基于形式概念分析法研究针灸治疗肩痹选穴规律

崔晓婕 许寒冰 于微微 相静

摘要 目的：基于形式概念分析方法挖掘针灸治疗肩痹的选穴规律。方法：以《430种疾病针灸表解》为数据源，从证型、腧穴两方面收集肩痹数据，建立肩痹处方数据库，运用形式概念分析法，采用Lattice Miner软件进行数据挖掘和规则提取。结果：针灸治疗肩痹的核心腧穴为肩髃、肩髎、合谷、肩井、臑会、秉风;应用频次最高经络为手阳明大肠经、手少阳三焦经、手太阳小肠经;在所提取规则中，肩髎-合谷、肩髃-合谷支持度最高，其次是肩髃-肩髎、肩髃、肩髎-合谷。结论：通过数据挖掘发现针灸治疗肩痹以手三阳经为主，选穴原则以近部取穴为主，搭配远部取穴，重视“近部取穴-远部取穴-辨证取穴”相结合。本研究将形式概念分析应用于中医数据挖掘，可有效发现中医诊疗数据中所隐含的潜在知识，为中医临床治疗选穴规律发现提供理论支持与科学依据。

关键词 形式概念分析;中医;针灸;证型;腧穴;肩痹;选穴规律;数据挖掘

Abstract Objective：To explore the acupoint-selecting regularity of acupuncture and moxibustion in the treatment of shoulder arthealgia by using formal concept analysis.Methods：Data source was from the text of Acupuncture and Moxibustion Explanatory Notes of 430 Diseases.We established a database of prescriptions of the acupoint.Use formal concept analysis and Lattice Miner software was used for data mining and rule extraction.Results：The core points for acupuncture treatment of shoulder arthralgia were Jianyu，Jianliao，Hegu，Jianjing，Ruhui，Bingfeng.The most frequently used meridians were the Shouyangming Dachang Meridian，Shoushaoyang Sanjiao Meridian，Shoushaoyang Xiaochang Meridian; In the extraction rules，Jianliao-Hegu，Jianyu-Hegu had the highest support，followed by Jianliu-Jianliao，Jianyu，Jianliao-Hegu.Conclusion：Through data mining，it is found that acupuncture and moxibustion in the treatment of arthralgia is mainly based on the Shou sanyang meridian.The principle of acupuncture selection is based on proximal acupoint selection，combined with distal acupoint selection，and we emphasis on the combination of “proximal acupoint selection-distal acupoint selection-syndrome differentiation”.This study applies formal concept analysis to traditional Chinese medicine（TCM） data，which can effectively discover the potential knowledge implicit in TCM diagnosis and treatment data，and provide theoretical support and scientific basis for the discovery of the law of selection of acupoints in clinical treatment of TCM.

Keywords Formal concept analysis; Traditional Chinese medicine; Acupuncture; Syndromes; Acupuncture point; Shoulder arthralgia; Acupoint selection; Data mining

中圖分类号：R195文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.19.024

肩痹，属于中医“痹证”的范畴，是指肌体因受风、寒、湿等邪气的侵袭而引起的筋骨退变、劳损、外伤的一类病证，临床表现为肩臂僵痛、屈伸受限、功能受限等症状，是临床最常见的慢性疾病之一[1]。随着人们生活方式的改变，肩痹的发生率逐渐升高，且发病年轻化。目前，西医主要以服用非甾体抗炎药予以治疗，长期服用则损害胃肠道，出现胃溃疡、胃肠道出血等不良反应[2]。传统针灸疗法疗效显著、经济、安全，相比西医单一治疗方法比较，具有显著优势。但目前关于针灸治疗肩痹的选穴规律尚未有统一的标准，有待于进一步提升相关研究的广度和深度。本研究采用形式概念分析法挖掘针灸治疗肩痹的选穴规律，一方面提出一种基于数据与属性之间的二元关系进行规则提取的有效工具，保证数据信息的最大分解，另一方面应用形式概念分析理论针对针灸处方资料进行数据挖掘，实现针灸潜在诊治规律挖掘的可视化，从信息分析角度推动针灸学发展，为中医临床治疗选穴规律发现提供理论支持与科学依据。

1 资料与方法

1.1 数据来源 本研究以薛立功教授编著的《430种疾病针灸表解》作为数据源。

1.2 检索策略 以“肩痹”作为关键词在《430种疾病针灸表解》全文检索，经过筛选后录入53组处方。

1.3 纳入标准 1）明确诊断为“肩痹”的患者，或者无明确诊断标准，但患者的症状与体征与肩痹相符;2）以针灸、针刺为主要治疗方法，且条目中记载治疗肩痹的具体证型、症状、腧穴。

1.4 排除标准 1）排除条文中虽诊断为肩痹症状，但含兼有其他疾病的医案;2）排除腧穴名称表述不详的条目。

1.5 数据库的建立 运用Lattice Miner软件构建“病症-腧穴”的形式背景，建立针灸治疗肩痹的处方数据库，包含病名、证型、腧穴三大方面。参照《中华人民共和国国家标准：腧穴名称与定位（GB/T12346-2006）》，对处方中涉及的经络腧穴名称、所属经脉进行规范化处理，如“三里”，规范处理为“足三里”。

1.6 数据分析

本研究采用形式概念分析方法，拟用Lattice Miner软件自带的关联规则分析模块，通过调整支持度与置信度挖掘針灸治疗肩痹的选穴规律，对数据进行描述性统计。

1.6.1 形式概念分析 中医数据包含从主、客观手段获取的数据[3]，具有复杂性、离散性、高维异质性等特点，其蕴含着辨证思想、方剂配伍、取穴规律等方面的潜在信息不能直接运用计算机软件进行识别，因此如何结合中医数据特点，挖掘隐藏的潜在信息，采用合适的数据挖掘方法，对复杂中医数据进行深度挖掘，实现方剂配伍、取穴规律、病症与腧穴关联性等分析，是当前数据挖掘在中医领域应用的一个难点[4]。

形式概念分析是基于概念的哲学思想提出的一种数学方法。概念是由内涵与外延组成的思想单位。在形式概念分析中，概念的外延是指涵盖所有对象的集合，内涵是指由所有对象共有属性组成的集合[5]。形式概念分析是数据的内在结构、关联和相互依存关系的数据分析方法，通过内涵与外延两方面对概念进行数学化表达，可发现和推理数据中的概念以及发现数据中的依赖关系，已经被广泛运用于多个领域[6]。其并不像其他数据分析方法那样大大减少了给定的信息，只能获得极少的“重大参数”;相反，通过数据集中对象和共同属性之间的二元关系，运用简单明了的图形反映复杂的网络关系，能最大程度保留数据之间的各类特殊关系[7]。因此，利用形式概念分析法，从概念的整体角度描述中医多层次结构，通过概念格全面地反映概念的聚类和关联特性，使其直观化、可视化，从而能有效挖掘中医蕴含的潜在信息，深层次分析病症、腧穴之间的关联性，解决目前数据挖掘的局限性。

定义1：形式背景由三元组组成，可表示为k=（G，M，I），其中g和m分别为对象和属性的集合，I为对象与属性之间的二元关系，即IG×M，gIm表示对象g具有属性m。

定义2：对于对象集AG和属性集BM，可用以下公式进行2个映射。

定义3：概念是由内涵和外延两部分组成的一个思想单位。概念的外延是指所有对象的集合，概念的内涵是指所有对象的共同属性的集合。在形式背景中AG和BM的一对（A，B）二元组，满足A*=B且B*=A，我们则称A为概念的外延，B为概念的内涵。

定义4：（A1，B1），（A2，B2）为形式背景（G，M，I）的2个概念，可根据以下条件建立概念之间的继承关系。若A1≤A2（B2≤B1），则（A1，B1）被称为（A2，B2）的子概念，（A2，B2）被称为（A1，B1）的父概念，即（A1，B1）≤（A2，B2）。序号≤表示概念之间的偏序关系，基于形式背景中所有概念的子概念与父概念的偏序关系组成的集合称为概念格，即L（G，M，I）。

1.6.2 构建形式背景 形式背景的生成是进行形式概念分析的基础，形式背景通常由属性、对象以及属性与对象之间的二元关系组成[8]。概念格是在形式背景上，基于属性与对象的二元关系，反映概念之间泛化与例化关系，其形式背景的大小决定概念格的复杂程度。本研究以腧穴作为属性、病症作为对象，矩阵中的每一行代表一种病症，每一列代表一种属性，X为对象和属性关系。以病症1（肩袖损伤-风寒湿痹）为例，在针灸治疗肩袖损伤-风寒湿痹证型时，选取肩髎穴、肩髃穴、合谷穴、巨肩穴等腧穴。为了便于进一步分析，本研究将采用阿拉伯数字代替病症名。由于Lattice Miner软件不支持中文表述，腧穴名用拼音进行表示，生成的病症-腧穴形式背景示例见表1。

1.6.3 基于形式概念分析的关联规则挖掘 概念格作为关联规则挖掘的基础性结构，形式背景是其生成的基础。形式背景通常表示为k=（G，M，I），可将形式背景k理解为事务数据库，其中对象G为数据库中事务的集合，属性M为数据库中所有特征的集合，gIm表示为特征m属于事务集x的项集。通过遍历概念格，寻找所有事务集中的频繁项目集，通过设置最小支持度与置信度，提取强关联规则。相关语义如下：

定义1：项目集A、B同时发生的概率称为关联规则的支持度，表达式如下所示：

定义2：项目集A发生时，项目集B也同时发生的概率为关联规则的置信度，表达式如下所示：

2 结果

2.1 腧穴频次统计 本研究共纳入处方53组，腧穴49个。其中合谷、肩髎、肩髃、肩井出现频次较高，依次为23、21、20、19，腧穴应用频次前10位见表2。

2.2 经脉选用频次分析 本研究纳入的40个腧穴分布在十二经脉、任督二脉，最多的是手阳明大肠经，其次是手少阳三焦经、手太阳小肠经。见表3。

2.3 病症-腧穴选穴规则可视化 本研究运用形式概念分析法，拟用Lattice Miner软件自带的关联规则分析模块，将支持度调整为20%，置信度调整为70%，挖掘针灸治疗肩痹的选穴规律，挖掘出关联规则26条，置信度和支持度排名前10条关联规则的分布情况见表4。其病-穴概念格可视化图形见图1。其节点表示概念，节点颜色的深浅程度代表该节点包含对象数量的多少，节点颜色越深代表该节点包含对象数量越多。随着概念层次的增加，概念的内涵逐渐增多，与此同时对象的数量逐渐减少。不同节点之间的连线反映节点间存在偏序关系，根据节点的位置和连线关系可以客观地判断出概念间的层级关系和隐含关系，从而进一步提高数据挖掘的效率[9]。

由于概念格的节点较多，将概念格分为上下2个部分进行展示。见图2、3。可以看出，随着节点层次的递增，该节点所包含的内涵数量逐渐减少，由于每个概念的内涵对应一个病症，节点层次越靠下，概念的内涵越具体，相对应的概念的外延数量逐渐增多。不同的病症拥有不同的腧穴组合，同时不同的腧穴也共享不同粒度的病症。当病症的粒度范围较广时，其拥有的腧穴数量较多，相反当病症越具体时，其粒度范围较小时，腧穴组合较为简单。不同腧穴之间的关联性可从病症的角度进行分析。当腧穴组合频繁出现于多个病症中，节点颜色越深，包含的病症对象数量越多，表示该腧穴组合具有一定的相关性。如图2所示合谷与肩髃节点包含外延数量为52.94%，意味着在治疗肩痹时，合谷穴与肩髃穴共现的概率为52.94%，提示合谷穴与肩髃穴之间存在一定的关联性。

2.4 选穴规则提取 对53组处方中的腧穴进行关联规则分析，为保证关联规则的可信度，设置最低支持度为20%，最低置信度为70%，共得出46组腧穴关联组合，撷取信度和支持度前10项分布情况进行展示。支持度表示前后项在总事务集发生的频度，置信度表示前项出现时后项出现的概率，支持度反映关联规则的普遍程度，置信度是对关联规则准确度的衡量。如，当肩髎出现时，合谷在处方中出现的概率为95%，支持该关联规则的处方占71%;肩髎、肩髃出现时，合谷在处方中出现的概率为100%，支持该关联规则的处方占67%，提示当肩髎与肩髃出现时，必选取合谷穴与其配伍。关联规则分析结果表明，运用针灸疗法治疗肩痹时，通常选取合谷与肩髎、肩髃、肩井等腧穴进行配伍，其中合谷穴与肩髃穴配伍最有意义，具有较强的关联规则。见表4。

3 讨论

肩痹属于“痹证”范畴，多因风寒湿三气杂至，使气血郁滞导致肢体疼痛[10]。因此，在治疗上，注重活血化瘀、舒筋通络[11]。描述性分析结果显示针灸治疗肩痹常选取肩髃、肩髎、合谷、肩井、臑会、秉风作为肩痹治疗常用主穴，其中臑会、肩井、合谷、肩髎位于概念格第二层，节点颜色较深，包含病症对象数量较多，为治疗肩痹的核心主穴。王军燕[12]通过文献研究得出，在临床治疗肩痹时常选取肩部腧穴如肩井、肩髎等，搭配臑会、合谷等穴经络辨证治疗手阳明经病与手少阳经病。

在腧穴配伍方面，肩髎-合谷、肩髃-合谷支持度排名最高，其次是肩髃-肩髎，肩髃、肩髎-合谷、肩井-合谷、肩井-肩髎，其中合谷-肩髃、合谷-肩髎、合谷-肩井、肩井-肩髎概念节点下病症类目较为丰富，为针灸治疗肩痹的核心穴组。这些腧穴配伍，往往选择肩髃、肩髎等肩关节周围腧穴与合谷穴搭配以刺激患者的经络。

合谷又称“虎口”，在全身数百个腧穴之中，合谷穴的治疗范围最为广泛，为针灸治疗肩痹的核心主穴，具有镇静止痛、通经活络、清热解表的作用。肩髃、肩髎与合谷穴同用，可扩大针灸功效的范围，起到活血、养肌、促进肌肉恢复的作用。《灵枢·经脉》有云：“经之所过，主治所及。”[13]腧穴分布在体表，是针灸治疗的实施部位。关联规则显示，常选取肩髃、肩髎、臑会、肩井、消泺、秉风等腧穴，这些腧穴分布于肩关节周围，位于手三阳经和足少阳胆经经过之处。杨松堤等[14]研究发现，因肩痹病位在肩关节周围，属手三阳经所过之处，故近取肩部腧穴为主，配手三阳经远端穴合谷、外关等，几个腧穴相互作用，起到温经通陽、祛风除湿、活血化瘀、舒筋活络、行气止痛的作用。

通过对腧穴所属经络进行分析，在治疗肩周炎时，首选手阳明大肠经、手太阳小肠经和手少明三焦经进行针灸选穴治疗。《素问·骨空论》中记载腧穴可以治疗所属经脉及本经脉循行所过和联络的脏腑肢节的病症[15]。谢水平[16]认为肩痹症状发生的根本原因是体内阳气不足，气血亏虚，故应祛风散寒、补益气血、扶阳固本。而阳气是人体生命活动的根本动力，是抵御风寒湿邪的核心力量[17]。肩痹的发生与否取决于阳气的力量，阳气的强弱决定痹证的发生与否，阳气的盛衰与病邪的强弱决定痹证病位的深浅、病邪的性质、病势的强弱及病程的长短[18-19]。痹证寒热属性及预后转归都与阳气息息相关。因此在治疗肩痹时可首选阳经腧穴，以此来疏通经络、活血化瘀，从而达到治疗的目的，提高针灸的疗效。

目前，数据挖掘技术已被广泛地应用于中医药研究中，常见数据挖掘方法有数理统计、Apriori算法等。但传统数据挖掘手段有应用频率较低、使用范围较窄等缺点。形式概念分析法是一种基于对象与属性之间的二元关系的一种数据分析方法，能解决传统数据挖掘方法无法提取针灸处方中腧穴配伍多元关系数据的问题，能够较为清晰地展示针灸处方的复杂概念网络，发现腧穴配伍中隐含的潜在信息。其优势在于基于哲学理论描述背景，对象既可以通过其特征来描述其内容特征，也可以通过概念的外延表达对象，能自动获取潜在的概念层次结构，挖掘潜在信息，这些优势为腧穴配伍的新发现提供可靠的技术保证[20]。

本研究运用形式概念分析法对针灸治疗肩痹的选穴规律进行数据挖掘与分析，研究结果表明针灸治疗肩痹常选取手三阳经，肩髃、肩髎、合谷、肩井、臑会、秉风等穴可作为临床治疗肩痹的核心选穴点。形式概念分析相比其他传统数据挖掘方法，既具有描述分析能力，又具有图形可视化能力，其生成的概念格能有效反映出不同病症、腧穴之间的概念层次结构。采用形式概念分析法挖掘中医数据中潜在信息具有可行性，且为中医数据挖掘方法探索和针灸选穴规律发现提供新思路。

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（2021-03-04收稿 责任编辑：张乐杰）