機(jī)器學(xué)習(xí)在“中醫(yī)四診”教學(xué)的應(yīng)用

一、引言

中醫(yī)四診是中醫(yī)理論中十分重要的一環(huán)，是診斷疾病的一種重要的中醫(yī)方法。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的一個(gè)分支。近年來，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，其在中醫(yī)診斷中的應(yīng)用越來越多，為實(shí)現(xiàn)中醫(yī)診斷現(xiàn)代化提供了有力支撐。目前，機(jī)器學(xué)習(xí)在中醫(yī)四診中的應(yīng)用主要包括特征提取、模式識(shí)別和人工智能輔助診療等方面。

二、客觀化發(fā)展的中醫(yī)四診歷史

我國中醫(yī)四診的客觀化研究早在20世紀(jì)70年代就已開始。經(jīng)過多年的發(fā)展，四診技術(shù)已逐漸成熟，但在科技飛速發(fā)展的背景下，四診在臨床中的作用仍有待研究。在人工智能技術(shù)快速發(fā)展和應(yīng)用的時(shí)代，機(jī)器學(xué)習(xí)在中醫(yī)四診中的應(yīng)用也得到了重視。

三、機(jī)器學(xué)習(xí)與四診客觀化

傳統(tǒng)中醫(yī)四診是通過醫(yī)生的主觀經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，而中醫(yī)的四診客觀化是以大量的四診信息為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)知識(shí)，使診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。中醫(yī)四診的客觀化主要從問診、聽診、脈診、舌診等方面進(jìn)行。由于缺乏客觀的標(biāo)準(zhǔn)，中醫(yī)四診的客觀化面臨一定的挑戰(zhàn)。

（一）望診

望診，即醫(yī)生通過觀察病人神色、形態(tài)的變化，對(duì)其病位進(jìn)行判斷，并對(duì)其病性進(jìn)行鑒別[1。《難經(jīng)·六十一難》首見“望”診法：“經(jīng)言望而知之謂之神望見其五色，以知其病也。”這說明望診作為一種中醫(yī)診法，兩千多年來，對(duì)人體健康狀況的認(rèn)識(shí)、對(duì)病情的判斷、對(duì)病種的診斷、對(duì)證候的辨明等，都有很好的認(rèn)識(shí)。中醫(yī)望診技術(shù)主要分為面診和舌診。

《醫(yī)門棒喝》曾云：“觀舌本，其陰陽之虛實(shí)，皆可驗(yàn)之；審舌垢，知其惡而寒之熱，淺而深者也。”中醫(yī)診斷的重要組成部分便是舌診，通過望舌苔（質(zhì)色）和望舌質(zhì)（神色形態(tài)）來揭示疾病的病位和病性[2]。早在1994年，尚瑞梅等就已經(jīng)開展了智能舌體（形）測算儀的開發(fā)和應(yīng)用研究[3]。該研究表明，在舌診研究和臨床中，機(jī)器學(xué)習(xí)提供了智能檢測工具。這為舌診的客觀化創(chuàng)造了條件，改變了幾千年來僅憑醫(yī)師目測判斷舌體的傳統(tǒng)做法。但提及深度學(xué)習(xí)比傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法更靈活的，是羅思言、饒向榮、王心舟等人在2022年的《人工智能在中醫(yī)診斷中的應(yīng)用進(jìn)展》中曾提到的，作為機(jī)器學(xué)習(xí)的重要分支，隨著深度學(xué)習(xí)的迅速發(fā)展，擅長將圖像歸類、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型逐漸被應(yīng)用到舌診領(lǐng)域，而卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性和可遷移性都比傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法更勝一籌[4。中醫(yī)望診法在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域發(fā)展的步伐也在不斷向前邁進(jìn)，舌診儀、面診儀[5]等儀器也已逐步運(yùn)用于臨床研究中。朱青青、周宗慧等在2023年發(fā)表的《基于CiteSpace的舌診儀研究現(xiàn)狀可視化分析》中指出，中醫(yī)診斷的客觀化和規(guī)范化將是未來發(fā)展的方向和趨勢，還需要更多理論算法的深入研究和不斷完善[]

《靈樞·本臟》篇有云：“視其外應(yīng)，知其內(nèi)臟，知所病矣。”根據(jù)患者顏面五官的色澤變化，可判斷整體及各相應(yīng)內(nèi)臟的健康狀況。隨著計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的面部特征研究使面診技術(shù)變得越來越客觀化、數(shù)字化，鄭冬梅等人研制出了面部色診采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合了現(xiàn)有光源環(huán)境和圖像采集裝置的特點(diǎn)，利用RGB和Lab顏色數(shù)據(jù)對(duì)人臉面部特征進(jìn)行定量分析。同時(shí)，林怡[8]等人在實(shí)現(xiàn)人臉的自動(dòng)檢測、面部圖像的感興趣區(qū)域自動(dòng)分割，以及提取面部相關(guān)特征融合后，進(jìn)行面色自動(dòng)分類的效果顯示融合面部皮膚顏色特征、面部紋理特征和唇部顏色特征的最佳識(shí)別率可達(dá)到 91.03% 。

在這一領(lǐng)域的研究中，研究者們還面臨著中醫(yī)望診數(shù)據(jù)的獲取和標(biāo)注的標(biāo)準(zhǔn)、模型的可解釋性等問題。然而，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展和中醫(yī)望診研究的深入，相信這一領(lǐng)域?qū)?huì)取得更多的突破，為中醫(yī)診斷提供更加科學(xué)、準(zhǔn)確的支持。

（二）聞診

聞診，即是醫(yī)生通過嗅覺和聽覺，利用病人各種身體排泄物的氣味和發(fā)出的聲音來推斷疾病的方法[。

聞診主要包括兩個(gè)方面：聽聲音和嗅氣味。聽聲音是指通過診斷病人咽喉或臟腑發(fā)出的聲音來推測疾病，其與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合主要考慮接收聲音信號(hào)的情況。如20世紀(jì)80年代，研究者在王憶勤[等人的基礎(chǔ)上提出了現(xiàn)代診斷的5種聲診方法，并在近幾年總結(jié)出了：1.離體喉科的幾大聲診研究技術(shù)與方法；2.手段在空氣動(dòng)力學(xué)方面；3.制作聲圖儀的方法；4.頻譜分析方法；5.微型計(jì)算機(jī)聲音采集分析系統(tǒng)配有聲音傳感器。而在江冬梅的《中醫(yī)聲診的不同體質(zhì)特點(diǎn)及與五音相關(guān)性研究》[ 中提到了語音信號(hào)在中醫(yī)聲診機(jī)器學(xué)習(xí)中的處理，近二十年來主要涉及語音信號(hào)特征提取、模式識(shí)別、小波去噪、小波包分析等內(nèi)容。在中醫(yī)聲診機(jī)器學(xué)習(xí)中，語音信號(hào)的處理主要涉及聞診的研究對(duì)象的處理，包括肺結(jié)節(jié)、咽炎、咳嗽等。

嗅氣味是指通過偵察患者體內(nèi)的排泄物所散發(fā)出的各種氣味，從而推斷病情的一種診斷方法。而在中醫(yī)嗅診法與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的領(lǐng)域則主要考量對(duì)氣味信號(hào)的接收。如宋雪陽認(rèn)為對(duì)氣味特征的研究，可以通過紅外譜法、頂空分析法、氣相液相色譜分析等方法，對(duì)氣味信號(hào)的特征進(jìn)行判別[2]。傳統(tǒng)中醫(yī)的嗅診具有很強(qiáng)的主觀能動(dòng)性，也有一定的局限性。

中醫(yī)聞診與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的研究領(lǐng)域同樣存在不足。中醫(yī)診斷學(xué)客觀化的基礎(chǔ)是良好的仿生器，而應(yīng)用它來進(jìn)行中醫(yī)聞診，有助于提高中醫(yī)聞診的地位。這也是未來中醫(yī)聞診機(jī)器學(xué)習(xí)客觀化的發(fā)展方向。

（三）問診

問診是臨床診斷辯證的重要支撐[13]，即以詢問癥狀、飲食居處等為基礎(chǔ)，不僅關(guān)注當(dāng)下，且針對(duì)病位、病性、病勢等動(dòng)態(tài)演變進(jìn)行詢問的動(dòng)態(tài)診斷法。

智能研究中醫(yī)問診，既提高了收集病人非癥狀信息[14 的效率，又提高了醫(yī)生獲取信息的精確性。迪盼祺等人[5]利用隨機(jī)森林算法來構(gòu)建分類器，又利用協(xié)同過濾推薦算法 （ItemCF）和遺傳算法，在獲取的癥狀基礎(chǔ)上完成中醫(yī)辨證，實(shí)現(xiàn)了對(duì)患者癥狀信息和中醫(yī)辨證的高效獲取，從而利用獲取的癥狀作為基礎(chǔ)來完成中醫(yī)辨證。何建成等[研究出一種有利于醫(yī)務(wù)工作者規(guī)范化問診技術(shù)，是在傳統(tǒng)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)理論結(jié)合后的成果，實(shí)現(xiàn)了中醫(yī)問診的智能化，打破了傳統(tǒng)問診的局限。

目前，由于在實(shí)際的問診過程中表述癥狀的詞語較多，且一旦結(jié)合癥狀的誘因和加重因素就會(huì)使詞語數(shù)目變得繁多[]。因此，通過問診量表來規(guī)范癥狀表述、進(jìn)行量化分級(jí)，從而為進(jìn)一步研究證候與癥狀之間的關(guān)系打下基礎(chǔ)，是今后的一個(gè)研究方向。

（四）切診

切診，即用手指或手掌對(duì)患者的脈搏及全身特定或相關(guān)部位進(jìn)行觸摸、按壓、叩擊，來了解病情和檢查病情的方法[18]。傳統(tǒng)中醫(yī)以手指的感覺來獲取人體的脈搏信息，再結(jié)合自己的生活和醫(yī)學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將所觸摸到的“脈”的盛衰狀態(tài)進(jìn)行形象化描述，這種形象化的脈搏信息，稱為“脈象”。由于脈象本身是比較籠統(tǒng)的概念，甚至還摻雜了醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)等諸多主觀因素。因此，對(duì)信息化、客觀化的脈診研究的開展是不可避免的趨勢。

目前，對(duì)于脈診客觀化研究的內(nèi)容主要涵蓋了脈象采集傳感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究、脈象波形圖分析處理[1和脈象特征提取。如馬寧[20]等認(rèn)為，中醫(yī)脈診中的發(fā)展應(yīng)利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢，將具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的書籍進(jìn)行搜集、整理、加工，從而建立中醫(yī)脈診的資料庫。這樣的思想可以提供一種全新的研究方法，從而使傳統(tǒng)中醫(yī)脈診的客觀化研究更加科學(xué)。

在脈診客觀化研究中，通過利用一定的技術(shù)手段將多變的動(dòng)態(tài)復(fù)雜脈象降解為數(shù)量概念相對(duì)清晰、數(shù)量相對(duì)有限的脈象屬性要素，成了未來研究的必經(jīng)之路。

四、結(jié)束語

綜上所述，機(jī)器學(xué)習(xí)在中醫(yī)望診、聞診、問診、切診等方面已取得一定進(jìn)展。然而，自前存在一些不足之處。首先，機(jī)器學(xué)習(xí)模型在中醫(yī)四診中的應(yīng)用相對(duì)較少，缺乏普適性的算法。其次，研究主要集中于某一領(lǐng)域或疾病，缺乏對(duì)某一疾病的綜合性研究，缺乏多學(xué)科融合，限制了研究的深度和廣度。最后，機(jī)器學(xué)習(xí)模型僅能對(duì)特定類型疾病或特定證型做出初步預(yù)測，缺乏對(duì)疾病演變規(guī)律和發(fā)展趨勢的探索，限制了其在臨床應(yīng)用中的價(jià)值。

因此，未來的研究應(yīng)深人挖掘中醫(yī)學(xué)四診的現(xiàn)代化應(yīng)用，建立對(duì)應(yīng)的知識(shí)圖譜庫，加強(qiáng)對(duì)機(jī)器自主學(xué)習(xí)的能力研究，形成四診與不同疾病和不同證候之間更廣泛和全面的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，從而更好地促進(jìn)中醫(yī)學(xué)臨床的傳承和發(fā)展。

作者單位：王勤儉河南省中醫(yī)院（河南中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院）祁翼帆河南中醫(yī)藥大學(xué) 針灸推拿學(xué)院張志強(qiáng)河南中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院

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