[發(fā)明專利]一種兩階段深度遷移學(xué)習(xí)中醫(yī)舌診模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010005713.2
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111223553B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志奎;張旭;高靜;李朋
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G16H20/90
• 分類號: G16H20/90;G16H50/20;G06V40/10;G06V10/774;G06V10/80;G06V10/82;G06N3/0464
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

一種兩階段深度遷移學(xué)習(xí)中醫(yī)舌診模型，屬于中醫(yī)輔助診療技術(shù)領(lǐng)域。首先，基于深度卷積特征范式，構(gòu)建深度網(wǎng)絡(luò)，利用金字塔策略，融合多尺度特征，構(gòu)建對輸入舌像的深層抽象表示。然后，設(shè)計兩階段的深度遷移學(xué)習(xí)，針對性地獲取舌像診斷中對代表性病灶特征的識別能力，有效解決數(shù)據(jù)缺乏問題，降低訓(xùn)練成本。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計病灶檢查代價函數(shù)，訓(xùn)練深度遷移模型，從不同尺度進行檢測，標注異常舌像病灶，提高檢測精度。最后，根據(jù)深度遷移模型的檢查結(jié)果模擬中醫(yī)診療“眾診合參”過程，進行異常舌像的實時判別，提高診斷的準確率。本發(fā)明設(shè)計的模型能夠模擬中醫(yī)診斷理論，實時診斷異常舌像，為中醫(yī)提供臨床輔助和診療建議。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于中醫(yī)輔助診療技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種兩階段深度遷移學(xué)習(xí)中醫(yī)舌診模型，解決深度學(xué)習(xí)在傳統(tǒng)中醫(yī)診療方法計算機化的過程中，面臨的數(shù)據(jù)缺乏、診斷準確率不高等問題。

背景技術(shù)

中醫(yī)是我國一項重要的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，在治療慢性病與突發(fā)疾病中具有重要的作用。隨著醫(yī)學(xué)和計算機科學(xué)的共同發(fā)展，中醫(yī)的現(xiàn)代化愈發(fā)得到重視，傳統(tǒng)中醫(yī)診療方法的標準化和計算機化迫在眉睫。采用先進的計算機技術(shù)模擬復(fù)現(xiàn)中醫(yī)診療方法，傳承名老中醫(yī)經(jīng)驗，具有重要的現(xiàn)實意義。然而，現(xiàn)有基于淺層機器學(xué)習(xí)的方法，受限于方法的特征挖掘能力，難以建模中醫(yī)診療中靈活多樣的診斷規(guī)則。因此，研究深度中醫(yī)輔助診療模型成為當(dāng)前研究熱點。

深度診療方法使用臨床數(shù)據(jù)訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠擬合名醫(yī)診療規(guī)則，傳承中醫(yī)經(jīng)驗。然而，現(xiàn)有的深度診療方法依賴海量的標簽臨床數(shù)據(jù)才能擬合醫(yī)師的診斷規(guī)則。而中醫(yī)診療數(shù)據(jù)來源缺乏、采集困難；同時數(shù)據(jù)稀少昂貴，往往需要資深醫(yī)生對數(shù)據(jù)進行標注。在實際診斷中，很難獲得足夠的數(shù)據(jù)訓(xùn)練中醫(yī)深度診療模型。因此如何設(shè)計少樣本深度診斷方法成為中醫(yī)現(xiàn)在話輔助診療的關(guān)鍵課題。

因此，為了更加有效地擬合中醫(yī)診療規(guī)則，滿足實際應(yīng)用中實時診療的需求，本發(fā)明針對中醫(yī)“望診”中重要的診療方式——舌診，提出一種兩階段深度遷移中醫(yī)舌診模型，將舌診病灶發(fā)現(xiàn)建模為圖像標注問題，進而模擬中醫(yī)“眾診合參”的重要理論進行判斷，實現(xiàn)對常見異常舌像的實時診斷，為中醫(yī)提供臨床輔助和診療建議。

兩階段深度遷移中醫(yī)舌診模型在設(shè)計過程中，主要存在以下三方面挑戰(zhàn)：

(1)舌診數(shù)據(jù)缺乏問題：

中醫(yī)舌診數(shù)據(jù)采集自臨床診斷，而當(dāng)前中醫(yī)診療方法的現(xiàn)代化仍處在起步階段，現(xiàn)有的舌像圖片數(shù)據(jù)數(shù)量相對較少，難以支撐深度模型訓(xùn)練。同時，每張舌像圖片樣本都需要經(jīng)驗豐富的醫(yī)生進行標注，導(dǎo)致有效的舌診數(shù)據(jù)更加稀少。因此，如何利用有限的舌診數(shù)據(jù)訓(xùn)練可靠模型，實現(xiàn)高精度標注，是模型設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。

(2)訓(xùn)練開銷問題：

現(xiàn)有的基于深度學(xué)習(xí)的圖像標注方法，為了得到高精度的識別模型，除了需要大量訓(xùn)練數(shù)據(jù)，還需要頂級硬件設(shè)備作為計算支持，進行長時間的訓(xùn)練。時間和硬件的開銷都制約著模型的實際應(yīng)用。因此，如何在短時間內(nèi)應(yīng)用低端設(shè)備訓(xùn)練可靠模型，使之更廣泛應(yīng)用于中醫(yī)輔助診斷，是模型設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。

(3)精確度問題：

中醫(yī)舌診中的病灶不同于現(xiàn)有常見物體識別，其外觀特征有很大區(qū)別，難以直接應(yīng)用現(xiàn)有模型。異常舌像病灶較小，對模型精確識別小目標的能力有著較高的要求。同時，舌診圖像采集自日常診療，舌像分布隨機，標簽不均衡。這些因素都會影響舌像輔助診療的準確度。因此，如何保證訓(xùn)練的模型具有較高的精確度，使其能夠滿足中醫(yī)診療的實際需要，是模型設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

舌診是中醫(yī)“望、聞、問、切”四診中最重要的組成部分之一，通過觀察病人舌頭的顏色、姿態(tài)、舌苔以及舌體上的病灶等舌像，醫(yī)生可以分析病人的身心狀態(tài)，推斷內(nèi)臟器官的潛在疾病。舌診主要倚賴于視覺觀察，往往依賴經(jīng)驗進行判斷。然而，有經(jīng)驗的中醫(yī)醫(yī)生和病人需求相比數(shù)量嚴重不足，尤其在落后地區(qū)；同時年輕的醫(yī)生缺乏臨床經(jīng)驗，可能發(fā)生誤判，影響病人及時得到診療，這些都嚴重制約了中醫(yī)的發(fā)展和現(xiàn)代化進程。