中医处方智能分析系统的研究与实践

1、中医处方智能阐发体系的研究与理论刘晓峰,任廷革,高全泉,张帆,冯雷,孙燕,肖永华【关键词】中医方剂；量化阐发；中医处方智能阐发体系“中医处方智能阐发体系是有推理规矩(中医学知识)参与对中医方剂举行量化阐发的支持体系,简称为pias,“代表中医学,“p代表处方,“i代表智能,“as是阐发支持体系,为决议支持体系“ds的一个变种。1中医处方智能阐发体系研究的切入点名老中医的履历重要表如今其临证医案上,对医案的阐发是其履历继续的关键环节。医案中有处方、临床表现、诊断、辨证、立法、批评等多少要素,而pias仅以处方为阐发工具,以中医诊得的患者临床表现为唯一参照信息,如许的数据要求是为了研究的客不雅性,

2、只有做到客不雅,才有大概得到可靠的效果,从而创造纪律,由于纪律是客不雅的。“处方是大夫辨证论治的落足点,它固然是主不雅头脑的产物,但是全部疗效的获得都是源于处方的详细内容,这是没有争议的。从这个角度来说,处方是研究大夫履历最客不雅的数据,而我们的目的是为了相识处方获得疗效的缘由,因此我们的研究以“处方作为切入点。“临床表现是中医思辨的紧张根据,也极具客不雅的特性,固然客不雅天下是通过主不雅天下来熟悉的,尤其是中医的四诊信息会有一些主不雅的因素参与,但它绝非黑箱,而是具有开放体系的特性(在场的人均可以得到),相对而言是比力客不雅的信息,因此成为我们阐发处方的紧张参照数据。至于大夫的诊断、辨析、批

3、评等信息,均带有显着的主不雅性,具有黑箱的特性,是我们研究处方时需回避的。即不克不及把这些信息作为研究的根据,不然在逻辑上会违犯客不雅性,而使研究的效果不成靠。但这不是说这些信息不紧张,相反,我们把这些信息做为阐发效果的紧张评价参照。当相对客不雅的阐发和人的主不雅熟悉获得同等的时间,将意示着阐发效果的可靠和阐发要领的乐成。2中医处方智能阐发体系的研究目的pias的研究目的是用定性定量的要领来阐发医家处方,从而得到医家辨证论治的思绪,同时用量化数据的方法(情势化的)表达出来,固然这种量化表达的观点差异于实行科学研究的数据,而是基于数学要领的同等化的宏不雅量化的表达。所谓“数学要领,在我们的研究中

4、表现为近似推理方面；所谓“同等化,便是确定一种量化盘算的尺度；所谓宏不雅量化,即全部盘算的量化效果只表现大孝强弱、几多的相对意义。pias详细实现的目的是用智能阐发技能来阐发临证医案要素(辨证、立法)的下述7个方面：盘算处方构成各药物的作用力度；盘算处方综合药性的强度；盘算处方综合药味的强度；盘算处方综合归经的强度；盘算处方种种成果的强度；猜测处方的顺应证；阐发处方对临床表现的存眷度。3中医知识的表达与应用要想阐发方剂的成果必须明白其构成药物在人体中的作用,而这种作用受到多种因素的影响,归纳起来重要是以下4个方面：药物的剂量、药物的配伍干系、人体的内环境、药物的炮制及用法1。这4个方面既是体系

5、阐发方剂所必须的输入条件,同时也是方剂阐发所必要的中医知识的范畴。此中药物的配伍干系、剂量、炮制均可以在处方的构成中反响出来,而机体环境那么由患者的病症体征表现出来。药物的用法由于特别用法相对较少,为减化模子临时不予思量。因此,pias体系所必要的中医知识有3个方面：药物的根本知识,如常用剂量范畴、药性、药味、归经、药物成果；药物间配伍干系的知识；药物成果与人体内环境干系的知识。这些知识的表达要领并不庞大,平凡的矩阵、列表即可恰本地举行表达,但要想把这些知识应用到方剂阐发的盘算中,那么必要创立公正的盘算模子。3.1量效干系模子量效干系模子是为了办理药物剂量对药物作用力度影响的题目,即怎样根据处

6、方的药物剂量盘算出药物的孝敬度,使差异性子的药物作用可以在同一尺度下举行比力。因此,我们提出归一化“相对药量的观点。相对药量思量了药物用量受到药物性子的影响因素,思量了药物有差异的用量范畴,思量了处方药物用量相对用量范畴的干系。因此,相对药量表达的是药物用量的权重,它是个可以做比力的无纲量。其详细的盘算模子是一个药物相对药量与现实剂量成正相干的函数,且盘算出的相对药量有上下限,上下限的值与详细药物的用量范畴有关。在量效干系模子盘算出相对药量的底子上,根据方剂的相干知识可进一步盘算出药物种种药效的强度。3.2药效干系模子药效干系模子是为了办理中药配伍对中药作用影响的题目,即在处方各药物相对药量的

7、环境下,怎样根据其配伍干系盘算出药物种种药效的强度,从而得出整个方剂的成果强度。传统熟悉的中药配伍干系,大多都是由药物之间药效的彼此作用表现的,在方剂中表现为多对多的干系,假设我们可以或许盘算出药效之间的彼此作用力度,就能盘算出整个方剂的综合成果强度。药效的作用性子包罗：协同作用、按捺作用、再生作用等3种。此中协同作用包罗单向协同与双向协同,按捺作用有强彼此按捺与弱彼此按捺,再生作用那么是指两种药效配合作用产生出新的药效。于是创立了药效强度向量的观点,其向量标的目的由药物的性、味、归经等性子决定,两个药物向量间的夹角所形成的函数干系为药物间贴近度,药效强度受到药物用量和药效彼此作用性子的影响,

8、并据此创立了药效干系模子。药效彼此作用性子,通过人工智能中的推理规矩(即知识)来表现。推理规矩由中医专家按照中医理论和履历给出。在以往的研究中,这些规矩简直立,前后颠末了王永炎、刘渡舟、王绵之、鲁兆麟、李庆业、庞鹤、任廷革等中医专家的认定,颠末了吕湘滨、高媛、杨斌、高剑波、刘阳、王欣、张胜昔、孙燕、张彦红等研究生课题的应用,历时10余年,从阐发的效果来看,这些知识已趋于成熟。3.3效证干系模子证反响了疾病生长历程中某阶段或某部位的病理变革本色,其本色反响了人体的内环境,即方剂产生作用的环境。同一方剂在差异的人体内环境下大概产生完全差异的作用,但是一个有履历的大夫可以根据方剂的构成推断出方剂大概

9、顺应的证及其大概产生的作用。这就是中医方证相应的原理。效证干系模子那么通过效证干系的知识,利用已经得到的方剂团体成果对方剂大概作用的证举行推断和猜测。3.4效候干系模子候即患者的临床表现,是人体内环境在外的显现。效候干系模子与效证干系模子都是办理方剂药效对人体内环境作用的盘算题目,但是候比证更具直不雅性,因此,利用候来反响人体内环境的状态可以最大限度地淘汰主不雅因素对阐发效果的影响,使阐发效果更可信。通过临床病症体征与药效干系的相干知识,以及方剂团体成果强度,可以创造在方剂中真正起治疗作用的药效,还可以对病症体征举行赋值,寻出当火线剂最针对的病症体征。4中医处方智能阐发体系的布局pias的体系

10、布局重要由4大模块构成：阐发窗体(含对话窗体)；处方阐发模块(含知识库、模子库、数据库)；说明模块；办理模块。对话窗体：与用户举行对话,可以举行成果的选择、实行、输入方证信息。阐发窗体：卖力吸收用户录入的数据、表现各项阐发效果及相应的说明。处方阐发模块：卖力对输入的信息举行阐发,对方剂团体的性、味、归经、成果、证候及病症举行量化表达的盘算。知识库：存储处方阐发的相干知识,如药效干系表、效证干系表、候效干系表。模子库：包罗相对药量盘算模子、处方综合药性盘算模子、处方综合药味盘算模子、处方综合药物归经盘算模子、药物贴近度盘算模子、处方成果盘算模子、处方顺应证盘算模子、处方挑选后成果盘算模子、处方挑

11、选后顺应证盘算模子、病症体征权重盘算模子等。数据库：包罗用户输入的方证数据、中药数据库、8种词汇表等。办理模块：包罗知识库维护表(知识库维护职员利用)、知识库查抄模块(对知识库的知识表现是否切合规矩举行查抄)、知识库查抄窗体(表现知识库内知识及查抄效果)、模子步伐维护、数据库维护等。5中医处方智能阐发体系的阐发流程(见图1)从阐发流程图可以看出,此软件具有少输入(处方和临床表现),多输出(处方药物作用力度、处方综合药性、处方综合药味、处方综合归经、处方综合成果、处方顺应证、挑选处方最适成果、挑选处方最适证候、病症体征主次排序)的上风,这具备了智能软件的特性。6中医处方智能阐发体系的重要成果6.

12、1阐发成果阐发给定的方剂构成、剂量,通过量效干系模子和药物相干知识,得出每味药可以比力的作用力度以及药性、药味、归经的值,在此底子上颠末简朴的加和,即可以得出整个方剂的性、味、归经的量化效果。在药物作用量阐发的底子上,应用药物成果的知识和成果间干系的知识,通过模子的盘算,可以得出方剂团体的成果可比力值。方剂团体成果的作用量后,根据成果与证候的相干知识,利用效证模子举行盘算,可以得出方剂所顺应的证候的可比力值。在方剂团体成果的作用量后,根据成果与病症的相干知识,通过效症模子对方剂相干病症举行赋值。6.2说明成果pias对方剂的阐发是创立在中医知识模子的底子上,全部得出的效果均可以明白到场盘算的要

13、素,因此就具有对阐发效果做出说明的大概。pias可以对阐发所得的全部效果给出盘算的根据,从而对盘算效果举行说明。比方：小青龙汤综合药性“温的强度为“504,其根据那么是“桂枝,108；麻黄,108；细辛,146；半夏,100；五味子,42。也就是药性为“温的药物的相对药量的加和。小青龙汤综合成果中“发汗的强度为“703,其根据那么是“桂枝108：麻黄(解表双协：108*0.47851.6)、干姜(逐寒单协：150*0.29343.93,温肺单协：150*0.29343.93)、白芍(和营单协：26*00)、细辛(散寒双协：146*0.36853.66,温肺单协：146*0.36853.66),

14、麻黄108：桂枝(解表双协：108*0.47851.6)、干姜(逐寒单协：150*0.20230.34,温肺单协：150*0.20230.34)、白芍(和营单协：26*0.1062.74)、细辛(散寒双协：146*0.42361.71,温肺单协：146*0.42361.71)。pias说明成果表达另有必然的短缺,由于成果的盘算模子较庞大,以是对成果的说明必须结合盘算模子才气轻易看明白其意义,而为了表现的简便,在说明时对成果的有用位举行了截取,使得说明的效果与现实盘算效果大概出现微小的偏向。6.3输出成果pias的输出成果有3种：效果另存、转为sv支持体系、批量处置惩罚。“效果另存是面向平凡用户

15、的数据下载步伐,重要的作用是将阐发效果的数据下载,对体系检索出的案例处方及相干阐发数据,可以在此成果的引导下存储。“转为sv支持体系是面向特别用户的数据接口步伐,重要作用是把当前对所选处方的全部量化数据举行归一化处置惩罚转身阐发软件sv2能吸收的数据格式。“批量处置惩罚是面向平凡用户的数据转换步伐,重要作用是把多个方剂阐发效果转换成列表格式,通过表格处置惩罚软件的成果实现数据比力的可视化。在转换之前,可就处方构成、处方综合性味归经、处方成果、处方顺应证、挑选后处方成果、挑选后处方顺应证、处目的对的病症体征等多项内容举行选择。此中处方构成、处方综合性味归经、处方成果为默认选项。6.4知识库办理成

16、果pias中的知识库计有方剂表、中药表、药效干系表、效证干系表、效候干系表等。中药表计录的是药物根本知识,共有常用中药460笔纪录,药效干系表、效证干系表、效候干系表纪录的是相应的知识规矩,如今每表均有3000条摆布纪录。这一数字仅仅是开端的,随着研究的深化,这些数字还会不竭地增长,大概会增长到上万条,但理论上说这个数应该是有极限的。由于药效干系、效证干系和效候干系的庞大性,在填写时很轻易出现笔误,以是除了简朴的数据办理,有需要提供知识规矩查抄的成果,对一些违犯逻辑的规矩举行提示以便纠正。7中医处方智能阐发体系测试与阐发效果限于本次研究属于要领探究,故对软件的测试重点放在对软件“阐发成果的测试

17、方面,思量到测试数据的种类越是富厚那么越能测试出软件的成果,因此,此次测试结合研究生的科研课题,接纳3个差异方面的数据来举行,分述如下。7.1对及时纪录医案的测试与阐发以本工程中纵向课题组提供的名老中医医案为阐发工具,从这些医案中寻出及时纪录的300个医案的近千首方剂举行阐发。与纵向课题组提供的辨证结论、立法和按语等举行比较,个案阐发符合率达90%。7.2对文献医案的测试与阐发文献医案是专家们经心整理后的医案纪录,我们以董建华、王永炎主编?中国当代名中医医案英华?的近百个医案为测试工具,个案阐发符合率达97%。7.3经典方剂的测试与阐发?伤寒论?中的处方不停被行业中人称作“经典方剂,对这些方剂

18、的熟悉颠末近2000年的医疗理论,根本获得了同等,我们用pias对?伤寒论?112方举行了阐发,以?伤寒论?课本的阐发作为参照,个案阐发的符合率达98%。8中医处方智能阐发体系研制结论颠末pias研制和对500多例案例处方的阐发实行,其结论有以下几个方面：中医方剂药物相对药量的观点与量化盘算是医案处方相干因子量化阐发的基矗药效强度、药性强度、药味强度、药物归经强度的观点和量化盘算是医案处方成果量化阐发的紧张基矗提出了药效强度向量的观点,按照向量投影,提出了药效强度作用方法为“eiei+ej3,此中“为两味药性味归经的贴近度。以此为底子,方案出一组方剂成果强度作用模子,表现药效彼此作用的中医方剂成果的量化盘算得以实现。以方剂成果量化为底子