劉方方，許玉龍△，段 濤，焦曉敏，馬錦地，呂雅麗

(1.河南中醫(yī)藥大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，鄭州 450046；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，鄭州 450046)

肺痿是一組以肺間質(zhì)為主要病變部位的疾病，開始以咳嗽、胸悶、活動后呼吸困難為主要臨床表現(xiàn)，部分患者病情逐漸加重，最終導(dǎo)致呼吸衰竭[1，2]。肺痿多以肺腎虛損為主，初起病位在肺，隨病情進展可漸及脾腎[3]。中醫(yī)藥在治療慢性肺系疾病方面呈現(xiàn)出較大的優(yōu)勢和特色，以中醫(yī)文獻(xiàn)和名老中醫(yī)經(jīng)驗為背景，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)研究證候分類與診斷規(guī)則，對提高中醫(yī)臨床診治水平具有重要意義[4-14]。貝葉斯分類屬于有監(jiān)督學(xué)習(xí)，是機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域常用的算法[15，16]，它假定所有屬性變量均相互條件獨立。相比其他方法，貝葉斯分類的最大特點是不需搜索，其算法的效率高、結(jié)果較好?，F(xiàn)有研究成果表明，貝葉斯分類在中醫(yī)冠心病臨床診斷模型中具有良好的分類性能，有助于提高臨床辨證能力及發(fā)現(xiàn)新的辨證要素[17]。本研究利用改進貝葉斯統(tǒng)計方法，從名老中醫(yī)診療肺痿病的數(shù)據(jù)出發(fā)，對癥狀和證候信息進行學(xué)習(xí)挖掘，得到證候與主要癥狀的對應(yīng)量化關(guān)系，初步建立基于名老中醫(yī)經(jīng)驗的肺痿辨證診斷規(guī)則，可為傳承名老中醫(yī)辨證思想和建立肺痿的證候診斷標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

1 資料

1.1 文獻(xiàn)來源

資料文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于已建立的《現(xiàn)代名老中醫(yī)肺病數(shù)據(jù)庫》(名醫(yī)年代為1911～2011年)和《期刊中醫(yī)肺病數(shù)據(jù)庫》(名醫(yī)年代為 1989～2012年)[18]。

1.2 文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)

納入文獻(xiàn)包括1911年至1990年從事臨床一線工作30年以上、著有肺系疾病相關(guān)著作或論文、具有一定學(xué)術(shù)影響力的名老中醫(yī)診治肺痿的相關(guān)文獻(xiàn); 1990年至2012年第一批至第四批國家中醫(yī)藥管理局全國名老中醫(yī)藥專家診治肺痿的相關(guān)文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)檢索及建立數(shù)據(jù)庫

基于《現(xiàn)代名老中醫(yī)肺病數(shù)據(jù)庫》和《期刊中醫(yī)肺病數(shù)據(jù)庫》，采用計算機檢索方法，檢索關(guān)鍵詞為“肺痿”，采用IBM SPSS 22.0軟件建立《現(xiàn)代名老中醫(yī)診治肺痿文獻(xiàn)研究數(shù)據(jù)庫》。數(shù)據(jù)庫包括病名、西醫(yī)診斷、證候、癥狀(包括舌質(zhì)、舌苔、脈象)等內(nèi)容，然后從數(shù)據(jù)庫中提出待分析數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表中包含癥狀和證候信息，其值為1或0，分別表示有或無該癥狀(證候)(圖1)。數(shù)據(jù)共有鼻翼煽動、不能平臥、潮熱、喘促、喘息、大便秘結(jié)、盜汗等88個癥狀，涉及表虛證、肺脾氣虛證、肺氣陰兩虛證、肺熱熾盛證、肺腎氣虛證等25個證候。

圖1 肺痿病數(shù)據(jù)庫的局部樣式

2 方法

2.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

對88個癥狀出現(xiàn)頻次進行統(tǒng)計分析(見表1)，其中頻次最高的癥狀為咳嗽、咳痰，頻次為150，頻次最低的癥狀為脈代、胖大舌等，頻次為2。對25個證候出現(xiàn)頻次進行統(tǒng)計(見圖2)。

表1 肺痿病癥狀頻次統(tǒng)計比較

圖2 肺痿病的證候頻次統(tǒng)計圖

2.2 改進的貝葉斯統(tǒng)計分析

貝葉斯理論中，如果事件的結(jié)果不確定, 那么量化其唯一的方法就是事件的概率[19]。若歷史實驗中事件的出現(xiàn)率已知，根據(jù)數(shù)學(xué)方法可計算出未來事件出現(xiàn)的概率，貝葉斯定理用數(shù)學(xué)公式表達(dá)，即貝葉斯公式(Bayes Formula)[20]。貝葉斯公式假設(shè)實驗E的樣本空間為S, A為E的事件，B1, B2…Bn為S的一個劃分，且P(Ai)>0, P(Bi)>0(i=1, 2…n)，則式(1)即為貝葉斯公式：

(1)

雖然貝葉斯公式能夠?qū)W習(xí)挖掘出數(shù)據(jù)的潛在規(guī)律，但常規(guī)方法處理時都是以概率方式呈現(xiàn)結(jié)果，癥狀與證候之間的影響程度不能量化體現(xiàn)，難以在臨床實踐中推廣應(yīng)用。因此需要改進貝葉斯統(tǒng)計方法對數(shù)據(jù)進行分析挖掘，將證候與癥狀之間的影響程度進行量化展示。

改進的貝葉斯統(tǒng)計方法基本思路為所有證候，統(tǒng)計證候為1情況下，癥狀分別為1或0時的個數(shù)，即計算證候存在時癥狀出現(xiàn)或不出現(xiàn)的概率值；類似的統(tǒng)計證候為0情況下，癥狀分別為1或0時的個數(shù)，計算對應(yīng)的2個概率值。根據(jù)上述4個概率值，利用對數(shù)比值比和貝葉斯概念，計算每個證候的閾值和對應(yīng)的癥狀分值。基于貝葉斯統(tǒng)計的閾值和癥狀分值[5,12]計算方法見式(2)和式(3)。

癥狀分值的計算：

(2)

證候閾值的計算：

(3)

在式2和式3中，Z代表證候，～s含義是證候為0，Xi代表癥狀。上述公式中，癥狀分值的含義是：某癥狀在具有證候的人群中出現(xiàn)概率越高，同時該癥狀在不具有證候的人群中出現(xiàn)概率越低，那么該癥狀分值就會越大，即癥狀對證候的影響越大。由上可知，整個公式能夠較好地量化反映癥狀對證候的影響程度。

3 結(jié)果

3.1 分析挖掘結(jié)果

基于上述改進的貝葉斯統(tǒng)計分析名老中醫(yī)治療肺痿的辨證規(guī)律，共統(tǒng)計出25個證候和88個癥狀。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)常識，頻次小于等于5時不具有統(tǒng)計學(xué)意義，所以在后續(xù)分析時對圖2中頻次小于5的證候不做考慮，分別為痰濁蘊肺、風(fēng)寒襲肺、熱毒閉肺、心腎陽虛、風(fēng)熱犯肺、脾腎陽虛、脾胃氣虛、脾虛濕困、肺腎氣虛共9個證候。對表1中頻次小于等于5的癥狀也不做考慮，分別為鼻翼煽動、面色晦暗、手足冷、痰少、咽痛、絳舌、燥苔、脈微、脈大、惡風(fēng)、面色紅、痰白、小便數(shù)、遺尿、爪甲色紫、花剝苔、滑苔、灰黑苔、脈洪、裂紋舌、胖大舌、脈代、脈疾、脈結(jié)、脈芤共25個癥狀。

所以，后續(xù)研究分析的對象為63個癥狀和16個證候，其中證候包括虛證(表虛證、肺脾氣虛證、肺腎陰虛證、肺胃陰虛證、肺陽虛證、肺陰虛證、陽虛證、陰陽兩虛證、肺氣虛證、肺氣陰兩虛證)、實證(肺熱熾盛證、痰熱壅肺證、痰瘀阻肺證、瘀阻肺絡(luò)證)及虛實夾雜證(陽虛水泛證、陰虛肺燥證)。

對上述符合條件的16個證候進行改進貝葉斯統(tǒng)計挖掘，得到其辨證規(guī)則即名老中醫(yī)治療肺痿病證候辨證經(jīng)驗。規(guī)則包括證候閾值和癥狀分值，為便于描述，將得到的閾值歸一化為10，癥狀分值按比例縮放，縮放后最大不超過10，分值的大小表示對證候辨識影響的強弱。將癥狀分值從大至小排序后，取每個證候?qū)?yīng)分值高的前10個癥狀作為辨證規(guī)則(見表2至表11)，這些癥狀及分值即是挖掘出名老中醫(yī)肺痿辨證經(jīng)驗的量化體現(xiàn)。辨證規(guī)則的使用方法為若患者具有癥狀的累計總得分大于證候閾值10，則判定為該證候存在，否則判定該證候不存在。

表2示，表虛證規(guī)則以自汗分值最高為10，其余主要癥狀分值分別為神疲5.89，惡寒3.4，頭痛4.77，乏力2.46，納呆2.34，盜汗2.17。表虛衛(wèi)表不固、腠理開合失司而見自汗，為表虛證最為常見的癥狀。表虛則衛(wèi)外御邪功能減退易感受外邪，可見惡風(fēng)、惡寒、頭痛之癥，兼見浮脈；表虛總屬氣虛，可表現(xiàn)為神疲、乏力、納呆、淡白舌；表虛自汗、津液外泄耗傷陰液亦可伴見盜汗癥狀。

表2 表虛證辨證規(guī)則 表3 肺脾氣虛證辨證規(guī)則

表3示，肺脾氣虛證規(guī)則顯示，下肢浮腫癥狀分值7.08，其余主要癥狀分值為畏寒5.8，喘促4.13，食少3.32，頭暈3.16。肺、脾、腎三臟共同調(diào)控水液代謝，肺脾氣虛則津液不布而見下肢浮腫；肺主呼吸，肺主氣失司而見喘促，喉為肺之門戶，肺氣虛弱可見音啞；脾主運化為氣血生化之源，脾氣虛則運化無力而見食少、納呆、頭暈等癥。此外，規(guī)則中有脈濡癥狀，提示肺脾氣虛可兼陽虛或兼有實熱。

表4 肺陰虛證辨證規(guī)則 表5 肺氣虛證辨證規(guī)則

表6、7為陰虛類證候辨證規(guī)則，分別為肺腎陰虛證、肺胃陰虛證。以肺腎陰虛證為例，肺腎陰虛則陰液不足、濡潤失?；蜿幪摱鵁?，癥見發(fā)熱、嗆咳、盜汗、大便秘結(jié)、口渴，肺腎陰虛累及脾胃亦可見納呆之癥。主要癥狀分值為嗆咳3.98，盜汗3.58，發(fā)熱2.88，大便秘結(jié)2.66等。

表6 肺腎陰虛證辨證規(guī)則 表7 肺胃陰虛證辨證規(guī)則

肺陽的內(nèi)涵為防御、固攝、溫煦功能，其外延為實衛(wèi)固表、通調(diào)水道功能?！督饏T要略·肺痿肺癰咳嗽上氣病脈證治》中提到：“吐涎沫而不咳者，其人不渴，必遺尿，小便數(shù)，所以然者，以上虛不能制下故也。此為肺中冷，必眩，多涎唾。[21]”《中醫(yī)藏象學(xué)》中指出，肺陽虛的基本癥狀有咳喘無力、咳吐涎沫、面色白、形寒肢冷、自汗易感、神疲少氣、苔白滑潤、脈遲緩。表8為肺陽虛證辨證規(guī)則，主要癥狀分值為咳吐涎沫7.43、畏寒4.8、口渴3.47、脈虛3.45、頭暈3.11、痰多2.26、白苔1.6等，符合相關(guān)中醫(yī)理論。

表8 肺陽虛證辨證規(guī)則 表9 陽虛證辨證規(guī)則

表10、11分別為肺熱熾盛證、痰熱壅肺證辨證規(guī)則，屬里實證范疇。表10以肺熱熾盛證為例，主要癥狀分值為口渴3.51，喘促3.12，無苔3.04，紅舌2.19，咳痰1.49，納呆0.96等。肺有實熱而見喘促、咳痰，面色紅、紅舌均為熱象，熱耗津液而見口渴，肺熱熾盛傷及脾胃亦可兼見納呆。上述中醫(yī)理論分析與所得規(guī)則的癥狀分值基本一致。

表10 肺熱熾盛證辨證規(guī)則 表11 痰熱壅肺證辨證規(guī)則

表11為痰熱壅肺證辨證規(guī)則，其主要癥狀分值為脈滑4.8，食少4.76，黃苔4.41，大便秘結(jié)3.1，膩苔3，頭痛2.92，咳痰2.85，痰多2.7。痰熱壅肺則氣滯不通，肺失宣肅則見咳痰、痰多，因痰熱內(nèi)盛故舌苔黃膩而飲水不多。黃苔、苔膩、大便秘結(jié)、口渴提示實熱。此外，肺病及脾可兼見食少、脈濡，實熱內(nèi)盛亦可見頭痛，得到的規(guī)則結(jié)果與中醫(yī)理論相符。

表12、13為痰瘀阻肺證、瘀阻肺絡(luò)證辨證規(guī)則，都屬于實證。痰瘀阻肺一般為瘀血痰濁蘊阻于肺，以咳嗽氣喘、咳痰或痰中帶血、舌淡紫、苔膩、脈弦滑或弦澀等為常見癥狀。得到規(guī)則的癥狀分值中，脈澀4.32、舌生瘀斑3.94、紫暗舌3.3、苔膩2.1等均為痰瘀的表現(xiàn)。瘀阻肺絡(luò)證多表現(xiàn)為瘀血阻滯、肺絡(luò)不暢，以咳嗽不暢、胸悶氣憋、胸痛有定處，如錐如刺或痰血暗紅、口唇紫暗、舌暗或有瘀斑、苔薄、脈細(xì)弦或細(xì)澀等為常見癥狀。得到表13的辨證規(guī)則中，喘息3.5，胸悶2.29，紫暗舌1.58，胸痛1.54都為瘀阻經(jīng)絡(luò)不通則痛的癥狀表現(xiàn)，說明瘀阻較為嚴(yán)重。

表12 痰瘀阻肺證辨證規(guī)則 表13 瘀阻肺絡(luò)證辨證規(guī)則

表14、15為虛實夾雜類辨證規(guī)則，分別是陽虛水泛證和陰虛肺燥證。以陽虛水泛證為例，可見脈沉、白苔、淡白舌、脈弱。陽虛津液不歸正化則見下肢浮腫、頭暈、滑苔、潤苔，水凌心肺而見心悸、面色晦暗。得到的癥狀分值為脈沉3.68，白苔3.54，頭暈3.34，潤苔2.81，淡白舌2.86，心悸2.36，脈弱2.04，下肢浮腫1.78，與中醫(yī)理論相符。

表14 陽虛水泛證辨證規(guī)則 表15 陰虛肺燥證辨證規(guī)則

表16、17分別為肺氣陰兩虛證、陰陽兩虛證辨證規(guī)則。以陰陽兩虛為例，該證可見于多種疾病的后期，并多以臟腑病變?yōu)榛A(chǔ)，故陰陽兩虛證常表現(xiàn)為某些臟腑的陰虛陽虛，常見癥狀有形體羸弱、精神萎頓、少氣懶言、形寒肢冷、舌淡而少津，或光剝、脈微細(xì)而數(shù)。該證服溫?zé)崴巹t陰虛癥狀明顯，服苦寒藥則陽虛癥狀加甚，癥狀復(fù)雜而易變。得到的辨證規(guī)則中，主要癥狀五心煩熱4.69、煩躁3.58、汗出3.4、心悸2.48等均為陰虛表現(xiàn)，與中醫(yī)理論基本一致。

表16 肺氣陰兩虛證辨證規(guī)則 表17 陰陽兩虛證辨證規(guī)則

3.2 測試結(jié)果

為驗證挖掘得到規(guī)則的正確性，使用原始數(shù)據(jù)對得到的辨證規(guī)則進行測試。若患者具有癥狀的累計總得分大于閾值10，則判定該證候存在，否則判定該證候不存在。圖3示，采用機器學(xué)習(xí)中常見的準(zhǔn)確率指標(biāo)進行評價，準(zhǔn)確率最高的規(guī)則是肺熱熾盛證，準(zhǔn)確率為98.54%，最低的是肺陰虛證，準(zhǔn)確率為87.38%，所有辨證規(guī)則的平均準(zhǔn)確率為94.49%。

圖3 挖掘得到規(guī)則的辨證準(zhǔn)確率

4 討論

本文基于改進貝葉斯統(tǒng)計方法，從名老中醫(yī)治療肺痿患者的癥狀和證候數(shù)據(jù)出發(fā)，挖掘癥狀與證候之間的潛在關(guān)系，利用對數(shù)比值和貝葉斯概率計算癥狀分值和證候閾值，揭示癥狀與證候的關(guān)系，量化癥狀對證候辨證的貢獻(xiàn)程度，并以辨證規(guī)則的形式展現(xiàn)，從而挖掘出名老中醫(yī)治療肺痿病的辨證經(jīng)驗。

對前文挖掘到每個證候的辨證規(guī)則進行中醫(yī)知識詮釋，發(fā)現(xiàn)所有結(jié)果基本符合中醫(yī)理論，如肺痿的辨證論治在教材與專著中常以虛實寒熱為綱，包括虛熱證、虛寒證等。在肺痿病慢性動態(tài)發(fā)展過程中，病位可由肺及脾、胃、腎、心，病機亦可因虛致實而見痰熱壅肺證、痰瘀阻肺證等。從得到辨證規(guī)則中癥狀的分值來看，大都與中醫(yī)理論一致。如表虛證，主要癥狀分值從高至低依次為自汗、神疲、惡寒、乏力、盜汗等；陰虛類以肺腎陰虛證為例，癥狀分值從高至低依次為嗆咳、盜汗、發(fā)熱、納呆等。實證類痰瘀阻肺證得到的癥狀分值從高至低為脈澀、舌生瘀斑、紫暗舌、苔膩等均為痰瘀的表現(xiàn)。瘀阻肺絡(luò)證多以咳嗽不暢，胸悶氣憋，胸痛有定處，如錐如刺，或痰血暗紅、口唇紫暗、舌暗或有瘀斑、苔薄、脈細(xì)弦或細(xì)澀等為常見癥狀，在得到的規(guī)則表中，喘息3.5，胸悶2.29，胸痛1.54，頭痛3.5，都為瘀阻經(jīng)絡(luò)不通則痛的癥狀表現(xiàn)，說明患者瘀阻情況較為嚴(yán)重。

然而，在得到的辨證規(guī)則中也出現(xiàn)了與中醫(yī)理論不相符的情況，原因是分析的數(shù)據(jù)量偏小，患者在真實世界中存在證候、癥狀兼夾的現(xiàn)象。如肺氣陰兩虛證，其常見癥狀有神疲乏力、氣短、動則加重，平素畏風(fēng)寒，或易感冒、自汗或盜汗，手足心熱，口干甚至口渴，舌體胖大甚至邊有齒痕，或舌體瘦小，或舌質(zhì)淡或紅，或舌苔薄少或花剝，或脈沉細(xì)或細(xì)數(shù)等。得到規(guī)則的主要癥狀為食少、無苔、潮熱、脈緩、口苦口干、五心煩熱。肺陰不足、陰不制陽則見潮熱、口干、五心煩熱，氣陰不足舌苔無以化生而見無苔，氣虛推動血行無力而見脈緩，與中醫(yī)理論一致。但得到的規(guī)則中分值最高的癥狀為食少，可能提示肺氣陰兩虛證常兼脾胃虛弱，原因為肺脾兩臟共同參與氣的生成，在生理與病理上密切相關(guān)。此外，口苦常見于實熱證，在此處可能提示肺氣陰兩虛證可兼有實熱，如心火上炎、肝火上炎等。

使用原始數(shù)據(jù)對得到的辨證規(guī)則進行測試，發(fā)現(xiàn)所有辨證規(guī)則的平均準(zhǔn)確率為94.49%，可知使用改進貝葉斯統(tǒng)計方法挖掘得到名老中醫(yī)診療肺痿病的辨證規(guī)則，能夠較好地反映數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系，將名老中醫(yī)的辨證思想相對準(zhǔn)確地進行量化展示。

本研究采用統(tǒng)計分析、改進貝葉斯統(tǒng)計得到的辨證規(guī)則絕大部分與中醫(yī)理論吻合，能夠反映出名老中醫(yī)治療肺痿病辨證分型的經(jīng)驗，可為名老中醫(yī)經(jīng)驗的傳承和肺痿中醫(yī)證候診斷標(biāo)準(zhǔn)提供參考。研究的局限性在于數(shù)據(jù)庫樣本量小，如某些證候存在的條目在10例以下，統(tǒng)計學(xué)意義較低，使得到規(guī)則的精確率和召回率較低。另外患者在真實世界中存在證候、癥狀兼夾情況，也會影響規(guī)則的可靠度。中醫(yī)證候診斷標(biāo)準(zhǔn)的建立需要大量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支撐，目前的樣本大部分來自于名老中醫(yī)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，后期將增加名老中醫(yī)的實際病案診療數(shù)據(jù)，完善數(shù)據(jù)庫和相關(guān)方法，為更好地傳承名老中醫(yī)經(jīng)驗和建立肺痿病中醫(yī)證候診斷標(biāo)準(zhǔn)提供支持。