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《第三次产业革命中“精准中医药健康服务”》五
2017-03-30
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    ——精准中医药健康服务

    导语:本文从理论和技术角度论证精准中医药健康服务的条件机遇,中医药具备精准健康服务平台建设的理论技术基础。简单介绍精准中医药健康服务的一个实施例:国家奥运科技服务一等奖成果QBS技术。

    精准国医/个性化定制中医药健康服务面临着重大产业历史机遇,实际这也是传统中医药发展几千年未能突破的挑战。把握机遇需要突破中医药个性化论治的历史局限和发展瓶颈。

    1.传统中医药的当代科学语境化定量化表达(建立科学范式)是实现精准中医药健康服务的理论基础

    1.1传统中医药的科学定位

    关于传统中医药的科学性与否的社会争议一直在进行,长期担任全国政协常委的金日光老师与时任全国政协副主席的钱学森就该问题有着较多的讨论研究,下面以金日光老师谈话记录如下:

    钱学森同志在世时,他作为全国政协副主席,我作为全国政协常委,因当时有社会上有反中医的潮流,我们两人就有很多机会共同讨论中医药学的科学性及人体科学的问题,其中中医药学问题谈得最多。钱学森同志看过《黄帝内经》一书,使我印象最深的是他说:《黄帝内经》,是中医药学理论的最重要的根基,中医是“前科学”。我问他“前科学”是否指“潜科学”。他说两码事,“潜科学”指特异功能。他说中医是“前科学”,不是指西方科学之前的科学,更不是指古代科学之前的更早的科学,他确切的说前科学是指“超前科学”,是指不能用一般意义上的现在科学:如数字、物理、化学、生物学等来能够加以解释的。他特别强调说这些一般科学理论是根本对不上号的。他说:就目前而言,中医绝对是“超前科学”,除非当代量子化学,第四统计力学、化学反应催化动力学、当代胚胎发生学、人类基因组学等高端科学理论还有可能解释其真正的科学内秘,如能做到这一点,那么中医药学理论不再是超前科学了,而应是相当当的当代最高端的生命的系统科学了。但他多次劝告我说:金教授作为外行,说的再好,也不过是用当代科学语境来解释中医药理论的根本原理而已,丝毫也没有什么创新可说,更不能去设想搞什么中医西医式的现代化,只能老老实实为中医说话。钱老的意思是中医早就是超前科学了,中医现代化实际上指把中医古代语境转化为当代科学的语境化、定量化,使当代人们能理解中医的科学内涵,连西医也能心服口服地崇敬中医药学理论的高深境界。那时才有可能兑现真正的中医语境现代化。他看我写的《当代中医药生命动力学》那本书之后说:整书用第四统计力学和量子化学理论语境来维护中医药学基本原理就很好,用当代科学语境来阐释中医八纲是最好的。他说作为外行千万不要提个什么六纲,十纲之类的。他一再告诉我们,千万不要想搞个脱离中医基本原理的所谓现代化中医药学。他说:中医药学界对高深的科学理论开始时不大容易理解,也不容易接受的,要循序渐进。

    原卫生部副部长兼国家中医药管理局局长佘靖同志,是最希望用当代科学语境来说《黄帝内经》及其中医药学里的古医的语境。她在任职期间,多次叫我到她那里用第四统计力学群子理论和量子化学语境来说明中医的阴阳、表里、寒热、虚实的八纲。她也同钱学森同志一样认为《黄帝内经》乃至整个中医药学是不能用一般意义上的科学理论来说得清的,是超前科学的系统理论。我在《当代中医药生命动力学》基础上重写了一本《中医药学当代科学揭秘》书稿,她为该书写了很长的序言,并用毛笔写了:“学海无涯,唯真是务”。另外我听国家中医药管理局新闻办公室欧阳波主任说现任国家卫计委副主任,国家中医药管理局局长的王国强同志也对中医药学理论的当代科学语境的诠释很重视,希望在这方面有所突破,从而真正地显示中医药学学为高端的生命科学系统理论,希望更好地推进中医药学理论的语境现代化及中西医的并重。

    1.2当代中医药生命动力学:传统中医药的科学范式

    统计力学是通过组成物质的微观粒子相互作用研究物质属性的数学方法。在20世纪自然科学领域里,欧洲人在国际上先后创立了三大统计力学:Boltzmann-Maxwell经典统计力学(第一统计力学)、爱因斯坦的非电荷型量子统计力学(第二统计力学)和费米-狄拉克的电荷型量子统计力学(第三统计力学)。从读博士研究生的时候起,金日光老师就一直在思考建立第四种统计力学,经过几十年的不懈数学推导研究,在前三个统计力学基础上发展出来一种全新群子概念的统计力学理论。1992年国际IUPAC大会正式以JRG群子理论对第四统计力学命名。第四统计力学的理论的最大特点是全面地概括了前三大统计力学,即只要改变边界条件,那么就从第四统计力学定量公式分别转化为上述三大统计力学的定量公式。

    运用第四统计力学,金日光老师通过研究中医药的生命动力元素分布及相应有机药成分之间的关系,定量地诠释传统中医药的阴阳五行、性味归经等理论,并进而用群子统计参数来研究人类疾病与治疗效果之间相互关系的新学科:当代中医药生命动力学。《当代中医药生命动力学》是将当代化学物理理论引入中医药学研究领域的创新性专著,其通过研究生命动力元素及其含水络合离子在人体器官、组织及中药中的分布来说明中药药性、阴阳五行学说、五脏生克关系、归经等中医药问题,为中医药理论提供了当代化学物理的支持依据。《当代中医药生命动力学》是实现精准中医药健康服务的理论依据和应用基础。

    1.3基于群子理论的生命状态(诊断)建模

    根据群子理论/第四统计力学和中医基础理论,金日光老师按照原子序数分布和生命动力元素含水离子亲电性强度分布确定人体各组织器官元素群的群子参数,进而分析了人体各组织器官元素群分布与中医阴阳五行(经络、脏腑、津液气血)之间的定量关系。这是进行人体健康状态中医诊断的理论基础。

    1.4基于群子理论的中药药理系统建模

    根据群子理论/第四统计力学和中药基础理论,进行了中药药理和元素群子统计参数分析,并确定了各类中药的群子统计参数,这是应用中药进行健康干预的理论基础。

    1.5经络调理、性味归经和补益学说的科学范式

    在2.4.1.2.1和2.4.1.2.2工作基础上,金日光老师对传统中医经络调理、性味归经和补益学说等健康干预方法进行了现代理论诠释。在此基础上,可以建立传统中医经络调理、性味归经和补益等学说的当代科学范式,这是个性化中医药健康服务的理论基础。

    2.“互联网+健康”:精准国医(个性化定制中医药)健康服务的技术支撑

    2.1互联网+

    “互联网+”是把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合,推动技术进步、效率提升和组织变革,提升实体经济创新力和生产力,形成更广泛的以互联网为基础设施和创新要素的经济社会发展新形态。在全球新一轮科技革命和产业变革中,互联网与各领域的融合发展具有广阔前景和无限潜力,已成为不可阻挡的时代潮流,正对各国经济社会发展产生着战略性和全局性的影响。

    2015年7月4日,国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(以下简称“意见”)。意见指出,积极发挥我国互联网已经形成的比较优势,把握机遇,增强信心,加快推进“互联网+”发展,有利于重塑创新体系、激发创新活力、培育新兴业态和创新公共服务模式,对打造大众创业、万众创新和增加公共产品、公共服务“双引擎”,主动适应和引领经济发展新常态,形成经济发展新动能,实现中国经济提质增效升级具有重要意义。

    本项目中,互联网+专指现代信息技术与健康服务的深度融合,实现服务模式的升级(参见1.3.1.1)。

    2.2物联网

    物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用,是新一轮产业革命的重要方向和推动力量,对于培育新的经济增长点、推动产业结构转型升级、提升社会管理和公共服务的效率和水平具有重要意义。

    本项目中,物联网专指通过各种健康状态检测终端设备,实时采集用户的健康状态数据,为个性化定制健康服务提供数据支撑。

    2.3可穿戴式检测终端设备

    可穿戴设备即直接穿在身上,或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。它一般具备检测、运算和通讯模块,可与云服务器、PC端和移动客户端进行数据交换。它不仅仅是一种硬件设备,更是通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能,可穿戴设备将会对我们的生活、感知带来很大的转变。

    本项目中主要关注的是健康检测终端设备,目前主流主要有两大类:一个是体外数据采集,主要通过带G-sensor的三维运动传感器或GPS获取运动状况、运动距离和运动量;第二是通过体征数据(如心率、脉率、呼吸频率、体温、热消耗量、血压、血糖和血氧、激素和BMI指数,体脂含量)监测来帮助用户来管理重要的生理活动。现阶段可以利用的体征数据传感器包括:1、体温传感器;2、热通量传感器,用来监测热量消耗能力,可以用于血糖辅助计算和新陈代谢能力推算;3、体重计量传感器,用于计算BMI指数;4、脉搏波传感器,推算血压,脉率等数据;5、生物电传感器,可用于心电、脑电数据采集,也可用来推算脂肪含量等;6、光学传感器,推算血氧含量,血流速。

    需要特别指出的是,本项目中的健康检测终端设备除了上面介绍的主流设备,还包括各种中医健康状态检测和诊断单元,在下面专门介绍。

    可穿戴式健康检测设备都是作为终端用来做传感监测,然后通过通讯模块将数据传输到服务器端,收集到用户数据而整合成为一个大型的数据库,这就是“大数据”概念。

    2.4中医检测技术和终端设备

    A.人体经络生物电检测

    《黄帝内经》中指出:“经脉者,所以决死生,处百病,调虚实,不可不通。”经络是人体气血运行的通路,内属于脏腑,外布于全身,将各部组织、器官联结成为一个有机的整体。经,指经脉,犹如直通的径路,是经络系统中的主干;络,指络脉,犹如网络,是经脉的细小分支。经络,是经脉和络脉的总称。

    1950年德国傅尔医师(REINHOLD VOLL)发现人体存在者不同的电位差的现象,透过实验研究,他发现人体"电能"变化的"线路图"与传统中国的"经络图"如出一辙,指出中国人在千年以前便已经了解人体能量的关系。日本京都大学生物系教授中谷义雄博士首先使用直流电阻测量方法进行经络研究,发现皮肤上某些点的导电量显然比一般部位高,并将这些点称为“良导点”,把这些点用一条假想的线联结起来,称为“良导络”。1957年,中谷义雄博士发表良导络理论,超过百名医学专家对经穴仪做进一步研究,继续收集资料及临床实验。现在,已积累超过百万病例的庞大数据库,供应检查系统,以统计学分析法推论出健康状况。

    现代检测技术中,光、声、磁等生物信号检测虽也得到很大发展,但生物电检测技术不论在传感还是信号分析处理方面仍是最成熟的手段和方法。在良导络理论基础上,结合传统中医经络理论,形成了中医经络导电性检测技术。当前用得较多的是通过测量人体经络12正经原穴24个穴位点的相对电阻抗情况得到人体脏腑健康状态数据。

    B.红外检测技术和红外热像仪

    红外检测是一种非接触式在线监测技术,它集光电成像、计算机、图像处理等技术于一体,通过接收研究对象发射的红外线,将其温度分布以图像的方式显示于屏幕,从而使检测者能够准确判断其表面的温度分布状况。具有实时、准确、快速、灵敏度高等优点。

    红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上。在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能量转换成电信号。经过放大处理、转换或标准视频信号通过屏幕显示出被测目标的红外热像图。这种热像图与物体表面的热场分布相对应,实质上就是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号较弱,与可见光图像相比,缺少层次和立体感。因此,在实际动作过程中更为有效的判断被测目标的红外热场分布,常采用一些其它辅助措施来增加仪器的实用功能,如图像亮度、对比度控制、伪彩色等技术。

    红外热像仪可在中医药领域应用于基于体表温度的中医健康状态检测,和中医灸疗服务密切关联。

    C.脉象检测仪

    脉诊是中医诊断学四诊之一,是一种独特的诊断方法。它主要是利用手指的感觉来分析脉搏的“位、数、形、势”等特征,借以判断脏腑的功能状态,从而实现无创诊断的目的。但中医脉诊具有一定的主观性,要准确掌握和运用有着相当的难度,素有“心中易了,指下难明”之说。

    如何利用现代科学技术,提高中医脉诊的客观性,早日摆脱标准不统一、不易推广和学习的状况,已成为了中医脉诊客观化研究中倍受关注的问题。所以运用现代各种测试技术和方法,将手指感知的各种脉象描记下来进行分析是现代脉诊研究的重要内容。近年来国内外对桡动脉脉搏波的研究方法,大多是把适当的传感器置于被测部位,将脉搏的搏动转换成电信号,再输入放大电路,将微弱的生理病理信号用记录仪记录,或用计算机处理,再对脉搏波进行脉象模式识别。中医学、西医学、数理、生物、工程学等多学科学者,运用各种技术和方法,研制出多种性能各异的脉象仪(脉诊仪),有MX-3C型、MX-811型、ZM-III型、MXY-1型、BYS-14型四导脉象仪、MTYA型脉图仪、YGJ医管家多功能辨证仪(整合脉象仪功能)等。

    D.舌诊仪

    舌诊是中医诊断的重要方法,属于望诊。舌通过经络与五脏相连,因此人体脏腑、气血、津液的虚实,疾病的深浅轻重变化,都有可能客观地反映于舌象,通过舌诊可以了解脏腑的虚实和病邪的性质、轻重与变化。其中舌质的变化主要反映脏腑的虚实和气血的盛衰;而舌苔的变化主要用来判断感受外邪的深浅、轻重,以及胃气的盛衰。

    中医舌诊图像分析系统集成了计算机技术、图像技术、网络技术与医学图像分析方法,在特定的光源环境下,采用照相机获得患者舌像信息,运用国际照明委员会(CIE)色差公式和支持向量机(SVM)、动态形状模型(ASM)等多项成熟先进技术,对舌体图像的颜色、纹理、轮廓进行特征提取,将这些特征值与特征数据库中的阈值进行比对,给出舌象分析结果。它是高效客观的舌诊分析诊断工具,是中医传统诊断方法客观化和数量化的一种重要手段。

    E.中医问诊/体质辨识系统

    问诊是中医采用对话方式,向病人及其知情者询问以诊断疾病的方法,为四诊之一。通过问诊了解既径病史与家族病史、起病原因、发病经过及治疗过程,主要痛苦所在,自觉症状,饮食喜恶等情况,结合望、切、闻三诊,综合分析,作出判断。

    体质现象是人类生命活动的一种重要表现形式,是指人体生命过程中,在先天禀赋和后天获得的基础上所形成的形态结构、生理功能和心理状态方面综合的、相对稳定的固有特质,是人类在生长、发育过程中所形成的与自然、社会环境相适应的人体个性特征。中医体质学通过研究不同体质类型与疾病的关系,强调体质的可调性,从改善体质入手,为改善患病个体的病理状态提供条件;实现个体化诊疗,在临床对疾病的诊治活动中,对疾病的防治措施和治疗手段建立在对体质辨识的基础上,充分考虑到该人的体质特征,并针对其体质特征采取相应的治疗措施;贯彻中医学“治未病”的学术思想,结合体质进行预防,通过改善体质、调整功能状态,为从人群体质的角度预防疾病提供了理论和方法。充分体现了以人为本,因人制宜的思想。

    2009年4月9日,《中医体质分类与判定》标准正式发布,该标准是我国第一部指导和规范中医体质研究及应用的文件,旨在为体质辨识及与中医体质相关疾病的防治、养生保健、健康管理提供依据,使体质分类科学化、规范化。该标准将体质分为平和质、气虚质、阳虚质、阴虚质、痰湿质、湿热质、血瘀质、气郁质、特禀质九个类型,应用了流行病学、免疫学、分子生物学、遗传学、数理统计学等多学科交叉的方法,经中医临床专家、流行病学专家、体质专家多次论证而建立的体质辨识的标准化工具。

    2.5大数据与健康大数据

    麦肯锡全球研究所给出“大数据”的定义是:一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合,具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。大数据成为企业和社会关注的重要战略资源,数据管理作为企业核心竞争力,持续发展,战略性规划与运用数据资产,成为企业战略核心。

    本项目所关注的是“健康大数据”专指由“可穿戴设备”或其它检测终端设备持续收集人体健康状态数据,自动传入云服务器,通过对健康数据进行处理、分析、归纳、总结其深层次的规律,得出专业而精准的个人健康指导方案,从而形成实时动态精准的健康服务。

    3.精准中医药健康服务模式

    精准国医健康服务又称为个性化定制中医药健康服务,它是将互联网+(物联网)技术和中医药健康服务相结合,为用户提供精准的个性化定制健康服务。互联网+(物联网)技术所提供的大数据能力,为人类根据用户需求实现社会产品的个性化定制服务提供可能,而中医药的基于对象状态属性动态把握(辨证论治证候分析)的个性化诊疗服务特点恰恰与其完全一致!如果中医药和大数据有效结合,所能提供的个性化定制式健康服务将带来服务品质颠覆性质的飞跃,也会带来服务业的产业升级,而与之相对应的中医药健康服务产业将成为人类社会产业结构的重心支柱。

    如图所示为个性化定制健康服务系统。整个系统包括三大部分,分别为1.健康数据检测系统;2.健康服务专家系统;3.健康产品生产系统。

    健康数据检测系统通过物联网健康检测终端采集用户健康数据,用户健康状态数据通过健康服务专家系统转化为健康产品生产系统的控制信息,实现基于数据化生产的个性化定制健康产品生产和服务。该系统不仅能够实现以上所述的个性化定制健康产品生产和服务功能,而且用户持续健康检测也将实现健康产品使用和服务的持续质量评价。

    健康数据检测不仅包括常规的生理体征指标检测(如体温、血压、血氧等),还包括诸如人体经络生物电检测、中医体质辨识、中医健康问诊系统、中医脉诊系统等中医检测终端。健康数据检测和云平台系统当前已有成熟技术方案,此处不赘述。

    健康服务专家系统与具体的应用实施,如第3章中介绍的全营养辨证施膳健康服务专家系统等,在实施例部分具体介绍,此处不赘述。

    基于工业4.0的个性化定制健康产品生产系统结构关系如下图所示。云数据平台一方面通过物联网检测终端完成用户健康数据采集,同时基于专家系统将用户健康数据转换为对应个性化产品的控制信息,包括自动配料控制、工艺控制、包装和物流信息打印,经过个性化定制生产的健康产品直接通过物流到用户。

    4.精准中医药健康服务实施示范例:QBS全营养辨证施膳

    这里简单介绍精准国医/个性化定制中医药健康服务技术的一项具体实施例:全营养辨证施膳技术(QBS)。

    QBS是在备战2008北京奥运过程中,国家体育总局和国家中医药管理局合作启动“应用中医药膳食疗为国家运动员进行营养膳食干预”的奥运科技服务项目成果。特殊环境下背负着特殊使命,因此它的研发目标需要满足诸多苛刻条件:国家队运动员参加奥运比赛体能状态必须调理到最佳状态,运动员参赛时必须保证最理想的体重,多次尿检不能检出任何禁止类药物,连续的比赛必须保证体能快速恢复。每个运动员的营养调理都是一项复杂艰巨的系统工程,QBS团队遍访国内中医西医名家,博采中西医药膳学、现代营养学、传统中医理论精华,破解了人体经络导电性与各器官“营养素”(注:并非现代营养学中的营养素狭义概念,这里泛指对人体具有有益作用的所有食物属性集合,包括中医药膳理论中的食物四气五味和性味归经属性)的辨证关系,建立了一整套数字编码体系和分析模型算法,形成了数字化分析诊疗专家服务系统。

    全营养辨证施膳技术是在中医药膳食疗健康服务中,采用仪器检测替代人工专家诊断,基于仪器对运动员健康状态的客观检测数据进行中医药膳食疗服务。它将传统中医经络检测、中医药膳学和现代营养学有机结合,基于中医经络导电性检测技术和食物性味归经理论提出中医营养靶向作用机制和控制方法,通过破解人体经络导电性差异与人体“营养素”(注:并非现代营养学中的营养素狭义概念,这里泛指对人体具有有益作用的所有食物属性集合,包括中医药膳理论中的食物四气五味和性味归经属性。)盈亏的对应关系实现人体营养平衡的个性化精准动态调理。

    由于在奥运比赛中取得了超出预期的服务效果,全营养辨证施膳连续取得了国家体育总局颁发的08年北京奥运和12年伦敦奥运两次奥运成果一等奖。

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草根简介


1975年4月生于河北省卢龙县,共产党员, 工学博士。曾任高校专职辅导员,学院团委书记,现专业教师。在这儿面对现实说些大家心里清楚而不愿说出的实话,言辞批判不讳不避,只是源自对党和国家社会的美好愿望,绝无扰政之心,更无恣众之意;放眼希望谈一些被大家定义为忽悠却发自责任的社会理想,求索呼唤至真至诚,纯粹基于对人民乃至人类社会存在的严肃思考。若能获同样心怀社会希望的同志们几句批判,吾之所幸;诚若引起大家对共同社会中自己责任的思考,党之所依,国之所冀,民之大幸也。
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