第 38 卷第 5 期燕山大学学报 Vol. 38 No. 5 2014 年 9 月 JournalofYanshanUniversity Sept. 2014 文章编号 :1007-791X (2014) 05-0460-06 基于属性偏序表示原理的经方方证研究 徐笋晶 1 2,*, 李赛美, 刘敏 2, 刘超男 1, 刘煜洲 1 1, 李日东 (1. 广州中医药大学第一临床医学院, 广东广州 510405;2. 广州中医药大学第一附属医院内分泌科, 广东 广州 510405) 摘要 : 方证研究是中医领域研究的热点, 但方证之间数据量大, 复杂度高, 传统的数据挖掘方法面对海量的中医数据显得力不从心 随着大数据时代的到来, 大数据的理念和技术为中医知识的充分研究带来机遇 本文基于形式概念分析的属性偏序表示原理, 运用属性偏序结构图揭示方证的特征症状, 对挖掘中医经典的科学内涵 促进学术创新有一定的借鉴价值 关键词 : 经方 ; 方证相应 ; 属性偏序结构图 ; 形式概念分析中图分类号 :TP391.4 文献标识码 :A DOI:10.3969/j.issn.1007-791X.2014.05.015 0 引言方证研究是中医领域的研究热点, 方证对应是辨证论治的重要环节, 为中医学者所高度关注 而运用数学方法, 尤其是建立数学模型的方法探讨 方证对应 证治规律, 是近年来方证研究中的一个活跃分支 王永炎院士 [1] 认为, 从 方证对应 意义上 说, 证候是一个非线性复杂系统, 具有内实外虚 动态时空 多维界面的特征, 而方剂作用的人体也是一个复杂系统, 面对双重复杂系统, 必须在复杂性科学理论的指导下进行研究 然而, 目前中医 方证对应 的数据挖掘模式, 基本上是基于传统的统计数据挖掘方法, 如关联分析 频数分析 因子分析以及聚类分析, 在方证数据库的基础上, 运用数理统计学手段, 从海量信息中归纳总结 方证对应 规律 面对这样错综复杂的定量与定性结合 主观与客观结合 确定与模糊结合 线性与非线性结合的海量的中医数据, 传统的数据挖掘, 都 显得力不从心 [2] 随着大数据时代的到来, 大数据对混杂性的认识, 使得中医的证候及其机体功能的改变, 以及人 体感觉变化的改变得到了更多的认可, 过去由于数 据量太大或数据复杂度太高等导致的非精确模糊 [3] 变化在小数据时代不受重视的现象将被改变 如 何找到一个能对有价值信息进行精确定位的工具, 是大数据时代中医知识发现的关键 [4] 形式概念分析 (Formal Concept Analysis, FCA) [5] 是以数学化的概念和概念层次为基础的应 用数学理论, 其基本思想是基于对象与属性之间的 二元关系建立一种概念层次结构 概念格, 其相 应的 Hasse 图可以生动简洁地展现概念之间的复 杂网络关系 近年来日益受到各领域学者的广泛关 注, 是进行大数据挖掘和可视化表示的有力工具 为了更好地研究经方 方证对应 的证治规 律, 本研究将在遵循 方证对应 理论内涵的前提 下, 基于形式概念分析理论, 应用基于属性偏序原 理的知识发现方法, 对 伤寒论 及 金匮要略 中具体的方证内容进行多层次 变尺度 全面的知 识发现研究, 希冀为更好地传承中医经典提供新的 思路和方法 1 建立方 - 证形式背景 在形式概念分析理论中, 描述事物最基本的方 收稿日期 :2014-06-22 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (61273019,61201111,81273740,81373767); 河北省自然科学基金资助项目 (F2013203368) 作者简介 : 徐笋晶 (1984-), 女, 广东广州人, 博士, 主要研究方向为经方治疗疑难病证研究 ;* 通信作者 : 李赛美 (1960-), 女, 湖南长沙人, 教授, 主任医师, 博士生导师, 主要研究方向为中医经典 伤寒论,Email:lisaimei2004@163. com
第 5 期徐笋晶等基于属性偏序表示原理的经方方证研究 461 法, 就是构建对象与属性间的形式背景 将采集到的数据依据领域知识确定属性特征, 并按一定原则进行规范化处理, 得到用定性符号表示的数据表, 进而构建形式背景 因此必须对 伤寒论 及 金匮要略 原著中提到的症状 体征进行规范化的拆分, 并对方剂规范化表述, 为形式背景生成奠定基础 1.1 症状 体征和方剂的规范化表达在版本的选取上, 本研究以人民卫生出版社 2005 年版 伤寒论 ( 钱超尘 郝万山整理 ) 及人民卫生出版社 2005 年版 金匮要略 ( 何任 何若苹整理 ) 为标准版本 由于 伤寒论 及 金匮要略 上提到的症状 体征有多种表述, 存在个别症状 体征名称不同而实际相同, 本着完备简明的原则, 以尊重原著本意为前提, 本研究将参考人民卫生出版社出版的中医药学高级丛书 伤寒论 ( 第 2 版 ) 及 金匮要略 ( 第 2 版 ), 并借助傅延龄 李家庚主编的 张仲景症状学 ( 第 2 版 ) 对原著中的症状 体征进行全方位的梳理 合理化的拆分, 并使之成为完整性 唯一性的相关概念 张仲景症状学 一书中共总结了 伤寒论 及 金匮要略 症状 219 种, 并按症状的类型归纳为全身症状 头面症状 四肢症状等 7 类, 每一症状独立成篇, 并对出现该症状的相应条文进行了归纳总结和细致分析, 因此为确立症状与方的对应关系提供了便利的条件 对个别症状张仲景未示明处方者, 则选取书中所主张的经方作为补充 1.2 形式背景的建立形式背景是形式概念分析理论中描述事物最基本的方法 形式概念分析将概念形式化为一对相互对应的集合对象集和属性集, 分别代表形式概念的外延和内涵, 并用映射来反映两者之间的相互决定及对应关系 根据对象与属性的二元关系表达的形式背景, 从中提取概念层次结构 定义 1 一个形式背景是一个三元组 =(,,), 其中是对象的集合, 是属性的集合, 为和的二元关系, 即 定义 2 在形式背景 =(,,) 中, 对象集 = 1, 2,,, 属性集 = 1, 2,, 设, 定义 =, 表示具有属性 的对象集合 设, 定义 =, 表示具有对象的属性集合 一个形式背景通常由一个反映对象及属性关 系的交叉表格 ( 如表 1) 来表示 表格的每一行都 是一个对象元, 每一列都是一个属性元 表格中的 表示表格中的对象具有属性, 反之, 表格 中的空格表示相应的对象和属性之间没有关系 根据形式背景的定义, 建立方 - 证的形式背景, 表 1 是形式背景的示意图 : 表 1 中, 白虎汤, 小柴 胡汤, 桂枝汤等表示的是对象, 发热, 潮热, 往来 寒热等是属性, 表中的 表示对应对象与该属性的 关联 表 1 方 - 证形式背景示意图 Tab. 1 Formalcontextofprescription-symptom 发热 潮热 往来 恶风 不恶 汗出头项腰痛 寒热 寒 寒 强痛 白虎汤 小柴胡汤 桂枝汤 麻黄汤 小承气汤 2 经方方证研究采用文献 [6-7] 提出的基于形式概念分析理论的属性偏序原理, 生成属性偏序结构图, 分析经方方证规律 在一定条件下, 属性偏序结构图中节点间关系体现了概念之间的泛化和例化关系, 因此非常适合作为规则发现的基础性数据结构 根据属性偏序表 示原理, 可以构造出经方方证属性偏序结构图 [8], 由于 伤寒论 与 金匮要略 中涉及的方与症状 体征甚多, 下面仅对 张仲景症状学 中出现的 38 个全身症状与方之间的相关性进行探讨 2.1 方 - 症状属性偏序结构图图 1 为以方为对象, 症状为属性的属性偏序结构图 从构建好的偏序结构图中可以提取蕴含规则, 根据偏序结构图的知识提取规则, 可以对方证知识进行挖掘 方证相应强调的是方与证的对应性, 方为证立, 方随证转 然而许多方主治症状大致相
燕山大学学报 462 似 通过属性偏序结构图 图 1 恰能帮我们从大 小簇集中挖掘总结出症状相近的方剂之间的异同 精确地辨析方证的内涵和奥妙 2014 汤两首方剂 发现这两首方有着很多共同之处 除 却发热 汗出 恶风寒外 还表现出大汗 a8 自汗 a13 多汗 a9 不同的是桂枝汤会出现 头项强痛 a19 身疼痛 a21 而白虎加人参汤 表现出不恶寒 a6 从中可以看出桂枝汤的头项 强痛 身疼痛和白虎加人参汤的不恶寒是这两个方 的鉴别要点 图1 方-症状属性偏序结构图 Fig. 1 Attribute partial ordered structure diagram of prescription-symptom 从图 1 中可以发现以 a1 为顶点的簇集分类最 多 这证明在 伤寒论 及 金匮要略 中能治疗 发热这一症状的方剂是最多的 达 37 首方之多 图2 方-症状属性偏序结构图子图 因为生成的属性偏序结构图较大 在文档中不易看 Fig. 2 Sub-diagram of prescription-symptom attribute partial 清 为了能清晰看见属性偏序结构图的内部结构 从图 2 中截取其子图图 2 ordered structure diagram 在簇集中可以进一步发现 发热 a1 恶寒 a4 汗出 a7 这 3 个症状常常两两合并出现 或三者同时出现 这 3 个症状也是临床上的常见症 状 桂枝汤是治疗太阳中风的代表方 伤寒论 第 2 条 太阳病 发热 汗出 恶风 脉缓者 名为中风 若汗不得法 则易导致大汗出 表证 未解仍与桂枝汤 此正是 伤寒论 第 25 条 服 桂枝汤 大汗出 脉洪大者 与桂枝汤 如前法 太阳中风 营卫失调 腠理疏松 故易表现出自 从属性偏序结构图中 可以发现在 伤寒论 和 金匮要略 中主治范围同时包括这 3 个症状的 方剂有 6 首 分别是桂枝汤 白虎加人参汤 小柴 胡汤 通脉四逆汤 甘草附子汤 防己黄芪汤 通过分析簇集的每一分支 能发现每个对象共 有属性及独有属性 从而进一步挖掘出这 4 首方剂 的异同 从左往右看 1) 第一个小簇集中包含桂枝汤 白虎加人参 汗 多汗 太阳病 风寒外束太阳经脉 故易表现 出头项强痛 太阳中风本无身体痛 若本为太阳伤 寒 误用下法 阳气虚衰 更兼表证 先用四逆汤 救里 后用桂枝汤解表 伤寒 医下之 续得下 利 清谷不止 身疼痛者 急当救里 后身疼痛 清便自调者 急当救表 救里宜四逆汤 救表宜桂 枝汤 91 条 对于白虎加人参汤而言 阳明热盛 热逼汗
第 5 期徐笋晶等基于属性偏序表示原理的经方方证研究 463 出, 故表现为发热, 汗出, 甚或大汗出 阳明热盛并生成属性偏序结构图 ( 如图 3) 一般不恶寒, 然而由于汗出肌疏亦会出现恶风寒的症状, 如 时时恶风 (168 条 ), 背微恶寒 ( 169 条 ) 自汗, 多汗则是因为阳明热炽, 热逼汗出所致 然而桂枝汤与白虎加人参汤一为太阳病的代表方, 一为阳明病的代表方, 何以此二方的症状如此类似? 伤寒论 26 条提示了此两方的联系, 服桂枝汤, 大汗出后, 大烦渴不解, 脉洪大者, 白虎加人参汤主之 本为桂枝汤证, 若治疗不当, 汗不得法, 汗多伤津, 病邪则可由表入里, 向阳明发展 2) 第 3 个簇支对应的是甘草附子汤, 甘草附子汤除了表现为发热 汗出 恶风寒外, 还表现出肢节疼痛 (a22), 身体痛 (a23), 身肿 (a24) 甘草附子汤出自 金匮要略痉湿暍病脉证 云 : 风湿相搏, 骨节疼烦掣痛, 不得屈伸, 近之则痛剧, 汗出短气, 小便不利, 恶风不欲去衣, 或身微肿者, 甘草附子汤主之 又云 湿家之为病, 一身尽疼, 发热, 身色如熏黄也 这是因为风寒湿邪侵入筋骨关节, 营卫不利, 气血凝涩, 故骨节疼痛, 身肿 湿为阴邪, 阳为湿遏, 故发热 3) 第 4 个簇支对应的是防己黄芪汤, 防己黄芪汤除了表现为发热 汗出 恶风寒外, 还表现出身重 (a25) 防己黄芪汤也是出自 金匮要略痉湿暍病脉证, 云 : 风湿, 脉浮, 身重, 汗出, 恶风者, 防己黄芪汤主之 这是因为水湿留滞, 故出现身体沉重等症状 甘草附子汤和防己黄芪汤虽同出自 金匮要略痉湿暍病脉证, 皆是治疗风湿病的代表方, 然甘草附子汤证是风寒湿邪凝滞筋骨, 故主要表现出骨节疼痛, 用甘草附子汤重在温经散寒, 祛风除湿 ; 而防己黄芪汤证则是风湿之邪停滞于肌肤, 故主要表现出身重, 用防己黄芪汤重在益气利水除湿 正因为属性偏序结构图能清晰反应事物存在的普遍性和特异性, 因此可以揭示同一簇集分支下方证的同异, 为学习和认识方证内涵提供了便利, 还能在一定程度上帮助我们窥见病证的发展趋势 2.2 症状 - 方属性偏序结构图如果对方 - 症状之间的形式背景进行转置, 还可以构造出以症状为对象, 方为属性的形式背景, 图 3 症状 - 方属性偏序结构图 Fig.3 Attributepartialorderedstructurediagramofsymptomprescription 1) 从图 3 中属性偏序结构图的第 1 层中, 可以看见如下方剂 : {a20, a19, a96, a74, a45, a59, a51, a125, a47, a61, a25, a63, a58, a6, a65}= { 大承气汤, 小柴胡汤, 四逆汤, 麻黄汤, 桂枝加黄芪汤, 甘草附子汤, 桂枝芍药知母汤, 真武汤, 桂枝麻黄各半汤, 甘姜苓术汤, 大乌头煎, 侯氏黑散, 瓜蒌桂枝汤, 百合地黄汤, 黄芪桂枝五物汤 } 意思是除却 肤冷 ( 伤寒论 338 条 ) 身如虫行皮中状 ( 伤寒论 196 条 ) 这两个症状在 伤寒论 及 金匮要略 中有症而无方外, 这 15 个方所对应的症状之和能涵盖 伤寒论 及 金匮要略 中出现的所有全身症状 这 15 个方恰能清楚地反映 伤寒论 六经病的代表方及体现 金匮要略 中各病的代表方 如 : 大承气汤 (a20) 是阳明病的代表方, 小柴胡汤 (a19) 是少阳病的代表方, 四逆汤 (a96) 是少阴病的代表方, 麻黄汤 (a74) 桂枝麻黄各半汤 (a47) 是太阳病的代表方, 桂枝加黄芪汤 (a45) 是治疗黄汗病的代表方, 桂枝芍药知母汤 (a51) 侯氏黑散 (a65) 是治疗中风历节病的代表方, 甘草附子汤 (a59) 瓜蒌桂枝汤是治疗痉湿暍病的代表方, 真武汤 (a125) 是治疗阳虚水停之代表方, 甘
燕山大学学报 464 2014 姜苓术汤 (a61) 是治疗肾着病的代表方 大乌头煎 (a25) 是治疗腹满寒疝宿食病的代表方 百合地黄 汤 a25 大乌头煎 a6 百合地黄汤 a65 黄 芪桂枝五物汤 仅与一个症状相对 (见图 5) 这个 汤 a6 是治疗百合病的代表法 黄芪桂枝五物汤 a65 是治疗血痹虚劳病的代表方 唯一对应的症状是该方剂的特异性症状 是区别于 其他方剂的关键之处 因为这里暂且只讨论全身症状与方的对应关 系 而太阴病 厥阴病及 金匮要略 中其他各病 中因涉及较多的脏腑症状 故没能一一体现 2) 从图 3 属性偏序结构图的每一个簇集中 还 可以发现每一个方所对应的主症 同样 为了能清 晰看见属性偏序结构图的内部结构 生成子图图 4 图5 症状-方属性偏序结构图子图 Fig. 5 Sub-diagram of symptom-prescription attribute partial ordered structure diagram 如桂枝麻黄各半汤对应身痒 大乌头煎对应白 汗 百合地黄汤对应身形如如 黄芪桂枝五物汤对 应肌肤不仁 回到原文中看 身痒出现在 伤寒论 第 23 条 太阳病 得 之八九日 以其不得小汗出 身必痒 宜桂枝麻 黄各半汤 图4 症状-方属性偏序结构图子图 Fig. 4 Sub-diagram of symptom-prescription attribute partial ordered structure diagram 白汗出现在 金匮要略 腹满寒疝宿食病脉证 并治 寒疝绕脐痛 若发则白汗出 手足厥逆 其脉沉紧者 大乌头煎主之 从左往右看 我们发现以 a20 a19 为顶点的 身形如和出现在 金匮要略 百合狐惑阴阳毒 簇集较大 这说明大承气汤和小柴胡汤治疗范围较 病脉证 百合病 身形如和 其脉微数 百 广 涉及较多的全身症状 合病 不经吐 下 发汗 病形如初者 百合地黄 以 a20 为顶点的簇集中 可以看见大承气汤治 疗主症是 汗出 自汗 盗汗 不恶寒 微汗 潮热 发热 多汗 身重 手足汗出 以 a19 为顶点的簇集中 可以发现小柴胡汤治 疗主症是 恶风寒 大汗 发黄 头汗 头项强痛 往 来寒热 这样的知识发现将能帮助我们挖掘方剂的治 疗范围 总结方剂与症状之间的联系 在图 3 的最右手边 发现 a47 桂枝麻黄各半 汤主之 肌肤不仁出现在 金匮要略 血痹虚劳病脉证 并治 血痹阴阳俱微 寸口关上微 尺中小紧 外证身体不仁 如风痹状 黄芪桂枝五物汤主之 方证相应的精髓是 病皆与方相应者 乃服 之 伤寒论 第 317 条 强调的是 有是证 用是方 而辨析方证 很重要的一点是要辨识特 征症状 特征症状往往能揭示病证的本质 属性偏 序结构图不但能多层次 变尺度 全面地为发掘证 与证之间 方与方之间 方与证之间的精髓 其独 有属性更能清晰揭示出方证的特征症状 无论在经 方的传承上还是在提高临床遣方用药的准确度上
第 5 期徐笋晶等基于属性偏序表示原理的经方方证研究 465 都大有裨益 3 结论本文以经方方证为研究的核心, 选取 张仲景症状学 一书列举的 38 个全身症状及其对应的方为数据源, 基于现代严密的形式概念分析原理, 建立形式背景, 做出属性偏序结构图, 并从这个可视化表示数据结构的图中进行模式发现, 从而实现方证规律 方证内涵的全面发现 从方 - 症状属性偏序结构图可见, 发热 恶寒 汗出为最常见的全身症状, 根据寒热虚实表里的不同, 可选用桂枝汤 白虎加人参汤 甘草附子汤 防己黄芪汤治疗 从症状 - 方属性偏序结构图中进一步可见六经之代表方, 及各病之代表方, 并可从属性偏序结构图的子图中发现方剂的特异性症状 实验结果表明, 基于属性偏序表示原理的知识发现方法能够全面地揭示证与证之间 方与方之间 方与证之间的精髓, 其独有属性更能清晰地揭示出方证的特征症状, 对挖掘中医经典的科学内涵, 促进学术创新有一定的借鉴价值 参考文献 [1] 王永炎. 完善中医辨证方法体系的建议 [J]. 中医杂志, 2004 (10): 729-731. [2] 龚燕冰, 倪青, 王永炎. 中医证候研究的现代方法学述评 ( 一 ) 中医证候数据挖掘技术 [J]. 北京中医药大学学报,2006,29 (12): 797-801. [3] 杨硕, 崔蒙, 李海燕. 大数据时代的中医意象世界与中医虚拟世界 [J]. 中医杂志, 2014,55 (14): 1176-1178. [4] 朱毓梅. 大数据时代背景下中医古籍面临的机遇与挑战 [J]. 中国中医药图书情报杂志,2014,38 (3): 12-14. [5] WilleR. Restructuringlattice theory: anapproachbasedonhierarchiesofconcepts.orderedsets (ed.i.rival).reidel, Dordrecht- Boston 1982,445-470. [6] HongWX, LiSX, YuJP,etal.. ANewApproachofGeneration ofstructuralpartial-orderedattributediagram [J]. ICICExpress Letters: Applications, 2012,3 (4): 823-830. [7] HongWX, YuJP,CaiF,etal.. Newmethodofattributereduction fordecisionformalcontext[j].icicexpressletters:applications, 2012,3 (5): 1061-1068. [8] 屈华, 李赛美, 洪文学, 等. 基于多层次复杂概念网络表示原理的 伤寒论 群结构知识发现方法研究 [J]. 中华中医药杂志,2013,28 (5): 1241-1246. Research on classic prescriptions and syndromes based on partial ordered structure theory XUSun-jing 1,LI Sai-mei 2,LIUMin 2,LIUChao-nan 1,LIU Yu-zhou 1,LI Yat-tung 1 (1. Guangzhou University ofchinese Medicine, Guangzhou, Guangdong 510405, China; 2. TheFirstAffiliatedHospitalof Guangzhou UniversityofChinese Medicine, Guangzhou, Guangdong 510405, China) TheresearchonprescriptionandsyndromeistheresearchhotspotinTCM. Butthelargescaleandcomplexdataofprescriptions and syndromes becomes abarrier to the traditional data mining technology. With the advent of the era of big data, the conceptandtechnologyofbigdataprovidesanopportunityfortheadequateresearchoftcmknowledge. Basedonthepartialorderedstructuretheoryofformalconceptanalysis, partialorderedstructurediagramis usedto revealthecharacteristic symptomsof prescriptions and syndromes, which has reference value in the exploration of scientific connotation of TCM classics and the promotion ofacademic innovations. classicalprescription; correspondencebetweenprescriptionandsyndrome; attributepartialorderedstructurediagram; formalconceptanalysis