现代信息处理技术在中医诊断中的应用研究

摘要：介绍了多元信息处理和模式分类等现代信息处理技术在中医诊断中的应用，内容包括现代信息处理相关概念、一般过程及主要分类技术。现代信息处理技术作为信息时代的核心技术，已经成为现代人类认识的强有力工具，将其应用于中医诊断，既具有传统中医理论与现代科学技术相互结合的科学意义，又具有推动中医诊断过程客观化和手段现代化的现实意义。

关键词：中医诊断；模式分类；多元信息处理；数据采集；特征生成

中图分类号：R2-03

文献标识码：A

文章编号：1673-7717(2007)08-1608-03

“望、闻、问、切”是传统中医诊断思想精髓和过程的简要归纳，它表明传统中医诊断过程是一个多源信息的获取(四诊)和处理、整合(“四诊合参”、“辨证”)的过程，从本质上看它和现代信息技术中多元信息处理和模式识别／分类的学术思想不谋而合。多元信息处理和模式识别／分类是近几十年来现代信息技术中最为活跃的学科，它以数学、系统科学和计算机技术为主要基础，已经成为一个在理论和技术上都比较成熟的现代学科体系和人类认识事物(尤其是复杂系统)的有力工具。它在现代社会的各个领域广泛应用，如各类系统设备的故障诊断、经济信息分析和股市预测、气象信息分析预报、现代西医诊断信号(如脑电、心电信号等)的处理分类等等。人体是一个复杂的巨系统，在现代中医诊断中进行现代信息处理技术应用研究，既具有中医理论与现代科学技术相互结合的科学意义，又具有推动中医诊断过程客观化和手段现代化的现实意义。经查询，已有现代信息处理某些具体技术应用于各类医学诊断信号分类的相关研究，但关于现代信息处理系统技术在中医诊断中的应用研究，笔者未见文献报道。

1　中医诊断学特点及面临的问题

中医诊断的基本原理为“以表知里”，即：反映于体表的信息(四诊信息)与疾病的本质(证候)之间存在着必然的联系，认为证侯是机体在疾病发展过程中某一阶段的病理概括，通过四诊获得的信息则是构成证候的最基本要素，反映着病变的部位、原因、性质、以及邪正关系。为了避免“表象”所造成的诊断误差，中医采取“四诊合参”和“辨证”的方式，即通过多途径的信息采集(四诊)和在中医基本理论指导下的信息整合(辨证)，来达到去伪存真，提高诊断准确性的目的，最终做出疾病诊断。

但中医诊断信息的获取途径主要为医生与患者的感觉器官，其诊疗经验和诊断理论主要建立在个体医生的观察与分析、归纳基础上。信息的处理和整合(融合)由医生根据个人的知识和经验完成，加上获取信息的感觉器官敏感性存在差异，因此不可避免地受到主观的影响，严重地干扰了诊断信息的客观性。在中医诊断中应用现代信息处理技术有助于解决以上问题，中医诊断的客观化研究成了中医学现代化研究的内容之一，构成了20世纪中叶之后中医学(不包括针灸学)现代化研究的基调。

2　现代信息处理技术的中医诊断应用研究

2．1　现代信息处理技术简述　信息处理技术是从计算机数据处理技术发展而来的，它的发展从简单到复杂经历了3个阶段，即电子数据处理(EDPS，Electronic Data Processingsystem)阶段、信息管理系统(MIS，Management InformationSystem)阶段和决策支持系统(DSS，Decision Support Sys-tem)阶段。决策支持系统(DSS)是以数据库、模型库、知识库和方法库为基础的，辅助人类对信息进行处理、分析和分类，提高人类对事物的认识、判断和决策水平的信息处理系统。决策支持系统(DSS)代表着现代信息处理技术的发展水平。它在现代社会各个领域而成为各类具体现代信息处理系统，如各类设备故障诊断系统、经济信息分析及股市预测系统和气象信息分析预报系统等等。

2．2　现代中医诊断信息处理的一般过程　现代信息处理技术在中医诊断中应用的一般过程和它在其它领域中的应用过程基本相同，故该技术在其它领域应用积累的成熟经验和方法为其在中医诊断中的应用打下良好基础。但在应用中应该注意中医诊断信息相对于其它领域信息的数据特点，如中医诊断中的信息既有以数据形式表示的定量信息(如脉诊中的搏动频率等)，又有以非数值形式表示的定性信息(如“四诊”中许多表示程度的量)。在应用中还应该根据中医诊断信息的特点努力寻找新的信息处理方法，推动现代信息处理技术的进一步发展。

中医诊断的“四诊合参”表明其诊断获取的原始信息是一个来源于多渠道的多元信息，这符合现代信息处理技术中的多元变量概念特征。现代中医诊断信息处理的一般过程用框图表示(如图1所示)。

通过各种诊断手段获取病患信息的过程就叫做数据采集。获取信息的手段可以通过医生的感官经验，也可通过各类诊断仪器检测。每一组原始诊断信息数据就叫做一个样本。通过数据采集就从病患者未知的灰体信息中得到确定的样本数据信息。将中医诊断样本信息以一个m维数据向量的形式表示为(x1，x2，…，x1，…，xm)，其中x1(i=1，2，…，m)为病患的各类信息值，称为变量。变量可分为定量变量(如体温、脉搏频率等)和定性变量(如虚实、强弱、男女等)。定性变量又可分为有序尺度变量和名义变量。有序尺度变量用有序程度等级来表示，如舌诊中对舌苔厚度依次分为镜面舌、少苔、正常、略厚、较厚和非常厚。名义变量用几种状态来表示，各种状态没有任何数量等级关系，如男和女。对于定量变量可以施以实数域内的数学运算，顺序变量运用模糊数学方法也能进行运算，状态变量的处理要根据实际问题具体分析，没有一般的数学处理方法。这样n个样本就组成了一个n×m维的数据矩阵x：{x1，1　x1，2　…　x1，mx2，1　x2，2　…　x2，m…　…　…　…xn，1　xn，2　…　xn，m

通过数据采集从病患者得到的样本信息(x1　x2，…，x1，…，xm)从m个方面表征疾病，为了比较全面细致的描述疾病m值可能很大，这就给数据处理带来很大难度(变量维度变化一般会使计算量星指数增长)，同时每个变量样需要通过特征选择和特征提取从样本信息中得到能够进特征提取。通过特征生成样本向量数据转化为特征向量，特征向量的变量维数一般小于样本向量变量维数，即k＜m。

根据特征信息应用适合的信息分类技术采用相应分类

器就能够得到诊断结果信息，这个过程叫做诊断分类。诊断分类结果可以是两个(如是否有病)或多个(何种疾病)，这就对应了分类技术的两类和多类问题。

2．3　现代信忠分类主要技术　现代信息分类技术根据所处理的数据对象特点分为多种类型(如图3所示)。对于致病机理研究已经清楚的疾病，能够建立疾病的数学模型(即判别函数，discriminant function)，再可以通过训练样本估计判别函数的参数值，这样就可以应用判别函数进行分类。判别函数是指由诊断信息向量(通常为特征向量)的各个变量的线性组合而成的函数，可以用公式表示为：g(y)=wy+ω0，其中w为权向量，ω0为阈值权或偏置。

人体是一个极为复杂的巨系统，更多疾病很难建立其数学模型，但长期的医疗实践使我们积累了很多对于疾病的先验知识，这样可以采用基于统计概率分布的贝叶斯分类方法。这种方法就是通过概率统计方法求出各种诊断结果的条件概率，用公式表示为：P(ωjly)：P(ylωj)P(ωj)/P(y)，其中ω为类别状态，j为类别(若为是非诊断j=1，2)，p(ωj)为先验概率。p(ylωj)为类条件概率密度，P(y)为诊断信息概率。

人体属于复杂的非线性系统，而人工神经网络为处理非线性同题提供了一条有效途径，神经网络分类方法在中医诊断的应用中必然具有重要意义。人类认识的历史局限性决定疾病诊断中诊断信息的精确程度是相对的，诊断结果有时也是一个表示程度的模糊概念，因此应用模糊数学方法构造一个“模糊类别隶属度函数”进行模糊分类也具有相当的现实意义。还有其它很多具体的分类技术方法，如支持向量机、遗传算法等等，此处不再一一介绍。

2．4　在中医诊断中应用现代信忠处理技术需要解决的问题现代信息处理技术经过几十年的发展，各应用环节技术方法已相当成熟，但要使其在中医诊断中得到广泛深入应用还需要解决很多问题，其中中医诊断信息数据库建设尤为重要。比如近十几年来分子生物研究领域在国际范围内建立了关于基因序列、蛋白组序列数据库，这就给广大科技工作者在基因、蛋白组序列信息分析方面创造了条件，也实现了分子生物学的飞速发展。因此，规范中医诊断操作规程(包括医生主观判断及仪器检测)，建立统一的中医诊断数据标准，建设一个数据可靠并来源丰富中医诊断信息数据库是实现中医诊断现代化的前提之一。

3　结论

中华民族文化生命力延续几千年在于其丰富的思想内涵，更在于其发展中海纳百川的行为特征，多少曾经的外来文化冲击已经被中华民族文化吸纳融合。作为中华民族文化的瑰宝，中医药要在现代社会真正发挥其生命力也需要这种行为品质，即在各方面应用现代科学技术。通过中医诊断信息和现代西医诊断信息的融合可以实现传统中医诊断与现代医学诊断的接轨，在中医诊断中应用现代信息处理技术可以有效推进中医诊断的客观化，并可以将更多现代科学新技术(如远程医疗等)引入中医药领域。