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编号:10282320
计算机模拟中医诊断的客观化研究*
http://www.100md.com 《北京中医药大学学报》 1999年第4期
     作者:李宇航 靳琦 牛欣 王庆国 庞鹤 王玉来 杨学智 刘起旺 刘燕池 傅骢远 宋天彬 杨冰

    单位:北京中医药大学 北京100029

    关键词:计算机;中医诊断;TCMCADS生成系统;脉诊客观诊断系统;舌诊学习系统

    北京中医药大学学报990404 研制适用于中医临证及辅助教学的计算机模拟系统,创意于1991年9月,其基本构成共分为10大系统。该项研究先后得到北京中医药大学基础医学院、国家中医药管理局、国家自然科学基金、国家教委博士点专项基金等的资助。到目前已经完成TCMCADS(中医临床辅助辨证系统)生成系统、脉诊客观诊断系统、舌诊学习系统及其配套子系统的研制。

    1 TCMCADS生成系统

    利用现代计算机技术,辅助并模拟复杂的中医诊疗过程,促进中医药学的现代化发展,是继承和发扬中医药学的一项世纪性研究课题。70年代以来,国内外学者为此付出了艰辛的劳动,虽然取得了很大的成绩,但迄今为止,未能从根本上解决符合中医特点的多信息处理技术,究其原因:①参与辨证的客观指标量化不足; ②所研制的中医临床诊断系统,专家辅助诊断系统大多难以克服处理信息局限、通用兼容性差、用户难以参与等不足; ③病域涵盖面窄, 难以突破专家专病模式; ④建立中医临床诊断系统或专家辅助诊断系统往往耗资大、 周期长, 还要投入大量人力物力等。这些都限制了本项研究的发展。
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    基于以上分析,经北京中医药大学、中国医学科学院的中医、西医、生物医学工程及计算机方面的有关专家共同论证,根据临床、科研及教学等需要,精心设计,联合研制出TCMCADS自动生成系统。这是在利用计算机技术模拟中医辨证研究方面的一项突破性尝试。

    1.1 TCMCADS生成系统特点

    1.1.1 动态生成:使用本系统生成器,临床医生可根据自己的需要建立并生成针对任意一种病证的临床或专家辅助辨证系统(包括带有各种不同诊治特色经验的临床辅助辨证系统),可通用于不同对象、不同病种及不同临床科室,从而克服了其他软件所存在的病域涵盖面窄、应用范围局限等障碍。

    1.1.2 动态维护:在临床使用所生成的辅助辨证系统过程中,随时可调用生成系统不断增加新病种,扩充新知识,系统能自动扩容记录、维护并管理各种信息以备调用。集辨证系统、生成系统于一体,突破了专家专病模式。目前研制的TCMCADS生成系统(95版),能供999位医生自动建库,每位医生可以建立999个病种,总计容纳近百万病种。大信息量处理功能,为建立BBS奠定了基础,有利于国内国际信息交流。
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    1.1.3 自动编程:本系统设计面向用户,使用者不但不需要编程语言背景,甚至没有任何经验的初学者亦能愉快胜任。只需进行简单操作,计算机便会自动完成多数据库结构的建立,辨证判别模式的生成,通用模块的连接等多项复杂过程。不需要大量资金的投入,并且省时省力,以往需要数年才能完成的工作,现在几小时即可完成,大大提高了工作效率。

    1.1.4 平台操作:提供症状分类筛选平台、开放性症状数据库、开放性方剂数据库、症状分类通用模式等,为用户创造了良好的参与环境。同时,平台操作提供了多方位的症状选择确认录入方式,并可随时调用常用处方切入到当前环境中。因此,较好地克服了通常建立数据库时,需要大量文字输入的瓶颈障碍。

    1.1.5 通用模块:模糊差别、数据处理、信息管理、脉象参数分析等群体通用模块的使用,既提高了运行效率,更保证了系统的规范性及统一性。

    1.2 中医临床辅助辨证系统功能特点
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    1.2.1 自动辨证功能:可根据模糊判别模式模拟建库者的临床经验进行中医辨证,报告诊断结果,包括立法方药、诊断概率等,并能打印出完整的病历及处方。

    1.2.2 多路脉诊信息接口:诊断过程中,可任意选择多功能诊断仪诊脉接口、位数形势组合诊脉接口、或库知识诊脉接口参与辨证。传统诊脉与现代技术相结合,脉诊结果数据化、标准化,使诊断辨证结果更趋于客观。

    1.2.3 图谱辅助辨舌接口:诊断过程中,除提供库知识辨舌接口外,还备有彩色舌象图谱调用接口。参图辨舌具且有一定的辅助辨舌意义,亦有利于辅助临床教学。另外,微观摄像扫描探头客观辨舌子系统正在研制中。

    1.2.4 方剂数据库应用子系统:数据库包括方剂的主治、功效、组成、用法等,可在临床门诊过程中,随时根据需要直接调用各种处方,亦可辅助中医方剂教学。

    1.2.5 复诊子系统:能根据姓名、时间调用患者的既往病历。加减处方、修正病情后即可打印出复诊病历及处方。
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    1.2.6 病案管理子系统:系统对于初诊、复诊均按照规范格式记录每一个病历,以便今后查询;可按中医病名、西医病名、中医立法、主方、患者姓名、就诊日期等分类检索、浏览、打印病历;为临床科研的病历观察统计分析,提供了极大的方便。

    2 脉诊客观诊断系统

    脉诊作为中医的标帜,人所共识。脉学的发展与整个中医学的发展息息相关。因此利用现代科学技术手段对脉象学进一步深入研究,具有重要的历史意义及现实意义。就脉象仪及其软件的研制而言,由于历史的原因,迄今还没有重大的改革与进展,没有从根本上解决脉诊的客观化问题,其关键在于:①脉象形成的机理尚未完全搞清;②从28脉研究脉象,难以执简驭繁;③没有一种能较全面反映脉象属性变化的脉诊仪问世。鉴于以上认识,我们在深入探求脉诊位数形势形成机理及其内在规律的基础上进行应用性研究,完成了“脉诊客观诊断系统”的研制。系统主要包括以下两部分:

    2.1 硬件部分——多功能诊断仪的研制
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    历代医家奉为“神、圣、工、巧”的诊断技能中,“巧”是由触压觉获取的一个三维脉象信息。因此我们认为,仅从寸口获取脉的压力信息是远远不够的。应该力求从多途径、多指标获得位数形势变化的复合信息。1988年以来,我们对所研制多功能诊断仪经历3次改型,又由分立原件,集合成为综合仪器。既可实现压力脉图、阻抗血流、容积脉图、心电信号同时采集,又可分别用于压力脉图、心电、阻抗血流、指容积波的单项测定。

    压力信号探头芯片采用最新微压晶体,精度提高约5倍以上,且耐压、耐用、量程大。触头设计模拟指形与小型阻抗血流探头以及心电电极合为一体。配有时钟信号。集成多路探头置于腕部寸口处,一次打压即可采集四路信号并给出血压值,是探头设计的一项创新。采集到的模拟信号,可存储于磁计录仪,离线处理;更可以直接输入微机模/数(A/D)转换后,实时参数分析。

    2.2 软件部分——脉诊参数分析系统的研制

    A/D转换后,数字信号由存贮单元调入,先进行平滑模块和数据模块的预处理。所研制的集合软件包在大容量、高速的微机支持下,可将过去需30min的计算过程在数秒内完成。
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    2.2.1 时域信号处理: 能鉴别6~8种脉图模式,每种均有上百个脉图参数。系统有图像识别和累加器功能,对离散度大的参数可自动或人工校正。四路信号又可同时分析处理。

    2.2.2 频域信号分析:四路信号经逆富立叶(FFT)变换,可得到四路功率谱密度图、位相角图及寸口桡动脉处的输入阻抗的模和图谱。将时域并不突出的现象,以频域的特征参量表示,这是本软件的一项新尝试,从而填补了无创技术检测难以实现的心血管参数指标的空白,诸如血管顺应性、脉管弹性、粘性、惯性、反射率等。

    2.2.3 二次信号处理:采集到的脉诊时域和频域的客观信息,根据近30年来积累的20余种脉图的典型特征参数,经数据动态分析、图像识别、模糊判别模块等二次信号处理后,其结果可多图像输出显示,打印。也可按位数形势四属性归类后参与TCMCADS的自动辨证。

    中医学的发展,脉诊是关键。上述的脉诊客观诊断系统,随着软件、硬件技术的不断完善,客观量化的计算机辅助诊脉并参与辨证,无疑是脉学发展的一个突破口,这正是历代医家梦寐以求的理想目标。
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    实现脉诊的客观化、标准化是目前科研领域一项重要研究课题。脉诊客观诊断系统,通过硬件客观采集多项脉诊信息及软件模/数转换处理,促进了脉诊的客观诊断。硬件——多功能诊断仪从“脉象、阻抗、血流、心电”多个方面对人体进行客观诊断、分析,并给出相应的诊断结果。软件——参数分析系统,既能从时域段取出有诊断意义的参数,又可从频域得到现有医疗仪器难以获得的全新诊断信息,包括图形及二次处理的上百个客观参数,这一临床诊断的突破,在国内外处于领先地位。

    3 舌诊学习系统

    舌诊在中医理论体系及诊疗实践中占有非常重要的地位。舌诊学习系统精选120余幅具有代表性的彩色舌象图谱,经先进的声像技术处理编制而成。操作加入多热点界面切换,运行更加灵活;采用多媒体技术,配有相应的图像、音响、文字资料,图文声的完美结合增加了学习过程中的直观性和趣味性,提高了教学效果。

    本系统主要有基础知识、舌诊学习、舌诊训练、舌诊测验、舌象检索、舌象浏览6大部分,以及系统说明和系统服务等辅助功能。
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    3.1 基础知识

    为本软件的总论部分,为使用者提供舌诊基本概念、基础知识等良好文本阅读学习环境。

    3.2 舌诊学习

    即舌诊学习的各论部分。主要结合典型的、具体的彩色舌象图谱,学习有关舌象描述、舌象所主病证等临床辨舌技能。主窗口图文并茂,资料丰富,并设有“热键”,能迅速切换屏幕,使操作更加灵活方便。

    3.3 舌诊训练

    可用于训练、提高临床辨舌技能,亦是复习和巩固前一阶段所学知识的最佳环境。进入训练主窗口, 计算机随机形成若干组训练试题, 每组试题给出1个文本框及3个舌象图谱, 训练中伴随音乐提示, 同时设有“答案提示”按钮。操作方便, 趣味性强。

    3.4 舌诊测验
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    用于考核前一阶段的学习情况、测试临床舌诊水平或各种人员的舌诊模拟考试。进入测验主窗口,以鼠标单击“形成测验题”按钮,则会自动随机生成测验题,同时发出音乐以提示测验题的形成。选择出舌象图谱所对应的文本框进行测验,结束后可显示或打印出测验成绩报告。

    3.5 舌象检索

    可按舌色、舌形、舌苔、苔色、苔质等分类检索舌图。检索主窗口包括舌象图谱、编号、名称、舌象描述、主病等全部内容。

    3.6 舌象浏览

    每屏给出24个按照一定比例缩小的舌象图谱,并可迅速切换便于浏览全部舌象。只要用鼠标单击某一图谱,便呈现出该舌象图谱的放大舌象及有关说明资料。集浏览、复习、检索功能于一体。既有利于舌象的综合鉴别,又能充分体现出本系统的直观性和统一性。

    3.7 系统说明
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    详细介绍本系统的安装及操作方法。

    3.8 系统服务

    提供音乐设置功能,用户可自行设置系统运行时是否需要音乐提示。另外,本系统还为用户提供了计算器、钟表、记事本等多项服务功能。

    使用舌诊学习系统既可以学习舌诊基础知识,又可训练并提高临床辨舌的技能,还可以通过本系统来测试临床辨舌水平。寓学于乐,实用性强,可供中医、西医、教学、临床、科研等人员使用,亦可供中医爱好者自学使用。

    4 系统配制

    上述系统均在Ms Windows 3.1以上环境运行。需要Windows环境下的中文系统支持。计算机应为80486DX以上配制,具有8MB以上内存。要求安装TCMCADS生成系统的硬盘环境,至少拥有20MB可利用空间;脉诊客观诊断系统10MB;舌诊学习系统12MB。显示器显示模式应为800×600以上,显示卡内存至少512KB,需要Ms Mouse 或兼容Mouse。
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    中医诊断的客观化,是中医学发展和提高的一项重要任务。脉诊和舌诊在中医临床中是最具中医特色的诊断方法。故脉诊和舌诊的客观化、标准化尤为重要。目前完成的上述3个系统,是刻意追求从客观诊断到客观辨证的一种全新尝试。是我们正在研制的中医系列10大系统的重要组成部分。

    *国家自然科学基金,国家中医药管理局科研基金,国家教委博士学科点专项科研基金,山西省自然科学基金等资助项目

    获北京市优秀教学成果一等奖,北京中医药大学优秀教学成果一等奖,北京中医药大学科技进步二等奖

    作者简介:刘起旺 山西医科大学第一附属医院 山西030001

    (收稿日期:1999-01-08), 百拇医药