作者：任廷革，劉曉峰，高全泉，張帆，馮雷，孫燕，肖永華

【關(guān)鍵詞】 中醫(yī)方劑；知識(shí)量表化；近似推理方法

中醫(yī)方劑學(xué)是個(gè)復(fù)雜的知識(shí)系統(tǒng)，在其走向現(xiàn)代化的研究中，尋求適合其量化表達(dá)的數(shù)學(xué)方法是中醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究的重要內(nèi)容。本研究首先在方劑功效定性定量研究方面取得成果，這一成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 提煉方劑功效相關(guān)因子間的關(guān)系

簡(jiǎn)單的一張?zhí)幏剑瑖@其功效，究竟存在著哪些關(guān)系呢？依據(jù)中醫(yī)方劑學(xué)理論，與方劑功效相關(guān)的主要因子有藥物(本文中所有“藥物”的概念均指中藥而言)、藥量、藥效、適應(yīng)證候等，研究發(fā)現(xiàn)這些因子之間存在著“量效關(guān)系”、“藥效關(guān)系”、“證效關(guān)系”、“候效關(guān)系”等，從數(shù)學(xué)上看，這些都是帶有不確定性的復(fù)雜的非線性關(guān)系，對(duì)這些關(guān)系進(jìn)行研究，筆者提出了方劑功效量化的算法模型。

量效關(guān)系，即指方劑藥物劑量和方劑功效的關(guān)系。這一關(guān)系要研究的是藥物劑量對(duì)方劑功效的貢獻(xiàn)度。這個(gè)問(wèn)題的提出，是基于方劑藥物的劑量不能直接進(jìn)行比較的緣故，即相同劑量的方劑藥物，由于受到藥物特性(物理的、化學(xué)的)的影響，所發(fā)揮的作用力度是不同的。

藥效關(guān)系，即指方劑中不同藥物和方劑功效的關(guān)系。這一關(guān)系要研究的是由方劑藥物帶來(lái)的不同藥效之間相互作用的方式及其強(qiáng)度。這個(gè)問(wèn)題的提出，是基于方劑功效不等于藥物之藥效簡(jiǎn)單疊加的事實(shí)。方劑由多種藥物組成，每種藥物有幾種到十幾種藥效不等，在一個(gè)方劑中起碼會(huì)有幾十種藥效，而方劑功效是集合了這些藥效的相互作用后而產(chǎn)生的。

證效關(guān)系，即指“證”(中醫(yī)診斷學(xué)概念，是病的不同類型，往往隨病程的不同時(shí)期而出現(xiàn)，具有較強(qiáng)的規(guī)律性，常見(jiàn)有同病異證、異病同證的情況)對(duì)方劑功效的需求關(guān)系。這一關(guān)系要研究的是“證”和“效”(方劑功效)之間的一致性，即認(rèn)為一個(gè)有效的方劑，其功效和臨床所見(jiàn)的“證”應(yīng)該是對(duì)應(yīng)的。如“氣虛血瘀證”，依據(jù)中醫(yī)治療學(xué)理論，需要用“益氣活血”(效)的方法來(lái)治療，于是我們建立了“證效關(guān)系”的知識(shí)表，并采用規(guī)則法進(jìn)行表達(dá)。

候效關(guān)系，即指“候”(臨床表現(xiàn)出來(lái)的癥狀和體征)和方劑功效的關(guān)系。這一關(guān)系要研究的是“候”對(duì)方劑中諸多藥效的選擇性，且這種選擇性直接影響所用方劑的功效性質(zhì)(定性)。這個(gè)問(wèn)題的提出，是基于一個(gè)方劑中的幾十種藥效在治療某種證候時(shí)并不是全部都在發(fā)揮作用這樣一個(gè)事實(shí)。

除了上述這些關(guān)系之外，影響方劑功效的還有其它一些關(guān)系存在，例如“構(gòu)效關(guān)系”(方劑的配伍結(jié)構(gòu)和方劑功效的關(guān)系)等，本研究初步表明，在這一關(guān)系中存在著更加豐富的知識(shí)，有待我們深入地進(jìn)行研究。

2 方劑功效數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法

2.1 計(jì)算相對(duì)藥量

計(jì)算方法：注：m.最小藥量(常用藥量的下限)；n.最大藥量(常用藥量的上限)； x.實(shí)際藥量；f.相對(duì)藥量(無(wú)綱量)。

原理：把操作數(shù)據(jù)(藥物和劑量)轉(zhuǎn)化為信息數(shù)據(jù)(藥物和貢獻(xiàn)度)，基本原理在于求出藥物劑量在其歷史用藥范圍中的權(quán)重。

意義：計(jì)算的結(jié)果可以對(duì)每種藥物在方劑中的貢獻(xiàn)度進(jìn)行比較，并對(duì)該藥物的所有藥效的強(qiáng)度進(jìn)行量化表達(dá)。例如“桂枝湯”中“桂枝”的貢獻(xiàn)度是108，那么暫定它所具有的散寒、解肌、溫經(jīng)、通脈、通陽(yáng)、化氣、平?jīng)_、降逆的藥效強(qiáng)度均為108。

結(jié)果：以“桂枝湯”的藥物組成為例(見(jiàn)表1)。表1 “桂枝湯”的藥物組成（略）

結(jié)論：計(jì)算的量化結(jié)果符合中醫(yī)方劑學(xué)對(duì)“桂枝湯”藥物貢獻(xiàn)度的認(rèn)識(shí)(桂枝為主藥，生姜協(xié)助桂枝，芍藥配和桂枝，大棗協(xié)助芍藥，炙甘草調(diào)和諸藥)。

2.2 計(jì)算功效強(qiáng)度

計(jì)算方法：注：fi.甲藥某一項(xiàng)被計(jì)算前的功效值；fi’.甲藥某一項(xiàng)被計(jì)算后臺(tái)階的功效值；fjk.乙藥第k項(xiàng)的功效值(數(shù)值上等于乙藥作用量)；N. 乙藥功效總數(shù)目；r=1——藥效相同(此種情況下fj’=0)；r=2——乙藥效對(duì)甲藥效單向協(xié)同；r=3——甲乙藥效雙向協(xié)同；r=4——甲乙藥弱 抑制；r=5——甲乙藥效強(qiáng)抑制；r=0——無(wú)關(guān)系。 原理：方劑功效定性、定量的計(jì)算取決于藥效的強(qiáng)度及相互作用的關(guān)系。相互作用的關(guān)系歸納為6種：無(wú)關(guān)系，相同關(guān)系，協(xié)同關(guān)系(單向協(xié)同、雙向協(xié)同)，抑制關(guān)系(強(qiáng)抑制、弱抑制)，這些關(guān)系用矩陣知識(shí)表進(jìn)行表達(dá)。

意義：計(jì)算出方劑功效的性質(zhì)和強(qiáng)度(定性、定量)，其計(jì)算的結(jié)果是預(yù)測(cè)該方劑適應(yīng)證的重要依據(jù)。

結(jié)果：以“桂枝湯”的功效分析為例(見(jiàn)表2)。表2 “桂枝湯”的主要功效分析（略）

結(jié)論：從以上分析的結(jié)果可以看出，從最高值的“解表”(權(quán)重246)到其半衰值的“平?jīng)_”(權(quán)重123)，基本涵蓋了中醫(yī)方劑學(xué)及其它傳統(tǒng)文獻(xiàn)對(duì)“桂枝湯”的分析和認(rèn)識(shí)。即“桂枝湯”主要功效為：解表散寒(治療外感)；降逆平?jīng)_(治療奔豚癥)；溫經(jīng)通脈(現(xiàn)代臨床用桂枝湯治療冠心病)。以下的補(bǔ)血、益氣、止嘔等功效，符合《金匱要略方論》文獻(xiàn)中用“桂枝湯”治療妊娠嘔吐的認(rèn)識(shí)。

2.3 計(jì)算貼近度

計(jì)算方法：注：α.貼近度；Ai.甲藥第i種性味歸經(jīng)，真為1，假為0；Bi.乙藥第i種性味歸經(jīng)，真為1，假為0；N.兩種藥所具有的不同性味歸經(jīng)總數(shù)量。原理：按照藥物的性(寒熱溫涼等)、味(酸苦甘辛咸等)、歸經(jīng)(十二經(jīng))等數(shù)據(jù)，對(duì)2種藥物的近似程度用函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，函數(shù)夾角的大小與貼近度的值成反比。

意義：藥物的貼近度，主要參與不同藥效相互作用(6種方式)的計(jì)算。貼近度小，相互作用的強(qiáng)度弱；貼近度大，相互作用的強(qiáng)度強(qiáng)。

結(jié)果：參見(jiàn)上例。

結(jié)論：參見(jiàn)上例。

2.4 方劑功效聚焦方案

從上面對(duì)“桂枝湯”功效的分析結(jié)論可以看出，一個(gè)方劑往往會(huì)有諸多功效，根據(jù)在臨床上的實(shí)際情況，怎樣計(jì)算出方劑的哪些功效是在實(shí)時(shí)發(fā)揮作用呢？我們依據(jù)中醫(yī)方劑學(xué)“方證(癥)相應(yīng)”的理論[1]，采用排除法，利用“候效關(guān)系”的選擇性對(duì)方劑功效進(jìn)行排除，被排除的功效不參加當(dāng)前的計(jì)算，于是便得到了更適合當(dāng)前臨床表現(xiàn)的功效，我們暫且將此方案稱作“方劑功效聚焦方案”。

結(jié)果：以《傷寒論》第12條的“桂枝湯”功效分析為例(參考文獻(xiàn)：太陽(yáng)中風(fēng)，陽(yáng)浮而陰弱。陽(yáng)浮者，熱自發(fā)；陰弱者，汗自出。嗇嗇惡寒，淅淅惡風(fēng)，翕翕發(fā)熱，鼻鳴、干嘔者，桂枝湯主之)。結(jié)果見(jiàn)表3。表3 方劑主要功效聚焦方案（略）

結(jié)論：此“桂枝湯”功效結(jié)論，完全適應(yīng)中醫(yī)《傷寒論》講義“風(fēng)寒外束肌表”、“外邪干胃，胃氣上逆”的病機(jī)分析。

3 方劑功效量化研究的意義

3.1 量化方法突破了頻次統(tǒng)計(jì)的局限

長(zhǎng)久以來(lái)，中醫(yī)學(xué)量化研究的方法除了實(shí)驗(yàn)科學(xué)之外，就是計(jì)算科學(xué)了。眾所周知，實(shí)驗(yàn)科學(xué)的量化研究是分解的、局部的，距離研究人的經(jīng)驗(yàn)還有很長(zhǎng)的路要走。計(jì)算科學(xué)多年來(lái)在中醫(yī)學(xué)的量化研究方面多是基于頻次的計(jì)算[2]，而對(duì)中醫(yī)學(xué)這個(gè)復(fù)雜的知識(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，僅限于頻次統(tǒng)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要的。

筆者應(yīng)用近似推理技術(shù)提出的方劑相對(duì)藥量、藥物貼近度概念，并建立藥效相互作用關(guān)系的知識(shí)表，是中醫(yī)方劑學(xué)研究中的新思想和新方法，尚未見(jiàn)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中有類似的報(bào)道，此研究具有原創(chuàng)性的意義。

3.2 方劑功效的量化使主治證的預(yù)測(cè)成為可能

在類似的研究中，多數(shù)研究習(xí)慣于正向推理的研究，即把醫(yī)生自己的評(píng)述和結(jié)論作為切入點(diǎn)，并完全按照醫(yī)者的思路進(jìn)行模擬來(lái)完成“重復(fù)”(經(jīng)驗(yàn)重復(fù))的目的。我們認(rèn)為這樣的研究受到主觀因素的局限，使研究的客觀性受到質(zhì)疑。

本研究是從處方入手，且研究過(guò)程中強(qiáng)調(diào)回避醫(yī)生的主觀評(píng)述和結(jié)論，盡量使研究在客觀的數(shù)據(jù)中進(jìn)行。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為“藥不離方，方不離證”，因此從方劑藥物切入，對(duì)方劑功效的定性和定量計(jì)算，推導(dǎo)出其所適應(yīng)的病證以及臨床表現(xiàn)的主次序列成為可能，這是一個(gè)由結(jié)果到原因的逆向推理。

3.3 量化的分析使人的經(jīng)驗(yàn)變得直觀

有經(jīng)驗(yàn)的中醫(yī)醫(yī)生都相信“靈感”，甚至有人稱中醫(yī)的“辨證論治”是門(mén)“藝術(shù)”，這些都表明中醫(yī)的思維方式是形象與邏輯的水乳交融，具有直觀理性思維的特征和方法論，伴隨中醫(yī)學(xué)這一特點(diǎn)的是缺乏定量化的知識(shí)結(jié)構(gòu)[3]。這種思維方式使中醫(yī)治療經(jīng)驗(yàn)具有“只可意會(huì)，難以言傳”的特點(diǎn)，往往要求學(xué)習(xí)者具有很高的悟性，這給中醫(yī)學(xué)的繼承帶來(lái)了巨大的障礙，為中醫(yī)學(xué)的傳播蒙上了神秘的面紗，中醫(yī)學(xué)的發(fā)展也由此受到了制約。

我們?cè)谀嫦蛩季S指導(dǎo)下的方劑功效的定性和定量研究結(jié)果，不僅基本做到了符合專家的認(rèn)識(shí)(機(jī)器學(xué)習(xí))，而且為解讀專家經(jīng)驗(yàn)提供了十分有意義的數(shù)據(jù)(知識(shí)發(fā)現(xiàn))，更重要的是完成了對(duì)專家知識(shí)的量化表達(dá)，使人的經(jīng)驗(yàn)變得直觀，容易理解，便于學(xué)習(xí)，還可以做到重復(fù)性操作。

3.4 量化的數(shù)據(jù)為新技術(shù)的運(yùn)用奠定了基礎(chǔ)

近似推理理論在人工智能的研究中也遇到了難以提高的臺(tái)階，原因就是它依賴先驗(yàn)知識(shí)的局限，為了突破這個(gè)局限，我們必須把眼光放在新技術(shù)的尋求方面。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的支持向量機(jī)(SVM)方法，成為我們研究的首選，由于它具有支持高維樣本、非線性建模、適用于小樣本等特點(diǎn)，特別是能夠給出所建模型泛化能力的界的特點(diǎn)[4]，可為我們的研究提供有力的技術(shù)支撐。

SVM歸納學(xué)習(xí)方法完全基于數(shù)據(jù)，不確定性推理方法可以較好地體現(xiàn)先驗(yàn)知識(shí)，在理論上，兩者能在一定條件下而優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，但在實(shí)際研究案例中并未見(jiàn)報(bào)道。我們將在中醫(yī)方劑功效的量化和分類研究中首次實(shí)踐兩者的結(jié)合，嘗試SVM學(xué)習(xí)與不確定性推理方法的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以方劑功效為主題的方劑分類學(xué)習(xí)，并對(duì)其遣藥組方規(guī)律進(jìn)行有效的歸納與描述。這其中定量計(jì)算將為這一深入研究提供重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.5 研究結(jié)果引發(fā)的中醫(yī)評(píng)價(jià)技術(shù)

中醫(yī)的評(píng)價(jià)問(wèn)題是中醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化進(jìn)程中的瓶頸問(wèn)題，對(duì)這一問(wèn)題這里不進(jìn)行任何深入的討論，只想從我們研究的結(jié)果提出一個(gè)見(jiàn)解：通過(guò)計(jì)算技術(shù)對(duì)方劑功效的定性和定量化處理，可在中醫(yī)學(xué)理論的框架內(nèi)，以方、證為中心，對(duì)臨床的診療方案提供具有評(píng)價(jià)意義的技術(shù)。這種評(píng)價(jià)技術(shù)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①方證一致性評(píng)價(jià)；②效法一致性評(píng)價(jià)；③候性一致性評(píng)價(jià)；④處方藥效釋放率評(píng)價(jià)。

4 小結(jié)

以上研究是對(duì)我們20多年對(duì)中醫(yī)學(xué)信息研究的延續(xù)、自然發(fā)展和深化，圍繞方劑功效相關(guān)因子的各種關(guān)系(量效關(guān)系、藥效關(guān)系、候效關(guān)系、證效關(guān)系)的量化計(jì)算，提出有效的數(shù)學(xué)表達(dá)方法，用定性與定量相結(jié)合的方式對(duì)方劑功效進(jìn)行分析，并實(shí)現(xiàn)量化的表達(dá)，是我們?cè)谥嗅t(yī)方劑學(xué)理論的數(shù)學(xué)建模方面進(jìn)行的嘗試，為研究把人的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為可形式化描述的知識(shí)的技術(shù)和方法進(jìn)行有效的探討，這不僅對(duì)中醫(yī)學(xué)術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的傳承具有原創(chuàng)的意義，而且對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的描述理論和計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)等技術(shù)的應(yīng)用研究，具有重要的價(jià)值。

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