基于形式概念分析法研究針灸治療肩痹選穴規律

崔曉婕 許寒冰 于微微 相靜

摘要 目的：基于形式概念分析方法挖掘針灸治療肩痹的選穴規律。方法：以《430種疾病針灸表解》為數據源，從證型、腧穴兩方面收集肩痹數據，建立肩痹處方數據庫，運用形式概念分析法，采用Lattice Miner軟件進行數據挖掘和規則提取。結果：針灸治療肩痹的核心腧穴為肩髃、肩髎、合谷、肩井、臑會、秉風;應用頻次最高經絡為手陽明大腸經、手少陽三焦經、手太陽小腸經;在所提取規則中，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。結論：通過數據挖掘發現針灸治療肩痹以手三陽經為主，選穴原則以近部取穴為主，搭配遠部取穴，重視“近部取穴-遠部取穴-辨證取穴”相結合。本研究將形式概念分析應用于中醫數據挖掘，可有效發現中醫診療數據中所隱含的潛在知識，為中醫臨床治療選穴規律發現提供理論支持與科學依據。

關鍵詞 形式概念分析;中醫;針灸;證型;腧穴;肩痹;選穴規律;數據挖掘

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

中圖分類號：R195文獻標識碼：Adoi：10.3969/j.issn.1673-7202.2021.19.024

肩痹，屬于中醫“痹證”的范疇，是指肌體因受風、寒、濕等邪氣的侵襲而引起的筋骨退變、勞損、外傷的一類病證，臨床表現為肩臂僵痛、屈伸受限、功能受限等癥狀，是臨床最常見的慢性疾病之一[1]。隨著人們生活方式的改變，肩痹的發生率逐漸升高，且發病年輕化。目前，西醫主要以服用非甾體抗炎藥予以治療，長期服用則損害胃腸道，出現胃潰瘍、胃腸道出血等不良反應[2]。傳統針灸療法療效顯著、經濟、安全，相比西醫單一治療方法比較，具有顯著優勢。但目前關于針灸治療肩痹的選穴規律尚未有統一的標準，有待于進一步提升相關研究的廣度和深度。本研究采用形式概念分析法挖掘針灸治療肩痹的選穴規律，一方面提出一種基于數據與屬性之間的二元關系進行規則提取的有效工具，保證數據信息的最大分解，另一方面應用形式概念分析理論針對針灸處方資料進行數據挖掘，實現針灸潛在診治規律挖掘的可視化，從信息分析角度推動針灸學發展，為中醫臨床治療選穴規律發現提供理論支持與科學依據。

1 資料與方法

1.1 數據來源 本研究以薛立功教授編著的《430種疾病針灸表解》作為數據源。

1.2 檢索策略 以“肩痹”作為關鍵詞在《430種疾病針灸表解》全文檢索，經過篩選后錄入53組處方。

1.3 納入標準 1）明確診斷為“肩痹”的患者，或者無明確診斷標準，但患者的癥狀與體征與肩痹相符;2）以針灸、針刺為主要治療方法，且條目中記載治療肩痹的具體證型、癥狀、腧穴。

1.4 排除標準 1）排除條文中雖診斷為肩痹癥狀，但含兼有其他疾病的醫案;2）排除腧穴名稱表述不詳的條目。

1.5 數據庫的建立 運用Lattice Miner軟件構建“病癥-腧穴”的形式背景，建立針灸治療肩痹的處方數據庫，包含病名、證型、腧穴三大方面。參照《中華人民共和國國家標準：腧穴名稱與定位（GB/T12346-2006）》，對處方中涉及的經絡腧穴名稱、所屬經脈進行規范化處理，如“三里”，規范處理為“足三里”。

1.6 數據分析

本研究采用形式概念分析方法，擬用Lattice Miner軟件自帶的關聯規則分析模塊，通過調整支持度與置信度挖掘針灸治療肩痹的選穴規律，對數據進行描述性統計。

1.6.1 形式概念分析 中醫數據包含從主、客觀手段獲取的數據[3]，具有復雜性、離散性、高維異質性等特點，其蘊含著辨證思想、方劑配伍、取穴規律等方面的潛在信息不能直接運用計算機軟件進行識別，因此如何結合中醫數據特點，挖掘隱藏的潛在信息，采用合適的數據挖掘方法，對復雜中醫數據進行深度挖掘，實現方劑配伍、取穴規律、病癥與腧穴關聯性等分析，是當前數據挖掘在中醫領域應用的一個難點[4]。

形式概念分析是基于概念的哲學思想提出的一種數學方法。概念是由內涵與外延組成的思想單位。在形式概念分析中，概念的外延是指涵蓋所有對象的集合，內涵是指由所有對象共有屬性組成的集合[5]。形式概念分析是數據的內在結構、關聯和相互依存關系的數據分析方法，通過內涵與外延兩方面對概念進行數學化表達，可發現和推理數據中的概念以及發現數據中的依賴關系，已經被廣泛運用于多個領域[6]。其并不像其他數據分析方法那樣大大減少了給定的信息，只能獲得極少的“重大參數”;相反，通過數據集中對象和共同屬性之間的二元關系，運用簡單明了的圖形反映復雜的網絡關系，能最大程度保留數據之間的各類特殊關系[7]。因此，利用形式概念分析法，從概念的整體角度描述中醫多層次結構，通過概念格全面地反映概念的聚類和關聯特性，使其直觀化、可視化，從而能有效挖掘中醫蘊含的潛在信息，深層次分析病癥、腧穴之間的關聯性，解決目前數據挖掘的局限性。

定義1：形式背景由三元組組成，可表示為k=（G，M，I），其中g和m分別為對象和屬性的集合，I為對象與屬性之間的二元關系，即IG×M，gIm表示對象g具有屬性m。

定義2：對于對象集AG和屬性集BM，可用以下公式進行2個映射。

定義3：概念是由內涵和外延兩部分組成的一個思想單位。概念的外延是指所有對象的集合，概念的內涵是指所有對象的共同屬性的集合。在形式背景中AG和BM的一對（A，B）二元組，滿足A*=B且B*=A，我們則稱A為概念的外延，B為概念的內涵。

定義4：（A1，B1），（A2，B2）為形式背景（G，M，I）的2個概念，可根據以下條件建立概念之間的繼承關系。若A1≤A2（B2≤B1），則（A1，B1）被稱為（A2，B2）的子概念，（A2，B2）被稱為（A1，B1）的父概念，即（A1，B1）≤（A2，B2）。序號≤表示概念之間的偏序關系，基于形式背景中所有概念的子概念與父概念的偏序關系組成的集合稱為概念格，即L（G，M，I）。

1.6.2 構建形式背景 形式背景的生成是進行形式概念分析的基礎，形式背景通常由屬性、對象以及屬性與對象之間的二元關系組成[8]。概念格是在形式背景上，基于屬性與對象的二元關系，反映概念之間泛化與例化關系，其形式背景的大小決定概念格的復雜程度。本研究以腧穴作為屬性、病癥作為對象，矩陣中的每一行代表一種病癥，每一列代表一種屬性，X為對象和屬性關系。以病癥1（肩袖損傷-風寒濕痹）為例，在針灸治療肩袖損傷-風寒濕痹證型時，選取肩髎穴、肩髃穴、合谷穴、巨肩穴等腧穴。為了便于進一步分析，本研究將采用阿拉伯數字代替病癥名。由于Lattice Miner軟件不支持中文表述，腧穴名用拼音進行表示，生成的病癥-腧穴形式背景示例見表1。

1.6.3 基于形式概念分析的關聯規則挖掘 概念格作為關聯規則挖掘的基礎性結構，形式背景是其生成的基礎。形式背景通常表示為k=（G，M，I），可將形式背景k理解為事務數據庫，其中對象G為數據庫中事務的集合，屬性M為數據庫中所有特征的集合，gIm表示為特征m屬于事務集x的項集。通過遍歷概念格，尋找所有事務集中的頻繁項目集，通過設置最小支持度與置信度，提取強關聯規則。相關語義如下：

定義1：項目集A、B同時發生的概率稱為關聯規則的支持度，表達式如下所示：

定義2：項目集A發生時，項目集B也同時發生的概率為關聯規則的置信度，表達式如下所示：

2 結果

2.1 腧穴頻次統計 本研究共納入處方53組，腧穴49個。其中合谷、肩髎、肩髃、肩井出現頻次較高，依次為23、21、20、19，腧穴應用頻次前10位見表2。

2.2 經脈選用頻次分析 本研究納入的40個腧穴分布在十二經脈、任督二脈，最多的是手陽明大腸經，其次是手少陽三焦經、手太陽小腸經。見表3。

2.3 病癥-腧穴選穴規則可視化 本研究運用形式概念分析法，擬用Lattice Miner軟件自帶的關聯規則分析模塊，將支持度調整為20%，置信度調整為70%，挖掘針灸治療肩痹的選穴規律，挖掘出關聯規則26條，置信度和支持度排名前10條關聯規則的分布情況見表4。其病-穴概念格可視化圖形見圖1。其節點表示概念，節點顏色的深淺程度代表該節點包含對象數量的多少，節點顏色越深代表該節點包含對象數量越多。隨著概念層次的增加，概念的內涵逐漸增多，與此同時對象的數量逐漸減少。不同節點之間的連線反映節點間存在偏序關系，根據節點的位置和連線關系可以客觀地判斷出概念間的層級關系和隱含關系，從而進一步提高數據挖掘的效率[9]。

由于概念格的節點較多，將概念格分為上下2個部分進行展示。見圖2、3。可以看出，隨著節點層次的遞增，該節點所包含的內涵數量逐漸減少，由于每個概念的內涵對應一個病癥，節點層次越靠下，概念的內涵越具體，相對應的概念的外延數量逐漸增多。不同的病癥擁有不同的腧穴組合，同時不同的腧穴也共享不同粒度的病癥。當病癥的粒度范圍較廣時，其擁有的腧穴數量較多，相反當病癥越具體時，其粒度范圍較小時，腧穴組合較為簡單。不同腧穴之間的關聯性可從病癥的角度進行分析。當腧穴組合頻繁出現于多個病癥中，節點顏色越深，包含的病癥對象數量越多，表示該腧穴組合具有一定的相關性。如圖2所示合谷與肩髃節點包含外延數量為52.94%，意味著在治療肩痹時，合谷穴與肩髃穴共現的概率為52.94%，提示合谷穴與肩髃穴之間存在一定的關聯性。

2.4 選穴規則提取 對53組處方中的腧穴進行關聯規則分析，為保證關聯規則的可信度，設置最低支持度為20%，最低置信度為70%，共得出46組腧穴關聯組合，擷取信度和支持度前10項分布情況進行展示。支持度表示前后項在總事務集發生的頻度，置信度表示前項出現時后項出現的概率，支持度反映關聯規則的普遍程度，置信度是對關聯規則準確度的衡量。如，當肩髎出現時，合谷在處方中出現的概率為95%，支持該關聯規則的處方占71%;肩髎、肩髃出現時，合谷在處方中出現的概率為100%，支持該關聯規則的處方占67%，提示當肩髎與肩髃出現時，必選取合谷穴與其配伍。關聯規則分析結果表明，運用針灸療法治療肩痹時，通常選取合谷與肩髎、肩髃、肩井等腧穴進行配伍，其中合谷穴與肩髃穴配伍最有意義，具有較強的關聯規則。見表4。

3 討論

肩痹屬于“痹證”范疇，多因風寒濕三氣雜至，使氣血郁滯導致肢體疼痛[10]。因此，在治療上，注重活血化瘀、舒筋通絡[11]。描述性分析結果顯示針灸治療肩痹常選取肩髃、肩髎、合谷、肩井、臑會、秉風作為肩痹治療常用主穴，其中臑會、肩井、合谷、肩髎位于概念格第二層，節點顏色較深，包含病癥對象數量較多，為治療肩痹的核心主穴。王軍燕[12]通過文獻研究得出，在臨床治療肩痹時常選取肩部腧穴如肩井、肩髎等，搭配臑會、合谷等穴經絡辨證治療手陽明經病與手少陽經病。

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-肩髎概念節點下病癥類目較為豐富，為針灸治療肩痹的核心穴組。這些腧穴配伍，往往選擇肩髃、肩髎等肩關節周圍腧穴與合谷穴搭配以刺激患者的經絡。

合谷又稱“虎口”，在全身數百個腧穴之中，合谷穴的治療范圍最為廣泛，為針灸治療肩痹的核心主穴，具有鎮靜止痛、通經活絡、清熱解表的作用。肩髃、肩髎與合谷穴同用，可擴大針灸功效的范圍，起到活血、養肌、促進肌肉恢復的作用。《靈樞·經脈》有云：“經之所過，主治所及。”[13]腧穴分布在體表，是針灸治療的實施部位。關聯規則顯示，常選取肩髃、肩髎、臑會、肩井、消濼、秉風等腧穴，這些腧穴分布于肩關節周圍，位于手三陽經和足少陽膽經經過之處。楊松堤等[14]研究發現，因肩痹病位在肩關節周圍，屬手三陽經所過之處，故近取肩部腧穴為主，配手三陽經遠端穴合谷、外關等，幾個腧穴相互作用，起到溫經通陽、祛風除濕、活血化瘀、舒筋活絡、行氣止痛的作用。

通過對腧穴所屬經絡進行分析，在治療肩周炎時，首選手陽明大腸經、手太陽小腸經和手少明三焦經進行針灸選穴治療。《素問·骨空論》中記載腧穴可以治療所屬經脈及本經脈循行所過和聯絡的臟腑肢節的病癥[15]。謝水平[16]認為肩痹癥狀發生的根本原因是體內陽氣不足，氣血虧虛，故應祛風散寒、補益氣血、扶陽固本。而陽氣是人體生命活動的根本動力，是抵御風寒濕邪的核心力量[17]。肩痹的發生與否取決于陽氣的力量，陽氣的強弱決定痹證的發生與否，陽氣的盛衰與病邪的強弱決定痹證病位的深淺、病邪的性質、病勢的強弱及病程的長短[18-19]。痹證寒熱屬性及預后轉歸都與陽氣息息相關。因此在治療肩痹時可首選陽經腧穴，以此來疏通經絡、活血化瘀，從而達到治療的目的，提高針灸的療效。

目前，數據挖掘技術已被廣泛地應用于中醫藥研究中，常見數據挖掘方法有數理統計、Apriori算法等。但傳統數據挖掘手段有應用頻率較低、使用范圍較窄等缺點。形式概念分析法是一種基于對象與屬性之間的二元關系的一種數據分析方法，能解決傳統數據挖掘方法無法提取針灸處方中腧穴配伍多元關系數據的問題，能夠較為清晰地展示針灸處方的復雜概念網絡，發現腧穴配伍中隱含的潛在信息。其優勢在于基于哲學理論描述背景，對象既可以通過其特征來描述其內容特征，也可以通過概念的外延表達對象，能自動獲取潛在的概念層次結構，挖掘潛在信息，這些優勢為腧穴配伍的新發現提供可靠的技術保證[20]。

本研究運用形式概念分析法對針灸治療肩痹的選穴規律進行數據挖掘與分析，研究結果表明針灸治療肩痹常選取手三陽經，肩髃、肩髎、合谷、肩井、臑會、秉風等穴可作為臨床治療肩痹的核心選穴點。形式概念分析相比其他傳統數據挖掘方法，既具有描述分析能力，又具有圖形可視化能力，其生成的概念格能有效反映出不同病癥、腧穴之間的概念層次結構。采用形式概念分析法挖掘中醫數據中潛在信息具有可行性，且為中醫數據挖掘方法探索和針灸選穴規律發現提供新思路。

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（2021-03-04收稿 責任編輯：張樂杰）