汪莉 彭成東 徐文兵 張平波 周雪梅 董昌武

(1.安徽中醫(yī)藥大學，安徽 合肥 230012；2.合肥明信軟件技術有限公司，安徽 合肥 230088)

中醫(yī)診斷學是一門理論與實踐并重的課程，實訓教學對于提高學生中醫(yī)臨床技能操作水平，培養(yǎng)中醫(yī)辨證思維具有重要的意義[1]。通過舌診技能實訓能夠培養(yǎng)學生敏銳而準確的觀察能力，為臨床辨證提供可靠的依據(jù)[2-3]。隨著信息技術的迅速發(fā)展，舌診技術的研究內涵越來越豐富[4]。當前AI技術在中醫(yī)舌診客觀化的研究中發(fā)揮著重要的作用，通過AI舌象分析的精確度不斷提升[5-6]。AI舌診開放平臺提供了舌象云計算應用程序接口(application program interface，API)服務，即便是一張非標準光源條件下拍攝的舌象圖片，也能通過計算辨識出舌象特征和中醫(yī)健康狀態(tài)。本文以舌象云計算API服務為基礎，結合舌診實訓的教學現(xiàn)狀，設計研發(fā)人工智能舌診實訓與考核平臺(Learning Training and Evaluation Platform For Tongue Diagnosis，Tongue LTE)，通過Tongue LTE平臺引導學生自主學習，模擬臨床進行拓展實訓，激發(fā)學生對舌診學習的興趣，促進學生理論知識的理解和應用。

1 平臺設計思路

Tongue LTE平臺的設計思路如圖1所示，包括構建標準舌象庫、舌象特征AI識別模型、實訓與考核應用系統(tǒng)。在標準舌象庫中，通過運用深度學習和機器學習等AI方法構建舌象特征識別模型，以實現(xiàn)舌象特征的AI檢測、識別和多維度的定量化分析，并經(jīng)過專家多輪次的數(shù)據(jù)驗證和評審確保模型的準確性和可靠性。同時標準舌象庫，也作為學生自主學習的舌象資源。該部分封裝為舌象云計算API接口服務，實訓考核系統(tǒng)只需要調用API就可以完成舌象AI辨識。實訓與考核應用系統(tǒng)為學生提供移動端舌象學習和實訓、規(guī)范的PC端舌象采集與舌診技能考核功能。

1.1舌象資源庫建設 舌象資源庫覆蓋30多種舌象特征、9種單一體質與數(shù)種復合體質的舌象資源。包括自然光照環(huán)境下拍攝的舌象圖片、問卷調查，涵蓋各年齡階段的健康人群、亞健康人群及患病人群，這些舌象都經(jīng)過多位專家多輪次的精確標注、AI檢測，AI檢測結果和中醫(yī)專家的診斷結果一致性達90%以上方可入庫。

1.2舌診API開放接口 為舌象各個特征配置最優(yōu)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡或機器學習算法模型，包括使用基于機器學習的中醫(yī)舌色苔色定量分析方法，以解決自然光照條件下舌色苔色顏色屬性和舌色苔色綜合判定；使用基于多尺度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的舌象紋理定量分析方法，以解決舌體提取和裂紋、齒痕、剝落、點刺、瘀點等多項特征的像素級識別與提取[7-9]。同時保證AI檢測模型的快速迭代、檢測精度與檢測效率。舌象AI云計算提供的服務包括舌象特征計算接口和中醫(yī)健康狀態(tài)計算接口：

舌象特征計算接口：檢測圖像中的舌象，提取出舌體區(qū)域，識別舌象特征屬性。

中醫(yī)健康狀態(tài)計算接口：按年齡、性別、既往病史等進行問診交互，再結合舌象特征、問診數(shù)據(jù)，辨識臟腑健康狀態(tài)。

2 平臺功能模塊

平臺包括學生學習與實訓系統(tǒng)、學生舌診考核系統(tǒng)、教師管理系統(tǒng)，功能結構如圖2所示。

2.1學生學習與實訓系統(tǒng) 學生實訓包括正向學習模塊(包括舌象檢索學習、薄弱推送學習、學習記錄)、反向訓練模塊(包括舌象采集、舌象標注、AI分析與解讀)、在線交互模塊(包括在線提問、追問與評價)、舌診考試(在線考試、成績查詢)。

自主學習：按舌象特征、健康狀態(tài)、年齡段、性別、學習、考核等條件查詢舌象，進行舌診學習。

推薦學習：在學生實訓后，系統(tǒng)將學生辨識錯誤的舌象，形成錯題集，推送相關知識點的舌象給學生有針對性學習。

舌診實訓：學生通過手機拍照采集舌面圖像、采集舌下絡脈圖像；在手機頁面標注舌象特征、填寫舌診結論、辨證分析選擇飲食或用藥建議；提交舌診結論；AI進行標注評判。

2.2學生舌診考核系統(tǒng) 教師設置好考核任務，學生登錄系統(tǒng)進行在線作答：標注舌象特征、填寫舌診結論、辨證分析選擇飲食或用藥建議，按時間要求完成考核。系統(tǒng)使用AI評分系數(shù)計算學生考核成績，考核成績=∑(題目分值×AI評分)，最終得到考核分數(shù)。

2.3教師管理系統(tǒng) 教師管理系統(tǒng)包括學習監(jiān)督、學習反饋、在線指導模塊。

教師可以查詢所帶班級和學生的實訓次數(shù)和完成進度，系統(tǒng)推送學習反饋，將學生易錯的知識點反饋到教師賬號，供教師調整教學策略，進行在線答疑。

3 平臺應用案例

本平臺已在多個中醫(yī)學專業(yè)學生舌診實訓教學中使用，操作如圖3所示。學生可隨時隨地采集舌象進行實訓，系統(tǒng)操作便捷、AI評閱準確可靠，激發(fā)了學生的學習興趣，應用效果良好。

4 平臺應用特色

傳統(tǒng)舌診教學是以肉眼觀察為主，其正確程度取決于教師的經(jīng)驗，受限于當時的環(huán)境，缺乏客觀統(tǒng)一的辨識指標，可能因為光線、環(huán)境等因素，造成對舌象的判斷失誤，制約了舌診教學、科研、臨床的發(fā)展[10-12]。傳統(tǒng)舌診實訓設備，一定程度上克服了理論與實踐脫節(jié)的弊端，但是舌診采集與檢測儀器往往配置專業(yè)數(shù)碼相機，用于特定的醫(yī)療環(huán)境和光照條件，其缺陷是設備繁雜、硬件昂貴、便攜性差、檢測速度較慢、操作不便利、應用范圍局限，學生缺乏便捷高效的舌診實訓平臺，影響了學生的學習興趣，降低了學習效率[13-14]。Tongue LTE平臺具備以下特色：

①基于AI圖像識別技術和大數(shù)據(jù)分析手段，精選10萬例經(jīng)過多位專家、多輪次精確標注的舌象數(shù)據(jù)，通過機器學習、深度學習的神經(jīng)網(wǎng)絡算法，對舌象特征進行精準識別和多維度的定量化分析。

②平臺為學生提供中醫(yī)舌診智能化實訓，提高了學習興趣和效率，更好的檢測學習成果，學生在手機移動端即可與AI云服務在線交互，結合舌象大數(shù)據(jù)進行正向和反向實訓[15]。

③平臺有助于教師對學生的學習行為進行多次連續(xù)監(jiān)測和動態(tài)趨勢分析，對學生的實訓效果實現(xiàn)了綜合評價。

6 結語

舌診是中醫(yī)學了解人體生理功能和病理變化的獨具特色的診斷方法，將其繼承和發(fā)展是中醫(yī)教育的重要任務[16-17]。當下許多中醫(yī)藥院校臨床見習基地不足，學生實踐機會少，學生普遍存在臨床實踐能力差、中醫(yī)辨證思維弱的問題[18]。實訓教學可以幫助學生熟練掌握知識技能，鍛煉學生的動手能力，培養(yǎng)訓練學生的專業(yè)思維，提高學生分析問題、解決問題的能力[19]。隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，計算機輔助舌診分析成為一大優(yōu)勢，舌診客觀化、標準化、定量化研究飛速發(fā)展，實驗實訓教學改革迎來了新機遇[20-22]。Tongue LTE平臺是一個智能化、規(guī)范化、系統(tǒng)化的舌診實訓與考核系統(tǒng)，使得學生能夠隨時隨地在手機移動端完成舌診學習、實訓、考核，正確地掌握舌象采集方法及舌象特征分析，體現(xiàn)了“以學生為中心”的教育理念，提高了學習興趣和效率，夯實專業(yè)基礎[23]。同時教師能全面的掌控學生的學習進程，有效引導學生學習，便捷的組織舌診技能的考核和評價，有助于培養(yǎng)學生自主學習能力，優(yōu)化改進實訓教學，提高學生臨床實踐技能，促進學生綜合素質協(xié)調發(fā)展[24-25]。