集对分析在中医CDSS中的应用

2021
07/08

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大经中医
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作者赵静,毕业于上海交通大学塑性成形工程系,担任中国中医药信息研究会人工智能分会常务理事,中国中医药信息研究会智能诊疗分会理事,世界中医药学会联合会中医药文献与流派研究专业委员会会员、大经中医联合创始人等。参与国家自然科学基金面上项目《基于知识图谱技术的中西医融合电子病历构建研究》、上海市卫健委中医药科技创新项目《基于中医知识库的智能化辨证论治互联网系统研究》、江苏省科技厅重大科技创新计划项目《基于名老中医诊治不孕症、慢性肾功能不全、冠心病经验传承的临床辅助决策系统研究》等。2020年在中文核心期刊《世界科学与技术-中医药现代化》发表论文“基于关联网络和层次聚类的中药社团发现算法的设计与应用”。

一、集对分析与中医辨证论治

集对分析是一种用联系数a+bi+cj统一处理模糊、随机、中介和信息不完全所致不确定性的系统理论和方法,是把确定性与不确定性作为一个既确定又不确定的同异反系统进行辨证分析和数学处理。辨证论治是中医治疗疾病的精髓所在,对不确定性病理因素的把握则是中医辨证论治的关键,体现了中医的诊疗特色。但如何因人、因时、因地,科学把握不确定性,却是中医临床辨证论治的难点。

集中分析理论恰恰解决了这一难点。集对分析理论的一大特点是对客观存在的种种不确定性给予客观承认,并把不确定性关系和确定性关系作为一个“确定-不确定系统”,进行数学处理,概括为“客观承认、系统描述、定量刻画、计算分析”,将基于联系数的数学期望和患者实际情况相对应,再反馈到辨证论治的致病因子识别、病因病机判断、治方治则改进、所用药物调整、医学护理完善等环节,如此渐进以提高疗效。

二、集对分析的流程

在中医辨证论治治疗某一类疾病的问题中,集对分析的目的是找出该类疾病发生、发展、治疗过程中的确定性因素(确定性关系:基本方与病)与不确定因子(不确定关系:随证加减药与病)相互作用的规律,并利用这种规律开展治疗,达到治病和提高疗效的目的。具体流程如下:

三、集对分析在中医学的应用概述

集对分析在包括中医学在内的现代医学和卫生统计学,以及相关学科中的应用已有不少文献,主要包括以下几个方面:

1、集对分析在中医证候研究的应用

目前用于中医证候研究的数据挖掘方法主要有关联规则、集对分析、粗糙集理论、聚类分析、人工神经网络、决策树、支持向量机、贝叶斯网络等,基于中医数据具有非线性、模糊性、复杂性、非定量等特征,针对具体的医学数据和不同的挖掘目标需要将上述几种方法综合起来运用。

2、集对分析应用于中医方药优选中的应用

选方用药在当代是借助现代医学生物学知识的药理实验和卫生统计学方法获得,前者需临床验证,后者的数据虽然来自临床,但其理论基础是经典概率统计。理论上,经典概率统计要求被观测的样本容量为无穷大,这在临床中难以实现,而基于有限小样本临床药物应用疗效统计的药物筛选,又存在以偏概全的不足,因为有必要探索集对分析这种基于临床药物应用有限小样本临床药物应用疗效统计分析新方法。

3、集对分析在中西医结合治疗中的应用

中西医治疗过程中,经常会遇到两个问题:一个是如何在疾病的诊断阶段进行中西医结合;另一个是如何在疾病的治疗阶段进行中西医结合。前者是因中医和西医具有不同的学术理论体系,在致病机制上的融合贯通是个难题,后者既涉及中药与西药的药理,也涉及疗效的评定原理和评定方法,后者在经典卫生统计学中主要靠方差分析解决,但经典卫生统计理论要求样本容量越大越好,在临床上往往难以实现。利用集对分析联系数处理中西医结合临床或实验数据,利用集对分析的同异反系统理论结合中西医理论,则在一定程度上解决上述两个问题。

四、集对分析在中医CDSS中的应用

1、集对分析关于辨证论治的应用:

中医CDSS可实行痊愈、好转、不变、恶化的4级疗效评价。科研人员可借助四元联系数研究患者望闻问切信息与阶段性治疗效果之间的联系,从而寻找望闻问切辨证与论治质量的内在数量联系,以判断根据望闻问切辨证论治的处方用药是否有助于提高疗效。

应用过程:

(1)在中医CDSS中选择要研究的西医疾病或中医病证或相应的证型;

(2)过滤出所有符合条件的电子病历;

(3)计算望闻问切信息中所有的症状/体征出现的频率,并筛选出排在前面70%的症状/体征;

(4)计算筛选出的症状/体征在四级疗效的占比;

(5)计算筛选出的症状/体征的总有效率,并做从大到小的排序。总有效率=(痊愈+好转)/(不变+无效);

(6)计算筛选出的症状/体征的疗效四元联系数;

(7)计算筛选出的症状/体征的三阶全偏联系数。并按从大到小进行排序。三阶全偏联系数是个纯数学问题,关键是K的取值。针对大经中医CDSS的疗效评价体系,建议K的取值是-1;

(8)计算总有效率和全偏联系数的排序的差值。如果差值为0,为同;如果差值在1-5,为偏同;如果差值在6-10,为偏反;如果差值大于10,为反。

总有效率是从宏观层面来看,偏联系数是从微观层面来看。如果同和偏同,说明该项目的辨证论治或者随症加减用药大致上能从宏观和微观同步提高疗效。如果偏反和反,说明该项目的辨证论治和随症加减用药在宏观和微观层次上呈一定程度相背离的现象,需要在临证时特别注意,进一步分析适用条件和探讨其治疗机制。

2、集对分析关于用药选优中的应用:

如何选方用药是临床医生在明确诊断后面临的决策难题。科研人员可运用集对分析理论和联系数知识,从不同于经典概率卫生统计学的角度刻画微观层次上因变量随自变量变化的规律,从而在中医临床上优化选方用药。

应用过程:

(1)在中医CDSS中选择要研究的西医疾病或中医病证或相应的证型;

(2)过滤出所有符合条件的电子病历;

(3)计算电子病历中所有中药出现的频率,并筛选出排在前面70%的中药;

(4)统计出每味中药的阶段性疗效(痊愈、好转、不变、恶化)统计数及百分比;

(5)计算每味中药的痊愈率=痊愈人数/总人数,并进行从大到小排序;

(6)将中药的阶段性治疗效果的统计数据写成四元联系数的形式;

(7)构造完美曲线=1+0i+0j+0k,并计算实际疗效曲线与完美曲线的距离,并进行从小到大的排序;

(8)计算痊愈率与曲线距离(实际疗效曲线与完美曲线的距离)的排序差值,差值=0,为同;差值=1-2,为强偏同;差值=3-4,为偏同;差值=5-9,为偏反;差值=10-13,为反。

     结合临床分析差值对应情况为“同”“强偏同”“偏同”“偏反”“反”的中药,其中“同”“强偏同”“偏同”的属于临床优先用药、次选用药和再次选用药。其他依次类推为需要注意和需要特别注意的用药。

五、问题与展望:

集对分析理论是由浙江省诸暨市联系数学研究所赵克勤先生于2005年提出的,集对分析的思想理论与方法与几千年的中医理论不谋而合。在过去的15年中,中医界人士纷纷将集对分析应用于中医各学科的研究中,也取得一定的成绩。但在研究中,依然会留下一些问题,例如四元联系数的K取值时,什么场景取0,什么场景取-1;还有偏同或强偏同的范围如何界定最合理;还有针对1个或2个病案应用集对分析,到底效果如何等等。

但不管如何,集对分析给中医界提出了一个创新的思路,在辨证论治领域中的应用前景随着研究的深入,将越来越广阔。在未来的科研服务中,大经中医也会将集对分析融入众多的大数据挖掘手段中,综合为医疗机构提供针对性的专业化的科研服务。

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关键词:
CDSS,辨证论治,中医,疗效,差值,体征,理论,中药

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