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基于中医舌象的胃癌深度学习预测方法研究

基于中医舌象的胃癌深度学习预测方法研究

作者：朱枭龙中北大学

学位级别：硕士

胃癌是一种严重危害人类生命健康和正常生活的恶性疾病。胃镜作为现代胃癌检测的主要方式,存在侵入性、高成本和操作流程复杂等问题。因此,迫切需要新的检查方式来提高胃癌的诊断率。中医认为“舌乃脾胃之外候,苔为胃气之根”,舌头特征... 详细信息

胃癌是一种严重危害人类生命健康和正常生活的恶性疾病。胃镜作为现代胃癌检测的主要方式,存在侵入性、高成本和操作流程复杂等问题。因此,迫切需要新的检查方式来提高胃癌的诊断率。中医认为“舌乃脾胃之外候,苔为胃气之根”,舌头特征的变化,可以反映胃部的健康状况。这种诊断方法会受到医生的专业知识和工作状态影响。随着人工智能技术在医学领域的广泛应用,采用图像处理技术和深度学习技术检测并提取舌头特征,进而探究舌头特征和胃癌之间的关联性,由此搭建胃癌预测模型,使舌头特征成为一种可靠的胃癌检测依据,能为胃癌的早期筛查提供有力支撑。本论文的主要工作包括舌头图像预处理方法设计、胃癌与舌头特征的关系探究和基于深度学习的胃癌预测模型设计。本论文按照以下三个方面的内容展开了研究:(1)舌头图像预处理方法设计提出了一种舌部区域定位及预提取方法,有效减少非舌区域对后续舌体分割和特征分析的干扰。基于Dlib库的人脸特征点检测技术,获取临床采集的图像中嘴角两侧、人中和下巴四个关键点的坐标,根据这些坐标实现舌部区域的定位及预提取。通过对预提取的舌头图像进行轮廓标注,构建了用于舌图像分割的数据集,并使用数据增强技术将其扩充至4375张。按7:2:1的比例将数据集分为训练集、验证集和测试集。基于Deeplab V3+网络搭建舌头图像分割模型,在自建的舌头数据集上进行训练,并使用评价指标对其分割效果进行评估。结果显示,Deeplab V3+舌头图像分割模型的平均像素精度及平均交叉比分别达到98.93%和97.96%,具有较高的分割精度与优秀的分割效果。(2)胃癌与舌头特征的关系探究筛选与胃癌有较强关联性的舌头特征,提高了胃癌预测模型的可解释性和鲁棒性。结合医生的指导意见和临床实际采集情况,提取9个特征用于客观化描述胃癌患者和非胃癌受试者的舌象,并利用统计学方法和机器学习技术分析舌头特征与胃癌之间的关联性。通过对胃癌患者和非胃癌受试者的舌头特征进行显著性差异分析、重要性分析和相关性分析,获取与胃癌关联性较强的舌头特征。综合比较三种方法的分析结果,选定舌头形状、舌头润燥、舌苔薄厚和舌苔颜色作为预测胃癌的舌头特征。(3)基于EfficientNet的胃癌预测模型设计将先验知识和深度特征结合起来,搭建了基于中医舌象的胃癌深度学习预测模型。使用预处理后的703张舌头图像构建用于胃癌预测的数据集,按8:1:1的比例将其划分为训练集、验证集和测试集。以Efficient Net-B0为主干网络建立胃癌深度学习预测模型,在胃癌舌数据集上进行训练,并利用迁移学习提升模型训练效果。训练结束后,使用准确率和F1分数(F1-score)评估胃癌预测模型的性能。结果表明,该预测模型可以有效地区分胃癌患者和非胃癌受试者,准确率达到93.6%,F1-score达到92.6%。

关键词：胃癌预测中医舌象舌体分割舌头特征分析深度学习预测模型

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中医舌象相关分子机制研究进展

中国中西医结合杂志 2012年第1期32卷 134-137页

作者：王丽娜岳小强李白羽第二军医大学附属长海医院中医系上海200433

舌诊是中医望诊的重要组成部分,舌象变化反映了正气盛衰、病邪深浅、邪气性质以及病情进退,在临床上对中医辨证施治、指导立法用药及诊断疾病预后至关重要。由于历史条件所限,传统舌诊方法仅限于肉眼观察和经验辨证,

关键词：分子机制中医舌象中医辨证施治中医望诊舌象变化疾病预后立法用药肉眼观察

中医舌象特征客观化研究领域科学知识图谱与可视化分析

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世界科学技术-中医药现代化 2021年第9期23卷 3032-3040页

作者：王东军杨欢田之魁孙璇周宗慧朱青青关媛媛王泓午天津中医药大学健康科学与工程学院天津301617 浙江中医药大学附属第一医院杭州310000

目的通过采用定性和定量相结合的方法,以"中医舌象特征客观化"为主题开展系统的文献计量研究与科学知识图谱可视化分析,总结近20年"中医舌象特征客观化"研究发展方向、热点前沿。方法通过检索2001年1月1日-2020年12月31日收录在中国知... 详细信息

目的通过采用定性和定量相结合的方法,以"中医舌象特征客观化"为主题开展系统的文献计量研究与科学知识图谱可视化分析,总结近20年"中医舌象特征客观化"研究发展方向、热点前沿。方法通过检索2001年1月1日-2020年12月31日收录在中国知网数据库(CNKI)相关文献。应用CiteSpace软件对纳入文献进行作者、关键词、研究机构共现分析。选择对浅语义算法(LSI)标记聚类,通过时间线视图展示不同聚类的相互影响及时间跨度。结果纳入文献589篇,通过定量分析找到该研究领域高产机构、研究团队、研究学者。北京中医药大学发文量91篇,是发文量最大的研究机构;梁嵘发文30篇是最高产作者。关键词"舌象"出现频次最高(114次),中心性最高(0.58);关键词聚类分析形成了10个聚类标签。结论2型糖尿病、慢性乙型肝炎等疾病的舌象特征、特征提取、深度学习、信息融合、关联性研究等为该领域的热点内容。

关键词：中医舌象客观化特征科学知识图谱可视化分析科学计量学

早期胃癌患者临床病理分型与中医舌象、证型的关系

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中医临床研究 2022年第16期14卷 74-76页

作者：陈宗慧山东省菏泽市中医医院山东菏泽274000

目的:探讨早期胃癌病理分型与中医舌象及证型的关系,为早期胃癌患者的中医诊断提供理论依据。方法:选取山东省菏泽市中医医院中医内科收治的50例经病理组织学证实为胃癌的患者作为研究对象,收集患者的一般信息、舌象信息及中医四诊信息... 详细信息

目的:探讨早期胃癌病理分型与中医舌象及证型的关系,为早期胃癌患者的中医诊断提供理论依据。方法:选取山东省菏泽市中医医院中医内科收治的50例经病理组织学证实为胃癌的患者作为研究对象,收集患者的一般信息、舌象信息及中医四诊信息,并根据中医四诊资料进行中医辨证分型,依据胃黏膜病理切片确定临床病理分型。对不同病理分型和中医舌象及证型的关系进行分析。结果:早期胃癌病理分型以中、高分化腺癌、黏液腺癌居多,舌象以绛舌、黄腻苔居多,中医证型以脾胃湿热证居多;高分化腺癌的淡白舌、红舌高于其他病理分型,差异有统计学意义(P 舌象、中医证型均呈现特异性表现,早期胃癌病理分型与中医舌象、中医证型具有一定的相关性,可作为早期胃癌的诊断依据。

关键词：早期胃癌病理分型中医舌象中医证型

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中医舌象特征的提取与研究

中医舌象特征的提取与研究

作者：孙晓琳长春理工大学

学位级别：硕士

舌诊是我国传统中医诊断法的内容之一,在中医临床中有着不可缺少的地位。但传统舌诊也有一定的局限性,它偏重于医生个人的临床实践,导致诊断结果的主观依赖性强;舌诊容易受环境因素影响,对视觉判断造成影响;传统舌诊的诊断经验不能科学... 详细信息

舌诊是我国传统中医诊断法的内容之一,在中医临床中有着不可缺少的地位。但传统舌诊也有一定的局限性,它偏重于医生个人的临床实践,导致诊断结果的主观依赖性强;舌诊容易受环境因素影响,对视觉判断造成影响;传统舌诊的诊断经验不能科学的保留下来,既不利于诊断技术的流畅发展也不利于病人查询病史。因此,以中医理论为指导,运用计算机技术与图像处理技术对舌象进行分析,实现舌诊的标准化、客观化、定量化成为发展中医舌诊以及提高中医舌诊理论水平的必经之路。本文分别从舌体区域分割、舌苔舌质分离以及舌体特征提取与识别三个环节进行探讨。在Matlab软件编程下,以罗达伦博士看舌诊病的舌象图像为样本,在舌体区域分割部分,应用彩色空间模型转换法提取出舌象初始轮廓,并提出了改进的Snake模型分割法对舌体进行分割并对边缘收敛,结果表明HSV空间模型在轮廓提取过程中有着重要作用,改进后的Snake法能够较准确的对舌体区域进行分割并解决了传统Snake方法存在的问题。在苔质分离部分,提出多色彩通道动态阈值的分离方法,达到了理想的分割效果与速度。在舌体特征提取与识别部分,本文采用彩色空间模型对舌苔舌质的颜色特征进行提取,并提出应用支持向量机的改进算法DAG SVM对多分类问题进行划分,实验表明该算法可以提高识别率并且不会影响处理速度,更适合解决本文的舌色、苔色的识别问题。对舌质的正确识别率在86%以上,对舌苔的正确识别率在94%以上,满足了医生和研究人员对疾病分析的需要。提出采用统计法及傅里叶变换法对纹理特征进行提取,为实现舌质舌苔纹理粗糙细腻程度的分类识别做了一定的基础。

关键词：中医舌象舌体区域分割 Snake模型 HSV空间模型舌体特征提取

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浅谈中医舌象客观化、定量化、标准化研究

中华中医药杂志 2017年第4期32卷 1625-1627页

作者：黄淑琼张云龙周静文磊厦门大学医学院中医系厦门361102

舌诊是中医诊断学的重要组成部分,舌象在中医临床治疗中具有重要的诊断意义与辨证价值。传统中医舌象易受主客观因素影响,难以客观化、定量化、标准化,严重制约舌象临床应用及发展。随着医学、计算机等现代技术的迅猛发展,中医舌象客观... 详细信息

舌诊是中医诊断学的重要组成部分,舌象在中医临床治疗中具有重要的诊断意义与辨证价值。传统中医舌象易受主客观因素影响,难以客观化、定量化、标准化,严重制约舌象临床应用及发展。随着医学、计算机等现代技术的迅猛发展,中医舌象客观量化研究取得了长足进步,并被应用于基础及临床研究。文章对近几年中医舌象采集分析系统、舌象定量化研究、现代仪器应用与舌象基础研究进行概述,为舌象应用于临床治疗提供客观、科学的思路与方法。

关键词：中医舌象计算机采集分析系统客观化定量化标准化

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慢性萎缩性胃炎患者中医舌象特征研究

世界科学技术-中医药现代化 2020年第5期22卷 1595-1600页

作者：朱春梅顾巍杰杨德才徐玮斐曹阳王忆勤刘国萍上海中医药大学基础医学院上海201203

目的探讨慢性萎缩性胃炎患者的舌象特点,分析胃粘膜病理学改变与中医舌象变化的相关性。方法本研究运用舌象仪采集慢性萎缩性胃炎患者的舌象信息,采用病例对照研究方法比较不同病理阶段的胃病患者舌象客观参数和特征,描述舌象特征的变... 详细信息

目的探讨慢性萎缩性胃炎患者的舌象特点,分析胃粘膜病理学改变与中医舌象变化的相关性。方法本研究运用舌象仪采集慢性萎缩性胃炎患者的舌象信息,采用病例对照研究方法比较不同病理阶段的胃病患者舌象客观参数和特征,描述舌象特征的变化趋势,分析慢性萎缩性胃炎患者较常见的舌象特征。结果慢性萎缩性胃炎组的舌色参数R值和V值显著高于慢性非萎缩性胃炎组与胃癌组(P舌象特征。

关键词：慢性萎缩性胃炎中医舌象舌诊客观化

基于移动终端的中医舌象数据挖掘系统研究与设计

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基于移动终端的中医舌象数据挖掘系统研究与设计

作者：孙祥栋江汉大学

学位级别：硕士

随着人们生活水平的不断提高,人们对疾病的早期发现和预防有了更高的要求,无创实时检测方法将是人体健康信息获取的重要手段之一,特别是数字化医疗设备和自动识别系统近年越来越受到关注。舌诊是祖国医学望诊的重要组成部分,其诊断依赖... 详细信息

随着人们生活水平的不断提高,人们对疾病的早期发现和预防有了更高的要求,无创实时检测方法将是人体健康信息获取的重要手段之一,特别是数字化医疗设备和自动识别系统近年越来越受到关注。舌诊是祖国医学望诊的重要组成部分,其诊断依赖于医生本人的学识及从医经验,故诊断结果主观性较强,不利于舌诊的推广和发展。随着移动互联网的发展及移动终端设备的普及,手机已成为移动互联网使用的第一大智能终端。因此,将中医舌诊、移动互联网、移动终端三者相结合,研究一款基于移动终端的中医舌象数据挖掘系统显得日益迫切。舌诊是根据对患者舌面苔迹、颜色、形态等的观察,从而判断疾病所在,因此舌象的颜色等特征是辨证论治的关键信息,使用智能移动终端采集舌象信息具有使用灵活、操作方便的特点,但也易受设备和环境等因素的影响。为保证信息正确、可靠、方便的采集,本文从信息采集标准化方式入手,重点分析不同色彩空间模型下舌象特征表达的特点,确定在RGB和HSI模型开展研究。在无参考色板辅助校正色差的情况下,提出白板作为色标的模式。为获取白板色标标准,本文利用多种不同型号手机,共采集88张样本图片,分别提取R、G、B、H、S、I六个颜色特征向量共264组数据进行统计分析和K-均值分类,实验结果显示手机终端受自动曝光影响,为适应人眼特征,对图片亮度参数进行自动调整,白板亮度偏低,显示为一定亮度的灰度板,但在R、G、B分量上能基本保持一致,因此本文对色彩特征提出了多数表决模式提取色彩矫正变换参数,然后对整幅图片进行校正,通过对真实数据和人工数据比较实验,实验结果显示图像色彩校正效果良好。图像分割为图像色彩校正和识别提供有效保证。本文对阈值分割方法、K—means方法和Snake方法进行了研究,研究R、G、B、H、S、I六个颜色特征对图像分割影响,通过标准三基色和真实图像实验分析,人体舌部主要呈现以红色为主,在H特征图中红色接近0值,因此提供用Otsu方法进行白色区域分割,实验结果显示Otsu方法能很好的分割出白色背景。舌体部分分割采用R和I特征融合图像,然后进行中值滤波,再行边缘检测最后结合Snake方法结合,实现了舌体部分分割。舌象分类是自动识别的关键,本文利用SVM方法对舌图像特征分类开展研究,在研究过程中,本文以R、G、B、H、S、I六个特征为舌象的基本特性,在SVM方法中固定高斯径向基核函数和C、G参数,选取三种典型舌象进行特征提出,采用三次分类学习获得三个分类器,通过测试样本数据对比C-SVM分类实验,结果表明SVM方法适合舌象特征分类。其次在C-SVC分类方法下,本文就参数G对分类效果的影响进行了有益的探索。当G=0.01时,正确率高达93.33%。在完成色标标准化、舌象色彩校正、图像分割和舌象分类研究的基础上,本文就系统进行了设计和初步实现。本系统设计使用移动终端+服务器端模式,采用C/S系统架构,提出的主要功能有:用户信息采集模块、数据库模块、数据挖掘模块、中医舌象诊断模块、中医舌象医典等。在MIT app inventor2移动软件开发环境下,本文实现了客户端数据采集和舌象医典软件的主要功能。

关键词：舌诊移动终端 SVM 中医舌象数据挖掘

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深度学习在中医舌象分类中的应用与实践

深度学习在中医舌象分类中的应用与实践

作者：谢佳澄吉林大学

学位级别：硕士

中华文明历史悠久,源远流长,传统中医伴随着历史的发展一直流传至今,形成了一套坚实的中医理论基础。与西方医学不同的是,中医讲求全面了解和系统掌握疾病的相关信息,从而指导临床治疗,这与西方医学形成了完美的互补。中医的诊断技术举... 详细信息

中华文明历史悠久,源远流长,传统中医伴随着历史的发展一直流传至今,形成了一套坚实的中医理论基础。与西方医学不同的是,中医讲求全面了解和系统掌握疾病的相关信息,从而指导临床治疗,这与西方医学形成了完美的互补。中医的诊断技术举世闻名,其独特的四诊法(望闻问切)相传是中国古代战国时期的名医扁鹊根据民间流传的经验和他多年的行医实践,总结出来的诊断疾病的四种基本方法,即望诊、闻诊、问诊和切诊,总称为“四诊”。舌诊是望诊的一个重要环节,也是医生通过舌象来了解病人体内病例变化的一种有效的诊疗手段。近年来,随着中医现代化不断加深,人们对舌诊定量化、客观化有了新的要求。依托现代信息技术方法研究舌诊的原理,使其更加科学化和便捷化已经成为了舌诊研究的必然方向。但是,中医舌诊一直都是通过医生的目测观察进行判断,并通过医生的个人从医经验将患者的身体情况转化为凝练的语言文字,这种诊断形式缺乏定量化和客观化的度量,同时在舌诊的过程中容易受到外部条件(如光源条件、观察角度等因素)的影响以及一些人为因素(如知识水平、临床经验等)的干扰,并且从预约医生到现场诊断往往需要很长的时间。不过在另一方面,我们也可以看到这些不利的因素也为计算机辅助诊断创造了有利的机会,借助计算机方法来模拟中医舌诊过程的想法也自然是水到渠成。本文以中医体质为例,对传统中医以舌象为基础进行体质分类的过程进行了分析和研究,通过机器学习和深度学习算法实现了对一张图片中是否存在舌头部分的判别,同时模拟了借助舌象对中医体质分类的过程,构建了一个可以通过舌象图片进行中医体质分类的判别系统,用户可以通过手机便捷地了解自己所属的中医体质,并根据自己所属的中医体质获取饮食、生活方式等相关的推荐信息。本文的主要工作如下:1.对来自服务器中用户上传的舌象图片和上海中医药大学门诊部的舌象数据进行收集,并由中医师为原始无标签的舌象数据按照中医九种体质分类标准进行数据标定,构建了一个带有体质分类标签的舌象数据集。2.构建了舌象图片的识别模型。该模型能够准确地判断一张图片是否为舌象照片,通过机器学习中传统的分类方法和深度学习中卷积神经网络的方法加以实现,并对以上两种分类方法的结果做了对比和分析。3.基于深度学习中的残差神经网络结构,训练出一个中医九种体质的分类模型。并将训练好的中医体质分类模型加以应用,实现了一个智能中医体质分类平台。该平台能够对用户上传的舌象照片给出用户所属中医体质分类、体质特征描述和相应的生活建议。

关键词：计算机应用深度学习卷积神经网络中医舌象体质分类