一種基于加權混合回歸模型的ARDS中醫療效評價方法探討*

王海英，劉恩順，何 易，張鶴鳴

（1．天津中醫藥大學第二附屬醫院，天津 300150；2．天津中醫藥大學，天津 300193）

·理論研究·

一種基于加權混合回歸模型的ARDS中醫療效評價方法探討*

王海英1，劉恩順1，何 易2，張鶴鳴2

（1．天津中醫藥大學第二附屬醫院，天津 300150；2．天津中醫藥大學，天津 300193）

急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是一種臨床常見危重癥，中醫辨證治療在參與該病的救治中顯示了肯定的療效，但因缺少合理的評價方法，其效果被部分掩蓋和質疑，嚴重影響了中醫藥在該類難治性疾病救治中的應用。以患者個體化診治信息的獲取和利用為切入點，采用多個臟腑證候信息加權組合的方法提取辨證信息，結合對應的治療及評價信息，架構符合中醫個體化診療特征的從辨證論治到治療效果的函數映射模型，提出一種以加權混合回歸模型為數據基礎的矩陣分析方法，用以判斷中醫辨治與臨床療效之間的因果關聯，探討建立一種中醫辨證治療ARDS的療效評價方法。

急性呼吸窘迫綜合征；療效評價方法；個體化診治；矩陣分析；加權混合回歸模型

急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是一種臨床常見危重癥，病死率極高，嚴重威脅重癥患者的生命，并影響存活患者的生存質量[1]，迄今為止，ARDS尚無特效的治療方法，其治療原則為：治療原發疾病，根據其病理生理改變和臨床表現，進行針對性或支持性治療[2]。中醫藥作為治療手段之一，參與ARDS的臨床救治獲得了肯定的療效[3-4]，但在上述評價過程中，患者具有個體化特征的臨床信息，包括證候信息和治療方藥的調整信息沒有得到充分利用，中醫辨證論治的效果被部分掩蓋而難以全面體現，隨之依據辨治效果進行的證候病機分析及辨治方法的反饋性改進研究便無從開始，制約了中醫藥在該類難治性疾病救治中的應用和優勢的發揮。因此，中醫參與ARDS救治的療效評價方法滯后，不能滿足臨床研究的需要已成為我們無法回避的現實。中醫藥學的發展受到評價方法的嚴重制約[5]。建立符合中醫藥學特點的臨床療效評價方法成為當務之急。

當前加權混合回歸模型和矩陣分析方法在解決復雜系統信息收集和處理中的廣泛應用提供了思路和技術方法。

1 篩選、擬定ARDS證候、治療方法和療效指標的信息量化方法

1.1 文獻回顧分析 以“ARDS”、“急性呼吸窘迫綜合征”、“辨證論治”、“量化研究”、“四診量表”、“測量尺度”等中英文主題詞，檢索中國生物醫學文獻數據庫、中國醫院數字圖書館、維普資訊網、萬方數據庫、PubMed/MEDLINE Datebase，獲取中醫辨證、治療及評價指標量化等相關內容。所得信息經專家討論分析，篩選ARDS辨證、治療方法和療效指標的數據量化方法。

1.2 頭腦風暴結合專家論證 由中醫呼吸科、西醫呼吸科、統計學、數學、循證醫學方面的副高級以上職稱人員參加，每次10人，循環反復3～5次。討論主題為ARDS中醫證候、治療方法、現有評價指標量化方法及測量尺度應用的合理性以及上述數據信息在矩陣分析中的應用等內容，結合專家論證，制定ARDS辨證、治療方法和療效指標的數據量化方法。

2 建立多臟腑證候兼夾情況下療效評價回歸矩陣

2.1 建立證候、治療、評價指標信息的數據矩陣 基于ARDS臨床表現錯綜復雜，無證候診斷標準的現狀，結合前期以證候要素提取分析為思路所建立的研究方法，全面收集患者證候的病位與病性信息，以臟腑定位為分類特征，然后按主證、次證、無該證分別進行量化，實現個體化復合證候信息的采集，建立證候矩陣A。

對辨證方藥及其加減按照既定標準進行量化，建立治療矩陣B。

利用急性生理學及慢性健康狀況評分系統Ⅱ（AEACHEⅡ）危重病評分、多器官功能障礙綜合征（MODS）病情嚴重程度評分、癥狀積分、胸部X光線評分、動脈血氣分析等評價指標建立效果矩陣C。

上述3個公式分別展示了“證-治-效”量化矩陣的建立方法，其中n表示納入病例數量，m表示實際出現的臟腑證候類別數，k表示治療方法的變量數，p表示治療效果的變量數。證候矩陣A、治療矩陣B以及效果矩陣C描述了n個ARDS病例的證候判斷、使用的治療方法以及所取得的治療效果。

2.2 建立單證候類別情況下“治療效果→治療方法”的線性回歸模型 為了降低辨證論治交互方式的復雜度，先假設臟腑證候只有一種類型，即所有病例都屬于同一證候，可以暫時略去證候這一變量，而專注于治療方法和治療效果之間的聯系。將治療方法矩陣設為自變量X=B（X即為辨證論證矩陣，由于單一證候情況，只需考慮治療方法即可），治療效果矩陣設為因變量Y=C，矩陣表示如下。

單一證候條件下自變量X和因變量Y的關系如圖1所示：

圖1 單證候類別情況下的函數映射

求得X到Y的映射函數f（X）。采用偏最小二乘法（PLS）分析自變量X和因變量Y之間的聯系，即治療方法B和治療效果之間C的聯系。PLS方法是一種新型的多元統計數據分析方法，主要是用于多因變量對多自變量的回歸建模，集主成分分析、典型相關分析和多元線性回歸分析3種方法的優點于一身。通過PLS方法，可以得到因變量Y和自變量X之間的線性回歸關系Y=X×M，其中M稱之為基于偏最小二乘的線性回歸矩陣，見圖2。

圖2 單證候類別情況下"治療效果→治療方法"的線性回歸模型M

通過回歸模型M，Y中的每個變量都可以通過X中的每個變量作出線性表示，比如Y中的第1個變量可以表示成 。其中的系數m稱之為相關系數，m越大，變量y和m所對應的變量x之間的相關性就越大，相反，系數m越小，變量y和m所對應的變量x之間的相關性就越小。m如果是正數，則表示變量y和變量x之間是正相關，m如果是負數，則表示兩者之間是負相關。這樣，可以通過回歸模型M對治療方法和治療效果變量之間進行相關性分析。

2.3 建立多臟腑證候間夾情況下“治療效果→治療方法”的混合線性回歸模型 因為ARDS中醫實際臨床過程中證候判別是復雜的，多臟腑證候間夾普遍存在，因此必需將單一證候的情況擴展到多類證候間夾的情況。為了研究多證候類別下的治療方法和治療效果的相互關系，提出一種加權混合回歸的數學模型，這個模型是上述單一證候情況下的擴展。

將ARDS可能出現的臟腑證候類別分為m類，并對患者證候進行量化，量化的值反映出該證候在最終的數學模型中所起作用的權重，值越大說明起到的作用越大，值為0說明不起作用。對于每一類證候來說，都對應著一種類似上述單一證候情況下的從治療方法到治療效果的回歸模型，將其定義為Mi。如圖3所示，每種證候都對應著一種映射關系，即中間量H，最終的效果則是多個中間量的混合加權，加權系數是該證候類別所對應的量化數值。

圖3 多證候類別情況下的函數映射

從而每一個病例的治療效果就可以表示成多類證候的加權混合回歸，混合線性回歸模型如下，見圖4。

圖4 多證候類別情況下連接治療效果和治療方法的混合線性回歸模型

將圖4公式寫成矩陣形式如下，其中系數a表示的是證候權重，Mi表示的各個證候類別所代表的回歸模型，最終的數學模型則是多個證候類別加權的混合回歸模型，見圖5。

2.4 建立多臟腑證候間夾情況下療效判定的回歸矩陣 我們的目標是通過學習獲得混合線性回歸模型M1，M2，……Mm。分別設置自變量X和因變量Y，如圖6所示。X為n行mk列的矩陣，Y為n行p列的矩陣。通過最小二乘法（PLS）分析求得因變量和自變量之間的關系Y=X×M。學習得到的M就是每類證候所對應的回歸模型的組合，M的矩陣表示如圖7所示，M為mk行p列的矩陣。然后，就可以利用統計學習所得的多臟腑證候間夾情況下的混合回歸矩陣M進行中醫辨證論證效果評價，初步建立評價方法的技術框架。

圖5 多證候類別情況下混合線性回歸模型的矩陣表示

圖6 多證候類別情況下自變量X和應變量Y

圖7 多臟腑證候間夾情況下的混合回歸矩陣M

3 討論

近年來，中醫臨床療效評價方法研究也取得了一些進展[6]，但中醫整體療效評價方法仍遠遠滯后于臨床研究。劉建平[7]對目前采用臨床新藥研發的模式，把中醫辨證論治的臨床療效等同于中藥方劑的臨床療效的做法提出了質疑，認為此方法難以反映中醫學整體觀、辨證論治的診療特點，而針對辨證論治療效評價尚缺少適用的方法學模式。沈舒文等[8]在分析開放的復雜巨系統特征的基礎上，認為人體是一個開放的復雜巨系統，提出并初步探索了矩陣分析法在中醫臨床療效評價中應用。同時孫繼佳等[9]也提出一種基于相似匹配測度的中醫臨床證候判別與證候療效評價方法，經實際應用證明該方法能夠從一個新的角度將中醫證候分析從定性向定量轉化，為中醫臨床證候研究和療效評價提供了一定的參考。

辨證論治是一個以患者整體狀態綜合判斷為基礎，以狀態調整為導向，證—治—效緊密相關的一種個體化、動態的干預過程，也是中醫參與ARDS救治的主要方法。根據疾病本身所具有的復雜系統特征和中醫臨床診療的特點，結合當前療效評價方法及信息技術進展，解決ARDS個體化證候信息的采集與利用、辨證治療與臨床療效之間因果關系判斷這兩個問題是構建ARDS中醫治療療效評價方法的關鍵。

建立ARDS中醫療效評價方法的實現途徑可以簡單描述為以下過程：在量化辨證、治療及評價指標信息的基礎上，首先通過多臟腑證候映射模型加權組合的方法，解決ARDS辨證過程中個體化復合證候信息的收集和利用，然后將加權量化的證候信息與治療及評價信息相結合，架構符合中醫個體化診療特征的從辨證論證治到治療效果的函數映射模型，采用基于加權混合回歸模型的矩陣分析方法，定性到定量地分析證候、治療以及效果三者之間的因果關系,同時對此方法的檢驗效能和臨床適用性進行研究評價，從而可以實現一種中醫治療ARDS的綜合臨床療效評價方法構建。本文所述的研究思路將信息處理技術與中醫個體化診療相結合，探索建立中醫辨證論治難治性復雜疾病的療效評價方法，希望豐富和創新中醫臨床療效評價的模式和內容。

[1]中華醫學會重癥醫學分會.急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征診斷與治療指南（2006）[J].中華內科雜志,2007,46 (5)：430－435.

[2]錢桂生.急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征研究現狀與展望[J].解放軍醫學雜志,2003,28(2):97-101.

[3]趙 娜,董碧蓉.中西醫結合治療嚴重急性呼吸綜合征(SARS)療效的系統評價[J].華西醫學,2004,19(3):353-357.

[4]劉建平,Eric Manheimer.中西醫結合治療SARS的系統評價與Meta-分析[J].中國中西醫結合雜志,2005,25(12): 1082-1088.

[5]劉保延.有關辨證論治臨床評價若干問題的思考[J].中醫雜志，2007，48(1):12-14.

[6]楊志宏,洪亞慶.中醫臨床療效評價現狀及評價方法的研究進展[J].中華中醫藥學刊,2010,28(6)11:93-1195．

[7]劉建平.定量與定性研究方法相結合的中醫臨床療效評價模式[J].中國中西醫結合雜志,2011,31(5):581-587.

[8]沈舒文,郭麗媛.基于矩陣分析法的辨證論治效果評價方法探討[J].中華中醫藥學刊,2011,29(9):1935-1937.

[9]孫繼佳,陸奕宇.基于相似匹配測度的中醫證候療效評價方法研究[J].中國中醫藥信息雜志,2010,17(11):6-9.

An approach to TCM evaluate the efficacy of ARDS based on weighted mixed regression model

WANG Hai-ying1，LIU En-shun1，HE Yi2，ZHANG He-ming2
（1.Second Affiliated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 300150,China; 2.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 300193,China）

Acute respiratory distress syndrome（ARDS）is a common clinical critical disease,of which the TCM treatment showed a positive effect in the treatment.However,the lack of reasonable evaluation method leas to the masked and questioned effect,which is seriously affecting the application of TCM in the treatment of refractory disease.This efficacy evaluation of TCM syndrome differentiation and treatment of ARDS tries to access to and use of individualized diagnosis and treatment information as a starting point,by extracting differentiation of syndromes of information with Zang and Fu information weighted combination method,combined with the treatment and evaluation of the corresponding information architecture,in order to architecture function mapping model meeting the individual diagnosis and treatment of Chinese medicine characteristics which contains treatment and therapeutic effect of syndrome differentiation.It proposed an analysis method based on weighted mixed regression model for data base matrix for the sake of judging the causal relation between TCM syndrome differentiation and clinical efficacy.

acute respiratory distress syndrome;evaluation method of curative effect;individualized diagnosis and treatment;matrix analysis;weighted mixed regression model

R2-03

A

1673－9043（2016）06－0369-04

2016-09-17）

10．11656/j．issn．1673-9043．2016．06．03

國家自然科學基金項目（81273999）。

王海英（1973－），女，碩士，研究方向為中醫、中西醫結合臨床研究。

劉恩順，E-mail:hellotcm@126．com。