多囊卵巢综合症辅助诊断系统的开发*

章浩伟，王子楠，刘颖，孙洋洋

(上海理工大学医疗器械与食品学院，上海 20093)

1 引 言

多囊卵巢综合症(PCOS)是一种常见的生殖内分泌疾病，发生率约为5%～10%[1]，PCOS患者不孕的发生率高达50%～74%，在治疗上需要大量的医学理论知识[2]。多毛症、月经紊乱和不孕是临床观察到的最常见的症状[3]。由于该病病因不明，病理机制复杂，治疗效果不显著，日趋成为现代妇科疾病研究的热点和重点[4]。

目前，中医大多数研究停留在单独对症状的研究或者证型的研究，如黎小斌等[5]找出中医临床证候以肾虚血瘀证、脾虚痰湿证、脾肾阳虚证、肾阴虚证最为常见，并对临床症状频数进行了统计分析，但没有去探讨这两者之间存在的某种必然联系。

近年来医学从宏观入手，运用相关数学算法和诊断系统先对患者的证候集进行证型的分类，明确患者的证型后，再采取相应的治疗手段进行医治。但是辩证论治的过程必须依靠医生多年的诊断经验。为了减轻医生的工作负担，找出症状和证型之间的联系，笔者开发了多囊卵巢综合症辅助诊断系统。该系统提取大量多囊卵巢综合症患者症状和证型以及中药数据，运用相关数学算法从中挖掘出潜在的对应关系，以期通过症候判断多囊卵巢综合症患者所属的证型，并给出患者所需要的中药处方，从而达到帮助医生进行决策的作用。

2 样本资料及处理

经过筛选和剔除，最终得到完整的样本62例，每一例样本均包含症状和药方两部分数据。其中肾虚无兼症患者21例，肾虚兼症肝郁患者19例，肾虚兼症痰湿患者22例。每例样本包含22个症候，即月经后期、闭经、月经量少、月经量多、月经经期短、月经经期长、痤疮、肥胖、黑棘皮征、头身困重、耳鸣、盗汗、口干、呕恶痰多、乳房胀痛、胸胁胀痛、脘腹痞满、腰膝酸软、手足心热、畏寒肢冷、烦躁易怒、大便干燥。上述22个症候分别用变量x1，x2，…，x22表示，记为输入变量。所有的变量的取值要么为0要么为1，0代表无相应症状发生，1则代表有相应症状发生。如x1=0，表示该患者无月经后期症状，x2=1，表示该患者有闭经症状。输出变量为患者的证型。

3 PCOS系统的总体设计

3.1 系统目标

该系统以上海一妇婴医院、上海红房子医院共收集62组PCOS患者的资料为基础，采用ACCESS数据库，利用VisualStudio 2010设计出一个功能较强、易于扩充并具有友好界面的PCOS辅助诊断管理系统。该系统包括证型分类和用药两个子模块，具有诊断PCOS新患者的患病类型以及对其中医用药的功能，能辅助医生进行决策，监督并指导医生用药。

3.2 系统总体构架

PCOS辅助诊断系统的总体框架见图1，共分2个模块：证型分类和中医用药。证型分类模块采用了四种算法，分别是Logistic回归算法、Fisher判别分析方法、模糊C聚类算法、人工神经网络算法。用药模块采用了两种方案，分别是患者匹配和对症用药。其中数据库包含了62例PCOS患者的全部症候和中医用药情况，即数据库包含症候和中药两部分内容。

4 系统功能实现

4.1 证型分类

各医家根据传统的中医理论，结合个人对病因病机的认识及临床经验，分型尙不统一[5]。名老中医曹玲仙通过对患者症状的了解和多年的个人经验，将PCOS患者分为3类：肾阴虚，无兼症、肾阴虚，兼症肝郁和肾阴虚，兼症痰湿。本系统根据PCOS患者主要的22个症状，运用相关的数学算法，亦将PCOS患者分为上述3类，以期达到名老中医曹玲仙的诊断效果。具体分类工作分为两个步骤：1、区分有兼症和无兼症；2、区分兼症肝郁和兼症痰湿。诊断系统界面如下图2所示，使用步骤：左侧选择一种算法，右侧输入患者22个症状的变量值，点击“辅助诊断”按钮，即可显示患者的患病类型。

图1 系统的整体构架

图2 证型分类界面

4.2 中医用药

方案一，匹配患者：以62例患者的中医用药作为标准，分别记作(x11，x12，…xjk，x122)，(x21，x22，…xj……k，x222)，…，(x621，x622，…xjk，x6222)其中xjk(j=1，2，3，…，62，k=1，2，3，…22)表示第j个患者的第k个症状。对于每个新患者，记作(x1，x2，…，x22)，分别对已有的62组患者数据求距离，

d12=(x1-x11)2+ (x2-x12)2+…+(x22-x122)2

d22=(x1-x21)2+ (x2-x22)2+…+(x22-x222)2

…

dj2=(x1-x21)2+ (x2-x22)2+…+(x22-x222)2

…

d622=(x1-x621)2+ (x2-x622)2+…+(x22-x6222)2

其中dj表示此新患者与标准库62例患者中的第j(j=1，2，…，62)例患者的距离，该距离的大小一定程度上反映着此新患者与第j例患者症状的相似度。dj值越小，反映两例患者的症状越相似。比较d1，d2，…，d62值的大小，记最小值为dk(k=1，2，…，62)，即第k例患者的症状与此新患者的症状最为吻合。因此，第k例患者的用药情况可以作为此新患者用药的重要参考，匹配患者结果见图3。

图3 患者匹配结果

方案二，对症用药：即针对22个症型中的每一个症型，先根据已有患者用药信息，统计出每一个证型所需的30味中药，然后针对一个新来的患者，针对每个证型开出30味药，即可得到该患者的药方。对症用药结果见图4，该图显示此患者含有腰膝酸软、乳房胀痛、肥胖、痤疮、月经后期共5个症状。每个症状后面显示出该症状所需要的中药药方，如腰膝酸软的药方有：党参、仙茅、当归、知母、茜草、葛根、石菖蒲等。删除5个症状对应中药中重复的药方，得到药方汇总结果：仙茅、党参、当归、知母、茜草、葛根、枸杞子、石菖蒲、炒白芍、菟丝子、肉苁蓉、生地、川石斛、淫羊藿、黄柏、巴戟天、川断、茯苓、全瓜蒌、远志、淫羊霍、益母草、龟版、香附、穿山甲、鳖甲、广郁金、桑白皮、熟地、瓜蒌皮、生白芍、地骨皮、桃仁、蜜麸炒白芍、半夏、炒海螵蛸、白茯苓、炒白术、薏苡仁。

图4 对症用药结果

5 讨论

中医治疗多囊卵巢综合症常采用辨证论治，并取得满意疗效[6]。本研究中，曹玲仙教授将患者分为肾虚、肾虚兼症肝郁和肾虚兼症痰湿三类，然后多囊卵巢综合患者的病因和证型给出不同的治疗方案。为了能快速准确的进行分类，本研究分别运用四种数学算法，通过大量多囊卵巢综合症患者症候和证型的数据，从中总结出对应关系，以期通过症候判断患者所属的证型。 表1统计了该系统四种算法的正确率，从中可以看出Logistic回归算法的正确率最高，具有良好的分类效果。

表1 四种算法的正确率

6 结语

多囊卵巢综合症发病率高，病因不明[7]，涉及的病理机制非常复杂。中医治疗是目前比较有效的手段，然而根据患者不同的症状，对应的中医药方也就不同。因此，对多囊卵巢综合症患者进行征型分类显得尤为重要。目前，该工作基本由经验丰富的医生根据多囊卵巢综合症患者的症状进行征型分类，由于名老中医人才的稀缺以及庞大的患病群众，因此开发多囊卵巢综合症辅助诊断系统是一件非常有意义的事情，该系统可以提升医生的工作效率，同时对医生的诊断结果起监督作用，防止误诊或疏忽造成的一系列问题。今后，随着更多样本资料的收集以及更多患者数据的共享，该系统能够更加地完善和实用，为医生和多囊卵巢综合症患者带来便利。

本研究利用VS2010和ACCESS作为开发工具，不仅使该系统具备了征型分类和中医用药的功能，还设计了用户登录，增加、删除、修改以及查询患者信息的功能，操作简单，快速诊断，具有很好的实用价值。今后，还可以在该系统基础上进行功能扩展，提供面向医院的数据上报、更新等功能，以保证数据的时效性。这也是本研究的创新所在：将合适的数学算法与多囊卵巢综合症患者诊断数据结合，并开发出专门针对多囊卵巢综合症的辅助系统，希望能够为众多研究该病的学者提供一条新的解决问题的途径。