基于隐结构结合灰色关联探讨中医古籍咳嗽病辨治规律*

陈丽平，李建生，白云苹，卞 华

(1.南阳理工学院/河南省张仲景方药与免疫调节重点实验室，河南 南阳 473004；2.河南中医药大学/呼吸疾病中医药防治省部共建协同创新中心，郑州 450046)

咳嗽是呼吸科常见的中医病证，中医药治疗咳嗽疗效显著，中医在继承中创新，古籍中饱含大量的辨治经验，目前空气污染的加重及不断老龄化的人口均导致咳嗽的发病率不断攀升，加上慢性咳嗽病因复杂，对人类健康的威胁较大。中医古籍医案医话承载着古代医家的智慧与疾病斗争的经验，这些知识是古代医家医疗实践活动的真实再现，名老中医重视标本变化，用药精准，加减微妙，能有效解决临床疑难杂症，挖掘潜在的辨治规律，契合临床需要。中医药治疗咳嗽所用中药十分广泛，随着时代的发展，理论和方药相应会有所变化，但缺乏系统的整理与挖掘。本文以古籍中医肺病数据库中有关咳嗽医案数据为挖掘对象，采用隐结构结合灰色关联进行挖掘，探讨辨治咳嗽的证候演变和用药规律，为辨治经验的挖掘提供方法学参考，临床用药时可借鉴其组方用药规律。

1 资料与方法

1.1 数据来源及处理

在国家临床研究基地建设项目构建的古籍中医肺病数据库内提取咳嗽病案9323例[1]，根据《中医临床诊疗术语》[2]和《中医药学名词》[3]对症状和药物中药进行处理，拆分复合症状或药组，去掉修饰性副词或中药的炮制方法及产地，同一症状或药物的异名规范为标准词，个别无法规范的数据保留原格式，利于数据挖掘。

表1 9323例咳嗽医案症状规范比较

表2 9323例咳嗽医案中药规范比较

1.2 数据挖掘方法

先用Lantern4.3(孔明灯)隐结构分析软件(香港科技大学研制)构建咳嗽医案症状隐结构模型，展现显变量和隐变量的关系，线条粗细揭示显变量对隐节点的贡献度，线条越细显示贡献度越小[4]。隐结构分析综合运用多维聚类将数据分类集合，并结合贝叶斯网络对分类数据进行预测，模型中不同的隐变量代表从不同角度对数据进行归类，反映同一证候的不同侧面可能有多个隐类，应用时需综合参考同一轴线上的不同隐节点[5]。通过对不同隐节点的诠释，提取不同的证候，将数据分堆进而结合灰色关联挖掘用药规律。

灰色系统理论是1982年由邓聚龙教授提出的，着重研究概率统计、模糊数学所难以解决的“小样本”“贫信息”不确定性问题，依据信息覆盖度探索事物运动现实规律的不确定系统研究方法[6]。该方法的核心思想是：一组数据构成的曲线，其几何形状越相近和相似即越平行，它们便具有越相近的状态和变化趋势，其关联度就越大[7]。灰色关联利用距离和斜率计算得出关联度，是常用的关联度量化模型，其过程共有三步：一是对初始数据进行去除量纲和统一量纲的预处理，用初值化法和均值法；二是设第一步数据预处理后数据的最优理想对比序列表示为：X0(k)={X0(1),X0(2),…,X0(k)},k=1,2,…,n,与参考序列作相关度比较的p个对比序列为：Xi(k)={Xi(1),Xi(2),…,Xi(k)},k=1,2,…,n,i=1,2,…,p，其中n为数列的长度，代表数据的数目。灰色关联度就是用两条曲线的各个点差值作为关联度的衡量基础，从而构造分析模型。三是将对比数列与最优理想对比序列各个时刻关联系数的均值作为定量，反映2个数列关联程度的指标来计算关联度。

2 结果

2.1 频数分析

表3示，数据库内9323例咳嗽医案涉及2708种不同的症状，其中频次>100的症状有70种。

表3 9323例咳嗽医案高频症状分布比较

结果示，咳嗽伴发症状有气喘、咯痰、胸闷、气逆、气促、发热、咯血、痰量多等。

2.2 构建症状隐结构模型

针对症状频次>100的前70个症状构建隐结构模型(见图1)，并用LTM-EAST(爬山法)进行分析，累积信息覆盖率95%，共得到30个隐变量，线条越粗表示此症状对隐节点的贡献度越大，用Y0、Y1…Y29表示，根据其分布进行综合聚类后可分成6大类，代表6大证候，用Z1、Z2……Z6表示，图中用6种颜色区分，BIC评分为-125265.96。

图1 9323例咳嗽医案70个症状隐结构模型图

表4 9323例咳嗽医案70个症状隐结构模型中有意义的隐类初步诠释

结果示，咳嗽的病位有肺、脾、胃，病理因素有痰湿、风寒、风燥、气虚、阴虚，证型有风燥犯肺、风寒犯肺、脾胃虚弱、痰湿阻肺、痰热壅肺、肺气阴两虚。

2.3 基于隐结构提取证型与药物进行灰色关联

表5、6示，本文根据隐结构模型的6类证型将数据进行结构分类，每类证型以95%信息覆盖度的症状集合作为评价指标，以脾胃虚弱证、痰浊阻肺证为例建立指标的频次矩阵，并进一步构建6类证型分类指标综合聚类的权重。

表5 9323例咳嗽医案303味中药脾胃虚弱(肺)证型指标频次矩阵比较

表6 9323例咳嗽医案6类证型指标权重表

结果示，风燥犯肺证的主症是口干、发热、咽干、烦躁，外感风寒证的主症是流涕、头痛、鼻塞、恶寒、涕清等。

表7、8示，为避免出现0的情况，故对频次矩阵进行无量纲化处理，得到标准化矩阵，进而将6类证型与303味中药进行灰色关联。

表7 9323例咳嗽医案1-3类证型与中药灰色关联结果比较

表8 9323例咳嗽医案4-6类证型与中药灰色关联结果比较

结果示，治疗咳嗽风燥犯肺证的主要药组是沙参、天冬、桑叶、地黄、桔梗等，外感风寒证的主要药组是桂枝、人参、紫苏、麻黄、连翘、杏仁等，6类证型常用中药有沙参、桂枝、杏仁、半夏、浙贝母、人参。

3 讨论

中医古籍医案是中医学史上的璀璨明珠，语言简练，是真实的诊疗记录，其中蕴含着丰富而鲜活的临证经验。数据挖掘是探寻隐藏在大量数据背后的规律和联系，能客观、有效地对医案数据进行挖掘。隐结构模型结合灰色关联在挖掘证候分布及证药关系时具有独特的优势，且数据量越大挖掘结果越准确。隐结构分析综合应用贝叶斯网络和神经网络对数据隐变量进行预测，能客观量化一组症状对某一证候的个别贡献度及累积信息覆盖度，根据大量数据的潜在规律预测出常见证候，再结合灰色关联清除与临床不符的无关关联，能将证药关联清晰展现，二者结合在挖掘咳嗽病的常用证候分布和证药关系方面有显著优势。

表3示，咳嗽(12961次)伴发的症状主要有气喘(6951次)、咯痰(4686次)，三者的累积频率达48.69%，至痰量多、频次1000以上的伴随症状累积频率达67.38%。咳嗽、气喘、咯痰是肺系疾病的常见症状，痰湿(浊)是咳嗽的主要病理因素，痰浊阻滞肺脏气机则胸闷、气逆、气促，故“肺为贮痰之器”；痰浊阻滞中焦，脾运失健则纳呆、腹胀、便溏，故“脾为生痰之源”。脾胃虚弱证在慢性咳嗽中较常见，临床多用培土生金法进行治疗。“五脏六腑皆令人咳，非独肺也”[8]。肺脏自病或他脏病及肺，导致肺气上逆均可导致咳嗽，故其病位有肺脾胃。图1隐结构模型图线条的流程演变示，Y0、Y1、Y7、Y8是风燥犯肺证,肺脏娇嫩，燥易伤肺，肺津受损、清肃失职而出现干咳、口干、咽干、少痰等。图1表4示，Y2-Y6为外感风寒证，提示咳嗽风寒的入侵途径有肺卫皮毛的全身性症状，再到鼻咽部的局灶性症状，说明卫气的强弱与咳嗽的发生关系密切。Y9-Y12是脾胃虚弱证，正常时脾胃升降相宜、燥湿相济、纳运相得，若脾胃虚弱、胃失和降则呕吐恶心，脾失健运则纳差腹胀，导致痰湿内生或气血生化乏源，最终可演变为痰浊阻肺证或肺脾两虚证。Y13-Y17是痰浊阻肺证，有形之痰湿(浊)阻肺，肺失宣降，肺气上逆而咳嗽、气喘，肺气不利则胸闷、气促，痰浊阻滞气机、肺气不通则胸痛等，可演变为痰热壅肺证；Y18-Y23为痰热壅肺证，痰热互结随肺气上逆则咯痰黄稠而量多，热伤津液则咽干，此证可转为气阴两虚证或肺脾两虚证[9]。Y24-Y29为肺气阴两虚证，可转为阴阳两虚证。

表6示，信息覆盖度>0.1的是对证型贡献度较大的主症，信息覆盖度=所度量的变量信息/全部变量信息，主要来量化1组症状对证的信息表达程度，考量与某证相关联的症状中有几个症状可完全概括此证的基本特征，并可借助该特征对患者进行划分，即完成“辨证”的过程[5]。如表6，肺气阴两虚证的主症是盗汗、消瘦、骨蒸、倦怠、乏力、自汗，与表4隐结构模型图1初步诠释的结果相比更加准确，后者通过线条的粗细观察粗略提取有主症咯血，表6通过客观量化信息覆盖度大小来确定主症更加准确。咳嗽日久阴津亏少，机体失于濡润滋养而消瘦，阴不制阳，阳热之气相对偏旺，热扰营阴则盗汗，虚热内炽则骨蒸，气虚脏腑功能衰退而倦怠、乏力，气虚卫外不足、营阴外泄而自汗，表6量化的结果可信。表4和表6提取出的6类证型与“十三五”规划教材《中医内科学》[10]相比，新发现脾胃虚弱证、少风热犯肺和肝火犯肺证，原因是图1的隐结构模型是对数据进行的第一次遴选，只揭示9323例古籍医案的常用证型，随着挖掘的深入其他证型也会逐渐凸显。脾胃虚弱证在咳嗽病中有2种常见的证候演变，一是脾胃为后天之本，气血生化之源，脾胃虚弱则气血生化乏源，土不生金累及于肺，宣降失司导致肺脾气虚；脾主运化水液，能维持人体水液代谢的相对平衡，脾胃虚弱则运化失职，导致水液停聚上阻于肺，肺失宣降、肺气上逆则咳嗽，脾胃虚弱为发病之本，痰湿阻肺为发病之标。

表7、8示，针对咳嗽肺气上逆的常用药物是杏仁，味苦降泄，肃降兼宣发肺气而止咳平喘。《本草便读》[11]曰：“功专降气，气降则痰消嗽止”。痰湿内阻的常用药物是半夏，善治脏腑之湿痰，其辛温而燥，是燥湿化痰、温化寒痰之要药。《本经逢原》[12]云：“半夏同苍术、茯苓治湿痰；同瓜蒌、黄芩治热痰；同南星、前胡治风痰；同芥子、姜汁治寒痰。惟燥痰宜瓜蒌、贝母，非半夏所能治也。”此外还有发汗解肌、助阳化气的桂枝，清热化痰散结的浙贝母，养阴清肺、补气化痰的沙参，补脾益肺生津的人参。基于隐结构提取的6类证型结合灰色关联找到6组配方，每组配方既有常用方剂，也有不同的药物加减。如风燥犯肺证的桑杏汤，风寒犯肺证的桂枝汤，脾胃虚弱证的参苓白术散，痰浊阻肺证的二陈汤、三子养亲汤，痰热壅肺证的清金化痰汤，肺气阴两虚证的沙参麦冬汤、玉屏风散等。

综上，咳嗽常伴发的症状有气喘、咯痰、胸闷、气逆、气促、发热、咯血、痰量多等，病位有肺、脾、胃，病理因素有痰湿、风寒、风燥、气虚、阴虚，证型有风燥犯肺证主症是口干、发热、咽干、烦躁，主要药组是沙参、天冬、桑叶、地黄、桔梗等；风寒犯肺证的主症是流

涕、头痛、鼻塞、恶寒、涕清，主要药组是桂枝、人参、紫苏、麻黄、连翘、杏仁等；脾胃虚弱证主症是纳差、呕吐、腹胀、腹痛、胁胀、腹满，主要药组是杏仁、白术、茯苓、陈皮、山药、干姜、桔梗、浙贝母等；痰湿阻肺证主症是气喘、胸闷，主要药组是半夏、陈皮、茯苓、白术、甘草等；痰热壅肺证主症是咯痰、痰黏稠，主要药组是浙贝母、竹茹、半夏、桑白皮、陈皮、桔梗等；肺气阴两虚证主症是盗汗、消瘦、骨蒸、倦怠、乏力、自汗，主要药组是人参、杏仁、麦冬、桔梗、沙参、前胡、五味子、当归等。本文对咳嗽病证候演变和证药规律的挖掘进行了有益尝试，对新发现的药组，可进一步通过相似度对比揭示方药组合规律，为新处方的发现提供方法学参考。