匹配儀器信號的中醫(yī)證候測量變量及計(jì)量模型

王俊文

0 引言

2019年10月，國務(wù)院發(fā)布的《中共中央國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新發(fā)展的意見》中提到“研究設(shè)立國家中醫(yī)藥科技研發(fā)專項(xiàng)、關(guān)鍵技術(shù)裝備重大專項(xiàng)和國際大科學(xué)計(jì)劃”，“研發(fā)一批先進(jìn)的中醫(yī)器械和中藥制藥設(shè)備”，吸引了信息技術(shù)等工程領(lǐng)域的專家關(guān)注中醫(yī)裝備研究，希望中醫(yī)也能順利對接現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，借助于各種檢測設(shè)備不斷升級輔助檢查手段，改變基于醫(yī)師主觀判斷、經(jīng)驗(yàn)積累的傳統(tǒng)中醫(yī)信息采集方法。

然而，中醫(yī)工程研究長期面臨跨學(xué)科人才缺乏、中醫(yī)理論具有復(fù)雜性和綜合性、難以用現(xiàn)代生物學(xué)等現(xiàn)代科技進(jìn)行醫(yī)理解釋，以及中醫(yī)界人員和其他學(xué)科人員存在溝通困難等諸多問題。其中，最關(guān)鍵的是中醫(yī)診療裝備的測量原理和中醫(yī)醫(yī)理對接困難。因此需要搭建橋梁來跨越中醫(yī)理論與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之間的“鴻溝”。

測量是按照某種規(guī)律，用數(shù)據(jù)來描述觀察到的現(xiàn)象，即對事物作出量化描述。測量是一種量化過程。在機(jī)械工程里面，測量指將被測的量與具有計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量在數(shù)值上進(jìn)行比較，從而確定二者比值的實(shí)驗(yàn)認(rèn)識過程。測量的客體就是測量變量，本文將中醫(yī)儀器的測量客體定義為最小測量單元，用中醫(yī)語言描述為測量元素，用工程學(xué)語言描述為測量變量。

由于中醫(yī)一直講究整體觀念和辨證論治，哪些因素可以作為診斷儀器的測量變量，尚無定論。本文希望建立一種簡單明確且可擴(kuò)展的“中醫(yī)理論-檢測設(shè)備”對接方法和體系：通過對中醫(yī)基礎(chǔ)理論中相關(guān)概念的梳理，解決由于中醫(yī)理論本身的多維性所導(dǎo)致的問題[1]；明確和統(tǒng)一中醫(yī)客觀化測量的客體，為中醫(yī)診斷信息的采集建立規(guī)范的測量變量體系，并促進(jìn)中醫(yī)智能設(shè)備研究的開展。

1 資料與方法

分析儀器測量的客體，根據(jù)測量學(xué)規(guī)律和需求，分析可測量客體的特點(diǎn)，并從中醫(yī)理論體系中尋找相應(yīng)的測量客體。

通過中醫(yī)診斷學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)回顧，梳理中醫(yī)病因、病機(jī)、病位、病性等中醫(yī)基礎(chǔ)理論和診斷學(xué)概念，以及經(jīng)絡(luò)腧穴等針灸概念，選擇合適的測量客體。中醫(yī)儀器測量變量應(yīng)該具備這些特點(diǎn)：邏輯獨(dú)立，邊界清楚，可區(qū)分測量變量和量值。比如證候要素中“陽虛”“陽亢”兩個(gè)證候要素，需要合并成“陽”這樣一個(gè)測量元素，把“虛”和“亢”等作為量詞，用測量變量的值來描述。

2 結(jié)果

2.1 定義中醫(yī)測量元素

中醫(yī)測量理論上包括病、證、癥及微觀指標(biāo)等多個(gè)層次的測量。其中，辨病、癥及微觀層次的測量與西醫(yī)疾病診斷和檢測類似，本文中暫不涉及；而證候?qū)哟蔚臏y量，則是中醫(yī)測量的特殊之處?，F(xiàn)代中醫(yī)研究很重視證候?qū)哟蔚臏y量，朱文峰[2]、張啟明等[3]提出了證素/證候要素的概念，對中醫(yī)證候進(jìn)行了分解和規(guī)范，得到了廣泛的應(yīng)用。

本研究提出的測量元素與證素/證候要素有相似之處，但不等同于證候要素。其區(qū)別在于證候要素是表示證候的最小單元，臨床醫(yī)生通過四診等方法收集到患者寒熱、疼痛等信息資料后,可以進(jìn)行證素判斷，確定病位(如心、肺、脾、肝、腎、胃、膽等)、病性(如寒、熱、濕、痰、氣虛、血虛、陰虛等)[4]；而測量元素是為了支持證候要素辨識而進(jìn)一步分拆出來的診斷細(xì)節(jié)，它可以不是證，而僅僅是病位、病因等任何一個(gè)最小可測量的元素或者變量。儀器研究者可以選擇一個(gè)元素進(jìn)行對標(biāo)和測量，不需理解中醫(yī)“證”的概念。

2.2 中醫(yī)證候測量元素及其分類整理

通過文獻(xiàn)回顧，收集關(guān)于證候要素/證素相關(guān)的文獻(xiàn)，獲取其中前人研究總結(jié)出來的證候要素/證素，作為候選最小測量變量的基本來源。朱文峰[2]對中醫(yī)診斷學(xué)教材和歷代書籍中關(guān)于證素、證候基本單元的概念進(jìn)行了全面梳理，通過逐項(xiàng)篩選，提取出了規(guī)范的通用證素53項(xiàng)，含病位證素20項(xiàng)、病性證素33項(xiàng)。此外，還有五官?？撇∥?項(xiàng)，以及尚待明確研究者10項(xiàng)。

本文在此基礎(chǔ)上，根據(jù)測量學(xué)原理和實(shí)際測量需求，進(jìn)一步將上述證候要素/證素拆分成最小中醫(yī)測量單元，或者說是測量元素。

定位證素，即心、肝、脾、肺、腎等(詳見表1)，全部保留作為定位測量元素；而定位證素中跟中醫(yī)特色流派相關(guān)的概念，歸為流派測量變量，如太陽、陽明、少陽、太陰、厥陰、少陰是傷寒派測量元素；衛(wèi)分、氣分、營分、血分是衛(wèi)氣營血測量元素；胸膈[上焦]、少腹[下焦]、脾胃[中焦]是三焦辨證測量元素。

定性證素很多是由兩個(gè)元素組成的復(fù)合概念，比如陰虛，是由陰和虛兩個(gè)概念復(fù)合組成，需要先進(jìn)行拆分，才能得到可測量的最小組成單元，即測量元素，包括精、神、氣、血、津、液、陰、陽；風(fēng)、寒、暑、濕、燥、火、疫、痰、食、蟲；毒、瘀、水、飲、熱；怒、思、悲、恐、驚、憂、喜、虛、實(shí)、閉、脫、積、結(jié)、停。

這些測量元素可作為測量變量和儀器測量信號相匹配，并通過儀器測量信號的大小對這些變量進(jìn)行賦值。

2.3 構(gòu)建中醫(yī)證候測量變量體系

為了方便使用，將測量變量進(jìn)行分類整理，每一類盡量涵蓋本分類下所有相關(guān)中醫(yī)概念；分類和分類之間不互相交叉；每個(gè)測量變量概念之間也能互相獨(dú)立不交叉；共將測量變量分為5個(gè)大類，分別用于確定病位、描述中醫(yī)生理、中醫(yī)病機(jī)或病性、適應(yīng)不同中醫(yī)理論流派，以及用于眼、耳等?？茰y量變量。各大類所包括的測量變量如表1所示，類型以及所包含的變量都可以根據(jù)測量需求再增加。

中醫(yī)證候測量變量體系如下。

(1) 變量類型1(定位)：心、肝、脾、肺、腎、胃、膽、小腸、大腸、膀胱、三焦、心神[包]、胞宮、經(jīng)絡(luò)、筋骨、關(guān)節(jié)等。

(2) 變量類型2(生理)：精、神、氣、血、津、液、陰、陽等。

(3) 變量類型3(病因病機(jī))：風(fēng)、寒、暑、濕、燥、火、疫、痰、食、蟲；虛、實(shí)、毒、瘀、水、飲、熱、閉、脫、積、結(jié)、濁、石等。

(4) 變量類型4(流派相關(guān))：太陽、陽明、少陽、太陰、厥陰、少陰；衛(wèi)分、氣分、營分、血分；胸膈[上焦]、少腹[下焦]、脾胃[中焦]等。

(5) 變量類型5(專科)：目(肉輪、血輪、氣輪、風(fēng)輪、水輪)、耳、鼻、咽、齒等。

儀器測量時(shí)，可以采用單獨(dú)測量定位變量、生理變量、病機(jī)變量，也可以將單個(gè)變量進(jìn)行組合，比如太陽陽明合病、心血、肝陽等；此外，所有的測量變量均可以再行擴(kuò)充或者細(xì)化，根據(jù)新的檢測技術(shù)或者檢測手段，豐富中醫(yī)證的測量變量體系。

為了適應(yīng)不同流派的測量需求，將流派測量變量單列，一方面使經(jīng)典概念更清晰明確，另一方面也便于不同流派的接入和融合共存。

2.4 測量變量的計(jì)量模型及示例

在實(shí)際應(yīng)用中，測量變量主要用于各類型的中醫(yī)診斷設(shè)備研發(fā)，以及基于中醫(yī)診斷設(shè)備所采集到的信息而構(gòu)建的信息化系統(tǒng)。根據(jù)中醫(yī)整體觀念以及四診合參的傳統(tǒng)做法，同一患者的多源信息可用測量變量和計(jì)量模型進(jìn)行打標(biāo)和計(jì)量。下述為利用測量元素對各種中醫(yī)診斷設(shè)備和方法所收集到的信號進(jìn)行打標(biāo)和計(jì)量的方法示例。

2.4.1 根據(jù)儀器測量原理來獲取測量變量的具體數(shù)值

以舌象檢測為例，可根據(jù)分區(qū)來檢測心、肝、脾、肺、腎等定位要素，同時(shí)，結(jié)合舌質(zhì)和舌苔的形狀、顏色、厚薄程度，檢測寒、熱、火、濕、虛等病機(jī)要素。中醫(yī)脈診也是通過寸、關(guān)、尺三部來確定定位要素，同時(shí)結(jié)合脈率、流利度等特征，來檢測寒、熱、痰、淤等病機(jī)要素。這都是從綜合到細(xì)分的檢測方法，是對傳統(tǒng)中醫(yī)診斷方法的模擬。

2.4.2 所有的測量變量均可以再行擴(kuò)充或者細(xì)化

在傳統(tǒng)綜合檢測的基礎(chǔ)上，根據(jù)新的檢測技術(shù)或者檢測手段，豐富中醫(yī)證的測量變量體系。比如紅外檢測信號的計(jì)量模型如圖1所示，某紅外儀采用面部全息分區(qū)的溫度值來對病位變量進(jìn)行計(jì)量。在診斷時(shí)，醫(yī)生根據(jù)五臟分區(qū)數(shù)值便可以判斷病位主要在脾，其次在肝。

圖1 紅外檢測儀面部全息分區(qū)溫度值

2.4.3 主觀性測量變量

癥狀的測量測量方法，一是選擇量表或者評分工具，如疼痛，可以采用視覺模擬評分法(visual analogue scale，VAS)評分[5]；二是采用簡單的模糊計(jì)量的方法[6]，按無(0)、輕(1)、中(2)、重(3)計(jì)分。

2.4.4 比較和排序算法

為便于計(jì)算，本文進(jìn)一步統(tǒng)一計(jì)量規(guī)則，以滿分“10”或者特別嚴(yán)重者所記“3”為100%，無則為0，中間按分值轉(zhuǎn)換成百分比，作為比較或者排序等計(jì)算算法的基礎(chǔ)。

3 討論

中醫(yī)界已經(jīng)開發(fā)了四診儀、經(jīng)絡(luò)儀等儀器設(shè)備，未來還會有越來越多的裝備可以獲得各種人體檢測信號。為了高效和系統(tǒng)地對這些裝備信號進(jìn)行符合中醫(yī)理論的解讀，需要建立裝備檢測原理與中醫(yī)醫(yī)理之間的匹配方法和對應(yīng)接口，明確裝備檢測信號對于中醫(yī)疾病診斷、辨證論治和療效評價(jià)的價(jià)值，使得新技術(shù)新裝備為中醫(yī)所用，也便于理工科工程技術(shù)人員理解并研發(fā)中醫(yī)裝備。

本文基于中醫(yī)界關(guān)于“證”尤其是“證素”的研究文獻(xiàn)，通過綜合、整理、分拆等方法所建立的“證”的測量元素體系，是一個(gè)穩(wěn)定而開放的模型。穩(wěn)定是指植根于傳統(tǒng)的中醫(yī)基礎(chǔ)理論和中醫(yī)診斷學(xué)研究，開放是指該模型可以不斷增加細(xì)化以接入各種設(shè)備，包括基于不同測量原理可以為中醫(yī)所用的檢測設(shè)備。比如可穿戴設(shè)備對汗的檢測，歸到“液”，但是汗液的多少，可以達(dá)到定量檢測；對神的檢測，目前有影像學(xué)研究基于步態(tài)分析或者面部表情變化，可以檢測到中醫(yī)生理元素“神”。

在建立中醫(yī)測量體系的基礎(chǔ)上，中醫(yī)工程領(lǐng)域可以通過各種裝備對中醫(yī)人體進(jìn)行系統(tǒng)化分解測量，并建立多源信息融合模型，對客觀化檢測得到的信息進(jìn)行綜合處理。這一從整體到分解，再從分解到綜合的過程，既符合中醫(yī)整體觀念，也能方便地對接基于還原論的現(xiàn)代生物科技和各種檢測手段。能解決制約中醫(yī)藥裝備研究或者說是中醫(yī)理論現(xiàn)代化研究的核心問題，便于理工科等跨學(xué)科研究者的理解和介入，促進(jìn)和加速中醫(yī)診斷裝備的研發(fā)。

同時(shí)，對于中醫(yī)界內(nèi)部來說，以此為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)對中醫(yī)醫(yī)生辨證分型及療效評價(jià)思維的模擬，用客觀信息減少診療過程中人為因素的影響，協(xié)助中醫(yī)傳承或進(jìn)行自動計(jì)算，更高效率地解決未來大數(shù)據(jù)時(shí)代大量醫(yī)案和病案的處理、推薦、篩選和排序等問題。

4 結(jié)論

本研究對中醫(yī)證候測量變量的明確，以及對于計(jì)量模型的構(gòu)想盡量全面系統(tǒng)，以方便組合、計(jì)量和綜合使用。但它不是封閉完美的指標(biāo)體系，某一測量變量現(xiàn)在未被列入，可能以后會被列入；某一測量變量現(xiàn)在還不能準(zhǔn)確計(jì)量，或許以后會有辦法進(jìn)行計(jì)量。本研究希望能啟發(fā)性地來使用這些測量變量，因此對變量體系的接入方法進(jìn)行示例說明，希望能將各種檢測設(shè)備對標(biāo)這些測量變量，并通過這些測量變量接入到中醫(yī)基礎(chǔ)理論中，不斷豐富和細(xì)化中醫(yī)診斷中的客觀化檢測指標(biāo)，并使儀器測量信號能更便捷地應(yīng)用于中醫(yī)臨床。

由于中醫(yī)的整體觀念，多種中醫(yī)診療設(shè)備所檢測到的指標(biāo)都難以直接形成準(zhǔn)確的整體診斷，中醫(yī)診斷時(shí)往往需要根據(jù)四診合參的原理，綜合利用多種設(shè)備檢測到的信號。本文對基礎(chǔ)理論的復(fù)雜概念進(jìn)行分解后得到的中醫(yī)測量元素，一端連接中醫(yī)基礎(chǔ)理論，一端連接設(shè)備檢測信號，在中醫(yī)的傳統(tǒng)知識體系和現(xiàn)代科技體系之間建立起鏈接和橋梁，對于各種中醫(yī)信息化系統(tǒng)的開發(fā)，尤其是中醫(yī)智能輔助診斷系統(tǒng)的開發(fā)，以及各種中醫(yī)裝備的研發(fā)和臨床使用，都是不可或缺的中醫(yī)工程學(xué)基礎(chǔ)理論依據(jù)，有重要的作用和意義。