运用中医方法论解决人工智能中医诊断的发展瓶颈

2023-11-13吴宏妍彭文文翟丽萍庄延双周袁媛

中华养生保健 2023年20期

王谦吴宏妍彭文文翟丽萍庄延双谷鑫周袁媛

（1.南京中医药大学翰林学院医学院，江苏泰州，225300；2.泰州市中医院内分泌科，江苏泰州，225300；3.南京中医药大学中医学院中西医结合学院，江苏南京，210000）

人工智能技术在中医诊断领域的应用主要包括智能辨证系统和智能诊疗技术如脉诊仪、舌诊仪、面诊仪等两大类。人工智能技术诞生于上世纪50年代，在中医领域得到了较早应用[1]。经过几十年的发展与研究，人工智能技术虽然已经取得了一定成果，但是人工智能目前在中医诊断领域的研究仍然存在较大的发展瓶颈，这些瓶颈严重制约着中医诊断现代化研究的发展。

笔者认为造成这些发展瓶颈的关键在于，研究者们只是单一地追求技术层面的研究，研究思路忽略了中医学本身的思维方式，忽略了中医哲学方法论对于智能化中医诊断研究的重要指导意义。中国哲学为中医学理论和概念背后的逻辑关系作出了指引，通过哲学的思辨关系，指导着辨证论治的思维与方法[2]。中国古代哲学思想原创于中华民族，先秦诸子、百家争鸣，中国古代哲学思想不断发展历练的过程也是其不断促进中医学孕育、形成和发展的历程，对中医理论体系的构建、中医学方法论的形成具有举足轻重的意义[3]。中医学既属于科学的范畴，同时又是在哲学思想指导下建立了自身的理论体系，中医理论中蕴含着丰富的哲学智慧，尤其是中医的方法论极为重要。中医方法论是在纷杂的事物和现象中寻找共性，把复杂的事物凝练并高度抽象为某种模型，将复杂的问题简单化从而解决实际问题，如藏象模型、六经模型、卫气营血模型、三焦模型等，都体现了这种方法论。这些方法论在中医实际诊疗疾病时都发挥着重要的作用，在进行望闻问切的四诊过程中无不体现着中医的这种方法论。《道德经》曰：“有道无术，术尚可求，有术无道，止于术。”智能技术在中医诊断领域的研究不能仅仅停留在“术”的层面，要在中医哲学方法论的指导下进行研究，才有可能实现真正的技术突破。本文从人工智能应用中医诊断的发展瓶颈、问题分析、解决方法等几个方面来论述如何运用中医方法论来指导人工智能在中医诊断领域的发展。现阐述如下。

1 人工智能在中医诊断领域的发展瓶颈

1.1 智能辨证系统实用性不强，临床难以应用

从上世纪70年代至今，大批的中医智能诊断研究虽取得了一定的成果。如北京中医医院的关幼波与电子计算机室的科研人员，根据自己的辨证施治经验，研发出肝病诊疗程序，在国内率先把中医学与电子计算机技术结合起来，开创了我国第一个医学专家系统[4]。丁亮等的976例基于深度神经网络的原发性肝癌模型，成功将原发性肝癌证型进行分类，其诊断的成功率达到82.8%[5]。苏翀等基于决策树算法的230例慢性阻塞性肺病模型也初步建立，对慢性阻塞性肺病的辨证准确率超过90%[6]。张启明应用Logistic回归分析分别对心病、肺病等进行了建模，实现了上述疾病的辨证分型[7-8]。

总体来说，智能辨证系统取得了一定的成果，但目前在发展过程中仍然存在着问题，主要表现在如下方面。①病种单一：目前临床能实际运用的中医智能辨证系统仍然只是应对单独的疾病，或者某一类专科疾病，中医智能辨证系统的运用呈现出病种单一，研究团队单打独斗的局面，临床至今难以出现一款综合的、具有普适性的适合大多数疾病的中医智能辨证系统。②诊断结果可信度不高：目前已面世的很多智能系统往往存在着四诊数据量小、系统分析推理方法不统一等问题，导致智能诊断结果解释性一般，不同的诊断软件，其诊断结果不统一，因此诊断结果令临床医者和患者存疑，其可靠性和临床信任度有待进一步提高。总之，在临床实际运用智能辨证软件时，一是系统针对病种单一，中医师选择局限性较大，只能小范围使用；二是这些智能辨证系统软件不被信任，造成智能辨证系统临床实际的使用率仍然较低，临床实用性价值不高。

1.2 智能诊疗技术如脉诊仪、舌诊仪等主要智能诊断方法关键技术难以突破

智能诊疗技术如脉诊仪、舌诊仪等主要智能诊断方法历经几十年的研究，取得了较多的成果，但脉诊仪、舌诊仪的研究在一些关键技术上仍然很难突破。如脉象仪的研究总体尚处于实验探索阶段，需进一步深入研究[9]。目前依然存在着很多问题，如运用单一技术采集的脉象信息获得的脉搏信息比较简单，没有太多分析价值。而多种技术协同采集的结果，往往是不同的技术采集的脉搏信息之间差异性大，得不出一致的结论，缺乏统一性。舌诊仪技术相对于脉诊仪简单，发展的较迅速，在市面上也出现了很多的舌诊仪软件和型号，但是这些舌诊仪的诊断标准不一，诊断技术不同，诊断结果无法统一，难以形成规律性。同时，舌诊、脉诊还共同存在着一个最主要的问题，也是最核心的问题，舌象、脉象的中医诊断尚未形成一个公认和统一的标准。不同的舌象、脉象代表的临床意义至今无法统一，这给智能舌诊、脉诊技术制定技术参数带来了巨大的困难，只有技术参数确定了才能利用现代技术实现对上述指标的规模化、标准化采集。种种原因造成了脉诊仪、舌诊仪技术发展目前仍然处于十分缓慢且短时间内难以突破技术难关的状态，至今没有规律性的可供临床参考的脉诊、舌诊数据。因此，总体上，智能诊疗技术虽经过了几十年的发展，但仍然处于无法真正投入使用的局面。

2 人工智能在中医诊断领域的发展瓶颈分析

上文已述，无论是智能中医辨证系统，还是脉诊仪、舌诊仪等智能诊疗技术，它们的研究都离不开大量的标准数据的收集作为支撑，从理论上讲，这种标准数据量越大，构建的辨证模型准确性越高。建立一个具有大数据并具有安全性的资源共享平台，能够显著提高相关研究成果的准确性以及在临床使用的可行性[10]。但是这种标准数据的收集存在着收集难度大且难以克服的现实问题，这是制约人工智能在中医诊断领域发展的关键问题所在。

2.1 传统四诊信息采集方式局限性

中医四诊的数据主要来源于专家本人经验和他人病案收集（包括中医古籍医案及当代临床病案），这两种也都各自存在着局限性。 ①专家经验由于是专家第一手资料，一般来说相对真实。同时，专家经验已经得到临床验证，辨证过程和逻辑推理都比较准确可靠，因此基于专家经验的智能辨证系统准确率比较高。但存在的问题是专家的经验往往局限于某种疾病或专科疾病，受于专家人力精力限制以及专家团队的大小等因素，能收集的专家病案数量也有限。同时由于专家专业不同、资料隐私性等因素，不同研究团队之间也很难共享资料和形成有效的合作。因此，基于专家经验的智能辨证系统往往只能应对一种或者几种专科疾病，这种系统虽然准确率较高，受用面却十分狭窄。②在中医医案数据库的建设过程中,数据的完备性是必须要考虑的问题,这是保证医案数据库客观性的基础[11]。除了专家经验之外，其他的数据只能依托古籍医案或者当今临床病案的收集，但这两种方法同样存在着较大的问题。古籍医案年代久远，病案可能存在着记录错误或者篡改，病案的真实性、可靠性往往无法考证。同时，古代医案记载四诊信息不全，不同医家对四诊重视程度不同，因此很多古代医案往往只有四诊中的一部分信息，甚至有些医案只有只言片语，或者很多病案中的四诊信息不确定，不统一，甚至互相矛盾。当今临床病案在收集上同样面临着四诊信息准确性很难考证的问题。因此，限于信息采集者中医理论功底与临床四诊水平等不同，在信息采集时，对四诊数据的“修饰”处理能力不足，得到的四诊数据往往存在着较多的失真现象，而这种失真现象一旦出现，收集数据这一关键步骤便会出现偏差。规范化、数字化、客观化地进行临床诊断信息采集是实现多诊合参客观化的前提与重要基础[12]。所以，目前智能中医辨证系统比较依赖大量的临床四诊数据来建立系统辨证推理模型，而这关键的收集临床四诊数据一步却又面临着很大的困难。四诊数据难以收集，数据真实性存疑，筛选病案、去伪存真的中医人才缺乏都有可能成为限制智能辨证系统往前发展的现实问题，而这些问题短时间内也没有切实可行的解决办法。

2.2 智能信息采集方式在获取数据上的局限性

主要智能诊疗技术如脉诊仪、舌诊仪等获得有效的标准数据主要是来源于研究团队的现场采集，而现场采集有效的诊疗信息无论是脉诊仪还是舌诊仪都面临着巨大的困难，主要的困难还是在技术层面上难以深入开展。脉诊仪、舌诊仪的研究，虽然经历了几十年的研究，但依然难以形成技术上大的突破和进展。笔者认为主要在于中医脉诊、舌诊理论的复杂性，如上文所述，舌象、脉象的中医诊断由于其复杂性，很难形成一个公认或统一的标准。这给智能舌诊、脉诊技术制定技术参数带来了巨大的困难。比如脉诊常见的脉象虽然主要有28种，但是实际上临床远远不止，28种脉中很多只是比较基础的单一脉象，临床观察脉象往往是从多个角度，实际的脉象往往是多种脉象混杂在一起的复合脉象。同样一个弦脉，按照力量大小来说，可以是弦而有力，也可以是弦而无力，即使有力或者无力之间仍然有差别，脉搏的力量受到年龄、性别、体质等多方面因素影响，相同的力量对不同的人意义则不同。再者，按照跳动的流利度来说，弦脉可以是弦中带滑，也可能是弦中带涩，甚至是弦中带滑和涩同时出现。而且脉诊还不止力量、流利度这些观察点，还有脉率、脉位、脉宽、脉长、节律等，按照排列组合原理来分类，脉象会非常的复杂多样。而且中医脉诊分为三部九侯，寸、关、尺三部每一部都可有不同的脉象，而且每一部的浮、中、沉也会不同。按照这样计算，则在研究脉诊仪的过程中，需要采集的脉象信号便极其复杂，这给临床实际脉诊数据采集带来了极大的困难。舌诊的研究同样如此，现实中没有完全一样的舌形、舌色、舌苔等，比如同样是红舌，色差是有区别的，色度是不同的。病例越多，这些差别就会越复杂。因此无论脉诊还是舌诊，要采集完整的有可能遇到的数据非常困难。而这个采集数据的问题不解决，那么脉诊、舌诊的数据的不规律性和可信度的问题便一直存在。

3 解决问题的关键是改变思维方式

人的认识能力是随着人类实践活动逐步提高的,人类理性在我们与世界打交道的过程中表现为一种不断的、无限的成长过程[13]。笔者认为，人工智能在中医诊断的研究要想取得大的进展，就需要改变思维方式，而不是一味地追求“术”，要在“道”的指导下进行，否则只会求术而不得。在追求技术层面的进步时，不能忽略方法论的作用。没有正确的方法论，没有正确的思维方式，往往会走向研究的死胡同。马克思主义哲学认为，世界是可知的，但谁也无法把世界认识清楚。现象的发生都不是简单的，也不是容易被认识的。任何事物和现象的研究，往往最终会复杂化。但是马克思主义哲学的唯物论和辩证法同时认为，复杂和简单是一对矛盾，他们之间有着辨证的关系。研究事物既要从简单化到复杂化，又要从复杂的现象里抽离出来，找出事物的共性，把复杂的问题高度抽象，从宏观层面看待问题。研究问题也不是一开始便复杂化，要由易到难，由浅入深，最后达到认识复杂性现象本质的目的。而把复杂的问题高度抽象，变得简单化，执简驭繁正是中医最具特色的方法论。因此要想实现中医诊断智能化的技术突破，是否可以尝试改变研究思维方式，运用中医方法论来解决这个问题。

3.1 智能辨证研究化繁为简，以证统病

中医方法论强调执简驭繁，疾病是复杂的，多变的，但证型是相对简单的、固定的。朱文锋教授提出“证素辨证学”，采用“根据证候、辨别证素、组成证名”的辨证原则，无论什么病，只要知道了证素，就可以得出相应的证型。吴承玉教授的“藏象辨证学”也是对中医辨证理论统一的重要尝试。藏象辨证学以五脏系统为病位核心，将多种辨证方法纳入到藏象辨证体系中，把所有的疾病统归于五脏的辨证体系，把疾病划分为五类，每类再具体分证型，只要出现必要的主症，就可以辨出对应的中医证型，把复杂的临床疾病体系变得相对简单[14]。如过去研究的哮喘和肺炎的智能中医辨证模型，两者只能单独使用，而两套系统之间并不能兼容。但如果运用藏象辨证或者六经辨证就可以统一两者，哮喘和肺炎都可以归到五脏的肺系统，当出现恶寒、无汗、发热、喘咳等症状时，都可以辨证为藏象辨证理论的风寒犯肺证或者六经辨证太阳病的麻黄汤证。不论何种疾病，都可以在一种智能辨证系统里进行辨证，这样才有希望出现一款适用性较高的智能中医诊断系统，智能诊断系统在临床才有可能大幅度扩大使用范围。

3.2 智能信息采集由简入手，逐步细化

前文已述，中医脉诊、舌诊理论极其复杂，很难形成一个公认或统一的标准，智能舌诊、脉诊技术技术参数难以制定。我们是否可以转换思路，一开始研究并不直接进入到细致微观的局部研究，而是运用上述中医的执简驭繁的思维，从复杂的事物现象中抓共性。如脉象临床千差万别，但是中医主要观察脉的“位、数、形、势”，或者说脉位、脉力、流利度、脉率、脉宽、脉长、脉律等。舌象观察舌的淡、白、红、绛等几种颜色，舌苔的颜色、质地判断病性即可。脉诊仪、舌诊仪的研究模仿中医的思维特点，先从上述几种宏观的方面去研究。如脉诊仪，先观察脉位偏浮与偏沉的信号，有力与无力的信号，流利与不流利的信号，粗脉与细脉的信号，长脉与短脉的信号等，这种研究方式，或许可以使研究简化，排除很多重复、干扰性的信号数据，最重要的是容易给信号数据定性，容易形成有规律性的、准确可靠的脉诊数据，而不是一开始就陷入细节化、复杂化的泥潭，最终永远无法给出一个肯定的结果。