舌形特征的提取与分析技术研究及其在临床诊断中的应用进展

夏雨墨 王庆盛 冯 晓 肖欣昂 王忆勤 许朝霞

(1 上海中医药大学,上海,201203; 2 上海市健康辨识与评估重点实验室,上海,201203)

中医舌象指舌色、舌形、舌态、苔色、苔质等方面的综合表现,舌形是舌象的重要内容,包含舌体的胖瘦、齿痕、老嫩、点刺及裂纹等特征。随着图像分割及深度学习等技术的应用与发展,舌图像分割和舌形特征参数提取的准确性得到提升[1]。舌诊仪的研究及临床应用不断取得进展,减少了中医医师在诊疗时受到的主客观因素影响,为从中医角度客观认识疾病提供舌诊数据支持。本文概括总结了近年来舌图像的分割方法,不同舌形特征的提取与分析技术,常见舌形特征参数的临床意义和舌形特征客观化在中医临床诊疗中的应用,以期为中医舌诊客观化研究提供参考。

1 舌形的分类及其临床意义

中医理论中,舌形为舌体形、质的体现,其内容包括舌体的胖瘦、齿痕、老嫩、点刺及裂纹等。清代医家杨云峰言:“凡内外杂证,无一不呈其形,著其气于舌。”[2]通过观察舌形,可以诊病察证,了解疾病病机的发展规律。相较于舌色、舌苔,舌形所受外界的影响较小,并且舌体形态特征难以在短时间内改变,客观性更强,所以观察舌形在中医临床诊疗疾病时具有重要价值[3]。

2 舌形特征的提取与分析技术研究

2.1 舌图像的分割 提取和分析舌形特征,首先需要对舌体进行轮廓识别和分割。舌图像分割的难度在于将舌体从周围颜色近似的面部、唇部及口腔环境中分割出来。常用的舌图像分割技术有:传统的医学图像分割技术,包括基于边缘、区域、阈值的分割方法;基于深度学习的图像分割技术,包括卷积神经网络、全卷积神经网络和条件随机场模型等,其各自适用范围和特点各不相同[4-7]。近年来的研究常在阈值分割、轮廓模型和深度学习等原有方法的基础上进行改进,或结合使用其他方法,以应对不同质量的舌象原始图片,满足不同条件的分割需求和实现更精准的舌体区域分割,为下一步舌形特征的定性、定量分析奠定良好基础。见表1。

表1 常见的舌图像分割技术及特点

2.2 不同舌形特征的识别和提取方法

2.2.1 胖瘦舌 胖大舌较正常舌体而言大而肥厚,甚则舌溢满口,多与水湿、内热等病理因素相关;瘦薄舌比正常舌体更小且薄,多提示为虚证。胖瘦舌的识别重点主要为舌体的面积和厚度。

2.2.2 齿痕舌 齿痕舌多因水湿泛溢舌面,舌体胖大受牙齿挤压,以致舌边缘产生痕迹。对舌体齿痕识别的研究重点主要在于边缘提取,以及对齿痕数量、深度的测量。

2.2.3 老嫩舌 舌体的老嫩是舌形和舌质的综合体现。老舌颜色较深暗,舌质粗糙苍老;嫩舌颜色较淡,舌体细腻娇嫩,可反映疾病的虚实状态。但目前对于舌体老嫩的客观化研究较少。

2.2.4 点刺舌 点刺为凸起于舌面的星点或芒刺,根据点刺所在部位和数量,可以了解邪热的程度及所在的脏腑。将舌面点刺和正常舌苔进行区分,正确识别其所在部位并计算数量,是点刺舌客观化研究的主要内容。

2.2.5 裂纹舌 病理性的舌面裂纹沟中往往没有舌苔覆盖,裂纹的形状、深浅及数量各不相同,多由精气亏虚或热耗阴津令舌体失养所致。如何精确提取出裂纹所在区域,以及测量其数量、形态,是裂纹舌客观化方法的主要研究内容。

目前,舌形特征的识别和提取方法研究主要集中在胖瘦舌、齿痕舌、点刺舌及裂纹舌,对舌体老嫩的客观化研究较少,不同舌形特征的识别和提取方法具有各自的优势。见表2。

表2 不同舌形特征的识别及提取方法

2.3 舌形特征参数的临床意义 目前,在中医临床研究中,常应用舌诊客观化仪器采集舌部图像,根据计算机系统将舌形特征转换为参数形式进行研究分析。见表3。

表3 临床常用舌诊仪、舌图像分析系统及舌形参数意义

3 舌形特征客观化在中医临床诊断中的应用

舌形特征参数可以辅助中医临床的疾病诊疗和证型判别[34-35],多次记录、对比舌形客观化指标则有助于观测药物疗效和疾病预后。可运用舌诊仪或其他拍摄装置获得舌象图片,然后通过计算机软件或专家辨识以获取舌形类型及客观参数,观察舌形特征与疾病间的关联。

3.1 舌形特征客观化与疾病诊断 舌形特征在疾病诊断的过程中可以起到辅助作用。关媛媛等[36]应用TDA-1型小型舌象仪采集2型糖尿病患者及2型糖尿病足患者的舌图像,通过专家辨识的方法获取舌形指标,发现舌体存在裂纹和齿痕的患者发生2型糖尿病足的概率更高。陶庄等[37]运用道生舌象仪采集艾滋病患者舌象,通过中医专家现场诊断的方式获取舌象信息,发现人类免疫缺陷病毒/艾滋病患者舌形以齿痕舌、裂纹舌和瘀斑舌为主。任芳华等[38]应用DS01系列中医舌面脉信息采集及辅助诊断系统,分析不同营养状态下的化疗后胃肠肿瘤患者舌象参数,发现重度营养不良的胃癌患者和存在营养风险的大肠癌患者瘀斑指数更高,重度营养不良的大肠癌患者齿痕指数更高。陈聪等[39]通过TF-Ⅰ型中医舌面诊仪采集高血压患者舌象,用SMX System软件获取舌象参数,结合舌色参数分析对比后发现,与高血压裂纹舌患者舌色参数比较差异较显著,即颜色更加深暗,符合中医对高血压病机特征的解释。舌形中裂纹、齿痕、瘀斑的出现能够提示以上疾病的发生,从而帮助疾病的诊断。

3.2 舌形特征客观化与中医证型诊断 舌形特征可以体现疾病病机的寒热虚实,从而帮助中医证型的诊断。在冠心病常见证型的舌形研究方面,王彬等[40]应用YM-Ⅲ系列舌诊仪采集冠心病患者舌部图像,发现冠心病痰瘀互结证患者舌体上齿痕、瘀斑、点刺的数量和面积相对更多、更大;也有研究者应用ZBOX-I型舌脉仪和SMX System 2.0舌面分析软件采集分析冠心病患者舌象,发现冠心病痰瘀互结证患者舌形的胖瘦指数更高,提示舌体偏于胖大[41],符合中医对痰瘀互结证型舌形特征的描述。舌形特征参数的差异可以辅助冠心病痰瘀互结证的鉴别诊断。

此外,徐艺峰等[42]使用Smart TCM-I型中医生命信息分析系统分析2型糖尿病及其主证患者的舌象参数后发现,2型糖尿病患者阴虚证、阴阳两虚证和气阴两虚证的裂纹参数和胖瘦指数相对较高,提示上述证型患者舌体胖大且裂纹较多;段梦遥等[43]应用TFDA-1型舌诊仪采集高血压阴虚证患者舌象,通过TDAS 3.0软件获取舌象参数,发现随阴虚程度加重,其舌部纹理指标的舌质参数ASM值降低而舌质参数ENT值升高,即舌部纹理更加粗糙。以上研究结果符合中医对此类疾病及证型的舌象描述,为诊断疾病的中医证型提供了客观化依据。

3.3 舌形特征客观化与疗效评估、疾病预后 在中药的疗效评估方面,唐晓玲等[44]应用YM-Ⅲ型舌脉象仪采集并分析肺癌中晚期患者治疗前后的舌象,发现经中医益气清毒综合法治疗后,患者舌形的裂纹、厚薄、腐腻、润燥指数发生积极变化,提示气血渐复。王洁等[45]使用TDA-1型小型舌象仪采集并比较2型糖尿病患者治疗前后的舌象,发现经降糖药物结合中药健脾清化方治疗后,患者舌质参数中的CON和ENT值降低,提示舌部纹理比治疗前更加细腻润泽,接近正常舌象。舌形特征参数的改变可以反映患者在治疗前后脏腑气血的变化,以评估药物的疗效。

在判断疾病预后方面,王亚楠等[46]应用智能手机的高清摄像头拍摄慢性萎缩性胃炎患者的舌象,通过多尺度卷积神经网络对舌部纹理进行定性、定量分析,发现不同舌形与胆汁反流、腺体萎缩以及胃黏膜的病理变化具有相关性,能够反映疾病发展过程中脾虚湿阻、阴虚血瘀的病机特点,舌形客观化信息可以提示疾病的预后并帮助胃癌的诊断。

在新冠疫情期间,舌诊客观化在临床的应用也一定程度上可以减少病毒的传播风险[47],提高了疾病诊疗的精确性和安全性。目前已有研究者应用三维动态可视化模型开展舌体动态特征的客观化研究[48],今后有望准确还原舌象的立体、动态特征,结合其他舌诊内容共同开展研究分析。

4 总结与展望

舌形望诊作为观测舌象的一部分,其临床意义重大。舌形客观化研究有助于准确还原并记录舌体形态,为中医提供了标准化、客观化的诊疗依据,为观察患者在疾病发展过程中舌形的动态变化、观测疾病的演变规律提供了数据支持,同时也可以及时、直观、准确地反馈疗效,在此基础上进一步提升中医治疗的有效率。舌形客观化目前及今后研究发展可在如下方面进行思考:1)目前研究多集中于对舌色、舌苔颜色的客观化研究,而对舌形、舌态等舌诊内容进行客观化的计算机软件相对较少,导致舌诊客观化研究较为局限;2)虽然舌形和舌色、苔色相比更加客观,但仍会受到口腔环境、个人体质、性别年龄、先天禀赋和外界气候等因素影响,在进行舌形客观化研究时,还应当排除内外环境因素的影响,结合患者临床症状体征和其他四诊结果一起分析;3)舌形客观化的研究方法甚多,仍处于研究阶段,未形成统一共识,使得研究结果良莠不齐,难以进行对比分析,阻碍了舌形客观化研究的效率和进程。在未来的研究中,仍需进一步统一舌形客观化的研究方法,以此推进中医舌诊客观化研究及其现代化临床应用。

利益冲突声明:无。