中医诊断技术在载人空间站中的应用

2011-09-21石宏志李勇枝

载人航天 2011年5期

石宏志李勇枝

（中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室）

1 引言

伴随三次载人航天飞行任务的成功，为我国创建发展具有中国特色的航天医学学科体系创造了良好条件，为未来中长期飞行、载人登月乃至星际飞行中航天医学问题和空间生命科学相关问题的探索研究打下了初步基础。根据我国载人航天三步走发展战略，将在2020年前后建造载人空间站，解决较大规模、长期有人照料的空间应用问题[1]。随着飞行时间的延长和复杂性的增加，对航天医学研究提出了更高的要求。中医药在航天领域中的研究与应用是我国航天医学的重要组成部分[2、3]。中医学具有深厚的理论基础和丰富的临床积淀，在分析和治疗复杂疾病上有着明显的优势。中医诊断技术是中医诊疗特色的核心内容之一，在中医理论指导下，用于健康监测、评估和预警、疾病诊断、保健、治疗方案指导、疗效评价等。深入挖掘中医诊断学相关理论，把握整体观念、辨证论治的精髓和航天医学的特色，充分发挥中医诊断学技术优势，将其应用于我国载人空间站，建立具有中国特色的中长期飞行医学监测、评估与保障体系，是航天实施医学的发展方向。

2 中医诊断技术在载人航天领域应用的可行性

2.1 中医诊断学以全息脏象论为理论基础

中医诊断学理论包括“诊法”、“诊道”两方面。在诊法上，主要有“望闻问切”四种诊法；在诊道上，基于“有诸内者，必形之于外”思想，应用辨证思维、全息思维、悟性思维诊断疾病。

中医诊断学主要依据中医的全息脏象论，认为人体的某部分有整体的信息。即人体各器官的功能属性，如同缩影一样投射在人身某一局部，如寸口脉可昭示五脏六腑的信息、面庞有五脏六腑各个部分的投影、脏腑的信息可通过经络反映在舌上等。将这种“见微而知著”全息理论，用诸于诊断，形成了中医面诊、舌诊、脉诊等独具蕴义的诊法。脏象论是关于整体的、活的机体的理论。中医诊法极为重视整体性和动态性，以人体的功能变化审视病态；通过审察反映于人体表面的各种疾病现象，在医学理论的指导下进行分析、综合、对比、思考，便可求得对疾病本质的认识。中医的诊断，有其一套独特的操作技术规范，具有实用性。

从中医诊断学角度看，航天环境所引起的机体各种异常状态，如心血管功能失调、骨丢失、肌萎缩、免疫功能降低、精神情绪改变和心理行为异常等，都具有一定的可评价性，可以用中医诊断学理论进行分析归纳，建立针对性的辨证分型[2、4-8]，这就为建立航天环境下中医诊断评价体系提供了可能。

中医诊断评价体系是一种基于人体表征信息和主观感受综合的全面评价方法，具有宏观、整体、无创、易采集的特点，因此更适宜于特定航天环境下应用。中医诊断学原理和技术方法，对于中药、针灸、推拿等干预措施的实施具有重要的指导作用。目前，具有我国自主知识产权的中药太空养心丸已成功在轨应用，为航天员健康保驾护航[3]，以中医诊断学原理为指导的人体状态监测、评估，将为航天员中医药保障提供重要的理论基础和依据。

2.2 中医诊断技术现代化发展使其在航天领域中应用成为可能

由于受历史条件的限制，中医的诊法带有一定的主观性。如舌诊、脉诊是中医学的独特内容，在诊病方面有重要价值，但中医望舌、诊脉全凭经验和眼睛、手指的主观感觉，缺乏客观指标作为判定舌象及脉象的标准。近年来，中医诊断现代化、客观化研究日益受到国内学者的重视[9-17]，已初步研发了舌象仪、面色诊仪和相关分析软件（TDAS2.0），可实现数字化望诊、舌诊图像的获取与分析；基本阐明了正常舌象与异常舌象的形成机理，探讨了临床常见疾病的舌象变化及演变规律，并将舌象作为某些疾病的重要诊断指标[15-17]。在脉诊研究方面，针对将脉象可视化、客观化和科学化的目的，进行了形式多样的脉象仪的研制；从心血管功能、血液动力学角度探讨了脉象的形成机理；建立了一些脉图的分析方法；探讨了常见病证与脉象、脉图的关系等[12、18-20]。

中医现代诊断技术理论与实践紧密结合的模式日趋成熟；仿生技术、信息技术等的飞速发展，为中医诊断现代化提供了技术支撑；以色诊、舌诊、脉诊为核心的传统诊断技术现代化的方法学不断充实和完善；中医特色的传统医学模式、尤其是基于中医诊断学原理的人体状态（证候与疾病）诊断评价模式的意义和价值日益显现，获得现代医学专家的关注和认可。MARS500长期密闭环境人体中医辨证研究项目已开始探索将中医诊断学理论和方法应用于航天领域，研制了数字化中医四诊仪，该设备将中医传统理论与现代化科技紧密结合，将“诊法”、“诊道”融入产品核心，通过计算机的人工智能分析技术，实现中医诊断的数字化、客观化、标准化。利用中医四诊仪，实现“望闻问切”四种诊法，采集人体舌、面、脉、症状等客观信息，进行体质辨识及中医辨证。其研究成果具有启示意义，已充分显示出中医特色的健康理论、诊断方法在航天领域的优势，并将为未来全面深入研究提供基础和经验[21]。

但是，就目前水平而言，以中医诊断学原理为指导的健康状态诊断评价方法要实际应用于航天领域，还存在诸多不足之处。主要表现在：仿生技术与自动化程度低，技术稳定性还有待进一步提高；诊断信息主要是脉搏波、面色、舌色、问诊量表等内容，还不够全面，诸多其他诊断信息方法尚未纳入，未能充分体现中医整体观和诸诊合参的原则；对航天环境下人体个体表征信息数据研究基础较为薄弱，经验尚待积累，方法和技术有待验证和完善；还应充分注意到航天实际应用中可能面对的工程问题，例如医监信息的天地通信、在轨信息的下传质量、微重力环境对人体中医学信息提取的影响，以及空间站机载产品的低功耗、长寿命、小型化、轻量化等问题。

随着航天医学的不断发展，建立基于数字化中医软件产品的监测软件系统，获取较全面、富有中医特色的健康数据，并能对各类中医诊疗信息进行动态集合分析的中医数字化信息系统迫在眉睫。建立这一系统的目标是：将中医药理论、方法与航天医学相结合，优化航天员生理功能检查方法，确定航天员中医个体生理参数，创立具有特色的航天员个体化诊疗方法，建立适合中国航天员的航天生理功能评价标准体系。

3 中医诊断技术在未来载人空间站中应用前景

将客观化中医诊断技术应用于未来的载人空间站，首先要实现航天员中医健康信息数字化采集，在此基础上实现航天员中医健康信息实时自动分析评价。

3.1 航天员中医健康信息数字化采集

采用基于中医“望闻问切”四诊原理的中医临床诊断信息采集技术，并融合生理、生化等检查信息，丰富及完善现有舌诊、脉诊及经穴检测设备的功能，实现中医健康信息实时动态采集，为建立航天员中医健康信息数据库及完善中医医监决策支持系统提供客观依据。

3.2 航天员中医健康信息实时自动分析评价

整理归纳古今中医文献，确立中医四诊信息量化要素。进行航天员中医病证表现及相关因素的流行病学调查，针对航天环境引起的生理变化及人体主观感受，进行临床证候调查，确定针对航天员的中医健康信息量化选项，建立以“症状－症素－证型”为研究主线的量化评价方法。

总之，以中医理论为指导，全面应用人体健康状态表征信息获取和分析技术，较客观地获取航天员在轨中医健康数据；以个体健康评价为基础，建立“个性化数据综合分析诊断方法”；以表征信息获取分析的仿生技术为支持，建立自动、便捷、全面、适合航天员应用的诊断信息分析评价系统，实现航天员中医健康信息实时自动分析评价，将为构建中西医结合的、具有我国特色的空间站中长期飞行医学监测、评估体系奠定基础。

4 未来载人空间站中医诊断技术系统的总体技术构成

中医诊断技术将构成未来空间站航天员长期在轨医监医保系统的重要系统，规划与设想中，该系统的总体技术构成如下图所示。

图1 载人空间站中医诊断技术系统的总体技术构成图

4.1 建立小型中医诊查系统工作站

作为本系统数据采集的核心组成部分，为多种诊断方法技术提供可搭载平台，达到各种诊查手段的集成化，内置中心数据库，并提供即时的数据导入、分析、贮存、传输功能。该工作站应满足航天员空间作业环境需要，做到小型化，集成度高，可运行多种数据采集软件，达到便携、一机多用，可搭载多种医用传感器，形成小型中医健康维护工作站；该系统还应兼容多种数据传送接口，便于不同类型数据传入，统一数据格式；系统内置健康维护数据库，配备相应的自动分析系统，可即时分析数据，对异常情况报警提示；必要时可形成无线连接，得到即时数据，实现实时监控，对数据库数据可导出、传输，供地面专家组分析评估。

4.1.1 舌诊模块的设计

舌诊是中医通过望诊获取受检者生理病理状况的一种重要途径，舌体是唯一外露的脏器，反应机体病理生理本质，具有重要的临床意义。伴随着计算机分析和图像处理技术的成熟与发展，通过对舌质、舌苔数字化影像进行自动化分析，可以客观反映和传输疾病信息，为中医临床辨证、疾病诊断、远程会诊提供依据。中医舌象仪的研制取得显著进展，在局部信息的识别方法(如舌象颜色的识别)上取得了一些成果，但在舌诊信息的全面综合识别、分析、处理上仍明显不足。

在载人空间站阶段，将根据舌诊的要求，完善现有的舌象采集仪，采集静态舌图及动态舌象并存储；利用图像分割、图像分类识别和图像转行等技术，进行不同时期舌象数据与图形的自动比较，形成包含保真存储舌象图的舌诊报告单。

4.1.2 脉诊模块的设计

模拟传统脉诊方法，利用脉象仪动态采集原始脉图并存储。目前脉诊客观化研究已有大量经验，研制出多种性能各异的脉诊仪，进行脉象检测和脉波分析，但要真正在临床上推广，甚至应用于载人航天工程，尚存在一定差距。首先，可靠的传感器技术是脉诊采集设备进入临床的先决条件，任一脉象都具有“位、数、形、势”四种属性，即具有深浅、节律、硬度和流利度等多方面的特性，不同特性的变化组合，表现为多种脉象形态，可通过其了解气血虚实、脏腑功能强弱等病势。而目前尚无一种传感器能揭示“形”和“势”特征的采集和提取。而且，由于脉诊存在复杂性和模糊性，目前测量指标不一致，无统一的客观诊断标准；现有研究还是简化的、局部的(如简单的心血管系统和血液流变学的方法进行概括)，未能从系统整体性和规律性方面对中医的证候和病机的物理机制进行诠释[9、12]。

在载人空间站阶段，将研究应用点阵式传感器，将寸、关、尺三部脉搏波信息同步采集，建立四维（空间三维与时间轴）动态脉搏波获取方法，实现脉搏波获取技术的全面突破。采用传统脉图与三维脉象地形图相结合，全面评测脉象变化，对指感八要素辨识，提取及分析脉象特诊信息，最终以脉图及文字形式输出中医脉诊报告单，与工作站连接，数据直接导入数据库，被打包传送。

4.1.3 腹诊模块的设计

根据中医腹诊的临床要求，采用腹诊仪进行腹部诊察，获取腹温、声波、腹力等相关信息，形成腹诊报告单。

4.1.4 皮电、皮温检测模块的设计

取合谷、中冲、解溪、太溪、太冲等穴位，作为皮电、皮温测定点，利用皮电、皮温测量系统采集数据并存储。研究现有临床生理、生化检查数据与皮电、皮温数据之间的相关性，空间站阶段将重点针对失眠、情绪不稳、疲劳、乏力、腹胀、纳差等症状，连续动态观察，探索特定部位皮电、皮温数据特异性变化规律，形成具有临床指导意义的检查报告。

4.1.5 掌上检测诊查一体机解决数据采集与即时监控问题

掌中宝小巧、重量轻，便于携带，具有数据导入导出功能模块，自身电池续航能力达8h，支持无线网络，可以利用无线网卡或数据线连入工作站，将数据导入中心数据库或利用网络与中心进行数据互通。空间站阶段将实现掌中宝内置航天员健康监测档案，并植入健康评测模块，具体包括航天员体质评测、原穴评测、五腧穴评测、耳穴评测、航天员健康状况自评等项目。

4.2 构建航天员中医健康信息数据库

构建针对航天医学问题预防、治疗的中医健康信息数据库，为数字化中医健康信息管理系统提供数据支撑；进行航天员体质辨识，探讨体质与相关航天医学问题易感性的关系；建立中医医监决策支持系统，为医监医保人员提供具有指导性的诊断和疗效评价参考依据；搭建基于网络的航天员中医电子健康档案系统，实现个人健康信息数字化、疾病征兆预警。

4.3 建立航天员中医诊断信息自动分析评价系统

建立支持复杂类型的数据库，运用数据挖掘技术，找出临床表现与相应的各项病理生理参数之间的关联规则，探讨临床表现与疾病证候分型之间的关系。研究中医诊断信息的多数据融合和决策模型，包括中医四诊、经络腧穴等诊断信息的多特征模态组合，基于多层学习机的广泛训练选择特征的最优融合结构和融合策略，通过集成分类器的回馈机制确定样本特征的最优融合结构和融合策略，通过集成分类器的回馈机制确定样本特征归属于各融合目标的概率，建立数字化中医诊断信息分析评价系统。该系统可用于航天员个体化体质测评、健康监测、动态评价，亦可用于干预指导和效果评价等。