的調整、修正和深入探索，才能夠適合和滿足中醫特色診斷的需求。要集中力量建立中醫特色診斷工程科技研究平臺，組建穩定的中醫特色診斷技術與設備研究隊伍，通過對現代工程技術的持續跟蹤和引入，及時把新技術新方法應用到中醫特色診斷技術的研發中，以全面發展和提升中醫特色診斷的客觀化能力，提高中醫現代化水平。

3.2 中醫現代診斷與檢驗技術 建立中醫療效的客觀評價方法和標準是中醫領域迫切需要完成的重要任務，是中醫發展的關鍵問題之一。結合中醫治療特點充分利用現代診斷與檢驗技術與方法，是建立中醫療效評價標準的一種有效的途徑。中醫對人體臟腑及相關組織體系的認識和描述是功能性的，可能與現代人體臟腑及相關組織體系的概念有一定的區別，但中醫的各種病證的表現一定有人體內相應的生理或病理變化為依據。針對中醫病證來設計和研究適當的檢查和檢驗方法，利用現代診斷和檢驗技術對這些生理或病理變化進行系統的診查與檢測，建立中醫病證同診查與檢測結果之間的客觀關系，進行中醫病證表現與人體內在因素變化研究，并以此為依據制定對應病證的療效判定標準，將有效地提升中醫的發展水平。

目前很多中醫醫療和研究機構已經引入了大量的現代醫學診斷和檢驗設備，這為利用現代工程科技進行中醫診斷和療效判定提供了良好的物質條件。作為中醫研究人員和臨床醫師，要有使用這些技術與方法為中醫服務的意識和主動性，從基礎做起、從點滴做起，扎扎實實做好相關的研究工作，以盡快實現中醫的定量診斷和客觀化評價。在應用現代醫學診斷與檢驗技術到中醫診斷時，要結合中醫不同病證的診斷要求，注意所選檢驗檢查儀器設備的技術特點，可以選擇一種技術方法進行病證內在對應關系研究，更要考慮設計多種技術方法同時進行病證內在綜合對應關系研究，以更全面的認識中醫病證的原因，提高診斷和療效評價的準確性。

3.3 中醫大數據信息及綜合分析技術 中醫經過幾千年的醫療實踐已經積累了包括中醫經典著作、名老中醫診治經驗，以及當代臨床醫案和科學研究等在內的數量龐大的各種可見數據與信息。同時中醫診斷和用藥是以整體觀為依據，綜合考慮人體狀況而提出治療方案，在辨證論治過程中也會產生診療思維模式和個人臨床習慣經驗等大量隱匿和模糊數據，無法用語言或文字進行準確描述。傳統的數據研究方法不能對這些數據與信息，特別是隱匿和模糊、存在特殊的內在聯系及規律的數據與信息進行有效處理。現代工程科技中的大數據和信息處理與分析技術的發展，已能夠對這些整體大數據與信息進行挖掘分析，將可見和隱匿模糊數據和信息中所反映的關聯呈現出來，更全面的展現出中醫診療的內涵。

以大數據為基礎的人工智能及綜合分析技術，會以超高的數據存儲能力和記憶能力、超高的數據處理和運算能力、以及超精確的數據分析和邏輯推理能力，延伸和擴展中醫師的思維活動，更可靠和準確地從人體病證表現信息中發現關鍵線索、診斷要素、病機病位，從中醫龐大的方劑數據中發現藥物配伍規律及潛在藥物、核心藥物、核心處方等[26]。密切結合現代大數據和信息處理分析技術，在全面整理和規范已有和將要收集數據與信息基礎上，有針對性地建立中醫大數據與信息分析方法，將會更好展示中醫綜合診斷和治療優勢，全面支持“互聯網+”要實現的中醫各項服務能力。

中醫領域的工程科技研究已取得了一定的成績，但總體來講還處于起步階段，尚有許多基礎和應用中的關鍵技術問題需要解決。隨著現代科學技術的快速發展，將會為中醫提供更多的工程科技手段和方法，以全面提升中醫的客觀化和現代化水平，充分發揮中醫的醫療和保健作用。