孫喜靈鄭秋生李 靖梁騰霄王永華劉卓軍
(1濱州醫(yī)學院(煙臺校區(qū))山東省中醫(yī)心脾基礎研究重點實驗室,煙臺,264005;2山東省中醫(yī)證候研究重點實驗室,煙臺,264003;3北京中醫(yī)藥大學附屬東直門醫(yī)院,北京,100700;4中國中醫(yī)科學院,北京,100700;5中國科學院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院,北京,100700)
思路與方法
挖掘中醫(yī)證候結構的方法學研究
孫喜靈1鄭秋生2李 靖3梁騰霄3王永華4劉卓軍5
(1濱州醫(yī)學院(煙臺校區(qū))山東省中醫(yī)心脾基礎研究重點實驗室,煙臺,264005;2山東省中醫(yī)證候研究重點實驗室,煙臺,264003;3北京中醫(yī)藥大學附屬東直門醫(yī)院,北京,100700;4中國中醫(yī)科學院,北京,100700;5中國科學院數(shù)學與系統(tǒng)科學研究院,北京,100700)
從研究中醫(yī)證候的發(fā)生規(guī)律入手,發(fā)現(xiàn)了中醫(yī)證候內(nèi)蘊的拓撲結構,形成了挖掘中醫(yī)證候結構的拓撲學方法。這一方法學的優(yōu)勢體現(xiàn)在,可以實現(xiàn)中醫(yī)證候信息完整保留基礎上的分析運算,使證候結構拓撲分析結果的自然性與病機演變規(guī)律相吻合。運用拓撲學的方法,可以破解出中醫(yī)證候的復雜結構,闡釋中醫(yī)證候判定標準的科學內(nèi)涵,建立中醫(yī)證候的判定診斷標準,形成“四特征五階段”新辨證方法,并為探索中醫(yī)證候的生物學基礎提供理論依據(jù);可以闡釋中醫(yī)理法方藥精準對應的規(guī)律,建立中醫(yī)辨證論治過程的可視化系統(tǒng),形成辨證論治水平的評價體系;可以還原中醫(yī)診療原型的基本結構,闡釋中醫(yī)診療原型系統(tǒng),建立中醫(yī)臨床療效評價體系。隨著中醫(yī)證候復雜結構的破解和釋譯,找到了中醫(yī)證候理論的數(shù)學科學基礎,使中醫(yī)證候理論與現(xiàn)代科學有了對話與交流的結合點,有希望開啟中醫(yī)理論發(fā)展與臨床實踐的新時代。
中醫(yī)證候;結構;方法學;拓撲學;優(yōu)勢和前景
一把鑰匙開一把鎖,打開中醫(yī)證候結構的金鑰匙到底存不存?這是困擾了中醫(yī)證候基礎研究領域半個多世紀的問題。
半個多世紀前,中醫(yī)學的發(fā)展,在新的時代背景下,重新?lián)P帆起航。針對中醫(yī)證候基礎領域的問題,開展了兩個主要方向的研究:一是文獻研究,對單一證候及部分復合證候的四診癥狀和體征,進行了整理和規(guī)范,有了今天《中醫(yī)診斷學》中證候部分的內(nèi)容[1];二是實驗研究,試圖借鑒近代醫(yī)學發(fā)展成功的經(jīng)驗,引入了實驗醫(yī)學的方法,來研究中醫(yī)學的理論,主要方向是開展了“臟腑本質(zhì)”及“證候本質(zhì)”的研究。其中,中醫(yī)“腎本質(zhì)”“腎精虧虛本質(zhì)”[2-3]和“脾本質(zhì)”“脾氣虛本質(zhì)”[5-7]的研究最具有代表性,但是一直沒有找到理想的“特異性指標”。也因此,這些研究從“熱”逐漸變“冷”。盡管如此,想從器官、組織、細胞和分子層次上探尋中醫(yī)證候“標志物”的研究工作,一直都沒有停止過。中醫(yī)證候本質(zhì)的研究,以及臟腑、氣血、陰陽本質(zhì)的研究,從實驗醫(yī)學研究方法的引入,到生物學研究方法的運用,一直沒有得到理想的結果,帶來了很多困惑[8]。反思之余,研究者們拓展研究思路,除了繼續(xù)沿用實驗醫(yī)學、現(xiàn)代生物學的方法外,逐漸引入并興起了多學科的方法和手段研究中醫(yī)證候這一難解之題。由此,物理學中的聲光電磁熱的理論和方法、數(shù)學中的統(tǒng)計分析方法和模糊數(shù)學的方法、老三論和新三論的方法、中國古代哲學的方法[9-10]、以及認知科學、計算科學和詮釋學的方法[11-12],等等,在中醫(yī)證候基礎研究中被廣泛運用。雖然經(jīng)過幾十年的研究,沒有取得理想的結果,但也理清了部分研究思路。
回顧50多年來中醫(yī)證候基礎研究,產(chǎn)出的成果很多,帶來的困惑和疑慮也很多,大家感到最苦惱的問題是中醫(yī)證候研究方法學不對路。但是,其中不乏有真知灼見,主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
2.1 認識到中醫(yī)證候的客觀存在,與疾病的病理過程相對應 作為人體的疾病,中醫(yī)有證候,現(xiàn)代醫(yī)學有病理。證候和病理都在疾病的過程中,因此,中醫(yī)證候與病理過程存在著對應關系。疾病的病理過程在器官、組織、細胞和分子四個層次上都有不同的變化,而這些內(nèi)在變化反應表現(xiàn)于外的癥狀和體征,恰好是中醫(yī)的四診信息,也同樣屬于中醫(yī)證候的客觀外在表征,是中醫(yī)證候辨證的依據(jù)。換句話說,中醫(yī)證候的生物學基礎,存在于人體的器官、組織、細胞和分子四個層次上[13-14]。但是,中醫(yī)不同單一證候的生物學標志物探尋,卻一直沒有找到突破口。盡管如此,研究者們相信,一旦中醫(yī)證候的生物學標志物研究取得突破,將會極大地促進中醫(yī)理論的發(fā)展。
2.2 認識到中醫(yī)證候具有構成要素,不同構成要素之間存在著復雜的關聯(lián)關系 這一方向的研究,把證候的構成要素,概況為“證素”。認為任何復雜的證候,都是由病因、病位、病性等證素組合而成。準確地判斷證素,便可以抓住疾病當前的病理本質(zhì),執(zhí)簡馭繁的靈活把握復雜、動態(tài)的證候。采用“雙層頻權剪叉算法”,可以準確提取證候辨證診斷的權值,制定出證素、常見證診斷標準,形成“證候—證素—證名”的辨證新體系,其中“證素”為辨證體系的核心[15-17]。但是,仔細分析“證素”的系列研究成果,可以發(fā)現(xiàn)以下幾個問題:一是以“證素”為核心的辨證體系,使臨床的辨證變得更復雜了。因為中醫(yī)單一證候的不同構成要素多是在10左右,具體辨證過程中,不用計算“證素”的權值,就完全可以進行辨證分析。二是在計算“證素”的權值過程中,是舍棄部分或多數(shù)證候構成要素信息的基礎上,來得到結果的或辨證的結論的,這既不符合臨床的實際,也偏離了中醫(yī)的整體觀念。三是“證素”做為一個獨立的概念,實際上是不存在的。因為,這里對“證素”的定義,其內(nèi)涵有三個或三個以上不同類別的東西,導致其外延是三個或三個以上不同類別東西外延的重疊而無法融合。由此,可以說“證素”是中醫(yī)基礎理論研究中的一個“偽概念”或“偽命題”。“證素”像歷史上的“燃素”“以太”一樣,是不存在的。
2.3 認識到中醫(yī)證候具有結構,且是復雜的非線性結構 通過研究,專家們發(fā)現(xiàn),中醫(yī)證候之所以難以被認識和把握,主要的原因是證候的復雜性和模糊性造成的。目前,可以探知的中醫(yī)證候復雜性和模糊性的特征,具有“內(nèi)實外虛”“動態(tài)時空”“多維界面”“高階多維”幾個方面[18-19]。如何破解中醫(yī)證候復雜的結構,成了關鍵問題。針對這一難題,研究者們認為,立足于中醫(yī)理論體系的自身規(guī)律,可以在文獻數(shù)據(jù)挖掘和臨床數(shù)據(jù)分析的基礎上,引入復雜科學的方法,來對中醫(yī)證候的結構進行“降階降維”,才有望取得大的突破[20-21]。
2.4 認識到中醫(yī)理論與現(xiàn)代自然科學缺乏進行對話的結合點 中醫(yī)證候基礎研究領域的相關成果還表明,中醫(yī)理論體系一直缺乏與現(xiàn)代自然科學進行對話和交流的結合點。中醫(yī)理論體系要發(fā)展,就必須用現(xiàn)代科學的語言對其進行說理和詮釋。因此,有關詮釋學這一哲學技術的方法,又被引用到中醫(yī)理論以及證候的研究領域當中[22]。在此基礎上,有關學者的期望值又得到了延伸,希望能回答中醫(yī)理論體系的自然科學基礎和社會科學基礎問題。
2.5 認識到中醫(yī)證候結構研究的焦點是方法問題
回顧中醫(yī)證候基礎研究的艱難歷程,雖然在不斷的爭論中,有了中醫(yī)證候“主癥+次癥”判斷診斷標準[23-24],也盡管這一標準是公認的不標準,與臨床不符合,但卻是無奈之舉。聚起來的焦點是中醫(yī)證候研究的方法學問題[25-26],如果破解中醫(yī)證候復雜結構的相應方法找不到,一切似乎還是顯得那么的艱難和遙遠[27-28]。
破解中醫(yī)證候結構的方法是否存在,一直來疑慮和困惑是同時纏繞著研究工作者。在沒有找到之前,即使是再簡單的方法,也是非常困難的。在嘗試盡了各種可能的方法和手段之后,目前大家都有束手無策的感覺。
3.1 中醫(yī)證候的結構可以通過認識其發(fā)生過程而展現(xiàn)出來 如果轉(zhuǎn)換一個角度,不是為了方法而去單純地找方法,而是從中醫(yī)證候產(chǎn)生、發(fā)展和變化的過程,來探尋其內(nèi)在的規(guī)律性,或許會有意外的收獲。每個單一的證候,都有一個從無到有,從簡單到復雜,有起始有終結的自然過程。證候的自然過程中,存在著證候的發(fā)生規(guī)律。弄清楚證候的發(fā)生規(guī)律,或者是證候的“成長”規(guī)律,就可以探析出證候的內(nèi)在結構和變化規(guī)律[29-30]。但是,中醫(yī)不同的證候有特定的構成要素,這些構成要素主要是四診癥狀和體征。因此,證候的內(nèi)在結構,是由其構成要素形成的;證候的變化規(guī)律,是由其構成要素體現(xiàn)的。由此,證候的發(fā)生規(guī)律,反映在其構成要素的發(fā)生規(guī)律上;闡明了證候構成要素或四診癥狀體征的發(fā)生規(guī)律,就可以揭示出證候的發(fā)生規(guī)律,從而破解證候的復雜結構[31-32]。
3.2 中醫(yī)證候構成要素的發(fā)生過程反映出的拓撲結構 中醫(yī)證候構成要素或四診癥狀體征的發(fā)生,也是從無到有,從少到多,有簡單到復雜。通過對主要研究人員20年臨床積累的15萬多份案例的不斷統(tǒng)計分析,構建證候構成要素的拓撲矩陣,結果表明中醫(yī)證候的構成要素具有拓撲學的特征;進一步的研究,分析了1.2萬多例具有脾氣虛證候的案例數(shù)據(jù),脾氣虛證候的構成要素呈現(xiàn)出了4個拓撲不變量,即脾氣虛證候在動態(tài)演化過程中表現(xiàn)有4個不變的特征,即“脈緩或弱、舌淡苔白乏力(特征1)—少氣懶言、納少、腹脹、便溏(特征2)—肢體倦怠、面色淡黃或萎黃(特征3)—消瘦、或水腫、或肥胖(特征4)”,說明脾氣虛證候內(nèi)蘊著數(shù)學拓撲結構[33-34]。
3.3 中醫(yī)證候內(nèi)蘊的拓撲結構是病機演變的結果
運用中醫(yī)病因病機學說進行分析,結果表明脾氣虛證候的4個不變特征,與脾氣虛證候的病機演變非常吻合。脾氣虛證候病機演變過程中,在“舌象脈象—脾主運化功能失常—絡屬功能異常—絡屬變形體征”4個方面,表現(xiàn)出來構成要素的4個特征,兩者恰好相對應,這說明脾氣虛證候內(nèi)蘊的拓撲結構,是脾氣虛證候病機演化的結果。深入的研究結果表明,脾氣虛證候的4個特征不變量,在其自身動態(tài)演化過程中,收斂為5個穩(wěn)定的拓撲結構,反映出來的是脾氣虛證候病機演化過程的五個階段,這五個階段把脾氣虛證候從無到有、由簡單到復雜、從開始到終結的過程,都呈現(xiàn)出來了。而且,4個特征不變量存在自身內(nèi)在的變動,最終得到的脾氣虛證候的結構是點集拓撲結構[35]。
3.4 中醫(yī)證候點集拓撲學計算公式的普適性 反過來,運用點集拓撲學的理論,對脾氣虛證候的結構進行分析,脾氣虛證候的4個不變量有11個構成要素。如果4個不變量分別用Yy、Yx、Xy、Xx表示,相對應的4個不變量包含的構成要素的個數(shù)分別用a、b、c、d表示,那么,脾氣虛證候的結構可以用以下公式表示:脾氣虛證候F(XY)=YyV(Yy+Yx)V(Yy+Xy)V(Yy+ Yx+Xy)V(Yy+Xy+Xx)V(Yy+Yx+Xy+Xx)=(2a-1)+(2a-1)(2b-1)+(2a-1)(2c-1)+(2a-1)(2b-1)(2c-1)+(2a-1)(2c-1)(2d-1)+(2a-1)(2b-1)(2c-1)(2d-1)=(21-1)+(21-1)(25-1)+(21-1)(22-1)+(21-1)(25-1)(22-1)+(21-1)(22-1)(22+1)+(21-1)(25-1)(22-1)(22+1)=608。(注:a=1,b=5,c=2,d=3;Xx有3個構成要素,其中2個為或然構成要素,故(2d-1)由(23-1)變?yōu)椋?2+1)。)也就是說,脾氣虛證候有608種不同的表現(xiàn)形式;脾氣虛證候的復雜結構,可以通過拓撲學的方法實現(xiàn)降階將維,變成一階一維的線性問題來認識[36]。
運用拓撲學的方法,對《中醫(yī)診斷學》中74個單一證候的結構進行分析,發(fā)現(xiàn)具有普適性。由此可以確認,拓撲學可以成為研究中醫(yī)證候結構的重要方法,可以建立起“四特征五階段”新辨證方法[37]。
4.1 中醫(yī)證候理論的數(shù)學科學基礎 拓撲學的方法,是研究連續(xù)變化過程中的不變量問題。中醫(yī)證候的動態(tài)演化是連續(xù)的,其中蘊涵著不變量。通過中醫(yī)證候內(nèi)在不變量的提出,考察證候不變量的運動過程,可以揭示出證候的動態(tài)演化規(guī)律。所以,運用拓撲學的方法來研究中醫(yī)證候,因其來源于中醫(yī)證候理論,更能體現(xiàn)出中醫(yī)理論體系的自身規(guī)律,并彰顯出了中醫(yī)理論的數(shù)學科學基礎[38]。
4.2 證候結構拓撲分析結果的自然性吻合病機演變規(guī)律 來源于中醫(yī)證候理論的拓撲學方法,呈現(xiàn)出了獨特的方法學優(yōu)勢。以往一般方法對證候結構的描述,是兩維的,只能反映證候局部單一界面的情況;拓撲學建立起的中醫(yī)證候結構數(shù)學模型,是多維的,能夠反映出證候多維界面的整體變化。以往統(tǒng)計學方法對證候的研究,都是提前預設結果;而拓撲學對證候的研究結果,是收斂的結果,是自然產(chǎn)生的,是病機演變的結果。
4.3 中醫(yī)證候信息完整保留基礎上的分析運算 運用拓撲學的方法研究中醫(yī)證候的結構,其對證候信息的完整保留,是其最為獨特的優(yōu)勢,是其他方法不可比擬的。以往一般方法對證候的研究,是側(cè)重單一證候要素之間的關系研究,并且是以犧牲或舍棄部分單一證候要素的信息,來說明其他幾個單一證候要素的價值。拓撲學方法對證候的研究,是注重相關聯(lián)證候要素之間的關系研究,并且是在全部單一證候要素的信息基礎上,來說明相關聯(lián)證候要素之間的價值。
運用拓撲學的方法來研究中醫(yī)證候理論,其價值將會在以下幾個方面得到充分體現(xiàn)。
5.1 破解出中醫(yī)證候的復雜結構,可以闡釋中醫(yī)證候判定標準的科學內(nèi)涵,建立中醫(yī)證候的判定診斷標準,為探索中醫(yī)證候的生物學基礎提供理論依據(jù) 中醫(yī)證候基礎研究的迫切目的,是想建立起中醫(yī)證候的判斷診斷標準。這一問題,一直來是制約中醫(yī)臨床療效提高和評價的難題。運用拓撲學的方法,可以把中醫(yī)證候復雜的結構,降階降維,變成一階一維的線性問題來認識,凝練出中醫(yī)證候理論的科學內(nèi)涵,實現(xiàn)中醫(yī)證候的定性描述,建立起科學的、客觀的、符合臨床的中醫(yī)證候判斷診斷標準,從而促進中醫(yī)臨床辨證論治水平的提高。中醫(yī)證候理論內(nèi)蘊的拓撲結構表明,對中醫(yī)證候生物學標志物的探尋,難以用一個或兩三個指標來衡量,可能存在著中醫(yī)證候生物學標志物的拓撲結構網(wǎng)絡問題[37]。
5.2 闡釋中醫(yī)理法方藥精準對應的規(guī)律,建立中醫(yī)辨證論治過程的可視化系統(tǒng),形成辨證論治水平的評價體系 中醫(yī)臨床辨證論治水平的高低,取決于對臨床患者證候準確性的把握和理法方藥精準對應的程度;對臨床患者證候把握的越客觀,并且與之對應的治則治法和方劑用藥越準確,臨床療效就越好,反映出的是辨證論治水平高。中醫(yī)證候復雜結構的破解,可以得出證候的定性數(shù)據(jù);證候定性數(shù)據(jù)包含有不同的構成要素,對應著不同的治則治法和方劑藥物,如此可以實現(xiàn)理法方藥精準對應,并運用智能計算技術,形成辨證論治過程的可視化系統(tǒng),成為提高辨證論治水平的重要平臺。而且,中醫(yī)理法方藥精準對應數(shù)據(jù)平臺的建立,可以形成理法方藥精準對應的方法學體系,用于臨床辨證論治水平的評價,從而建立起辨證論治水平的評價體系[38]。
5.3 還原中醫(yī)診療原型的基本結構,闡釋中醫(yī)診療原型系統(tǒng),建立中醫(yī)臨床療效評價體系 與現(xiàn)代醫(yī)學相比較,中醫(yī)學缺乏臨床療效評價體系,這一方面給中醫(yī)臨床實踐和研究的發(fā)展造成了很大的制約。因此,中醫(yī)學一直希望能盡早建立起科學的、客觀的、符合自身學科規(guī)律的臨床療效評價體系[39-41]。有關學者前期研究表明,起源于以原子論、還原論、主客對立為特點的西方文明的西醫(yī)學更關注人患的病和外部干預,植根于以元氣論、整體觀、天人合一為特點的東方文化的中醫(yī)學更重視患病的人和自身調(diào)節(jié)。治未病、個體化、綜合干預等是中醫(yī)診療的特點,自然狀態(tài)下整體觀察的“象”是中醫(yī)療效評價的最適指標,系統(tǒng)科學指導下的綜合評價是中醫(yī)療效評價的最適方法[42-44]。這一理論層面的論述,是一個非常重要的指導思想。有了指導思想后,中醫(yī)臨床療效評價體系的建立,面臨的更多的是技術層面的問題。即通過一個什么樣的技術線路,要解決那幾個關鍵的科學問題。能夠體現(xiàn)中醫(yī)學自身規(guī)律的臨床療效評價體系,離不開中醫(yī)診療原型系統(tǒng),其基礎是辨證論治的技術層面,也就是說要先建立起辨證論治的評價體系;而辨證論治評價體系的建立,要基于理法方藥精準對應數(shù)據(jù)和方法;再深入一步,要實現(xiàn)理法方藥的精準對應,則要破解出證候的結構數(shù)據(jù)。因此,解決了“證候結構數(shù)據(jù)—理法方藥精準對應數(shù)據(jù)—辨證論治評價體系—中醫(yī)診療原型基本結構”這四個關鍵的問題,就能夠建立起中醫(yī)臨床療效評價體系。而中醫(yī)證候拓撲結構發(fā)現(xiàn)和這一方法的運用,為實現(xiàn)這一目標提供了極大的可能[45-46]。
總之,中醫(yī)學以“證候”為核心的診療體系,雖然在現(xiàn)代遇到了巨大的挑戰(zhàn),但是隨著中醫(yī)證候復雜結構的破解和釋譯,找到了中醫(yī)證候理論的數(shù)學科學基礎,使中醫(yī)證候理論與現(xiàn)代科學有了對話與交流的結合點,有希望開啟中醫(yī)理論發(fā)展與臨床實踐的新時代。
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(2013-12-06收稿 責任編輯:曹柏)
Study on M ethodology of M ining TCM Syndrome Structure
Sun Xiling1,Zheng Qiusheng2,Li Jing3,Liang Tengxiao3,Wang Yonghua4,Liu Zhuojun5
(1 Shandong Province Key Laboratory of TCM Heart-spleen Foundation,Binzhou Medical University,Yantai264005,China;2 Shandong Province Key Laboratory of TCM Syndrome Research,Yantai264003,China;3 Dongzhimen Hospital Affiliated to Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100700,China;4 Chinese Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100700,China;5 Mathematics and System Science Research Institute,China Academy of Sciences,Beijing 100700,China)
Starting from the occurring regularity of Traditional Chinese Medicine(TCM)syndrome,the topological structure of TCM syndromes was discovered and then themethodology of topology studying TCM syndrome was formed.Thismethodology has the advantage of realizing the analysis and operation on the basis of information intact of TCM syndrome,so as to achieve correspondence of the nature and disease evolution of topology analysis results.Topologicalmethods can break out the complex structure of the scientific connotation of TCM syndromes,build up the criteria of diagnosis of syndromes,form the newmethod of syndrome differentiation of the“four characteristics and five stages”,and provide a theoretical basis for the biological basis of syndromes;it can explain precisely corresponding rules of syndrome-principle-method-recipe-medicines;it can establish the system of visualization on the process of the treatment according to syndrome differentiation,forming the evaluating system of level of treatment according to syndrome differentiation;it can rebuild the basic structure of TCM diagnosis and treatment,interprete the archetypes of TCM diagnosis and treatment system,to establish the evaluation system of TCM clinical efficacy.W ith the crack and interpretation of complex structure of TCM syndrome,finding the basis of the theory of TCM syndrome ofmathematicalscience andmaking the syndromes of TCM theory andmodern science are the combination of dialogue and communication,and there is hope to open the new era of developmentof TCM theory and clinical practice.
TCM syndrome;Structure;Methodology;Topology;Advantages and prospect
R-331
A
10.3969/j.issn.1673-7202.2014.11.037
國家自然科學基金項目(編號:81273628);山東省科技發(fā)展計劃課題(編號:2012GGB14011)