李驍群 程翰林 陳婧 陳夷 張皓倩 覃庭威 趙瑞珍

體重指數(shù)(body mass index, BMI)是用于衡量體重是否符合正常標準的一項重要指標,正常范圍為18.5～23.9 kg/m2,低于或超出這個范圍即表現(xiàn)為消瘦、超重肥胖。BMI指數(shù)異常現(xiàn)象在我國人群中普遍存在,會對機體產(chǎn)生各種負面影響,如降低身體素質(zhì)機能、增大心腦血管及各種代謝疾病的患病風險[1-2],因此盡早進行體質(zhì)量狀態(tài)的辨識變得尤為重要。中醫(yī)學較早認識到不同體型人群的舌象特征存在差異[3],現(xiàn)代研究也表明體重指數(shù)與舌象存在一定的相關(guān)性,異常BMI人群舌色、舌苔特征通常不同[4]。舌診作為中醫(yī)臨床診斷和辨證的重要依據(jù),目前正不斷向客觀化和標準化的方向發(fā)展,越來越多的學者已經(jīng)在舌象客觀研究方面取得了較大進展。本研究以不同BMI指數(shù)的體檢大學生為切入點,通過圖像數(shù)據(jù)化技術(shù)提取消瘦、超重肥胖人群的舌象特征參數(shù),分析各組舌象RGB、Lab及HSV參數(shù)差異,探討B(tài)MI指數(shù)與舌象參數(shù)的相關(guān)性,以期為消瘦、超重肥胖人群的辨識和診療提供一定客觀化依據(jù)[5-6]。

1 資料與方法

1.1 研究對象

本課題的研究類型為橫斷面研究,采用整群抽樣的方法選取2019年9月于北京中醫(yī)藥大學入學體檢的大學生(包括研究生)作為研究對象,由經(jīng)過統(tǒng)一培訓的2名專業(yè)研究人員收集研究對象的年齡、性別、身高及體重等指標,計算BMI指數(shù),BMI=體質(zhì)量(kg)/身高(m)2。納入標準:通過體檢無嚴重器質(zhì)性疾病、既往3個月無急慢性疾病者;年齡不低于18歲;對研究方案知情同意且能配合舌象拍攝者。排除標準:體檢基本資料及指標不全者;因糖尿病、胃腸疾病、嚴重器質(zhì)性病變、惡性腫瘤及其他急慢性代謝疾病引起的繼發(fā)性消瘦和超重肥胖者;舌象拍攝過程中不配合者。最終納入符合標準的體檢者386例,年齡為18～22歲,平均年齡為(18.22±1.26)歲,其中男性175例,平均年齡為(18.24±1.08)歲,女性211例,平均年齡為(18.20±1.40)歲。本研究依托于上海中醫(yī)藥大學承擔的國家重點研發(fā)計劃—中醫(yī)智能舌診系統(tǒng)研發(fā)項目,為其子課題,經(jīng)上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院倫理委員會審查通過(批號:2018-626-55-01)。

1.2 分組標準

按照中國成人超重和肥胖診斷標準[7]將研究對象劃分為3組:消瘦組(BMI<18.5 kg/m2),體重正常組(18.5≤BMI≤23.9 kg/m2),超重肥胖組(BMI≥24.0 kg/m2)。

1.3 舌象圖像采集

本研究使用的舌象圖片采集設(shè)備為國家重點研發(fā)計劃—中醫(yī)智能舌診系統(tǒng)研發(fā)項目提供的TFDA-1型舌診儀,由相機、標準光源箱、底座、曲面反光罩組成。其中標準光源色溫為5000 K,顯色指數(shù)為97;NIKON D40單鏡頭反光數(shù)碼相機,手動自平衡,自動對焦,50 mm定焦。舌象采集時研究對象采用坐位,面部正對相機鏡頭及標準光源,下頜放于舌診儀固定框上,自然放松地將舌伸出口外,研究對象盡量張口,從而較大程度地暴露舌體,并保持姿勢3～5秒,由1名研究人員通過相機采集照片2～3張,每位研究對象保存1張舌象圖用于舌象客觀參數(shù)分析及舌象判讀。拍攝前囑體檢者禁食有色食物,排除染苔等原因?qū)ι嘞笞R別的影響。

1.4 舌象客觀參數(shù)提取

采用“舌象數(shù)據(jù)采集”軟件提取各組人群的舌象參數(shù)特征,包括舌色、苔質(zhì)、苔色在RGB、Lab及HSV三種顏色空間中的9種特征參數(shù)值,每位研究對象導入1張舌象圖用于舌象參數(shù)提取。首先點擊“打開文件”將舌象圖導入軟件,通過圖像分割得到舌體圖像,然后進行舌體研究區(qū)域的選取。研究區(qū)域為舌尖、舌中、舌根、舌兩邊共5個區(qū)域,手動選擇每個區(qū)域中心點作為研究點,舌體分區(qū)以中醫(yī)診斷學舌面圖為標準。研究點選取完畢后,點擊“采集數(shù)據(jù)”通過本軟件的MATLAB R2016a智能算法對5個研究點分別進行R(紅色值)、G(綠色值)、B(藍色值)、L(明度)、a(綠—紅值)、b(藍—黃值)、H(色調(diào))、S(飽和度)、V(亮度)參數(shù)均值提取,輸出舌色參數(shù)報告并以Excel格式保存,苔質(zhì)及苔色參數(shù)的提取方式與舌色參數(shù)一致,軟件操作界面見圖1。MATLAB是一個包含大量數(shù)學運算算法的集合,它包括從最基本的函數(shù)到矩陣、特征向量、傅里葉變換的復雜函數(shù),并且具有完備的圖像處理功能,可以通過數(shù)學表達式運算實現(xiàn)數(shù)值結(jié)果的可視化。

圖1 舌象數(shù)據(jù)采集操作示意圖

RGB顏色空間由紅色值(Red)、綠色值(Green)、藍色值(Blue)構(gòu)成,各顏色特征取值范圍為[0,255],數(shù)值越高表示相應的顏色特征越明顯。Lab顏色空間由明度(Luminosity)、綠—紅值(a)、藍—黃值(b)構(gòu)成,明度取值范圍為[0,100],數(shù)值越大表示色彩越明亮,反之越晦暗;綠—紅值取值范圍為[-128,127],負值為綠色,正值為紅色,數(shù)值越大代表紅色特征越明顯;藍—黃值取值范圍為[-128,127],負值為藍色,正值為黃色,數(shù)值越大代表黃色特征越明顯。HSV顏色空間由色調(diào)(Hue)、飽和度(Saturation)、亮度(Value)構(gòu)成,色調(diào)取值范圍為[0,1),數(shù)值越小則紅色特征越明顯;飽和度取值范圍為[0,1],數(shù)值越高表示顏色越深,反之越淺淡;亮度取值范圍為[0,1],數(shù)值越高表示越明潤,數(shù)值越低表示越暗淡。各顏色空間模型見圖2～圖4。

圖2 RGB顏色空間模型

圖3 Lab顏色空間模型

圖4 HSV顏色空間模型

1.5 舌象判讀

舌象特征由2名具有副主任及以上職稱的中醫(yī)師在自然光線下根據(jù)舌診儀采集的舌象圖進行判讀,并將結(jié)果錄入Excel表格,若判讀存有異義,則由專家組和研究人員共同討論確定。舌色、舌形、苔質(zhì)及苔色特征參照《中醫(yī)診斷學》中舌診部分,具體分為淡白舌、淡紅舌、紅舌、絳舌、黯紅舌、胖大舌、瘦舌、點刺舌、裂紋舌、齒痕舌、薄苔、厚苔、膩苔、剝苔、少苔、白苔、黃苔、黃白相兼苔等維度。

1.6 研究方法

觀察各BMI分組人群的舌色、舌形、苔質(zhì)及苔色特征,比較各組舌色、苔質(zhì)及苔色RGB、Lab及HSV參數(shù)的差異,運用Spearman檢驗分析BMI指數(shù)與舌象參數(shù)的相關(guān)性。

1.7 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 各BMI分組性別、年齡比較

本研究共納入386例研究對象,其中消瘦組110例、體重正常組140例、超重肥胖組136例,三組研究對象性別、年齡相比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),BMI指數(shù)相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),見表1。

表1 各組一般資料比較

2.2 舌象特征比較

舌色方面,消瘦組以紅舌為主,體重正常組以淡紅舌為主,超重肥胖組各異常舌色占比大致相當,以紅舌、淡白舌、黯紅舌為主;舌形方面,消瘦組以瘦舌為主,體重正常組以正常舌形為主,超重肥胖組以齒痕舌為主;苔質(zhì)方面,消瘦組和超重肥胖組以厚苔為主,體重正常組以薄苔為主;苔色方面,3組苔色均以白苔為主。綜上,消瘦組多見紅舌、瘦舌、白厚苔,超重肥胖者組多見紅舌、淡白舌、黯紅舌、齒痕舌、白厚苔,體重正常組多見淡紅舌、正常舌形、薄白苔。各組典型舌象見圖5。結(jié)果見表2～5。

表2 舌色特征比較[例(%)]

表3 舌形特征比較[例(%)]

表4 苔質(zhì)特征比較[例(%)]

表5 苔色特征比較[例(%)]

注:從左到右依次為超重肥胖組、體重正常組、消瘦組。圖5 各組典型舌象圖

2.3 舌象參數(shù)比較

3組間舌色R、a、S、V值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),其中體重正常組舌色R、a、S值顯著低于消瘦組、顯著高于超重肥胖組(P<0.01),舌色V值顯著大于其余2組(P<0.01);消瘦組舌色R、a、S值顯著高于超重肥胖組(P<0.01)。3組間苔質(zhì)L、a、V值差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01),其中體重正常組苔質(zhì)L、a、V值顯著高于其余2組(P<0.01),消瘦組舌苔a、V值高于超重肥胖組(P<0.01)。3組間苔色參數(shù)差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表6～表8。

表6 舌色參數(shù)比較

表7 苔質(zhì)參數(shù)比較

表8 苔色參數(shù)比較

2.4 BMI指數(shù)與舌象參數(shù)相關(guān)性分析

Spearman相關(guān)性分析顯示,BMI指數(shù)與舌色R、舌色a、舌色S、苔質(zhì)a、苔質(zhì)V值呈負相關(guān)(P<0.01),BMI越高則相應的舌象參數(shù)值越低。見表9。

表9 BMI與舌象參數(shù)的相關(guān)性

3 討論

體重指數(shù)又稱身體質(zhì)量指數(shù)、體質(zhì)指數(shù),中國成人超重和肥胖診斷標準將BMI<18.5 kg/m2定義為消瘦,將BMI≥24.0 kg/m2定義為超重肥胖,二者均屬于BMI異常狀態(tài),對機體健康均會造成不良影響[7]。研究表明,消瘦容易誘發(fā)免疫力低下、貧血、營養(yǎng)不良、月經(jīng)紊亂等疾病[8];超重肥胖在我國的發(fā)病率急劇上升并逐步呈現(xiàn)出年輕化趨勢,在大學生中的檢出率高達31%[9],不僅會導致體型異常,同時也是高血壓、代謝綜合征、Ⅱ型糖尿病、心血管疾病、慢性腎臟病及抑郁癥等疾病的重要危險因素[10]。舌診屬于中醫(yī)望診的范疇,具有反應靈敏、客觀準確、辨識方便的優(yōu)勢,為臨床辨病辨證提供了重要的診斷依據(jù),《臨證驗舌法》言:“凡內(nèi)外雜證,亦無一不呈其形,著其色于舌……據(jù)舌以分臟腑、配主方……危急疑難之頃,往往癥無可參,脈無可按,而惟以舌為憑?！彪S著人工智能技術(shù)的發(fā)展[11],圖像數(shù)據(jù)化分析技術(shù)廣泛應用在中醫(yī)舌診領(lǐng)域,促進了舌診的客觀化、標準化和規(guī)范化。

3.1 舌象特征結(jié)果分析

本研究觀察了各BMI分組人群的舌象特征分布情況,發(fā)現(xiàn)體重正常組多見淡紅舌、正常舌形、薄白苔,有較多臨床研究[12-13]與本文結(jié)論一致。超重肥胖組舌象以紅舌、淡白舌、黯紅舌、齒痕舌、白厚苔為主[14]。消瘦組以紅舌、瘦舌[15]、白厚苔居多。有研究顯示超重肥胖人群黯紅舌、齒痕舌、厚膩苔占比顯著高于體重正常人群,消瘦人群以紅絳舌、厚苔為主[16-17],與本文研究結(jié)論相似。

3.2 舌象參數(shù)結(jié)果分析

本研究應用圖像數(shù)據(jù)化技術(shù)分析了不同BMI指數(shù)大學生的舌色、苔質(zhì)、苔色參數(shù),結(jié)果提示舌象參數(shù)顯示的結(jié)果與本文舌象主觀判讀的結(jié)論基本一致,這表明將舌象客觀參數(shù)應用于消瘦、超重肥胖人群的舌象特征研究中是可行的。

體重正常組舌色R、a、S值介于其余兩組之間,提示該組舌色呈現(xiàn)為淡紅色,舌色V值高于其余兩組,提示體重正常組舌色更加明亮且潤澤;苔質(zhì)L、V值明顯高于其余兩組,提示體重正常組苔質(zhì)明亮度高;a為綠—紅值,而舌苔中無此顏色特征值,此處反映的應是舌面的顏色特征,a值的差異考慮受舌苔厚薄程度影響,舌苔越厚則舌面a值越低,因此苔質(zhì)a值可間接反映舌苔厚薄,體重正常組苔質(zhì)a值最高提示該組苔質(zhì)薄。三組苔色參數(shù)相比顯示無統(tǒng)計學意義,表明苔色差異不大,均以白苔為主。分析舌象參數(shù)結(jié)果可知體重正常組舌象多呈現(xiàn)為舌質(zhì)淡紅、明亮潤澤、苔質(zhì)薄、苔色白,這與中醫(yī)學理論相契合。中醫(yī)認為體重正常者氣血調(diào)和,胃氣充盛,徐靈胎在《舌鑒總論》中曰“舌乃心苗……舌故當舌地淡紅,舌胎微白,而紅必紅潤內(nèi)充,白必胎微不厚……不滑不燥,斯為無病之舌”,傅松元在《舌胎統(tǒng)志》中亦言“舌為心之苗,其色當紅,紅不嬌艷……必得淡紅上有薄白之胎氣”。

超重肥胖組舌色R、a、S值以及苔質(zhì)L、a、V值較低,說明其舌質(zhì)淡白、晦暗少澤、苔質(zhì)厚,結(jié)合舌象主觀判讀的結(jié)果,超重肥胖組紅舌、黯紅舌和齒痕舌的出現(xiàn)頻率也較高。超重肥胖為本虛標實之證,脾氣虧虛為本,胃熱、痰濕、瘀血為標。胃強脾弱,脾虛無力生化氣血,血不榮舌致舌色淺淡而呈淡白舌,這與舌色R、a、S值偏低相符[18];脾胃運化失司,膏脂痰濕內(nèi)停,故可見齒痕舌,白厚苔是由胃氣兼夾痰濕穢濁上蒸于舌面所致,反映于苔質(zhì)參數(shù)方面則L、a、V值較低;紅舌多主熱證,超重肥胖者胃熱熾盛,體內(nèi)熱象已顯故可見紅舌;日久痰濕壅滯阻礙氣機運行,氣不行血,形成血瘀,可見舌色黯紅。Hsu PC等[19]提取了2型糖尿病患者的BMI及舌象,并使用自動舌診系統(tǒng)(ATDS)分析舌象特征,發(fā)現(xiàn)BMI越高則黯紅舌、厚苔出現(xiàn)比例越高,舌體潤澤程度越低。王露等[20]運用ZBOX-I型中醫(yī)舌象數(shù)字化分析儀采集了2型糖尿病患者舌象,發(fā)現(xiàn)超重肥胖組舌苔燥、厚及腐膩指標顯著高于正常組。

消瘦組舌色R、a、S值在三組中最高,苔質(zhì)L、a、V值較體重正常組低,提示該組舌色紅,苔質(zhì)厚。元代朱丹溪提出“瘦人火多”“瘦人陰虛火熱”的觀點,認為消瘦人群多陰虛內(nèi)熱;葉天士指出:“形瘦膚干畏冷,由陰氣走乎陽位,益氣以培生陽,溫攝以固下真”,認為消瘦人群也會出現(xiàn)陽氣虧虛、氣血不足?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)消瘦人群多為陰虛體質(zhì)和陽虛體質(zhì),這與古代醫(yī)家有關(guān)瘦人的論述相吻合[21-22]。消瘦人群陰虛內(nèi)熱,虛火上炎,故舌色鮮紅,可見舌色紅色特征R、a值及飽和度S值最高;陰虛日久,損及陽氣,陽虛無力溫化水液,痰濁內(nèi)停,上蒸于舌面而致白厚苔,故舌苔L、a、V值較低。有研究發(fā)現(xiàn),消瘦人群中紅絳舌和舌色平均a值最高,認為消瘦組舌紅色度最深,可與本研究的結(jié)果相印證[18]。也有學者使用舌脈象數(shù)字化采集分析儀提取消瘦兒童的舌象參數(shù),發(fā)現(xiàn)消瘦兒童舌尖舌色R、G、B值顯著高于正常兒童,可進一步印證本研究的結(jié)果[23]。

3.3 舌象客觀化指標與BMI相關(guān)性結(jié)果分析

本研究表明,BMI指數(shù)與舌色R、舌色a、舌色S、苔質(zhì)a、苔質(zhì)V值均呈負相關(guān),即BMI指數(shù)越大各舌象參數(shù)值越小,二者具有顯著的相關(guān)性,這與金昕等[24]的研究結(jié)果大致相符。陳小愚[25]使用便攜式舌診儀采集并分析了超重肥胖糖尿病患者的舌象參數(shù)特征,認為舌象參數(shù)與BMI具有相關(guān)性,全舌質(zhì)及舌邊左L、b值,舌苔及舌邊右b值均與BMI指數(shù)呈正相關(guān)。

近年來,舌診客觀化技術(shù)廣泛應用于中醫(yī)臨床診療過程,通過量化中醫(yī)舌診信息,能夠準確地描述舌象特征,提高舌診的精確性和客觀標準性,為中醫(yī)臨床辨證診療提供客觀依據(jù)。本研究基于圖像數(shù)據(jù)化技術(shù)分析了不同BMI指數(shù)大學生的舌象特征,發(fā)現(xiàn)消瘦、體重正常及超重肥胖人群的舌象參數(shù)存在明顯差異,BMI指數(shù)與舌象參數(shù)具有顯著相關(guān)性,其中舌色R、a、S值以及苔質(zhì)a、V值可作為消瘦、超重肥胖人群與體重正常人群的鑒別點,這提示舌象參數(shù)用于消瘦、超重肥胖人群的辨識評價中是可行的,能為該人群的臨床辨識和診療提供一定的客觀化依據(jù)。本研究是消瘦及超重肥胖等異常BMI指數(shù)人群評估方法的一次客觀化探索和嘗試,尚存在一些不足,例如研究對象主要是以大學生為主,缺乏其他年齡段人群的舌象特征分析;同時并不是所有的舌象參數(shù)都存在差異性,有些舌象參數(shù)反映的結(jié)果并不能與臨床舌象相對應。故在今后的研究中,需進一步增加樣本量,納入不同年齡段的研究對象從而構(gòu)建出不同年齡結(jié)構(gòu)的舌象庫,進行大樣本舌象特征分析,并進一步優(yōu)化舌象客觀參數(shù),使其更加準確地與臨床舌象相對應,以期將圖像數(shù)據(jù)化分析技術(shù)更好地應用于中醫(yī)舌診中,為臨床辨證與診斷提供更加準確的客觀化依據(jù)。