基于隱結(jié)構(gòu)法的慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期證候要素研究

基于隱結(jié)構(gòu)法的慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期證候要素研究

隱藏結(jié)構(gòu)法研究中醫(yī)證候的基本思想是運(yùn)用隱結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)臨床疾病研究中獲得的特定基因的病脈進(jìn)行多層面分析，然后結(jié)合中醫(yī)專業(yè)知識(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行解釋，提取疾病類型的癥狀和癥狀。分析隱結(jié)構(gòu)模型的數(shù)據(jù)結(jié)果時(shí),需要涉及2種變量,一種是顯變量,也就是可直接觀察到的變量(例如中醫(yī)癥狀);另一種是隱變量,也就是不能直接觀察到的需要通過綜合分析得到的變量(例如中醫(yī)證候、證候要素、病機(jī)等)。隱變量與隱變量之間以及隱變量與顯變量之間就構(gòu)成了一個(gè)隱結(jié)構(gòu)。隱結(jié)構(gòu)模型中的每個(gè)隱變量代表一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)樣本的劃分,隱變量的每個(gè)取值對(duì)應(yīng)劃分中的一個(gè)類,稱為隱類。隱結(jié)構(gòu)模型詮釋就是要基于應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí),把握這些劃分以及各個(gè)隱類的含義。本研究運(yùn)用隱結(jié)構(gòu)法這種數(shù)據(jù)分析方法,分析慢性阻塞性肺疾病(COPD)穩(wěn)定期病人癥狀信息數(shù)據(jù),獲得慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期的隱結(jié)構(gòu)模型,通過數(shù)據(jù)分析,結(jié)合中醫(yī)專業(yè)知識(shí),提取慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期常見證候要素,嘗試為建立病證結(jié)合的慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期證候診斷標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù),并為臨床辨證論治提供幫助。1慢性過肺疾病穩(wěn)定期病人癥狀信息本次分析所用的癥狀數(shù)據(jù)共計(jì)變量80個(gè),均來自于2006年11月~2008年1月在全國(guó)6個(gè)中心(北京、山東、山西、遼寧、湖北、河南)8家三級(jí)甲等中醫(yī)院采集的774例慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期病人癥狀信息。2學(xué)習(xí)方法2.1臨床四診信息采集表本研究以文獻(xiàn)研究、預(yù)調(diào)查、專家論證為基礎(chǔ),制定臨床四診信息采集表。對(duì)符合課題要求的病患者進(jìn)行中醫(yī)癥狀信息的采集,采集信息時(shí)并不進(jìn)行中醫(yī)證候判斷。2.1.1肺功能檢查和并發(fā)癥存在不完全可逆性氣流受限是診斷慢性阻塞性肺疾病的必備條件。具有以下特點(diǎn)的患者應(yīng)考慮診斷COPD:有咳嗽、咳痰、呼吸困難癥狀以及COPD危險(xiǎn)因素接觸史。肺功能檢查是診斷COPD的金標(biāo)準(zhǔn)。使用支氣管擴(kuò)張劑后FEV1(1s用力呼氣容積)/FVC(用力肺活量)<0.7可確認(rèn)存在不可逆的氣流受限。COPD病程可分為急性加重期與穩(wěn)定期。COPD急性加重期是指在疾病過程中,患者短期內(nèi)咳嗽、咳痰、氣短和(或)喘息加重,痰量增多,呈膿性或黏液膿性,可伴發(fā)熱等炎癥明顯加重的表現(xiàn)。穩(wěn)定期則指患者咳嗽、咳痰、氣短等癥狀穩(wěn)定或癥狀輕微。2.1.2慢性致病性肺疾病的年齡分布①符合慢性阻塞性肺疾病(COPD)診斷標(biāo)準(zhǔn)者。②處于慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期。③年齡在18~80歲之間(含18周歲和80周歲)。④受試者自愿參加臨床調(diào)查,并簽署知情同意書者。2.1.3病例選擇及合并①慢性阻塞性肺疾病發(fā)展至肺性腦病階段的患者或是正在使用呼吸機(jī)的患者。②合并有活動(dòng)性肺結(jié)核、肺癌的患者。③合并有急性左心衰、急性腦出血、消化道大出血、再生障礙性貧血、急性腎功能衰竭等嚴(yán)重致死性疾病者。④妊娠期、哺乳期婦女。⑤伴有精神疾病,嚴(yán)重神經(jīng)功能缺損(如失語、失認(rèn))或因其他原因而無法配合調(diào)查的患者。2.2醫(yī)病機(jī)隱結(jié)構(gòu)法分析利用Epidata3.1建立臨床信息數(shù)據(jù)庫,將慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期中醫(yī)癥狀信息進(jìn)行雙人雙機(jī)錄入。根據(jù)目前的計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力,進(jìn)行隱結(jié)構(gòu)法分析時(shí)只選擇了出現(xiàn)頻率較高的80個(gè)癥狀(即80個(gè)顯變量);又因?yàn)闃颖玖肯鄬?duì)較小,將癥狀數(shù)據(jù)由多值變量轉(zhuǎn)為二值變量(用0或1表示無該癥狀或有該癥狀)。2.3多維聚類分析通過孔明燈隱結(jié)構(gòu)分析軟件(香港科技大學(xué)研制)對(duì)基于臨床調(diào)查的慢性阻塞性肺疾病(西醫(yī)疾病)的癥狀數(shù)據(jù)進(jìn)行多維聚類分析,建立隱結(jié)構(gòu)模型,獲取顯變量和隱變量的兩兩互信息曲線、累計(jì)互信息曲線及類概率直方圖、表。2.4顯變量選擇原則根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果,結(jié)合中醫(yī)專業(yè)知識(shí)對(duì)隱結(jié)構(gòu)模型中的隱類及隱變量逐一進(jìn)行分析、詮釋,進(jìn)一步探討這些內(nèi)容在中醫(yī)證候研究中的意義,歸納、提取慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期的證候要素。隱變量詮釋的基本原則及步驟如下:①選擇一個(gè)顯變量子集。每一個(gè)隱變量可能對(duì)應(yīng)多個(gè)顯變量,反映不同方面的信息,在詮釋隱變量時(shí)不可能將所有的顯變量都涵蓋,這就需要選擇一個(gè)顯變量的子集。選擇原則如下:依據(jù)信息曲線(兩線圖,即兩兩互信息曲線和累計(jì)互信息曲線圖)使選擇的顯變量能為隱變量提供最重要的信息,這就要求信息覆蓋要盡可能高,同時(shí),顯變量數(shù)目要盡可能少;變量要盡可能一致?？蓞⒖?%~90%原則,即每個(gè)顯變量提供信息不低于5%,累積信息覆蓋在90%以上。這個(gè)原則僅供參考,具體選擇顯變量時(shí)要結(jié)合具體情況和專業(yè)知識(shí),不能拘泥于該原則。(本研究隱變量選擇的對(duì)應(yīng)顯變量累計(jì)信息覆蓋范圍為:58.74%~100%,其中17個(gè)隱變量選擇的對(duì)應(yīng)顯變量累計(jì)信息覆蓋在90%以上)。②依據(jù)類概率分布描述每個(gè)隱類的特征,把握隱類的含義。③依據(jù)隱類把握隱變量的含義。④報(bào)告顯變量的子集的信息覆蓋。下面以慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期隱結(jié)構(gòu)模型中的隱變量Y9為例,示范隱變量和隱類詮釋的方法和步驟。2.4.1y9的特征變量隱變量Y9有2個(gè)取值,代表一個(gè)將慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者分為2類的劃分。把Y9的2個(gè)狀態(tài)分別記為s0和s1,而把Y9劃分中的2個(gè)隱類分別記為Y9=s0、Y9=s1。Y9的信息曲線如圖1所示,圖1可見,神疲情況(X1)、少氣懶言情況(X2)、乏力情況(X3)、納呆情況(X4)是與Y9關(guān)系密切的顯變量,它們對(duì)Y9的信息覆蓋度達(dá)到92.61%。這表示,神疲情況等4個(gè)顯變量反映出了隱類Y9=s0與隱類Y9=s1之間的幾乎全部區(qū)別。因此,可以說Y9代表的是一個(gè)基于神疲情況等4個(gè)顯變量對(duì)慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期患者所做的劃分。圖中的互信息,代表的是顯變量(如神疲情況X1)與隱變量(Y9)的關(guān)系緊密程度,數(shù)值越高代表關(guān)系越緊密。將其用曲線連接起來就形成了兩兩互信息曲線,圖中用向下的曲線表示。而累計(jì)互信息,代表的是累積的顯變量表達(dá)的隱變量特征的百分比,將其用曲線連接起來就形成了累計(jì)互信息曲線,圖中用向上的曲線表示。2.4.2各條件的相互關(guān)系隱結(jié)構(gòu)模型中隱變量所代表的劃分是概率軟劃分,一個(gè)事物可能有一定概率屬于某個(gè)類,同時(shí)也可以有一定概率屬于另外的類。要把握概率軟劃分中各個(gè)類的特點(diǎn),就需要考察它們的類條件概率分布。隱變量Y9的2個(gè)隱類Y9=s0和Y9=s1的類條件概率分布見表1?！癙(X=1︱Y9=s0)”是在隱類Y9=s0中,某顯變量X取值為“1”(即癥狀出現(xiàn))的概率;而“P(X=1︱Y9=s1)”是在隱類Y9=s1中,某顯變量X取值為“1”(即癥狀出現(xiàn))的概率。通過分析,發(fā)現(xiàn)2個(gè)隱類的主要區(qū)別在于:所有4個(gè)癥狀(X1~X4)在Y9=s1中出現(xiàn)的概率均較高,而在Y9=s0中,這4個(gè)癥狀出現(xiàn)的概率比較低。2.4.3主要癥狀的表現(xiàn)隱類Y9=s1中,神疲、少氣懶言、乏力、納呆4個(gè)癥狀出現(xiàn)的概率較高,我們初步認(rèn)為導(dǎo)致這4個(gè)癥狀出現(xiàn)的機(jī)制最有可能是肺脾氣虛;而Y9=s0中,上述4個(gè)癥狀的出現(xiàn)概率均比較低,我們認(rèn)為沒有肺脾氣虛。綜上,我們認(rèn)為Y9是基于神疲情況等4個(gè)顯變量把病例樣本劃分為了2個(gè)類,這個(gè)劃分是肺脾氣虛的一個(gè)側(cè)面在癥狀上的反映。劃分中的Y9=s1這個(gè)類表現(xiàn)出肺脾氣虛的概率較高,而另一個(gè)類Y9=s0則很少表現(xiàn)出肺脾氣虛的癥狀。從Y9所反映的病機(jī)層面看,病位在肺、脾(可以理解為構(gòu)成證候的病位類證候要素),直接相關(guān)的病性為氣虛(可以理解為構(gòu)成證候的病性類證候要素)。2.5前采集信息不進(jìn)行中醫(yī)證候判斷本研究采用的臨床數(shù)據(jù)均是根據(jù)統(tǒng)一的納入、排除標(biāo)準(zhǔn)采集的前瞻性數(shù)據(jù),采集信息時(shí)并不進(jìn)行中醫(yī)證候的判斷,僅采集癥狀信息。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的隱結(jié)構(gòu)分析時(shí),刪除了變量名稱,即數(shù)據(jù)分析方并不知道每個(gè)變量的具體含義,保證了結(jié)果的客觀性。3結(jié)果3.1不同狀態(tài)下的隱類表現(xiàn)通過對(duì)774例慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期病人的80個(gè)癥狀變量(顯變量)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行隱結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建,共得到30個(gè)隱變量(Y0、Y1、Y2……Y29)。每個(gè)隱變量都對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài),這種不同的狀態(tài)就是隱類,例如,隱變量Y0對(duì)應(yīng)著2個(gè)狀態(tài)s0和s1,Y0就有2個(gè)隱類Y0=s0和Y0=s1。因此,我們共得到了70個(gè)隱類,其中23個(gè)隱變量下有2個(gè)隱類,4個(gè)隱變量下有3個(gè)隱類,3個(gè)隱變量下有4個(gè)隱類。結(jié)合類概率直方圖、表分析,有的隱變量下屬的隱類表現(xiàn)趨勢(shì)一致,對(duì)應(yīng)顯變量的出現(xiàn)概率要么同高要么同低,故可以只分析其中的一個(gè)隱類就能把握隱變量的含義;有的隱變量下屬的隱類代表不同的情況,需要分析每個(gè)隱類的含義來把握隱變量,這種情況往往是根據(jù)隱變量對(duì)病人進(jìn)行分類,如舌色的分類、咳嗽有力無力的分類等。3.2有意義的詮釋結(jié)果按照上述詮釋隱變量和隱類的方法,我們將慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期的30個(gè)隱變量和70個(gè)隱類逐個(gè)進(jìn)行詮釋,結(jié)合專業(yè)知識(shí),得到有意義隱類的詮釋結(jié)果,見表2。表中對(duì)應(yīng)顯變量的排列順序是按與隱變量的互信息值大小排列的,互信息值越高,排的順序越靠前;提示的證候排列順序是按可能性大小排序,可能性越大,排的越前。表格中的“/”表示兩種證候均有可能,是“或”的意思。4進(jìn)一步的反思與展望證候要素是構(gòu)成證候的最小單元,可分為病位類證候要素和病性類證候要素。任何證候都是由證候要素組成的,所以,正確判斷證候要素是把握證候的工具。雖然證候的命名從文字上看似乎大相徑庭,但仔細(xì)研究?jī)?nèi)涵卻比較相似,只是有不同的組合而已。所以,以證候要素的角度來描述疾病狀態(tài)較證候來講有更好的一致性,也較容易規(guī)范和掌握,是中醫(yī)證候規(guī)范化研究的一條途徑。隱結(jié)構(gòu)法分析的是無監(jiān)督、前瞻性數(shù)據(jù),即事先我們并不作任何證候或證候要素的判別,只是根據(jù)癥狀自身的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行聚類。我們所提取的慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期證候要素的結(jié)果是根據(jù)穩(wěn)定期癥狀的內(nèi)在聯(lián)系自動(dòng)聚集在一起的,相對(duì)于有監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析來講,隱結(jié)構(gòu)法體現(xiàn)了較好的客觀性。前瞻性的數(shù)據(jù)采集使我們?cè)诎Y狀調(diào)查時(shí)采集的信息更全面,比回顧性的資料分析更好更完整地體現(xiàn)出了疾病的特點(diǎn)。通過本次研究,我們初步提取了慢性阻塞性肺疾病穩(wěn)定期的證候要素有:病位類證候要素(肺、脾、腎、胃、心);病性類證候要素(陰虛、陽虛、氣虛、痰(濕)、血瘀、氣滯、熱)。在目前的數(shù)據(jù)處理能力下,有的隱變量下的顯變量是1、2個(gè)癥狀,或者僅僅是1種舌象或脈象,不容易具體歸為某種證候,故籠統(tǒng)地定義為里、虛等,需要結(jié)合其他癥狀,進(jìn)一步研究。本