中醫四診新技術的應用及研究進展

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“有形內必形諸外”的原理，傳統醫學誕生了“司外揣內”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。隨著現代醫學診斷技術的發展，以計算機斷層掃描、磁共振等先進設備為代表的現代醫學影像診斷技術對傳統醫學診斷模式產生了重大沖擊。由于缺乏統一與客觀標準，中醫診斷學在學科發展與人才培養等環節面臨著諸多問題和挑戰。在借鑒現代醫學影像技術發展模式之后，從20 世紀70 年代起，中醫診斷信息采集分析技術逐漸受到重視，各類研究不斷探索中醫四診信息客觀化與標準化的建設工作。從四診儀等四診設備的研制，到對望診、舌診、脈診、面診等要素進行獨立分析，中醫四診新技術經過不斷開發探索，逐步構建出具有中醫特色的新型診斷平臺和發展模式。

四診相關硬件設備的開發進展

與Hounsfield 發明CT 等醫學影像診斷設備相似，中醫四診相關設備研發也是將四診信息轉化為光、電、壓力、圖像等信號，從而建立舌診、脈診等中醫診斷資料的標準化數據，最后將采集到的望、聞、問、切等四診資料，用于中醫臨床診斷和治療。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診斷資料的關系，進一步揭示中醫證候與診斷信息之間的規律。

由于此類綜合性中醫診斷系統結構復雜，設計指標要求四診系統信息的高度集成，因此通過國家藥品監督管理局審批注冊的成熟中醫診斷產品較少。目前較有代表性的設備包括北京中醫藥大學團隊研發的BD-SZ便攜式四診合參輔助診療儀和上海中醫藥大學團隊研發的DS01-A 舌面脈信息采集體質辨識系統。這些中醫診斷系統能夠較完整地囊括四診信息，具備一定的臨床應用與教學價值。

傳統醫學歷來重視醫者自身在診斷方面積累的經驗，因此許多中醫藥高等院校依托各省中醫藥資源，相繼開發出各類名老中醫診療經驗信息采集系統或四診信息采集系統。這些設計總體遵照四診合參的中醫思想，為中醫診療信息的數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。

四診關鍵要素的采集技術研究

望診、舌診、面診、脈診等在四診各要素之中處于核心地位。目前從技術角度實現此類診斷要素的客觀化并無障礙，難點在于標準的統一與推廣。

1. 舌診圖像采集技術研究

舌診屬于望診重要內容之一，舌診儀的研制主要圍繞舌診圖像采集、分析和處理進行。其核心設計思路是，首先確立采樣的標準照明環境，隨后在高分辨率成像及顯示設備下，獲取標準較為統一的高質量舌體、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、瘀斑等復雜的舌象平面信息之外，還需要實現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上，需要融合圖形渲染技術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，開發了各類不同的舌象診斷設備，如上海中醫藥大學許家佗教授團隊研制的TDA-1 型舌診儀，江西科技師范大學任重團隊研制的舌診用光譜儀等等，這些舌象診斷設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。

2. 脈診信息采集技術研究

脈診方面，現代脈診儀的相關研究多基于傳統脈象理論，從節律、力度、頻率等維度對脈象進行分類。其主要設計思路是，采用高精度傳感器獲取橈動脈搏動信息，隨后利用相關算法解析出不同脈象的頻譜規律，同時以名老中醫的脈象判斷作為參照，并進行規律匹配，在此基礎上形成一定數據規模后，進行更復雜的深度學習。

傳統醫學脈象理論較為復雜，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定的對應關系，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主觀感受帶來的誤差和精度損失。

此外，還有研究思路將復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。例如山西名老中醫劉紹武先生提出“四脈定證”理論，將20 多種傳統典型脈象集約化整理為四大類別，并依此研制出SM-1A 中醫四脈脈診測量儀，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，各類傳感器經過迭代發展，目前已經從最初的機械式發展為壓電式、光電式等。目前已經發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。這些技術層面的進步使得脈象的解析更加多元，從而對脈象的本質認識更加深入。

3. 聞診與問診信息客觀化采集技術研究

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物等氣味是臨床醫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，聞診對醫生的技能要求不如望診與脈診高，故聞診模塊在中醫診斷系統的建設中，多采用與問診合并的方式，由臨床醫生采用標準化詞匯記錄。

問診主要是詢問患者病史，問診采集系統的建設方法，主要是采集患者信息的標準化、客觀化和規范化，在此基礎上，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，最終發現這些疾病的癥狀規律，指導中醫診斷學、證候學與治療相結合的研究。

4. 理性看待四診信息采集技術

回顧現代醫學的發展過程，當某些疾病對醫生診斷技能要求較高時，新技術能夠極大緩解醫生負擔，提升診斷效率。例如CT 與磁共振新技術的發展，使臨床醫生對少見病、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 技術的進步推動對甲狀腺偶發結節進行新的標準分類探討3等等，這些新技術不斷提高診斷精度，豐富對疾病的認識手段。

從四診設備與技術的研究發展過程可以看出，舌診、脈診等相關研究有助于降低初學者的學習成本。如同影像醫學借助新技術不斷發展壯大，傳統醫學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節中的角色，避免被邊緣化。

四診關鍵要素的分析技術研究

目前已有研究將大數據處理、人工智能等新技術用于肺結節篩查4、腫瘤早期影像診斷5等環境當中。傳統醫學同樣可以通過采集到的標準化舌象、脈象等信息資料，在大數據處理、深度學習、神經網絡等技術支持下，進一步實現對四診要素多維度的分析研究和模型構建，提高舌診、脈診等信息采集的精度和效率，并最終應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建高質量舌象數據集的關鍵，運用深度學習技術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量不穩定的難題。在深度學習領域有多種相關解決方案。例如：運用遷移學習全連接神經網絡舌象分類方法可縮短舌象數據深度學習的訓練時間，降低訓練量；利用卷積神經網絡構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，避免環境對人工觀測造成的干擾，方便醫患之間隨時隨地進行病情追蹤與反饋，且應用前景廣闊；利用非平穩信號突變檢測技術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；利用神經網絡對健康人和腦血管病人脈象信號進行對比分析。

新技術的應用促進了舌診、脈診等研究與多學科的交叉，不斷深化傳統醫學對舌象、脈象等技術的理解。需要注意的是，目前僅有舌診圖像分析技術發展較快，這也表明傳統醫學之中，許多富有特色的診斷技術仍然缺乏理想的客觀化采集與轉化應用途徑。

展 望

傳統醫學歷來注重醫生自身的診斷經驗和技巧。盡管傳統醫學強調患者的個體差異，但在揭示疾病本質的過程中，診斷要素的客觀化、標準化，有助于醫生尋找疾病的演變規律，更好地指導臨床。

得益于生物醫學工程、大數據、深度學習、高速網絡等技術的進步，海量的中醫四診數據有極高的分析挖掘價值，這些新的變化，促使中醫診斷學不斷向前分化發展，也為現代醫學的發展提供了新的研究思路。例如，舌苔與腸道菌群之間的關系研究，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三者之間的關系6，其研究得以開展的重要前提和基礎，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技術僅為現代醫學服務，事實上中醫相關研究亦能使用CT、磁共振診斷等影像學技術進行中醫診斷或療效評價。例如，通過影像學技術，建立小關節脫位、關節欠對稱等診斷的標準化，為“骨錯縫、筋出槽”這一傳統中醫骨傷學理論提供客觀、可視化的證據支持7。同時還可用于頸椎病、肩周炎、腰椎間盤突出等疾病中醫治療前后的療效評價8。這些都是中醫診斷技術與思想現代化的典范，同時也說明，傳統醫學完全可以與現代科學技術有機結合。

目前中醫四診相關系統的研發，還面臨著一系列應用推廣難題。診斷技術及指標的統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國際標準方面仍顯匱乏，我國在此領域話語權嚴重不足，目前僅有2項舌診標準獲得國際認可。

如同影像設備的迭代發展提升現代醫學診斷效率一樣，中醫四診設備同樣需要先進技術的支持。打通傳統醫學與現代技術的觀念壁壘，借助適當的新技術，將過去難以延續的中醫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特色診療平臺，帶動遠程醫療、移動醫院、社區醫院、家庭醫生、個人終端等場景的整合，最終實現中醫診斷資料的平臺共享和診斷技術的與時俱進。