一种基于红外热成像技术的中医证候的诊断方法和系统

摘要

本发明公开了一种基于红外热成像技术的中医证候的诊断方法和系统，包括：S1.获取大量病例覆盖常见中医证候类别，并保证每一个类别有一定的病例样本量；S2.采集病例的中医病历信息和/或舌诊图像，并通过红外热成像仪采集全身红外热成像图像；S3.由中医医师根据病历信息和/或舌诊图像判断该病例的中医证候类别，用该证候类别标注红外图像，将中医证候类别作为红外图像分类的标签；S4.通过AI技术智能分析同一中医证候类别的所有红外图像，自动识别并归纳出该证型对应红外图像的特征集合，从而建立该证候类别的标准红外图像模型；S5.计算机将新病例的全身红外图像与标准红外图像模型进行比对，就可以对新的红外图像作出证候分类识别和初步证候判断。

说明书

技术领域

本发明涉及一种诊断系统，具体涉及一种基于红外热成像技术的中医证候的诊断方法和系统，尤其是脏腑的诊断。

背景技术

古人很早就开始利用身体各个区域温度辨别、诊断内在脏腑病变。《素问·师传》：“胃中热则消谷，令人悬心善饥，脐以上皮热；肠中热则出黄如糜，脐以下皮寒。胃中寒，则腹胀；肠中寒，则肠鸣飧泄”。《金匮要略》：“肾着之病，其人身重，腰中冷，如坐水中……甘姜苓术汤主之”。辨别患者消谷善饥，或大便黄糜是胃热证和大肠湿热证的方法是有没有肚脐以上皮肤发热，肚脐上发热是胃热证，而腹胀、或肠鸣飧泄的鉴别方法是肚脐以下皮寒还是胃中寒，反推出小肠虚寒证或胃寒证；在临诊中，经常使用切局部肌肤寒热的方法辨别病候，指导用药。腰冷是肾着病的诊断指标之一，也是甘姜苓术汤用药指标。另外，经络是内脏与四肢皮毛连接的道路，也是外邪进入人体，或内脏病理生理信号表达于外部的通道，古人经常利用经络穴位与内脏关联诊断疾病。根据手心手背经络循行规律，推断出手心热属于内伤病，手背热属于外感病。而且，通过观察病人服用药物后，身体局部寒热变化，判断疗效和预后。

热力学研究的基本手段是量热法。即是把一些微弱的热量流动信息转换为可观测的信号，并且加以放大、记录，然后进行理解、说明，进而和中医理论中的有关概念加以对照、比较，建立某种热力学模型，用热力学函数来定量地揭示中医理论中的辨证关系以及诊治的客观规律。红外热成像是一种以人体生命热力学理论为指导、以红外热成像技术为基础的，与B超、核磁共振、CT等形态学影像技术完全不同的，以锁定细胞相对新陈代谢的强度为途径的医用功能学影像技术。它是可视化、可测量的，通过接收人体红外辐射强弱信号并进行计算机处理后，以不同颜色表示人体不同温度，说明检测部位的能量代谢情况。红外热成像仪探测的是人体的红外辐射能，能够动态、连续、全面、重复记录人的体表温度，从时间上(连续性、可重复性)、空间(全面性、整体性)上观察体表温度变化，获得人体热能量结构的信息，早期发现人体机能改变，为临床医生提供参考，并且还能追踪病情发展的变化，为治疗方案的选择提供依据。是一种建立在整体观之上的解读人体“黑箱”的现代化科学工具。具有无创、无损、全面、快捷、价格低廉的优点。

借助现代红外成像检测技术，显示病人身体各个区域的热量信息，使人体寒热信息客观化、量化，按照中医藏象及三焦等理论划分出人体红外热图的区域，并按照热力学理论评判寒热偏离状态，是建立中医证候热力学研究的基本方法。中医红外热成像技术是研究不同中医证候的脏腑经络头面五官等热结构(体表温度特征)，探求不同的体表温度与中医证候相关性的一种很好的技术。

经过大量临床验证，发现人体红外成像，能清晰表达中医脏腑经络的能量高低，与中医脏腑辨证中的定位定性高度吻合。本研究通过采集患者症状、体征、辅助检查、舌象、红外热成像检查、人体穴位温度等相关信息，采用统一的、规范化、客观量化的规则体系进行标定，分析脏腑热态特征，进行大样本、多层次临床研究，经中医影像大数据挖掘与深度学习，总结身体健康状况提示的核心算法，建立中医证候(脏腑)的红外热成像医学诊断模型，为中医证候的确立和判定提供依据和临床应用基础。

国内红外热成像技术在中医药学领域的应用为中医科研、中医诊断及中医临床疗效评价等方面开拓了新的思路。①红外热成像技术用于中医基本理论研究。借助红外热成像技术的可视化图像可使抽象难懂的中医理论更形象化，便于理解。红外热成像技术有助于揭示中医证候中的“寒热”现象，可为中医脏腑辨证提供可视化证据，还广泛应用于中医经络腧穴理论研究中。在中医体质研究中，红外热成像技术也显示出了一定的优势。②红外热成像技术已经应用到了中医诊断研究中。③红外热成像技术可使得各种治疗手段的治疗效果可视化，在作用部位、作用时间、持续时间及作用程度等方面，客观准确地对针刺、艾灸、电针等治疗手段进行评价。

国外红外热成像技术医学相关的研究疾病分布广泛，如肿瘤、烧伤、骨骼肌肉疾病、皮肤类疾病、周围血管性疾病、心血管疾病等，同样在疾病诊断、病情观察、疗效评价等方面也有广泛的应用。在烧伤、整形等领域，红外热成像技术可定位穿支皮瓣，监测游离皮瓣，探测烧伤深度等；围手术期通过对手术部位或伤口组织的温度监测，对病灶进行定位，评估手术效果和不良反应；在呼吸系统监测中也同样发挥重要作用，利用红外热成像技术监控患者的呼吸速率，以早期发现和诊断呼吸系统疾病，尤其是新生儿猝死综合征、睡眠呼吸暂停、麻醉后复苏等，这一技术不仅敏感有效，可远程监控，且无接触无侵入不会对患者造成损害；另外，在糖尿病足、压疮、骨关节疾病方面，红外热成像技术可预测和发现早期炎症、坏死的形成，为早干预早治疗提供诊疗依据。

综观国内外目前在红外热成像技术的应用方面主要存在三方面的问题。第一，研究的对象往往都局限在某一方面，在中医学最重要的证候诊断方面没有形成较完整的体系。第二，研究的指导思想与中医基础理论结合不够紧密，大多都偏重于现代医学的解剖学，而忽视了中医学理论对人体尤其是脏腑功能的整体认识。第三，研究的方法缺少中医临床的旁证，结论的可信度不高。第四，红外热成像技术对脏腑内部各个器官的定位精确度不够，通过一张或几张照片仅能大概估计可能的温度有偏差的内部脏器，影响对温度变化区的精确定位和诊断。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于红外热成像技术的能实现自动检测和诊断中医证候的诊断系统，尤其是针对脏腑的诊断。

为实现上述技术目标，根据本发明的一种基于红外热成像技术的中医证候的诊断方法，包括以下步骤：

S1.根据中医脏腑证候分型标准，对各种类型进行证候分类，获取大量病例覆盖常见中医证候类别，并保证每一个类别有一定的病例样本量；

S2.采集病例的中医病历信息和/或舌诊图像，并通过红外热成像仪采集全身红外热成像图像；

S3.由中医医师根据病历信息和/或舌诊图像判断该病例的中医证候类别，用该证候类别标注红外图像，将中医证候类别作为红外图像分类的标签；

S4.通过AI技术智能分析同一中医证候类别的所有红外图像，通过与正常人体红外图像对照分析，自动识别并归纳出该证型对应红外图像的特征集合，从而建立该证候类别的标准红外图像模型；

S5.计算机将新病例的全身红外图像与标准红外图像模型进行比对，就可以对新的红外图像作出证候分类识别和初步证候判断。

进一步，还包括步骤：

S6.医师参考计算机做出的证候分类识别和初步证候判断进行实际病例诊断，并对诊断结果进行反馈和修正，不断充实数据库样本量以及提升计算机诊断准确度。

进一步，按病位分类和脏腑兼证分类包括六大类：心与小肠病辨证；肺与大肠病辨证；脾与胃病辨证；肝与胆病辨证；肾与膀胱病辨证；脏腑兼病辨证。

进一步，所述六大类还分别包括：

心与小肠病辨证：心气虚证、心神失养证、心阳虚证、心阳暴脱证、心血虚证、心阴虚证、心火亢盛证、心火下移小肠证、瘀阻心脉证、痰阻心脉证、寒凝心脉证、气滞心脉证、痰迷心窍证、痰火扰心证；

肺与大肠病辨证：肺卫不固证、肺气虚证、肺阴虚证、肺热壅盛证、风寒犯肺证、风热犯肺证、燥邪犯肺证、痰湿阻肺证、暑湿犯肺证、痰热阻肺证、大肠湿热证、肠燥津亏证、肠虚滑泄证；

脾与胃病辨证：脾气虚证、营卫不和证、脾阳虚证、饮留胃肠证、脾虚痰湿证、中气下陷证、脾不统血证、寒湿困脾证、湿热蕴脾证、胃阴虚证、食滞胃脘证、胃寒证、胃热证、食滞痰阻证；

肝与胆病辨证：肝郁气滞证、肝火上炎证、肝血虚证、肝阴虚证、肝阳上亢证、肝风内动-肝阳化风证、肝风内动-热极生风证、肝风内动-阴虚动风证、肝风内动-血虚动风证、寒凝肝脉证、肝胆湿热证、黄疸阴黄、胆郁痰扰证；

肾与膀胱病辨证：肾阳虚证、肾阴虚证、肾精不足证、肾气不固证、肾不纳气证、膀胱湿热证、膀胱蓄血证、风水泛滥证、湿毒侵淫证、湿热壅盛证；

脏腑兼病辨证：心肾不交证、心肾阳虚证、心肺气虚证、心脾两虚证、心肝血虚证、肝火犯肺证、肝郁脾虚证、肝脾血瘀证、肝胃不和证、肝肾阴虚证、脾肾阳虚证、脾肺气虚证、肺肾阴虚证、风寒湿痹、风湿热痹、寒湿痹、湿热痹。

进一步，采用红外热成像仪检测患者脏器体表投影的温度及任督二脉的穴位温度，使用身体体表的脏器投影和穴位的自动标注，显示局部和区域温度的关键点，所述关键点是指高于或低于正常温度差设定阈值的特殊标记点。

另一方面，本发明还提供一种基于红外热成像技术的中医证候的诊断系统，包括：

分类模块，根据中医脏腑证候分型标准，对各种类型进行证候分类，存储于分类模块中，获取大量病例覆盖常见中医证候类别，并保证每一个类别有一定的病例样本量；

采集模块，采集病例的中医病历信息和/或舌诊图像，并通过红外热成像仪采集全身红外热成像图像，存储在待分类文件中；

诊断标记模块，由中医医师根据病历信息和/或舌诊图像判断该病例的中医证候类别，并将此证候结论标注待分类文件中对应的红外图像，将中医证候类别作为红外图像分类的标签；

识别模块，通过AI技术智能分析同一中医证候类别的所有红外图像，通过与正常人体红外图像对照分析，自动识别并归纳出该证型对应红外图像的特征集合，从而建立该证候类别的标准红外图像模型；

比对模块，计算机将新病例的全身红外图像与标准红外图像模型进行比对，就可以对新的红外图像作出证候分类识别和初步证候判断；

进一步，还包括反馈模块，医师参考计算机做出的证候分类识别和初步证候判断进行实际病例诊断，通过反馈模块并对诊断结果进行反馈和修正，不断充实数据库样本量以及提升计算机诊断准确度。

通过上述技术方案，可以直接根据红外热成像作出中医证候诊断，从而为中医证候的自动化诊断提供了必要的基础技术，为实现中医的现代化检测及评价提供了可能。该方案与中医基础理论结合紧密，是红外热成像技术与中医的深度融合，为通过红外热成像技术直接作出中医证候诊断提供了最重要的技术支持。

附图说明

图1示出了根据本发明的基于红外热成像技术的中医证候的诊断方法流程示意图；

图2示出了根据本发明的基于红外热成像技术的中医证候的诊断方法和系统的红外成像的图像；

图3示出了根据本发明的基于红外热成像技术的中医证候的诊断系统的硬件设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明的基于红外热成像技术的中医证候(脏腑)的诊断模型，通过红外热成像技术的辅助，结合中医诊断，结合大量病例的采样分析，建立数据库，并在后期不断学习和完善，通过反馈机制进行诊断模型的调整和改进。

如图1所示，根据本发明的基于红外热成像技术的中医证候(脏腑)的诊断方法，包括以下步骤：

S1.根据中医脏腑证候分型标准，对各种类型进行证候分类，获取大量病例覆盖常见中医证候类别，并保证每一个类别有一定的病例样本量；

S2.采集病例的中医病历信息和/或舌诊图像，并通过红外热成像仪采集全身红外热成像图像(见图2)；

S3.由中医医师根据病历信息和/或舌诊图像判断该病例的中医证候类别，用该证候类别标注红外图像，将中医证候类别作为红外图像分类的标签；

S4.通过AI技术智能分析同一中医证候类别的所有红外图像，通过与正常人体红外图像对照分析，自动识别并归纳出该证型对应红外图像的特征集合，从而建立该证候类别的标准红外图像模型；

S5.计算机将新病例的全身红外图像与标准红外图像模型进行比对，就可以对新的红外图像作出证候分类识别和初步证候判断；

S6.医师参考计算机做出的证候分类识别和初步证候判断进行实际病例诊断，并对诊断结果进行反馈和修正，不断充实数据库样本量以及提升计算机诊断准确度。

根据本发明的中医脏腑证候分型标准以脏腑辨证中医证候分型为主导进行分类收集病例。根据中国中医药出版社全国高等中医药院校规划教材《中医诊断学》，按病位分类和脏腑兼证分类如下：

1.心与小肠病辨证：心气虚证、心神失养证、心阳虚证、心阳暴脱证、心血虚证、心阴虚证、心火亢盛证、心火下移小肠证、瘀阻心脉证、痰阻心脉证、寒凝心脉证、气滞心脉证、痰迷心窍证、痰火扰心证；

2.肺与大肠病辨证：肺卫不固证、肺气虚证、肺阴虚证、肺热壅盛证、风寒犯肺证、风热犯肺证、燥邪犯肺证、痰湿阻肺证、暑湿犯肺证、痰热阻肺证、大肠湿热证、肠燥津亏证、肠虚滑泄证；

3.脾与胃病辨证：脾气虚证、营卫不和证、脾阳虚证、饮留胃肠证、脾虚痰湿证、中气下陷证、脾不统血证、寒湿困脾证、湿热蕴脾证、胃阴虚证、食滞胃脘证、胃寒证、胃热证、食滞痰阻证；

4.肝与胆病辨证：肝郁气滞证、肝火上炎证、肝血虚证、肝阴虚证、肝阳上亢证、肝风内动-肝阳化风证、肝风内动-热极生风证、肝风内动-阴虚动风证、肝风内动-血虚动风证、寒凝肝脉证、肝胆湿热证、黄疸阴黄、胆郁痰扰证；

5.肾与膀胱病辨证：肾阳虚证、肾阴虚证、肾精不足证、肾气不固证、肾不纳气证、膀胱湿热证、膀胱蓄血证、风水泛滥证、湿毒侵淫证、湿热壅盛证；

6.脏腑兼病辨证：心肾不交证、心肾阳虚证、心肺气虚证、心脾两虚证、心肝血虚证、肝火犯肺证、肝郁脾虚证、肝脾血瘀证、肝胃不和证、肝肾阴虚证、脾肾阳虚证、脾肺气虚证、肺肾阴虚证、风寒湿痹、风湿热痹、寒湿痹、湿热痹。

本发明为大样本、多层次临床研究，是多参数、多分类任务。选取各中心门诊及住院患者，依据症状、体征、舌图、红外图像，把患者归类至常见的证候分类中。

根据本发明的基于红外热成像技术的中医证候(脏腑)的诊断系统，包括：

分类模块，根据中医脏腑证候分型标准，对各种类型进行证候分类，存储于分类模块中，获取大量病例覆盖常见中医证候类别，并保证每一个类别有一定的病例样本量；

采集模块，采集病例的中医病历信息和/或舌诊图像，并通过红外热成像仪采集全身红外热成像图像，存储在待分类文件中；

诊断标记模块，由中医医师根据病历信息和/或舌诊图像判断该病例的中医证候类别，并将此证候结论标注待分类文件中对应的红外图像，将中医证候类别作为红外图像分类的标签；

识别模块，通过AI技术智能分析同一中医证候类别的所有红外图像，通过与正常人体红外图像对照分析，自动识别并归纳出该证型对应红外图像的特征集合，从而建立该证候类别的标准红外图像模型；

比对模块，计算机将新病例的全身红外图像与标准红外图像模型进行比对，就可以对新的红外图像作出证候分类识别和初步证候判断；

反馈模块，医师参考计算机做出的证候分类识别和初步证候判断进行实际病例诊断，通过反馈模块并对诊断结果进行反馈和修正，不断充实数据库样本量以及提升计算机诊断准确度。

在临床设计方案方面：采用病例报告表采集患者症状、体征、辅助检查、舌图、红外热成像检查信息，进行前瞻性、描述性、系统性临床研究。

在病例纳入标准方面：①疾病组：按照国家或行业标准，明确诊断临床常见疾病的患者；②健康人群组：参照王琦《中医体质学说》平和体质：总体特征:阴阳气血调和，以体态适中、面色红润、精力充沛等为主要特征。形体特征:体形匀称健壮。常见表现:面色、肤色润泽，头发稠密有光泽，目光有神，鼻色明润，嗅觉通利，唇色红润，不易疲劳，精力充沛，耐受寒热，睡眠良好，胃纳佳，二便正常，舌色淡红，苔薄白，脉和缓有力。心理特征:性格随和开朗。发病倾向:平素患病较少。对外界环境适应能力:对自然环境和社会环境适应能力较强。年龄在18～65岁之间，性别不限。

在病例排除标准方面：具有严重的原发性心、肺、肾、血液或影响其生存的严重疾病者，不能配合完成红外热成像者；法律规定的残疾患者(盲，聋，哑，智力障碍，精神障碍，肢体残疾)；怀疑或确有酒精、药物滥用病史；处于重度焦虑抑郁状态，有自杀倾向的患者。

在疾病诊断标准方面：参照各疾病诊疗共识意见或诊疗共识的诊断标准。

在舌象采集方面：自然光下，固定摄影设备采集舌图，避免美颜，并做好患者记录，使舌象与患者一一对应。

在红外热成像检查方面：采用红外热成像仪检测患者脏器体表投影的温度及任督二脉的穴位温度。要求做好身体体表的脏器投影和穴位的自动标注，开放局部和区域温度。

在数据采集方面：采用前瞻性、描述性、系统性研究，各分中心根据患者不同诊断纳入病例。①填写病例观察表，收集患者基本信息、问诊相关信息；②进行舌象采集和红外热成像检查，采集患者舌图和各脏腑及穴位对应体表温度；③以副主任医师及以上职称人员的临床诊断作为参考标准；④生化检查结果数据同时收集整理，便于后期研究利用。

在质量控制方面：①试验开始前所有研究人员均需培训，以详细了解本发明的目的、观察内容、采图方法；②研究者应按病例报告表填写要求，如实、详细、认真记录观察表中各项内容，以确保报告表内容的真实、可靠；③红外热成像仪的控制：由计算机专业人员协助完成。

①根据纳入、排除标准纳入病例，签署知情同意书；②填写中医问诊表和病例观察表，根据中医证候诊断标准和副主任医师及以上职称人员的诊断结论确定中医证候；③进行舌象采集和红外热成像仪检查；④录入数据，进行统计分析；在统计分析阶段，分别根据疾病相关温度分析和证候相关温度分析，建立疾病及证候诊断模型，再录入数据验证，反馈数据证候和疾病逻辑校正。

此外，在提升红外热成像技术的定位精确度方面，由于人体并非一张平面，其内部各器官有前后方向、上下方向的重叠和交汇，尤其是脏腑部位，其不同于四肢，对于体表红外热成像的结果来说，其仅能获得平面图像，这对于人体脏腑内部各器官温度的定位和分析具有一定精度上的误差，对此，本发明还对红外热成像技术提出了改进措施。

为了获得精确定位，对人体进行360度红外热成像，以人体上下、左右和前后的最大距离进行计算，获得人体中心点位置，以该中心点位置进行XYZ三维坐标定位，左右方向为X轴，上下方向为Y轴，前后方向为Z轴，然后以正面为基准，沿Y轴方向每间隔30度拍摄一张红外热成像的图像，共获得12张红外热成像图像，根据12张图像的红外热成像关键点的分布位置进行三维定位，通过与标准健康的红外热成像图片相对比，确定各个图像上的关键点位置，并通过多图像进行数据合成，确定关键点在人体脏腑内的三维坐标，并最终确定出现症状的器官。其中所述关键点是指超过一定温度差阈值的人体部位，可以是高于正常温度差，也可以是低于正常温度差。

为了实现红外热成像的同步拍摄，防止因时间偏差而造成的温度偏差，上述12张图像同时拍摄完成并上传至计算机进行融合定位和计算。

如图3所示，实现上述红外热成像技术的硬件设备的改进在于，一种多角度红外热成像设备，所述多角度红外热成像设备包括平台1，所述平台为圆形，患者10站立于平台中间位置，平台四周设置12个可移动轨道3，每个可移动轨道3上又设有一台红外热成像仪2，所述每台红外热成像仪2可根据患者身高进行上下方向的调整，并可以根据患者的站立位置进行前后方向的调整，在每台红外成像仪上都设有测距传感器，根据与人体的距离自动计算确定适合的位置，在自动调整阶段，每台红外热成像仪都可以根据人体中心位置进行自动测距和移动，根据全身图像和局部图像的成像要求进行远近距离的调整。并且12台红外热成像仪可同时同距离拍摄出患者的热成像图片并输入计算机中形成具有三维定位的热成像立体图像，计算机内预存人体脏腑三维结构图，以及脏腑部位的三维体表温度的正常分布的温度图，根据患者的三维热成像图，同时与三维结构图和温度图进行对照，确定出温度异常的关键点以及对应的脏腑器官位置并作出特殊标记，有利于后期的分析和诊断。

中医证候诊断是中医所有临床诊疗活动的核心要点，是中医诊疗活动的基础。通过参考本发明的诊断模型，可以直接根据红外热成像作出中医证候诊断，从而为中医证候的自动化诊断提供了必要的基础技术，为实现中医的现代化检测及评价提供了可能。与中医基础理论结合紧密，是红外热成像技术与中医的深度融合，为通过红外热成像技术直接作出中医证候诊断提供了最重要的技术支持，使为中医临床诊疗活动提供最直接的客观化依据成为可能。