許 強(qiáng)，鄭秀麗，何成詩，張藝凡，孫劍鋒，陳 駿

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610075)

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病機(jī)有向圖模型及其ISO-R組合法則

許 強(qiáng)，鄭秀麗，何成詩，張藝凡，孫劍鋒，陳 駿

(成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610075)

中醫(yī)病機(jī)體現(xiàn)著病位、病因、病性等基本辨證要素，是一組基本辨證要素的規(guī)律集合。但一組基本辨證要素的任意集合不一定能構(gòu)成病機(jī)，只有滿足特定的組合規(guī)律才能構(gòu)成病機(jī)。因此，一組基本辨證要素集合成病機(jī)的核心在于其內(nèi)在的特定組合規(guī)律。借鑒數(shù)學(xué)中有向圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，引申探討病機(jī)的有向圖數(shù)學(xué)表達(dá)模型，并在該模型的基礎(chǔ)上探討構(gòu)建基本辨證要素以及構(gòu)成病機(jī)的組合規(guī)律(即ISO-R法則)，為中醫(yī)構(gòu)建中醫(yī)智能辨證醫(yī)理模型提供新的數(shù)學(xué)方法。

病機(jī)；有向圖；ISO-R法則；智能辨證；基本辨證要素

有向圖是計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展中的一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)為研究具有相互關(guān)系(如因果關(guān)系)的元素集合，已廣泛滲透應(yīng)用于邏輯學(xué)、人工智能、工程造價(jià)等各個(gè)研究領(lǐng)域[1-2]。近年來，有學(xué)者將該理論引入中醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如在中藥藥理學(xué)研究中，網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的發(fā)展取得了較大突破，而網(wǎng)絡(luò)流理論的本質(zhì)為圖論的分支，網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)為帶權(quán)的有向圖[3]，但該理論在中醫(yī)學(xué)的其他領(lǐng)域中應(yīng)用尚少。筆者發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)病機(jī)的規(guī)律特點(diǎn)與有向圖是很好的結(jié)合點(diǎn)，因此，本文旨在探討通過有向圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建病機(jī)的數(shù)學(xué)表達(dá)模型，進(jìn)而探索新的中醫(yī)智能辨證數(shù)學(xué)方法。

1 病機(jī)中醫(yī)學(xué)定義

中醫(yī)理論認(rèn)為，病機(jī)指疾病發(fā)生、發(fā)展與變化的機(jī)制?！安C(jī)”一詞首見于《素問·至真要大論》，后又有學(xué)者將其解釋為“病之機(jī)要”。隨著中醫(yī)理論的不斷發(fā)展，病機(jī)的定義逐漸被大家闡釋為機(jī)體病理變化的一般規(guī)律[4]。按照上述定義，病機(jī)包括兩方面的內(nèi)容：病理變化本身及其相互之間的關(guān)系，而這種關(guān)系包含兩兩病理變化之間的局部關(guān)系與所有病理變化之間的整體關(guān)系。

《中醫(yī)醫(yī)學(xué)百科·中醫(yī)學(xué)》指出：證是“綜合分析了各種癥狀和體征，對(duì)于疾病處于一定階段的病因、病位、病性以及邪正雙方力量對(duì)比各方面的病理概括”。故證有以下兩方面的特點(diǎn)或?qū)傩裕阂皇亲C反映了疾病的病因、病位、病性以及邪正相爭(zhēng)的狀況和趨勢(shì)[5]；二是證具有時(shí)相性特點(diǎn)，或者說證具有動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)，證的時(shí)相性與動(dòng)態(tài)性是相互聯(lián)系的[5]。

根據(jù)上述證的特點(diǎn)與屬性，顯然，辨證的關(guān)鍵和基本要求，即是確定疾病的病位、病因與病性[5]。現(xiàn)代臨床上，將由病因、病位、病性等基本辨證要素相互組合而構(gòu)成的證名作為比較完整、規(guī)范的名稱已成為共識(shí)[5]。任何復(fù)雜的證都是由病位、病因與病性等辨證要素排列組合構(gòu)成的[6]，如{肝，膽，濕熱}組合構(gòu)成肝膽濕熱證型，{心，血虛}組合構(gòu)成心血虛證型等。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中醫(yī)臨床診療術(shù)語—證候部分》，共收錄了臨床常見證800條，而這800條證候名無一例外都是由病位、病性、病因等50項(xiàng)左右的基本辨證要素組合而成[5]。

2 病機(jī)有向圖定義

病位、病因與病性等辨證要素構(gòu)成了基本病機(jī)，而任何復(fù)雜病機(jī)都是由基本辨證要素排列組合而成，但并非各個(gè)基本辨證要素都可以任意排列組合，其必須符合一定的組合規(guī)則，這種組合規(guī)則是建立在兩兩基本辨證要素之間的相互關(guān)系基礎(chǔ)之上。因此，病機(jī)的組合包含的核心內(nèi)涵要素有三：一是基本辨證要素集合；二是基本辨證要素關(guān)系集合；三是組合規(guī)則。換句話說，任何復(fù)雜病機(jī)均可表達(dá)為以下有序三元組：{基本辨證要素集合，基本辨證要素關(guān)系集合，組合規(guī)則}[1-6]，而這個(gè)表達(dá)式恰好符合有向圖的定義。

2.1 基本辨證要素集合

中醫(yī)理論體系下，基本辨證要素主要包括病因、病位、病性等，筆者根據(jù)模型需要確定了107項(xiàng)基本辨證要素。分別為：①基本的病因或病性：如風(fēng)邪、里熱、陰虛等，總共32項(xiàng)，選自《常見癥狀中醫(yī)鑒別診療學(xué)》[5]；②基本的復(fù)合病因：如痰濕等，總共12項(xiàng)，選自《常見癥狀中醫(yī)鑒別診療學(xué)》[5]；③基本的病位-病性或病位-病因組合：如肝陰虛、胃熱等，總共63項(xiàng)，選自《中醫(yī)診斷學(xué)》臟腑辨證篇目[4]。

2.2 基本辨證要素關(guān)系集合

筆者將基本辨證要素之間的兩兩關(guān)系稱之為基本辨證要素關(guān)系，在研究中，基本辨證要素關(guān)系可分為：因果關(guān)系、并列關(guān)系、從屬關(guān)系三種關(guān)系類型。

①因果關(guān)系：以符號(hào)“→”表示，如氣滯→血瘀。

②并列關(guān)系：以符號(hào)“||”表示，如肝陰虛||腎陰虛(對(duì)應(yīng)于肝腎陰虛這一證候)。

③從屬關(guān)系：以符號(hào)“?”表示，如氣虛?肺氣虛。

2.3 組合規(guī)則(即ISO-R法則)

傳統(tǒng)中醫(yī)人腦辨證的本質(zhì)為根據(jù)癥狀推導(dǎo)病機(jī)的“歸因”推理過程，“歸因”即將每個(gè)癥狀的原因進(jìn)行綜合分析，從而最終得出一個(gè)共同的原因。當(dāng)每個(gè)癥狀對(duì)應(yīng)的基本辨證要素相同時(shí)，辨證是合理的；然而，當(dāng)每個(gè)癥狀對(duì)應(yīng)的基本辨證要素不相同，且這些基本辨證要素關(guān)系的遞歸能夠通過一個(gè)共同的基本辨證要素解釋余下的基本辨證要素時(shí)，辨證也是成功的。

有向圖理論可為整個(gè)辨證模型提供數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。病機(jī)為一組基本辨證要素的集合，集合中的所有元素必須滿足能夠通過基本辨證要素關(guān)系的遞歸得到一個(gè)共同的基本辨證要素。由有向圖理論分析，遞歸得到一個(gè)共同的基本辨證要素，表現(xiàn)為通過基本辨證要素關(guān)系的傳遞，存在有且僅有的基本辨證要素與其余的基本辨證要素都是可達(dá)的。如果我們將該有向圖通過鄰接矩陣存儲(chǔ)，從圖的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上講，遞歸得到一個(gè)共同的基本辨證要素表現(xiàn)為有向圖中有且僅有一個(gè)入度[1-2]為0的結(jié)點(diǎn)((IS there the Only Root)簡(jiǎn)稱ISO-R法則)，故ISO-R==1表示“歸因”成功，ISO-R==0表示“歸因”失敗。

2.4 病機(jī)的有向圖抽象數(shù)據(jù)類型定義

圖1 抽象數(shù)據(jù)類型定義病機(jī)-有向圖

抽象數(shù)據(jù)是指一些數(shù)據(jù)以及對(duì)這些數(shù)據(jù)所進(jìn)行的操作的集合。病機(jī)的有向圖抽象數(shù)據(jù)類型定義如圖1所示，定義完成的有向圖簡(jiǎn)稱病機(jī)-有向圖。如圖所示，病機(jī)的本質(zhì)為基本辨證要素集合的排列組合，即數(shù)據(jù)對(duì)象V與數(shù)據(jù)關(guān)系R[1-2]。但任意的排列組合不一定能構(gòu)成病機(jī)，只有符合ISO-R法則(即核心操作P)時(shí)才能構(gòu)成病機(jī)。通過病機(jī)的有向圖模型，我們能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)方法直接判斷給定的基本辨證要素集合是否能夠構(gòu)成病機(jī)。

3 病機(jī)有向圖模型的價(jià)值與意義

數(shù)學(xué)模型的價(jià)值在于將抽象的事物通過數(shù)學(xué)方法表達(dá)，最終通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，病機(jī)的有向圖模型為中醫(yī)與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的交叉提供了新的思路。

目前中醫(yī)智能辨證系統(tǒng)領(lǐng)域多以模糊數(shù)學(xué)為工具，通過模糊聚類分析、模糊綜合評(píng)判、簡(jiǎn)單模式識(shí)別(最大隸屬原則法)和復(fù)雜模式識(shí)別(海明距離，貼近度)等方法將待求癥狀組與后臺(tái)預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)證型進(jìn)行匹配，并最終篩選出匹配度最高的標(biāo)準(zhǔn)證型為待求癥狀組的證型。在該辨證模型下，系統(tǒng)或開發(fā)者必須窮盡列舉并存儲(chǔ)臨床中可能的各種標(biāo)準(zhǔn)模式，從而產(chǎn)生了“證型爆炸問題”。如朱文峰老師在其研究中存取了1 500個(gè)標(biāo)準(zhǔn)證名模式，并采取了“調(diào)閾”“兼容”等方法，利用空間度量法、變換減維(或增維)法等形成了500多個(gè)演繹證名模式[2]。但正如朱文峰老師所言，這種靜態(tài)列舉存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)證名模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能覆蓋臨床[7]。

而在有向圖的數(shù)據(jù)模型中，我們只需靜態(tài)列舉存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的基本辨證要素(約100條左右)以及基本辨證要素之間的相互關(guān)系，然后運(yùn)用ISO-R法則動(dòng)態(tài)生成病機(jī)。相比目前智能辨證系統(tǒng)中窮盡列舉標(biāo)準(zhǔn)證名模式的方法，ISO-R法則完全回避了證型爆炸問題[7]。

4 結(jié)語

癥狀組與癥狀之間存在著集合關(guān)系，而在中醫(yī)理論體系下，癥狀與基本辨證要素存在著映射關(guān)系，而病機(jī)的有向圖模型以及ISO-R法則演繹了基本辨證要素生成復(fù)雜病機(jī)的動(dòng)態(tài)規(guī)律，通過以上關(guān)系(如圖2)可以完成從癥狀組到病機(jī)的辨證過程，該模型為中醫(yī)智能辨證模型提供了新的思路。

圖2 癥狀組與病機(jī)的映射關(guān)系

[1] 嚴(yán)蔚敏,吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語言版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997.

[2] Reinhard Diestel著.于青林等譯.圖論[M].北京:高等教育出版社,2013.

[3] 田玲,曾濤,陳蓉.基于SimRank的中藥“效-效”相似關(guān)系挖掘 [J].計(jì)算機(jī)工程,2008,34(12):242-244.

[4] 王憶勤.中醫(yī)診斷學(xué)[M].北京:中國(guó)中醫(yī)藥出版社,2004.

[5] 朱文峰.常見癥狀中醫(yī)鑒別診療學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2002.

[6] 朱文峰.證素辨證學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2008.

[7] 秦篤烈.中醫(yī)計(jì)算機(jī)模擬及專家系統(tǒng)概論[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1989.

(責(zé)任編輯：尹晨茹)

2014-05-06

成都中醫(yī)藥大學(xué)2013年度?；鹳Y助項(xiàng)目

許強(qiáng)(1987-)，成都中醫(yī)藥大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)橹嗅t(yī)智能辨證數(shù)字化。

鄭秀麗(1981-)，醫(yī)學(xué)博士，成都中醫(yī)藥大學(xué)講師，研究方向?yàn)橹嗅t(yī)智能辨證數(shù)字化。E-mail：zhengxiuli023@163.com。

TP391.7

A

1673-2197(2014)18-0036-02