基于復雜系統(tǒng)熵聚類方法研究心腦合病證候提取*

遼寧中醫(yī)藥大學（110032） 王建華 肖 蕾 張 哲 張會永 楊關林

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基于復雜系統(tǒng)熵聚類方法研究心腦合病證候提取*

遼寧中醫(yī)藥大學（110032） 王建華 肖 蕾 張 哲 張會永 楊關林△

【提 要】 目的 研究心腦合病（即冠心病心絞痛合并動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死）患者的常見中醫(yī)表現(xiàn)、證候分類及證候特征。方法 制定臨床流行病學調(diào)查表，收集982例心腦合病患者的癥狀、體征、舌象、脈象等中醫(yī)四診信息，采用頻數(shù)統(tǒng)計及信息熵的聚類分析數(shù)據(jù)挖掘方法，對心腦合病的證候進行解讀。結(jié)果 心腦合病患者出現(xiàn)頻率較高的四診信息依次是：肢體不遂、胸悶、乏力、頭暈、身體困重、神疲、少氣懶言、胸痛、肢體麻木、舌下脈絡紫色等；心腦合病患者證候分為9類：心腎陰虛、氣虛痰瘀、痰熱內(nèi)蘊、肝氣郁結(jié)、氣血虧虛、氣虛血瘀、瘀血阻滯、脾腎陽虛、痰瘀互結(jié)，并初步確定了各證候的特征。結(jié)論 心腦合病中醫(yī)證候可分9型，運用信息熵聚類分析的無監(jiān)督分析方法研究證候分類及證候特征有一定的科學性、客觀性和實用性。

【關鍵詞】心腦合病 冠心病心絞痛 動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死 信息熵聚類 中醫(yī)證候

冠心病心絞痛和動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死同屬于動脈粥樣硬化性疾病［1］，WTO統(tǒng)計顯示全球冠心病心絞痛和動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死人口基數(shù)大，近年發(fā)病率也有逐年上升的趨勢。隨著生活方式的轉(zhuǎn)變和人類疾病譜的改變，臨床出現(xiàn)大量兩病并發(fā)于同一個患者的病例［2］。楊關林教授基于多年臨床和科研經(jīng)驗首次提出了“心腦合病”的概念［2-3］，研究冠心病心絞痛合并動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死的發(fā)病特點和治療措施。中醫(yī)藥治療心病和腦病有自己獨到的見解和經(jīng)驗，但是對心腦合病的研究較少，目前還無證可循，阻礙了中醫(yī)藥優(yōu)勢的發(fā)揮。本研究進行了大樣本流調(diào)，并采用信息熵聚類的無監(jiān)督數(shù)據(jù)分析方法探索心腦合病的辨證分型，較好地避免摻入主觀因素，為臨床心腦合病的辨證提供較客觀的依據(jù)。

資料來源

1.一般資料

所有病例來源于2009年5月到2010年7月，我國11家醫(yī)院（遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院、中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院、遼寧中醫(yī)藥大學附屬二院、中國中醫(yī)研究院附屬西苑醫(yī)院、遼寧省血栓病中心、南京中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院、沈陽軍區(qū)總醫(yī)院、大連市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院、撫順市中醫(yī)院、營口市中醫(yī)院、丹東市中醫(yī)院）住院部和門診部收治的982例心腦合病患者，其中男性525例（53.46%），女性457例（46.54%），平均（67.92 ±9.86）歲；合并高血壓者724例（73.73%）；合并糖尿病者286例（29.12%）；合并高脂血癥者220例（22.40%）。有家族史者72例（7.33%）。

2.診斷標準

不穩(wěn)定性心絞痛診斷標準依據(jù)中華醫(yī)學會2007年公布的《不穩(wěn)定性心絞痛診斷與治療指南》［4］；穩(wěn)定性心絞痛診斷標準依據(jù)《2007中國慢性穩(wěn)定性心絞痛診斷與治療指南》［5］；動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死診斷標準依據(jù)1995年中華醫(yī)學會制定的《各類腦血管病診斷要點》［6］，并參照《中國腦血管病防治指南》（2005年）［7］。

3.納入和排除標準

納入標準：①符合冠心病心絞痛，同時符合動脈粥樣硬化性血栓性腦梗死（2～8周）診斷標準；②年齡35～85歲；③簽署知情同意書。排除標準：①風濕性心臟病、甲亢性心臟病、心肌炎、心肌病、高心病等非冠狀動脈粥樣硬化性心臟病；②心肌梗死，無癥狀性心肌缺血、缺血性心肌病等冠狀動脈粥樣硬化性心臟病；③腦栓塞、腦出血、短暫性腦缺血發(fā)作、腔隙性腦梗死；④除動脈粥樣硬化以外其他原因的腦梗死，如動脈炎、腦腫瘤、腦外傷、腦寄生蟲、代謝障礙、真性紅細胞增多癥、血栓性栓塞、顱內(nèi)血管畸形、腦淀粉樣變性等。

研究方法

1.制定臨床流行病學調(diào)查信息采集表及信息采集

依據(jù)教材研究、文獻研究、國標、行標、專家討論等，制定心腦合病臨床流行病學調(diào)查信息采集表。全部調(diào)查對象由經(jīng)過培訓的臨床研究人員使用流行病學調(diào)查信息采集表進行問卷調(diào)查，一次性采集患者的一般情況及中醫(yī)四診信息。臨床試驗監(jiān)查員對臨床研究人員進行規(guī)范化操作培訓并定期監(jiān)查臨床試驗中心信息采集情況，以保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和研究進度。

2.建立數(shù)據(jù)庫及指標篩選

雙人同時將982份紙質(zhì)流調(diào)表內(nèi)容錄入中國中醫(yī)科學院中醫(yī)基礎醫(yī)學研究所臨床評價中心網(wǎng)絡平臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，建立數(shù)據(jù)庫。對缺失、邏輯矛盾、異常或不能夠確定的數(shù)據(jù)，以疑問表的形式進行質(zhì)詢，由研究者做出回答，完成數(shù)據(jù)的清洗。剔除出現(xiàn)頻率＜5%、舍去對辨證無貢獻、刪掉共線性較強的指標。最終納入分析的四診指標共140個，其中31個為舌脈指標，109個為癥狀體征指標。盲態(tài)審核數(shù)據(jù)無疑問后，對數(shù)據(jù)庫進行鎖定。

3.統(tǒng)計分析軟件

中國中醫(yī)科學院中醫(yī)基礎醫(yī)學研究所臨床評價中心統(tǒng)計分析人員運用SAS12.0統(tǒng)計軟件和Matlab R2006a對已鎖定數(shù)據(jù)庫中的四診數(shù)據(jù)進行頻數(shù)分析和信息熵聚類無監(jiān)督的數(shù)據(jù)挖掘。

4.倫理要求

本研究嚴格遵守1975年制定的赫爾辛基宣言（1983年修訂）關于倫理學的要求，并取得遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院倫理委員會批準的倫理批件（批件文號2010KT-001）。

結(jié) 果

1.四診信息的頻數(shù)分布

對982例心腦合病患者的中醫(yī)四診信息進行頻數(shù)頻率的描述，出現(xiàn)頻率大于30%的中醫(yī)四診指標的分布情況見表1。

表1　四診信息的分布［例（%）］

2.證候的熵聚類結(jié)果

初步分析：結(jié)果1為心腎陰虛因子；結(jié)果2為氣虛痰瘀因子；結(jié)果3為痰熱內(nèi)蘊因子；結(jié)果4為肝氣郁結(jié)因子；結(jié)果5為氣血虧虛因子；結(jié)果6為氣虛血瘀因子；結(jié)果7單個四診指標，無法辨證；結(jié)果8為瘀血阻滯因子；結(jié)果9為心腎陰虛因子；結(jié)果10為脾腎陽虛，痰瘀互結(jié)因子。

討 論

動脈粥樣硬化病變部位同時累及心和腦，多為心腦合病。有研究報道腦血管病患者中約78.1%～90.2%有心電圖異常，12.7%可并發(fā)心腦梗死，而這類心臟病患者中，約10%～45%可合并發(fā)生腦卒中［8］。心腦合病中，心病與腦病發(fā)病的先后及機制雖然不很清楚［9］，但基于心病和腦病龐大的患者群，可以預測未來心腦合病的發(fā)病率越來越高，致殘率和致死率將隨之飆升。中醫(yī)藥治療心腦血管疾病優(yōu)勢明顯，因而研究心腦合病的辨證施治及病因病機迫在眉睫。

復雜系統(tǒng)熵聚類是信息論中熵方法和熵語言在非線性相關模式識別領域的具體應用，該技術不對數(shù)據(jù)作剛性先行分割，而是遵照數(shù)據(jù)內(nèi)在關聯(lián)進行自主聚類，實現(xiàn)無監(jiān)督地處理多變量多層次的復雜數(shù)據(jù)，適用于處理非線性數(shù)據(jù)，能夠客觀提取中醫(yī)證候相關四診信息指標群［10］。它通過信息熵的關聯(lián)度實現(xiàn)，能夠度量變量之間的任意統(tǒng)計相關性，對變量的分布類型沒有任何特殊要求。把密切相關的指標置于同一個集合中，而這樣的指標集合正是中醫(yī)理論下證候的內(nèi)涵體現(xiàn)。

表2　四診信息熵聚類結(jié)果

信息熵聚類挖掘出十個結(jié)果，經(jīng)專家顧問小組結(jié)合臨床經(jīng)驗對挖掘結(jié)果進行辨證討論，最后達成一致，建議心腦合病分為9個證型：①心腎陰虛，證候特征主要為胸隱痛、胸悶或心悸稍勞即甚，肢體不遂或麻木，精神不振，失眠多夢，手足心熱，盜汗，少氣，腰痛綿綿，耳鳴如蟬，舌紅少苔，脈細數(shù)；②氣虛痰瘀，證候特征主要為胸悶稍勞即甚，肢體不遂或麻木，言謇，神疲乏力，少氣懶言，頭暈昏沉，身體困重，舌苔淡白，舌下脈絡紫色，脈細澀；③痰熱內(nèi)蘊，證候特征主要為胸痛，肢體不遂或麻木，頭暈脹痛，心煩，語聲重濁，痰多黃稠，小便短黃，口氣臭，口唇青紫，舌態(tài)強硬，舌胖，苔黃厚膩，脈弦澀；④肝氣郁結(jié)，證候特征主要為胸悶、胸痛或心悸隨情緒波動而變化，肢體不遂，煩躁易怒，舌淡紅，苔薄，脈弦；⑤氣血虧虛，證候特征主要為胸痛或胸悶，肢體不遂，頭隱痛，頭暈眼花，食少納呆，面色無華，甲色淺淡，語聲低微，脈細弱；⑥氣虛血瘀，證候特征主要為胸痛、胸悶稍勞即甚，肢體不遂或麻木，言謇，口角流涎，神疲乏力，頭暈昏沉，少氣懶言，舌苔薄白，舌紫色瘀斑，舌下脈絡紫色，脈細澀；⑦瘀血阻滯，證候特征主要為胸刺痛、痛處固定、入夜痛甚，肢體不遂或麻木，口眼或口舌歪斜，頭痛如針刺，口唇青紫，口干但不欲飲，舌紫黯，舌下脈絡紫色或瘀斑，脈沉澀；⑧脾腎陽虛，證候特征主要為胸悶稍勞即甚，肢體麻木，腰膝酸軟或腰痛綿綿，神疲乏力、面色晄白，皮膚蒼白，胞瞼下垂，畏寒，苔色白，脈弱；⑨痰瘀互結(jié)，證候特征主要為胸刺痛痛處固定，胸悶，肢體不遂或麻木，頭暈昏沉，頭痛如針刺，咳聲重濁，痰多，口唇青紫，舌胖、苔厚膩，舌下脈絡紫色，脈弦滑。

本文通過對心腦合病數(shù)據(jù)進行復雜系統(tǒng)熵聚類的無監(jiān)督數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)復雜系統(tǒng)熵聚類方法科學嚴謹、結(jié)果可靠，善于處理多變量多層次關系的能力與中醫(yī)資料非線性相吻合，自主聚類關聯(lián)的特點解決了中醫(yī)辨證依賴醫(yī)生主觀經(jīng)驗判斷的弊端，適用于中醫(yī)證候的研究，挖掘出的9類證型在臨床皆較常見，實用性強。復雜系統(tǒng)熵聚類方法的引入，為中醫(yī)證候的客觀化研究開辟了一條新途徑。

參考文獻

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［10］高懷林，吳以嶺，陳靜，等.基于熵的分劃方法在中醫(yī)證候研究中的應用.系統(tǒng)仿真學報，2009，21（6）：1760-1768.

（責任編輯：劉 壯）

*基金項目：科技部行業(yè)公益性項目（200807061）

通信作者：△楊關林，E-mail：yangguanlin945@163.com