基于机器学习的胃肠道疾病舌诊模型构建

作     者：张景慧 王娟 赵玉洁 段淼 刘毅然 林敏娟 谯旭 李真 左秀丽 ZHANG Jinghui;WANG Juan;ZHAO Yujie;DUAN Miao;LIU Yiran;LIN Minjuan;QIAO Xu;LI Zhen;ZUO Xiuli

作者机构：山东大学齐鲁医院消化内科山东济南250012 青岛市卫生健康委员会医院发展中心山东青岛266001 山东中医药大学附属医院消化内科山东济南250011 山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 

出 版 物：《山东大学学报（医学版）》 (Journal of Shandong University:Health Sciences)

年 卷 期：2024年第62卷第1期

页      面：38-47,70页

学科分类：100505[医学-中医诊断学] 1005[医学-中医学] 1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(82070551) 

主　　题：人工智能 舌象 胃肠道疾病 机器学习 舌诊模型 

摘      要：目的构建基于机器学习的胃肠道疾病舌诊模型,以寻求更加方便、经济的方式实现对常见胃肠道疾病的非侵入性诊断。方法前瞻性收集接受电子内镜检查的948名受试者的舌象图片,经过质量筛选,最终获得符合应用标准的3140张图片构成本研究使用的舌象数据集。对原始舌象数据进行预处理、特征提取与模式识别,在传统机器学习方法的基础之上,提出一种从特征融合和决策融合两个方面实现信息融合的方法,以此构建以舌象特征为输入的胃肠道疾病舌诊模型。结果本研究构建的基于舌象的信息融合诊断模型的曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.808,高于单一手工特征(AUC=0.769)和深度特征(AUC=0.779)模型;使用BSFCM混合采样方法进行样本增强提高了该模型对幽门螺杆菌(Helicobacter pylori,***)感染(AUC=0.816)、胆汁反流(AUC=0.829)、反流性食管炎(AUC=0.800)、胃糜烂(AUC=0.833)和十二指肠糜烂(AUC=0.818)的分类性能。结论本研究构建的基于机器学习的智能舌诊模型对多种胃肠道疾病具有较高的区分度,或为胃肠道疾病的诊断与筛查提供一种新的、有价值的思路与方法。