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1、技尜_ 一中医四诊信息的智能化处理系统研究上海交通文学上海中医药文学褚娜马利庄王彦关键字：智能信息处理；四诊合参；中医现代化1 概述四诊是中医诊断疾病信息的最主要收集途径。在实际问题中，中医信息的获取和处理往往有很多医师的主观意识、经验因素，缺乏客观性，这不仅严重影响中医诊断的准确性，也影响中医疗效的发挥。近年来，为了解决四诊信息的客观化、规范化、定量分析问题，很多学者做了大量的研究工作，利用四诊手段的仪器化，减少医生诊治中的主观随意性，如在望诊方面对舌象细胞学和影像学的研究，对舌质、舌苔颜色、性质进行定量分析识别；在切诊中对脉诊检测仪开发的研究等；利用色差计、显微分光光度计等对健康人面部色泽
2、和病理五色进行的量化研究；利用这些现代化信息获取手段，从一定程度上减少了指标上的主观模糊成分，为实现中医信息智能化处理提供了客观硬件条件。从信息的处理角度看，在数学意义上对中医四诊信息的定量描述及处理方法，大多数采用了如多元统计方法，L o g i s t i c 回归、最大似然法、主成分分析、聚类分析方法等，对获取的表征以及症状信息进行筛选，以期消去四诊采集过程中产生的一些主观因素，而使之趋向客观的，对诊断意义较大的指标值。但是由于技术手段的限制，量化处理分析一直难以取得突破性的进展。迄今为止，未能从根本上解决符合中医数据特点的多信息融合处理技术。此外，在查阅过去的许多中医诊断的文献资料后，
3、发现在中医诊断的过程中，往往偏重四诊信息中的部分信息，而不是综合考虑的“四诊合参”。中医诊断的“四诊合参”表明其诊断获取的原始信息是一个来源于多渠道的多元数据，是信息融合的过程，符合现代信息处理技术中的多元变量概念特征。德国科学家E 费歇说：“科学是并且永远是国际的。”因而中医与现代技术的结合不仅有科学意义，也有推动中医诊断过程客观化和手段现代化的现实意义。因此本文将中医信J J 3i别-ii!；!；!i：lII：2 0 0 7 髓啤俄怠他静 时会沦艾鬃 一一- 1 _ 一一一一一一_ _ 一一一_ 一一一一_ _ 一一一一_ - 一一一_ 一一一一_ 一一- 一一- - - - _ 一一一一
4、一一- - 一一l1 1 4息与现代处理技术相结合，建立中医信息的智能化处理系统，探讨中医信息的智能诊断方法，排除各种人为因素。2 、中医四诊信息采集处理系统四诊信息获取工具l 舌诊仪ll 面色仪lI 脉诠仪I I 穴I 立仪III。口 I 一。II I 之三一I r j诠l “ 具T 集卜一TF卅猫蕊订一四诊信 息 信息合 上数据参l信息融I 仓库J 模 块一 一薯。，夕【四诊合参数据挖掘工具集_图1中医四诊信息采集框架中医四诊信息智能处理系统，集信息获取、特征提取及量化、信息融合于一体，完成诊断信息特征的量化分析与智能分类功能，客观、标准、智能地实现了传统诊断信息的数字化处理。本系统运用了
5、成熟的自然语言处理方法与技术，结合先进的可视化人机界面技术，提供一种更为自然的人机交互方式，实现了中医四诊信息客观化、定量化，使中医临床信息采集、诊断和治疗更加客观化、标准化和规范化。2 1 四诊信息获取本文四诊信息的获取是通过上海中医药大学研制的舌象仪、面色仪、脉诊仪和穴位仪等进行采集的，并在此基础上利用现代科学技术方法完成信息的量化及分析处理。其中舌象仪和面色仪采用密闭环境下的D 6 5 光源、专业C C D 图像采集设备，结合物理光学技术，图像处理技术，将中医舌象、面色诊断原理与计算机视觉紧密结合，实现了传统舌诊中舌质、舌苔的颜色、质地、纹理、形态，以及面部颜色、光泽、纹理和色斑等诊断信
6、息的稳定地高保真采集；三部多路脉象检测仪，采用压力式三探头传感器，模拟中医“三部九侯”按术荔一的切脉方法实现中医2 0 多种脉象的自动检测功舷穴位仪根据皮肤表面电阻值可髓相应脏腑的生理病理状况而变化的特点，将测定经穴皮肤电阻，以及通过临床验证的经验用值，作为诊断的辅助手段田2 面色谤栗集界面2 2 四诊信毫台数据融合最早应用在军事上，而随着工业系统的复杂化和智能化，近年来该技术已经推广到了民用领域，如医疗诊断等中医的四诊信息融合，是将面色诊、舌诊的圈象纹理，形状等数据信息与脉诊、穴诊的传感器输出信号信息以及问诊的统计信息融合转换成对有中医诊断有价值，有意义的精人向量提高最终诊断结果的可信度，降
7、低信息的模糊度在整个融合过程中，为保证数据融合在同一十缓别上，要将一些定性数据转化为定量效据，如问诊量表中存在部分定性数据另外由于四诊信息来源于不同的采集仪器，且在患者的一组症状中，中医咽诊”的重要性并不完全相同，还有重要与次要之分，这就需要对指标采取不等权在这种情况下借用关联分析中支持度的概念，分折各因素之间的关系，找出主要特征厦主要关系，建立支持度矩阵，因为支持度矩阵是一个非负矩阵，存 在最大特征值i 2 0 ，并且由i M ，可得到对应的特征向量V 。h 一1 ，r ，则令即为患者信息第j 个指标的权系数：、- j 。再币r 瓦患者 的整体信息融合后，可表示为 一( 1 1 )Ill：2
8、 0 0 7 | 蹙啤f _ g 他钐 潜会滗定檠 _ 一一_ 州一_ 一一州一一一一一一- 一_ 一_ _ 一一- _ _ 一_ 一_ 柙黼_ _ 一一_ _ _ _ 一一一一_ _ _ _ _ _ 一_ 一一_ - 一一- _lIlIIl多缺失值处理目标特征提取属性关联人个毒毒毒机信奄毒界息融台篡法数据库首理系统面 源图3中医四诊信息融合处理基本框架这种信息融合的方法降低了专家人工赋予权值的主观性，且能充分利用数据自身蕴含的信息，既保留了足够的信息，又实现了客观的信息压缩，将不同特征融合为一个有意义的矢量。2 3 四诊信息的可视化近年来，人机对话技术、语音处理技术、嗅觉传感器技术与图像处理
9、技术的高速发展，为中医四诊信息的采集、识别、处理、量化、分析、判断提供了理论和方法上的支持。对中医诊断信息采用科学数据可视化的方法来加以直观化，可以加深对这些信息间关系的理解，以利于医生作出正确的判断。这些中医诊断信息包括了脉象、面色、舌象和穴位数据。采用的可视化工具包括图像、图形、动画等，来可视化诊断信息。对于中医诊断信息各自的可视化方法，依据获取的诊断信息的不同数据形式特点，对其进行分析归类，诊断数据可分为二维标量数据( 如舌荧光检测结果) 、三维标量数据( 如红外热像仪结果) 、三维矢量数据( 如舌血流测量结果) 以及高维标量数据( 如声频图) 。按照数据的不同类型，本项目拟分别采用合适
10、的可视化方法来显示分析过程。二维标量数据可用空间网格来显示，以x ，Y 对应平面网格点的坐标，检测结果用z 坐标来表示；对三维标量数据，本系统拟采用截面、等值面及体绘制等多种手段综合演示，通过使用不同的截面或等值面来截取三维数据，可以得到所需的三维数据的局部信息，通过体绘制的方法，可以显示三维数据的整体信息，综合这些手段，可以得到较理想的结果对三维矢量数据，本系统拟采用流线、流面、质点跟踪等手段综合演示：对高维标量数据，本系统拟采用位置信息结合颜色、形状、标记等图形特征来演示。另外，与时间相关的数据可以进一步的结合动画手段来演示。3 ，中医四诊信息的辨证诊断由舌象仪、面色仪、脉诊仪和穴位仪采集
11、处理后得到的舌象、面色、脉象、经穴电阻值以及问诊数据经过初步处理、提取出来的量化特征信息，融合后是高维的。另外由于症状和证候之间的复杂关系，且症状之间存在着大量的多重共线性关系和协同关系，因此我们很难用一个线性的数学模型来描述中医辨证的真实本质。贝叶斯及人工神经网络等技术技求的独特优势，为中医证候建模提供了一条新的技术路线。基于速度效率的综合考虑，利用前面数据融合方法确定的变量系数和基本参数，作为辨证网络其权值的初值。再根据设定的门限阈值，强、弱因子及元素间的共振( 共同) 作用原理确定主次变量：大于该阈值的为主要变量，否则为次要变量。图4中医信息的智能化辨证流程结合中医辨证诊断理论，采用自适
12、应的学习算法，再根据计算出来的模式匹配程度，不断更新网络直到网络训练稳定，最终建立中医证候的辨证数学模型。根据这个模型建立起来的系统是具有自学习能力的智能化系统，其辨证流程如图4 所示。4 总结由于当前传统中医信息的获取存在某些不确定性、模糊性的内容，严重地阻碍了中医J J7 |i引-；i；l!i!i：i；!；III：2 0 0 7 孵胖t 幺纪掰会论之集 一一一1 一一一一一一一一一一一_ 一一一一一_ 一一一一一一一一一一一- 一一一一_ 一一一一一- 一_ 一一一一一一一一一一一_ 一l的普及、推广和发展，使得结合当今现代科技的发展成果( 尤其是计算机技术、信息处理技术) 对中医四诊进行
13、客观化、标准化以及智能化信息处理是目前中医学研究的一个热点。我们的研究是在以往研究工作的基础上，建立了一个中医信息的智能化处理系统，对舌象仪、面色仪、脉诊仪和穴位仪所采集的数据进行量化分析处理，并在临床中进行验证，不断优化系统参数，使之得到正确可靠的诊断信息，实现了中医四诊信息客观化、定量化以及智能化处理，推动了中医信息科学技术的发展。参考文献：【1 】胡镜清，杂志2 0 0 0 6【2 】刘延伶，【3 】冯泽永【4 】田文敬【5 莫传伟，【6 】岳小强，【7 】翁维良，【8 】8 魏守水【9 】赵翠敏2 0 0 6赖世隆中医诊断现代化研究的基本内容和关键环节中国中医基础医学赵洪钧四诊客观化研
14、究中的认识论和信息论中国中医基础医学杂志1 9 9 9 8中西医学比较科学出版社2 0 0 1现代信息技术与中医特色研究中国中医药信息杂志2 0 0 5 8武哲丽中医舌诊客观化识别与图像技术的探析中医药学刊2 0 0 5 6刘庆中医舌象计算机识别研究的现状分析中西医结合学报2 0 0 4 9黄世敬中医舌诊客观化研究中国工程科学2 0 0 1 1基于金氏脉学的新型脉诊仪的研究电子测量与仪器学报2 0 0 5 5中医脉诊仪研制情况概述2 0 0 6 国际传统医药创新与发展态势论坛论文集【1 0 】汤伟昌三部脉象检测系统的研究中国医疗器械杂志2 0 0 5 3【1 1 】王鸿谟，张栋中医色诊学的定位
15、定量研究【J 】中国医药学报1 9 9 8 4 1 2 】曾常春中医色诊研究及光子学技术在色诊中的应用中国中医基础医学杂志2 0 0 4 1 0f 1 3 】刘士净中医各系统病症脾气虚证诊断因素的多元逐步回归分析甘肃中医学院学报1 9 9 6 3【1 4 】潘毅心系疾病心气虚证的心功能指标判别诊断山东中医杂志1 9 9 7 4 1 5 】李永健1 5 4 例原发性肝癌临床症状多元L o g i s t i c 回归分析中国中医基础医学杂志2 0 0 3 。3【1 6 】赵天敏略论最大似然法计量诊断在中医辨证鉴别诊断中的应用云南中医杂志1 9 9 4 4【1 7 】张琴公因子和聚类分析联合在肝炎
16、后肝硬化证候分类研究中的应用中西医结合学报，2 0 0 5 年第1 期总第6 期【1 8 】周昌乐，张志枫智能中医诊断信息处理技术研究进展与展望中西医结合学报2 0 0 6 】1 1 9 】顾星试论中医数字化诊断技术的发展前景中国科技论文在线2 0 0 6 6【2 0 】何友，王国宏多传感器信息融合及应用 M 电子工业出版社2 0 0 0【2 1 】张新峰，沈兰荪现代信息融合技术应用于中医舌象分析的初步研究测控技2 0 0 5 【2 2 】石教英，蔡文立科学计算可视化算法与系统科学出版社1 9 9 6【2 3 】壬慧斌，王建颖信息系统集成与融合技术及其应用国防工业出版社2 0 0 6注释：项目来源：上海市科委世博科技专项( 0 6 d z 0 5 8 1 5 )III挫术蔚： 一一_ _ _ t I lIlIIII5 ：lllI
