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)

中醫舌象指舌色、舌形、舌態、苔色、苔質等方面的綜合表現,舌形是舌象的重要內容,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展,舌圖像分割和舌形特征參數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,減少了中醫醫師在診療時受到的主客觀因素影響,為從中醫角度客觀認識疾病提供舌診數據支持。本文概括總結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,常見舌形特征參數的臨床意義和舌形特征客觀化在中醫臨床診療中的應用,以期為中醫舌診客觀化研究提供參考。

1 舌形的分類及其臨床意義

中醫理論中,舌形為舌體形、質的體現,其內容包括舌體的胖瘦、齒痕、老嫩、點刺及裂紋等。清代醫家楊云峰言:“凡內外雜證,無一不呈其形,著其氣于舌。”[2]通過觀察舌形,可以診病察證,了解疾病病機的發展規律。相較于舌色、舌苔,舌形所受外界的影響較小,并且舌體形態特征難以在短時間內改變,客觀性更強,所以觀察舌形在中醫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、唇部及口腔環境中分割出來。常用的舌圖像分割技術有:傳統的醫學圖像分割技術,包括基于邊緣、區域、閾值的分割方法;基于深度學習的圖像分割技術,包括卷積神經網絡、全卷積神經網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,或結合使用其他方法,以應對不同質量的舌象原始圖片,滿足不同條件的分割需求和實現更精準的舌體區域分割,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,以及對齒痕數量、深度的測量。

2.2.3 老嫩舌 舌體的老嫩是舌形和舌質的綜合體現。老舌顏色較深暗,舌質粗糙蒼老;嫩舌顏色較淡,舌體細膩嬌嫩,可反映疾病的虛實狀態。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,根據點刺所在部位和數量,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分,正確識別其所在部位并計算數量,是點刺舌客觀化研究的主要內容。

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、深淺及數量各不相同,多由精氣虧虛或熱耗陰津令舌體失養所致。如何精確提取出裂紋所在區域,以及測量其數量、形態,是裂紋舌客觀化方法的主要研究內容。

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 舌形特征參數的臨床意義 目前,在中醫臨床研究中,常應用舌診客觀化儀器采集舌部圖像,根據計算機系統將舌形特征轉換為參數形式進行研究分析。見表3。

表3 臨床常用舌診儀、舌圖像分析系統及舌形參數意義

3 舌形特征客觀化在中醫臨床診斷中的應用

舌形特征參數可以輔助中醫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專家辨識以獲取舌形類型及客觀參數,觀察舌形特征與疾病間的關聯。

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,發現舌體存在裂紋和齒痕的患者發生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,通過中醫專家現場診斷的方式獲取舌象信息,發現人類免疫缺陷病毒/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系列中醫舌面脈信息采集及輔助診斷系統,分析不同營養狀態下的化療后胃腸腫瘤患者舌象參數,發現重度營養不良的胃癌患者和存在營養風險的大腸癌患者瘀斑指數更高,重度營養不良的大腸癌患者齒痕指數更高。陳聰等[39]通過TF-Ⅰ型中醫舌面診儀采集高血壓患者舌象,用SMX System軟件獲取舌象參數,結合舌色參數分析對比后發現,與高血壓裂紋舌患者舌色參數比較差異較顯著,即顏色更加深暗,符合中醫對高血壓病機特征的解釋。舌形中裂紋、齒痕、瘀斑的出現能夠提示以上疾病的發生,從而幫助疾病的診斷。

3.2 舌形特征客觀化與中醫證型診斷 舌形特征可以體現疾病病機的寒熱虛實,從而幫助中醫證型的診斷。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,發現冠心病痰瘀互結證患者舌體上齒痕、瘀斑、點刺的數量和面積相對更多、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,發現冠心病痰瘀互結證患者舌形的胖瘦指數更高,提示舌體偏于胖大[41],符合中醫對痰瘀互結證型舌形特征的描述。舌形特征參數的差異可以輔助冠心病痰瘀互結證的鑒別診斷。

此外,徐藝峰等[42]使用Smart TCM-I型中醫生命信息分析系統分析2型糖尿病及其主證患者的舌象參數后發現,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和胖瘦指數相對較高,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,發現隨陰虛程度加重,其舌部紋理指標的舌質參數ASM值降低而舌質參數ENT值升高,即舌部紋理更加粗糙。以上研究結果符合中醫對此類疾病及證型的舌象描述,為診斷疾病的中醫證型提供了客觀化依據。

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,發現經中醫益氣清毒綜合法治療后,患者舌形的裂紋、厚薄、腐膩、潤燥指數發生積極變化,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,發現經降糖藥物結合中藥健脾清化方治療后,患者舌質參數中的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網絡對舌部紋理進行定性、定量分析,發現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可視化模型開展舌體動態特征的客觀化研究[48],今后有望準確還原舌象的立體、動態特征,結合其他舌診內容共同開展研究分析。

4 總結與展望

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,為中醫提供了標準化、客觀化的診療依據,為觀察患者在疾病發展過程中舌形的動態變化、觀測疾病的演變規律提供了數據支持,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治療的有效率。舌形客觀化目前及今后研究發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、舌態等舌診內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,但仍會受到口腔環境、個人體質、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,還應當排除內外環境因素的影響,結合患者臨床癥狀體征和其他四診結果一起分析;3)舌形客觀化的研究方法甚多,仍處于研究階段,未形成統一共識,使得研究結果良莠不齊,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,仍需進一步統一舌形客觀化的研究方法,以此推進中醫舌診客觀化研究及其現代化臨床應用。

利益沖突聲明:無。