本發(fā)明涉及一種基于皮膚測量的陽虛體質評估方法，同時也涉及相應的陽虛體質評估系統(tǒng)，屬于計算機輔助診斷技術領域。
背景技術：
中華中醫(yī)藥學會發(fā)布的《中醫(yī)體質分類與判定標準》中，將人體質分為平和體質、氣虛體質、陽虛體質、陰虛體質、痰濕體質、濕熱體質、血瘀體質、氣郁體質、特稟體質九種類型。其中，陽氣有溫煦、推動、防御、固攝、氣化、營養(yǎng)的作用，陽虛體質人群的陽氣不足，熱量不夠，陽虛則皮膚失于溫煦，則見面色冷白，缺少紅潤之感。其營養(yǎng)作用及化生氣血作用減弱，導致皮膚失于氣血的濡養(yǎng)而干燥粗糙且皮膚容易松弛，缺乏彈性，面部失于榮潤缺少光澤。
在醫(yī)學美容或者化妝品研制工作中，準確判斷患者(或用戶)的體質類型是十分重要的。只有在準確掌握患者(或用戶)的體質類型及其特點，才能有針對性地開展因癥施治工作，提供有針對性的皮膚護理方案。但在現(xiàn)有技術中，這些體質類型的判斷都是基于中醫(yī)師的經驗定性分析的，因此高度依賴于中醫(yī)師的主觀經驗。這樣一方面存在判斷準確性不高的問題，另一方面也無法做到標準化，無法實現(xiàn)大規(guī)模的推廣使用。
公開號為CN 101015448A的中國發(fā)明專利申請公開了一種根據(jù)中醫(yī)理論對人體體質進行分型的分析與診斷技術，具體包括成像分析系統(tǒng)和軟件包，其中成像分析系統(tǒng)包括高還原能力的攝像頭和顏色分解數(shù)據(jù)模塊，軟件包具體包括前臺模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、問診處理與分析模塊、望診處理與分析模塊、診斷與提供健康方案模塊，該分析和診斷技術可以安裝在計算機上或與之兼容的診斷儀器上，也可以固化到專用的設備上。但是，該分析和診斷技術并不能基于皮膚測量對人的體質類型進行準確的評估。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術問題在于提供一種基于皮膚測量的陽虛體質評估方法。
本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于提供一種基于皮膚測量的陽虛體質評估系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術方案：
一種基于皮膚測量的陽虛體質評估方法，包括如下步驟：
采用皮膚檢測儀器對用戶的皮膚狀況進行測試，獲得表征皮膚狀態(tài)的多項生理指標；
根據(jù)各項生理指標，采用主成分分析法生成主成分分析模型；
將主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果進行比較，對主成分分析模型進行優(yōu)化；
基于優(yōu)化后的主成分分析模型，結合各項生理指標對用戶是否屬于陽虛體質進行判斷。
其中較優(yōu)地，當優(yōu)化后的主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果相差小于預定閾值時，認為主成分分析模型優(yōu)化成功。
其中較優(yōu)地，所述生理指標包括但不限于：臉頰水分含量平均值、臉頰水分散失量、臉頰油脂、臉頰MI平均值、臉頰EI平均值、臉頰L值、臉頰A值、臉頰B值、臉頰ITA值、臉頰光澤的平均值、臉頰彈性R2、臉頰彈性R5、臉頰彈性R7、臉頰PH值、臉頰平均值Ra、臉頰平均值Rz、臉頰平均值Rp、面部皮膚血液灌注量、pO2平均值、pCO2平均值、紅外臉頰平均值中的一種或者多種。
其中較優(yōu)地，在獲得評分結果之后，利用中心極限定理和大數(shù)定理計算專家評分的置信區(qū)間。
其中較優(yōu)地，在獲得評分結果之后，利用數(shù)據(jù)分布服從t分布的特性求得專家評分的置信區(qū)間。
其中較優(yōu)地，用于陽虛體質判斷的主成分分析模型為：
Y＝17.0706872010+0.0009554766*X1+0.0042227691*X2+0.0372812460*X3－0.0084799790*X4+0.0005998009*X5+0.0011587369*X6+0.0113902198*X7－0.5649746346*X8－0.2274372296*X9－0.0153912469*X10－0.0029504067*X11－0.0430109230*X12－0.0191596736*X13－0.0306828550*X14+0.0113000295*X15－0.5180550927*X16+2.8830254946*X17+2.4891415888*X18+0.0076238047*X19+0.0026694548*X20－0.0036951299*X21－0.0579308035*X22；
其中，Y為用于陽虛體質判斷的因變量，X1～X22分別為表征皮膚狀態(tài)的各項生理指標。
其中較優(yōu)地，在采用皮膚檢測儀器獲得各項生理指標后，利用所述主成分分析模型計算出因變量Y的值，判斷是否在針對陽虛體質的專家評分置信區(qū)間內；如果Y的值在所述專家評分置信區(qū)間內，則認為用戶屬于陽虛體質。
一種基于皮膚測量的陽虛體質評估系統(tǒng)，包括多種皮膚檢測儀器，還包括計算單元和顯示單元；各所述皮膚檢測儀器連接所述計算單元，將表征皮膚狀態(tài)的各項生理指標傳輸給所述計算單元進行處理；
在所述計算單元中，至少包括如下功能模塊：主成分分析模型生成模塊，用于采用主成分分析法生成主成分分析模型；主成分分析模型優(yōu)化模塊，用于將主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果進行比較，對主成分分析模型進行優(yōu)化；體質類型判斷模塊，用于根據(jù)優(yōu)化后的主成分分析模型，結合各項生理指標對用戶是否屬于陽虛體質進行判斷；
所述計算單元將所獲得的體質類型判斷結論輸入所述顯示單元中，向用戶顯示評估結果。
其中較優(yōu)地，所述皮膚檢測儀器包括但不限于：激光多普勒儀、紅外熱成像儀、黑紅色素探頭、皮膚紋理度測試儀、水分含量測試儀、水分散失測試儀、油脂含量測試儀、多功能皮膚測試儀及皮膚色度測試探頭、皮膚光澤度測試儀及測試探頭、皮膚彈性測試儀、PH計、經皮氧分壓監(jiān)測儀中的一種或者多種。
利用本發(fā)明所提供的陽虛體質評估方法及評估系統(tǒng)，可以通過對皮膚狀態(tài)的綜合測量和評價，科學客觀地判斷出人的體質類型。該評估方法及評估系統(tǒng)不僅準確率高，而且可以利用現(xiàn)有的計算機設備獨立進行，完全擺脫了對中醫(yī)師個體經驗的依賴，便于大規(guī)模推廣應用。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術內容展開詳細具體的說明。
前已述及，陽虛體質人群的皮膚由于失于氣血的濡養(yǎng)而干燥粗糙且皮膚容易松弛，缺乏彈性，面部失于榮潤缺少光澤。但目前針對陽虛體質人群的體質類型判斷是依賴于中醫(yī)師的主觀經驗進行的，存在準確性不高、無法實現(xiàn)標準化等缺陷。
為此，本發(fā)明采用如下的技術思路：采用皮膚檢測儀器對志愿者(或用戶)的皮膚狀況進行測試，獲得表征皮膚狀態(tài)的多項生理指標。根據(jù)各項生理指標，采用主成分分析法生成主成分分析模型。將主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果進行比較，對主成分分析模型進行優(yōu)化。當優(yōu)化后的主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果相差小于預定閾值時，認為主成分分析模型優(yōu)化成功，可以擺脫對中醫(yī)師經驗的依賴而獨立開展體質類型判斷工作?；趦?yōu)化后的主成分分析模型，結合各項生理指標對志愿者(或用戶)是否屬于陽虛體質進行判斷。下面對此展開詳細具體的說明。
首先，本發(fā)明所采用的表征皮膚狀態(tài)的生理指標一共有22項，各項指標的具體含義請參見表1。
表1表征皮膚狀態(tài)的21項生理指標
在本發(fā)明中，所使用的22項生理指標包含但不限于水分含量、油脂含量等等。這些表征皮膚狀態(tài)的生理指標并不是任意為之，而是發(fā)明人在深入研究中醫(yī)理論和皮膚科學之后，結合現(xiàn)有皮膚檢測儀器的技術特點和計算機輔助診斷的技術規(guī)律精心選擇的。舉例來說，紅外、血液灌注量及面部皮膚溫度指標可以綜合反映皮膚氣血運行情況；皮膚彈性、紋理度、皮膚O2和CO2含量綜合反映皮膚“質地”；水分含量、水分散失量、油脂含量、皮膚pH值綜合反映皮膚潤澤度；皮膚紅黑色素含量、皮膚色度綜合反映皮膚的色；加上皮膚光澤度的上述21個自變量的測試，能夠全面、綜合、準確地反映皮膚的整體狀態(tài)，而皮膚狀態(tài)是個人體質的表觀反映。因此，通過對皮膚狀態(tài)的綜合測量和評價，可以科學客觀地判斷出人的體質類型。
需要說明的是，在本發(fā)明的其它實施例中，上述各項生理指標可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和實際需要進行少量調整或增減，例如將左臉頰采集的生理指標改為從右臉頰采集等。這些改變是本領域普通技術人員都能掌握的常規(guī)技術手段，在此就不一一舉例說明了。
在本發(fā)明中，上述各項生理指標可以通過如下的皮膚檢測儀器獲得。這些皮膚檢測儀器均是市售的常規(guī)醫(yī)學儀器，可以直接在市場上購買得到。具體可以參見表2：
表2生理指標與皮膚檢測儀器的對應關系表
關于上述各種皮膚檢測儀器在測試相應生理指標中的具體測試方法，可以進一步參閱表3：
表3皮膚檢測儀器測試各項生理指標的測試方法表
通過上述步驟，我們可以得到一系列表征皮膚狀態(tài)的生理指標。接下來，需要利用上述各項生理指標判斷出人的體質類型。下面對此展開詳細具體的說明。
在實際問題的研究中，往往會涉及眾多有關的變量(即本發(fā)明中的各項生理指標)。但是，變量太多不但會增加計算的復雜性，而且也會給合理分析問題和解釋問題帶來困難。一般說來，雖然每個變量都提供了一定的信息，但其重要性有所不同，而在很多情況下，變量之間有一定的相關性，從而使得這些變量所提供的信息在一定程度上有所重疊。因而人們希望對這些變量加以“改造”，用為數(shù)極少的互補相關的新變量來反映原變量所提供的絕大部分信息，通過對新變量的分析達到解決問題的目的。
主成分分析法(Principal Component Analysis，簡稱為PCA)是將多個變量通過線性變換以選出較少個數(shù)重要變量的一種多元統(tǒng)計分析方法，并且通過該方法可以計算出綜合得分。關于主成分分析法的進一步說明，可以參閱何曉群編著的《多元統(tǒng)計分析(第四版)》(中國人民大學出版社2015年4月出版，ISBN：9787300208480)等，在此就不具體說明了。
在本發(fā)明的一個實施例中，將現(xiàn)有的22項生理指標進行線性組合，作為新的綜合指標。一個優(yōu)選的做法就是用F1(選取的第一個線性組合，即第一個綜合指標)的方差來表達，即Var(F1)越大，表示F1包含的信息越多。因此在所有的線性組合中選取的F1應該是方差最大的，故稱F1為第一主成分。如果第一主成分不足以代表原來21個指標的信息，再考慮選取F2即選第二個線性組合。為了有效地反映原來信息，F(xiàn)1已有的信息就不需要再出現(xiàn)在F2中，用數(shù)學語言表達就是要求Cov(F1，F(xiàn)2)＝0，則稱F2為第二主成分，依此類推可以構造出第三、第四，……，第二十二個主成分，由此生成相應的主成分分析模型(即回歸方程)。
在生成上述主成分分析模型的過程中，可以借助現(xiàn)有的成熟工具軟件如MATLAB或者R程序完成。這是本領域普通技術人員都能掌握的常規(guī)技術手段，在此就不具體說明了。
生成主成分分析模型之后，將主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果進行比較，對該主成分分析模型進行反復優(yōu)化。這個優(yōu)化的過程是不斷循環(huán)反饋，從而建立專家系統(tǒng)的過程。具體說明如下：
首先，組織多位中醫(yī)師根據(jù)皮膚狀況對志愿者的體質類型進行專家評分。在該步驟中，參與的中醫(yī)師的人數(shù)越多，評分結果越擺脫人的主觀判斷而趨近于客觀實際，相應的評分誤差也越小。
其次，在獲得評分結果之后，可以通過以下兩種方法，計算專家評分的置信區(qū)間：
方法一：利用中心極限定理和大數(shù)定理，可得其服從正態(tài)分布的置信區(qū)間：(6.896165248，7.661339789)。
方法二：對于小樣本數(shù)據(jù)可用其服從t分布的特性，求得其置信區(qū)間：(6.880098538，7.6774065)。
由此可見，用第一種方法計算得到置信區(qū)間的長度更短，這就意味著精度更高。在進行測試時，在實驗樣本量相對自變量而言超過30時，優(yōu)先選用第一種方法進行。
接下來，對主成分分析模型進行進一步的驗證。具體地說，將測試所得的22個自變量代入主成分分析模型，可得到相應的模型得分，然后與專家評分進行匹配。如果主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果相差小于預定閾值(例如模型得分與專家評分的平均值之差在±3倍的專家評分標準差之內)，說明專家評分與模型得分的匹配度極高，則相應的主成分分析模型可信度高，可以用于體質類型的判斷。
在本發(fā)明的一個實施例中，對53名志愿者分別采集了上述22項表征皮膚狀態(tài)的生理指標，建立如下的主成分分析模型：
Y＝17.0706872010+0.0009554766*X1+0.0042227691*X2+0.0372812460*X3－0.0084799790*X4+0.0005998009*X5+0.0011587369*X6+0.0113902198*X7－0.5649746346*X8－0.2274372296*X9－0.0153912469*X10－0.0029504067*X11－0.0430109230*X12－0.0191596736*X13－0.0306828550*X14+0.0113000295*X15－0.5180550927*X16+2.8830254946*X17+2.4891415888*X18+0.0076238047*X19+0.0026694548*X20－0.0036951299*X21－0.0579308035*X22
其中，X1至X22的生理指標含義如表1所示。
在通過皮膚檢測儀器獲得上述的22項皮膚生理指標后，利用上述的主成分分析模型(即回歸方程)，計算出因變量Y的值，判斷是否在針對陽虛體質的專家評分置信區(qū)間內。如果Y值在上述置信區(qū)間內，則認為所測試的用戶屬于陽虛體質；否則，所測試的用戶不屬于陽虛體質。換句話說，當優(yōu)化后的主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果相差小于預定閾值時，認為主成分分析模型優(yōu)化成功。從此，可以擺脫對中醫(yī)師經驗的依賴而利用主成分分析模型獨立開展體質類型判斷工作。由此可見，上述主成分分析模型的優(yōu)化過程實質上也是相應專家系統(tǒng)的建立過程。
擬合優(yōu)度(Goodness of Fit)是指回歸直線對觀測值的擬合程度。度量擬合優(yōu)度的統(tǒng)計量是可決系數(shù)(也稱為確定系數(shù))R。R的值越接近1，說明回歸直線對觀測值的擬合程度越好；反之，R的值越接近0，說明回歸直線對觀測值的擬合程度越差。然而，當解釋變量為多元時，要使用調整的擬合優(yōu)度，以解決變量元素增加對擬合優(yōu)度的影響。在上述實施例中，利用全部53名志愿者的生理指標和相應的專家評分進行主成分分析，相應主成分分析模型的運行結果顯示其擬合優(yōu)度已經達到0.8671。由此可見，本主成分分析模型完全可行。
在上述陽虛體質評估方法的基礎上，本發(fā)明進一步提供了一種基于皮膚測量的陽虛體質評估系統(tǒng)。該系統(tǒng)中除了包括表2所示的多種皮膚檢測儀器之外，還包括計算單元和顯示單元。其中，各種皮膚檢測儀器直接或通過轉換板卡間接連接該計算單元，以便將表征皮膚狀態(tài)的各項生理指標傳輸給計算單元進行處理。在計算單元中，至少包括如下功能模塊：主成分分析模型生成模塊，用于采用主成分分析法生成主成分分析模型；主成分分析模型優(yōu)化模塊，用于將主成分分析模型的評價結果與多位中醫(yī)師的評分結果進行比較，對主成分分析模型進行反復優(yōu)化；體質類型判斷模塊，用于根據(jù)各項生理指標，結合優(yōu)化后的主成分分析模型對用戶的體質類型進行判斷。計算單元將所獲得的體質類型判斷結論輸入顯示單元中，以便向用戶顯示評估結果。上述的計算單元和顯示單元可以由現(xiàn)有的計算機實現(xiàn)，計算單元內置的功能模塊可以以軟件或者固件方式實現(xiàn)。這些都是本領域技術人員普遍掌握的常規(guī)技術手段，在此就不具體說明了。
利用本發(fā)明所提供的陽虛體質評估方法及評估系統(tǒng)，可以通過對皮膚狀態(tài)的綜合測量和評價，科學客觀地判斷出人的體質類型。該評估方法及評估系統(tǒng)不僅準確率高，而且可以利用現(xiàn)有的計算機設備獨立進行，完全擺脫了對中醫(yī)師個體經驗的依賴，便于大規(guī)模的推廣應用。
另一方面，通過皮膚數(shù)據(jù)的采集和分析，用戶能夠很清晰地了解到自身全面的皮膚狀態(tài)，對于今后的護膚品選擇提供指導性的意見。此外，化妝品企業(yè)通過獲得皮膚評價得分能夠很清晰地了解到消費者的皮膚狀態(tài)，通過消費者的皮膚狀態(tài)的信息獲得能夠更有針對性的開發(fā)產品，并能夠更有針對性的將此部分產品投向靶向市場。
以上對本發(fā)明所提供的基于皮膚測量的陽虛體質評估方法及評估系統(tǒng)進行了詳細的說明。對本領域的普通技術人員而言，在不背離本發(fā)明實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將屬于本發(fā)明專利權的保護范圍。