珠江论坛中医诊断仪器创新的思维与方法

中医诊断仪器创新的思维与方法李刚2013年5月15日科学与客观规律顶层思考2•马克思：任何一门科学成熟的标志是数学的充分使用•推论1：中医、西医都不能称为“科学”，至少不能称为“成熟的科学”。•或许，称为“未科学”—有待发展成为科学更合适。科学与客观规律顶层思考3•推论2：“成熟的科学”必须以测量为前提。•测量就是科学！•测量就是诊断！测量就是诊断顶层思考4西医医学仪器医生诊断中医望闻问切医生诊断信息分析信息获取顶层思考中西医面对同一客观对象－－人中西医的科学性和真理性－－经过一定的实践检验结论1：只有中西医结合才是更全面的认识结论2：中西医不是对立、分割的中西医的关系目前中医诊断客观化的困境思考二表现1－－得到公论和普及的仪器未出现表现2－－完全符合中医理论的仪器未出现目前中医诊断客观化的困境思考二原因1－－中医的理论具有“虚拟”性原因2－－中医“指标”（征候）的功能性目前中医诊断客观化的困境思考二原因3－－现有“中医仪器”检测的是某一生理指标原因3-1－－往往这一指标只表现中医某诊法中的极少部分信息原因3-2－－更多的信息不是被忽略、就是被变形（失真）目前中医诊断客观化的困境思考二原因3-3－－相当多的信息在中医的“脑”“嘴”工程技术人员“耳”工程技术人员“脑”过程中被严重变形（失真）原因4－－现在的科技水平（从“数理”到“工程手段”离实现“中医诊断客观化”的要求相差甚远以科学的态度对待“科学”思考三－技术手段的局限性－人工智能与数学的局限性－现代科学只是人类在“现代”的“认识”必定还要发展站在统一人类医学的高度思考三不仅可冲破“中医诊断客观化”的困境，更可明确医学诊断发展的方向和思路中医征候的度量（诊断）基本上不能依靠中医“四诊”的客观化来直接实现中医征候的度量（诊断）必须依靠众多的生理、生化和功能指标来表征中医诊断仪器研发的误区思考四12•简单、机械、片面地“仿”中医•获得的信息是片面的•中医的思维是“系统、辨证”：单一的信息是不可能做出诊断•画地为牢：什么是中医的信息？！中医诊断仪器研发的误区思考四13•以舌色为例－－被测对象•舌色是主观的感觉，没有两个人的感觉是完全一样的•舌色是医者长期积累主观感受•舌色必定受饮食习惯、环境等影响中医诊断仪器研发的误区思考四14•以舌色为例－－技术手段•舌色的定义：部位与范围？•“同色异谱”现象：•照明不可能仅仅是三原色•同一种“色”可以有不同的成分中医诊断仪器研发的误区思考四15•以舌色为例－－测量的目的•模仿中医的主观感觉或做出诊断？•飞机、火箭没有摇动的翅膀•同一种颜色可以完全不同种类的颜料组合•仅凭“准确”的颜色可否做出诊断？中医诊断仪器研发的误区思考四16•以脉诊为例－－传感器VS“手指”－－人的传感器•刚性VS柔性•单点VS面阵•静态VS动态（三部九侯、力度变化）•压力VS多种信息中医诊断仪器研发的误区思考四17•以脉诊为例－－传感器VS“手指”－－人的传感器•血液的粘稠度带来的感觉•血管的特性带来的感觉•皮肤温度、脂肪厚度等带来的感觉中西医有机结合－－当下发展医学诊断的新思路思考五中医诊断客观化简单/清楚辅助中医诊断不可行!中医理论遥远的未来目前最有作为成效有限!思考五新型诊断仪器诊断与健康状态辨识临床（西医）诊断仪器中医诊法与手段中医辅助诊断仪器辩证施治疾病诊治新医学中西医有机结合－－当下发展医学诊断的新思路思考五望闻问切中医辨证系统论证候诊断决策、分析等隐含规则输入输出中西医有机结合－－当下发展医学诊断的新思路思考五输入隐含规则输出中西医有机结合－－当下发展医学诊断的新思路思考五中医的“大脑”＝神经网络中西医有机结合－－当下发展医学诊断的新思路思考五人体系统与病机病因之间存在复杂和模糊的映射关系，且各种症状体征等信息间存在着一定的交叠及相关性。上述复杂映射关系，无法用单一手段，或从单一方面进行诠释！中西医有机结合－－当下发展医学诊断的新思路正在进行的研究思考六中医的理念、诊法与手段+恰当的技术手段＝光谱法舌诊尽可能全面的生理、生化、状态信息+海量多模式数据挖掘（云计算？）＝征候的诊断25•以“舌诊”为例•（a）常规的舌诊度量研究的思路正在进行的研究思考六26•（b）新的研究思路正在进行的研究思考六27•a.光谱舌诊法用于疾病的快速诊断•健康组和高粘血症组反射光谱比较（图中红色线代表健康人曲线，黑色线代表高粘血症组曲线）正在进行的研究思考六28•运用神经网络建立健康组和高粘血症组分类预测模型，预测准确率达到85.7％•下图中样本2，血流变检测综合结果正常，然而个别血液成分异于正常值，这也许是导致此样本预测错误的原因。有待样本量的扩充。正在进行的研究思考六29•光谱舌诊法用于健康组、冠心病组分类预测结果•（1－健康组，2－冠心病组）样本号真实值预测值样本号真实值预测值(1)11.11663(11)21.79615(2)11.14266(12)21.86257(3)11.29502(13)22.19523(4)10.91458(14)21.97812(5)11.14072(15)22.05474(6)11.05349(16)22.03905(7)10.95631(17)22.10306(8)11.25937(18)21.94649(9)10.99581(19)22.05887(10)11.01685(20)22.02347正在进行的研究思考六30•光谱舌诊法用于健康组、肝炎患者组分类预测结果•（1－健康组，2－肝炎患者组）平均相对偏差为2.3%样本号真实值预测值样本号真实值预测值(1)010.00021.0007(9)101.0001-0.0018(2)010.00051.0004(10)101.0029-0.0036(3)010.0420.9599(11)101.0021-0.0028(4)01-0.00021.0014(12)100.9995-0.0001(5)01-0.00031.0012(13)100.98710.015(6)010.00091(14)101.0019-0.0028(7)010.00031.0006(15)101.0016-0.0027(8)010.2940.7062(16)100.99370.0055正在进行的研究思考六31•b.光谱舌诊法用于血液成分的测定•红细胞总数的预测结果•血细胞压积预测结果•观点8：光谱技术引入中医学研究并与传统中医学有机结合运用，对整个舌体不同层面的研究，代替单一舌色的研究，从方法论角度看，有着重大的意义，将舌诊度量向前推进了一步正在进行的研究思考六32•C.光谱舌诊法用于中医证型的分类•样本类型：表寒里热、风寒、健康者•建模方法：支持向量机•预测正确率：92.9%MSE:0.24595样本数真实值预测值样本数真实值预测值样本数真实值预测值(1)11.3862(11)10.6646(21)-1-0.7085(2)10.9175(12)11.4272(22)-1-0.7778(3)11.1675(13)11.3276(23)-1-0.7739(4)11.4477(14)10.1977(24)-10.3296(5)10.8569(15)11.2788(25)-1-0.6704(6)11.4887(16)11.3618(26)-10.2739(7)10.8296(17)10.4800(27)-1-0.7476(8)11.4184(18)10.5044(28)-1-0.7476(9)11.5630(19)-1-0.6821(10)11.1157(20)-1-0.8442正在进行的研究思考六血液成分——总蛋白（TP）•实验结果平均相对误差为8.81%，均方根误差为6.3771，预测值和生化分析值间的相关系数为0.7072。血液成分——总蛋白（TP）预测模型——偏最小二乘回归模型本实验以模型的交叉验证均方根误差（rootmeansquareerrorsofcross-validation,RMSECV）为指标来选择最优的主因子数。最终确定最优主因子数为16。血液成分—血清电解质：钾、钠、氯•实验结果–综合分析血钾、血钠和血氯的预测结果，可以看出舌诊近红外光谱对血清电解质预测精度很高，预测达到了较好的效果–血钾–血钾血液成分—血清电解质：钾、钠、氯–血氯血钠血液成分—血清电解质：钾、钠、氯•三种电解质的误差分析如下图所示。–血钾的预测集样本范围为3.26~4.40mmol/L3.5~5.5mmol/L–血钠的预测集样本范围为126~144mmol/L135~145mmol/L–血氯的预测集样本范围为92~114mmol/L96~108mmol/L血液成分——总胆红素（TBIL）•总胆红素（TBIL）是直接胆红素（DBIL)与间接胆红素（IBIL）的总和。总胆红素升高就是人们常说的黄疸。•正常值范围与相关疾病–TBIL（0~21.5umol/L）:肝脏疾病、胆道疾病、溶血性疾病–DBIL（0~5umol/L）:肝炎、肝硬化、原发性胆汁型肝硬化–IBIL（0~17.5umol/L):肝炎、肝硬化、溶血性疾病•样本：57例；训练集：46例、预测集：11例•预测模型——偏最小二乘回归模型–以模型的交叉验证均方根误差（rootmeansquareerrorsofcross-validation,RMSECV）为指标来确定最优的主因子数为14。血液成分——总胆红素（TBIL）•总胆红素预测结果血液成分——间接胆红素(IBIL)•间接胆红素预测结果•误差41展望•采用光谱成像从“舌”上提取更多的信息•采取更多的手段从“舌”上提取更多的信息•从“四诊”中提取更多的信息•从“中医”和“西医（现有临床诊断仪器）”中提取更多的信息•从“历史（电子病历）”中提取更多的信息局部︱︱整体42展望•采用“黑箱”理论和数据挖掘技术得到“征候”的度量指标•利用超级计算机和“云计算”等现代工具•坚定信念、开拓思路、共同努力•我们的目的一定要达到！我们的目的一定能够达到！小结•诊断包涵信息获取与分析两个环节•中西医测量都是获取同一对象－－人的信息•只有超越狭隘的“中医”、“西医”才能正确地对待“中医诊断仪器”•在相当长的时期内不可能出现“中医诊断仪器”小结•诊断包含信息获取与分析两个环节•现在能够获取的信息只能称为“医学信息”或“健康信息”•在相当长的时期内不可能出现“中医诊断仪器”，只能有新的医学仪器•现在能够进行诊断的仪器只能“医学仪器”或“西医仪器”45小结•利用中医四诊等提供新的信息检测窗口与思路•借鉴“同身寸”等对信号进行测量、分析与处理•“系统、辨证”指导医学信息的分析与诊断小结•中医占据了“系统、辨证”的制高点•中医应该具有更宽广的胸怀和最大的包容•中医在未来的人类统一医学和健康事业中占据主导和重要的地位•中医必将对未来的科学和医学做出重大的贡献47我们的团队48欢迎光临我的博客：中医的科学探索人为峰.htmL/O/G/OThankYou!