基于微信小程序的中医体质辨识与数据分析系统的设计与实现

南京中医药大学 钱丹丹

前言

中医药是中华民族的宝贵财富。千百年来的实践证明，在养生保健、疾病预防方面中医药具有得天独厚的优势。现今人群亚健康问题突出，医疗模式也正从单纯的疾病治疗转变为预防、保健与康复相结合，这种变化与中医“治未病”思想不谋而合。2015 年国务院办公厅印发的《中医药健康服务发展规划（2015-2020 年）》明确提出，发挥中医药特色优势，加强相关健康产品研发、制造和应用，综合运用现代科技手段，研制便于操作使用、适于家庭或个人的健康检测、监测产品，加快发展中医药健康服务，是促进我国健康服务业发展的重要任务[1]。本文利用现有的计算机软硬件技术与数据挖掘技术，结合中医体质辨识技术及中医“治未病”的优势，构建基于微信小程序的中医体质辨识与数据分析系统，对建立基于“互联网+医疗”的中医健康服务体系与提高人群健康意识，因人制宜地改善人群健康状态具有一定积极意义。

1 亚健康与中医体质辨识

科技的高速发展与社会进步给现代人带来了巨大的工作与生活压力，导致现代人的总体健康水平不容乐观。中国国际亚健康状态学术成果研讨会公布的数据显示：我国有 70%的人口呈亚健康状态，人数将近 10 亿，且经济发达地区的亚健康状态率明显高于其他地区[2]。这些亚健康人群如果不能得到正确有效的保健与调理，则极易引起人体器官生理功能减退与新陈代谢降低，并由此引发多种疾病，如心理障碍、消化系统疾病、心脑血管疾病、癌症等， 甚至导致猝死。因此，亚健康逐渐成为人们普遍关注的热门话题，已引起全世界医学界的广泛关注。有研究表明，人的亚健康状态与中医体质类型之间存在着较强的相关性，除正常体质外的不同体质类型，其实也是各种不同的亚健康类型的组合[3]，即通过中医体质辨识可以了解人体所处的健康情况。

目前中医体质辨识大多采用北京中医药大学王琦教授的九分法[6]，即根据《中医体质分类与判定》标准[7]进行中医体质量表的问卷填写并评分以确定所属体质类型。该标准的制定、实施与普及为中医体质辨识软件的研发提供了依据。近年来已出现一些利用计算机、数据库等技术实现的中医体质辨识系统、网站或移动应用，为人群提供体质测试功能与养生保健建议。但现有的系统或应用存在一些不足：（1）使用人数太少，收集到的体质数据有限。（2）绝大部分应用是作为一个自测小功能形式存在，仅给出一个体质测试结果，没有个性化指导建议功能，也鲜有能够记录使用者多次体质辨识结果并给出体制变化趋势综合评价的应用。少量系统或应用能给出较为全面的个性化健康建议，此种应用大多需要专业人员协助操作或需要在专门设备上运行，其中不乏价格昂贵者。（3）现有系统收集到的人群体质数据缺乏有效的数据挖掘与分析机制，不能有充分利用收集到的人群体质数据进行决策支持。

本系统的设计目的一方面在于通过手机等移动设备对普通人群进行中医体质辨识，建立健康档案，方便、及时、直观的反映人体健康状态及其变化趋势，并根据个体体质提出个性

化的养生保健与疾病预防建议，以便广大人民群众能根据自身体质状态进行健康管理与调理， 从而提高人群健康意识，有针对性的改善人体健康状态。另一方面，充分利用计算机数据挖掘技术，对系统中积累的大量人群健康档案进行数据挖掘与分析，并以丰富的交互式图表形式对具有不同年龄、不同性别、不同职业、不同地域等各种特征人群的体质类型分布与健康调理需求进行数据可视化，有助于相关政府部门、卫生管理机构或中药健康产品生产企业了解人群的中医体质分布规律及其形成的影响因素，有针对性的调整卫生政策或生产研发策略。

2 中医体质辨识与数据分析系统设计

2.1 系统支撑系统

微信小程序是一种运行在微信框架下、不需要下载安装即可使用的应用。微信小程序最初的设计目的旨在为一些低频次使用场景的应用提供更广泛深入的服务，连接更多的线下服务与线上用户，以及让用户有更多的途径触达、体验类同手机应用所能提供的功能，以提高手机应用的下载转化率。使用微信小程序开发中医体质辨识系统的优势：

（1） 随时随地进行体质辨识。小程序采用“即用即走”理念， 用户不需要花费时间下载 APP 客户端，

（2） 用户群体大，有助于中医体质辨识数据积累。据不完全统计，截止到 2017 年 9 月，

微信月活跃用户已达 9.8 亿，基于如此庞大的用户群体，利用微信小程序开发中医体质辨识系统可以让更多用户接入该小程序。

2.2 系统总体结构设计

本系统包括客户端和服务器端两个部分。客户端可以跨系统运行，可被普通人群通过手机或个人电脑访问，具有数据采集、数据上传及信息反馈功能。服务器端对采集到的普通人群体质信息进行数据存储、数据挖掘与分析。客户端采集到的体质信息数据将通过因特网上传至服务器端进行存储与处理，而服务器端存储的健康档案及体质数据挖掘分析结果可通过客户端浏览。如图 1 所示：

图 1 系统的总体结构

整个系统包含两大主要系统，一是中医体质辨识与健康管理系统，二是数据挖掘分析与数据可视化系统。另外还需要具备一些基本的系统管理功能，并预留接口以便后续新功能的开发与接入。功能结构如图 2 所示。

图 2 系统的功能结构

2.3 中医体质辨识与健康管理系统

本系统的中医体质辨识与健康管理模块主要面向的用户是普通人群。本文采用问卷法， 即用户通过移动设备填写基于《中医体质分类与判定》标准的中医体质量表，按评分结果得出用户的体质类型。例如平和体质的量表如图 3：

图3 平和体质判定量表

系统根据用户填写量表的情况，将实际得分根据公式换算成转化分值进行体质类型判定， 体质类型与转化分值的关系见表 1，原始分与转化分的计算公式为：

⑴原始分=各个条目分值相加；

⑵转化分=[(原始分－条目数)/(条目数×4)] ×100 。

表1 平和质与偏颇体质判定标准表

由于问卷法存在太多客观因素，后期考虑利用手机、平板电脑等移动设备的摄像头获取用户的面象、舌象信息，通过计算机视觉与图像分析技术，对采集到的面象与舌象信息进行分析处理，得到用户的体质类型。或者通过智能手环等可穿戴设备，获取用户的活动情况、睡眠质量及心率等数据，综合评价用户的生活行为习惯与体质类型。

用微信公众号与微信小程序来实现这一系统。中医体质辨识与健康管理属于低频次的应用场景，以微信公众号与小程序作为开发系统，既能让普通人群方便的使用其功能，免去安装一个专门应用的麻烦，又可以依托微信系统提供的多种高级接口，节省系统开发的人力物力，同时还能方便的与线下医疗保健部门、健康产品生产企业进行对接，为用户提供更好更全面的健康管理服务。根据用户测出的体质类型，生成当次测试的体质报告，并给出包括饮食、起居、运动、情致等方面体质调整指导在内的个性化中医养生建议。将多次体质报告与可穿戴设备采集到的健康数据综合为用户的健康档案，可直观反映用户的健康状态与健康变化趋势。体质辨识与健康管理小程序首页、体质辨识量表页面、体质测试报告页面、健康调理建议页面、健康档案页面如下图 4 所示：

（a）小程序首页 （b）体质辨识量表 （c）体质测试报告

（d）健康调理建议 （e）健康档案

2.4 数据分析挖掘与数据可视化系统

当运行一段时间后，系统中会积累大量的人群体质信息，利用计算机数据挖掘技术可以有效的利用这些人体健康数据。数据挖掘是一个多学科交叉的研究领域，融合了统计学、人工智能、机器学习、数据库等多个学科领域的技术与研究成果[9]，在医学领域常用的数据挖掘方法有关联规则分析、人工神经网络、决策树及聚类分析等[10]。通过数据挖掘技术，可以从数量庞大且纷繁杂乱的人群体质数据中发现隐藏其中的客观规律或数据之间的关系，提取数据中蕴含的知识与模式。例如对具有不同地域、性别、年龄、婚姻状况、职业、文化程度等不同特征人群的体质特点进行单因素或多因素的数据挖掘，可分析不同社会人口学人群的体质分布特点，又如以时间为条件挖掘不同季节的人群体质变化情况来了解季节、气候对人的体质有何影响等。有效分析与整合采集到的人体健康数据，可为政府、医疗单位、企业或其他相关机构提供正确的行为决策，以便为用户提供更全面有效地医疗保健服务，促进人群健康水平的提升。

传统的曲线、饼图、条形图等图表能够描述个人的健康演变趋势或人群的体质类型分布， 但查询参数单一，无法实现与用户的交互。若要为政府卫生部门、企业提供决策支持，还需要展现不同地域、不同年龄、不同性别、不同职业等人群的健康状态分布及演变、发展趋势。本系统选用关联规则对采集到的体质信息进行数据分析，在实现用传统图表在手机等移动设备或个人电脑中展示数据挖掘结果的基础上，增加一些参数设置、动态图表、体质分布地图等功能，允许用户在体质数据挖掘结果的可视化过程中进行数据筛选、地域选择等交互式操作，实现数据图表与用户的交互功能，直观的展示不同特点人群的体质类型分布特征，让用户能真正专注于自己所关心的数据，获得更具有针对性的决策支持。体质数据分析与挖掘可视化展示如图 5、6 所示。

图5  模拟数据关普通统计结果展示

图6  模拟数据关联规则展示

3 系统构建不足与完善

第一，需要选择合适的开发工具与方法以实现整个系统的跨设备使用，采用用微信小程序的形式进行编码开发可能存在不足，可以考虑采用浏览器/服务器模式（B/S 模式）的开发方法。第二，体质辨识采用问卷调查形式不够全面，可以增加依据面象、舌象进行体质辨识模块，根据采集到的面色与舌象的图像信息，研究适当的图像数据分析算法来提取所采集图像中的特征，并建立起图像特征与中医体质类型间的对应关系，以便通过面色与舌象的图像来判断用户的体质类型。第三，常规的数理统计及数据挖掘方法可能难以满足中医体质信息挖掘的需要，应在现有数据挖掘与分析算法的基础上改进或开发出适用的新算法应用于本系统。第四，当小程序运行且被众多用户使用一段时间后，服务器端存储了大量用户的体质数据，需要采用适当的信息加密算法，并及时对服务器中的数据进行备份，以保证用户隐私与数据的安全。

4 结语

本文构建了中医体质辨识与数据分析系统，该系统的建设需要整合中医学、计算机科学领域的知识与技术，可为中医体质的流行病学研究与政府、企业等相关部门的决策制定提供相对准确与规范的原始数据，其研究可作为中医药信息化的新尝试，为相关领域的研究与系