江民財 李智彪 趙化勇 帥冬琴 劉敏

摘? 要：設(shè)計和開發(fā)煎煮方案推薦信息系統(tǒng)，適配中藥復(fù)方最合適的煎煮方案。分析經(jīng)典名方的煎煮信息模型，構(gòu)建經(jīng)典名方的信息表、屬性集和數(shù)據(jù)庫，整合中藥復(fù)方煎煮信息推薦算法，采用軟件工程方法，設(shè)計并開發(fā)煎煮方案推薦系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)中藥復(fù)方煎煮方案推薦，并完成數(shù)據(jù)信息無縫接入、檢索、批量管理、統(tǒng)計分析、方劑相似度計算等。系統(tǒng)不僅提供了經(jīng)典名方的檢索統(tǒng)計等功能，而且為患者提供了中藥復(fù)方科學(xué)煎煮推薦服務(wù)。

關(guān)鍵詞：煎煮信息模型；煎煮方案推薦；推薦系統(tǒng)

中圖分類號：TP311? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）05-0098-05

Research on the Recommendation System of Decoction Scheme of Chinese Herbal Compound Based on Classical Famous Prescription Decoction Method

JIANG Mincai1， LI Zhibiao1， ZHAO Huayong1， SHUAI Dongqin2， LIU Min3

（1.Jiangxi University of Chinese Medicine， Nanchang? 330004， China; 2.Shigang Central Primary School， Nanchang? 330106， China; 3.Information Discipline Department of School of Science and Technology， Nanchang University， Jiujiang? 332020， China）

Abstract： This paper designs and develops the information system of decoction scheme recommendation， and adapts the most suitable decoction scheme of Chinese herbal compound. By analyzing the decoction information model of the classical famous prescriptions， the information table， attribute set and database of the classical famous prescriptions are constructed， and the decoction information recommendation algorithm of the Chinese herbal compound is integrated. The software engineering method is adopted to design and develop the decoction scheme recommendation system. The system realizes the recommendation of decoction scheme of Chinese herbal compound， and completes the seamless access of data information， retrieval， batch management， statistical analysis， formula similarity calculation and so on. The system not only provides the functions of retrieval and statistics of classical famous prescriptions， but also provides the patients with the service of scientific decoction and recommendation of Chinese herbal compound.

Keywords： decoction information model; decoction scheme recommendation; recommendation system

0? 引? 言

“經(jīng)典名方”的起源可以追溯到“經(jīng)方”，在《漢書·藝文志》一書中有記載“經(jīng)方者，本草木之寒溫，量疾病之淺深，假藥味之滋”?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》[1-3]是我國現(xiàn)存最早關(guān)于藥物的專著，詳細(xì)記載了秦漢以來醫(yī)師和民間醫(yī)者的用藥經(jīng)驗，其中包括藥物煎煮方法和服用方法。張仲景的《傷寒雜病論》出現(xiàn)，使方劑的內(nèi)容更豐富，信息描述更完整[4]。經(jīng)典名方經(jīng)過歷史驗證和臨床應(yīng)用，證明了其藥方的有效性和實用性。

在現(xiàn)代有代煎、自煎、煎藥機(jī)煎煮等煎煮方法。代煎是由專業(yè)人員根據(jù)醫(yī)生開好的藥方或者中藥采用煎藥機(jī)器煎煮，這種采用煎藥機(jī)進(jìn)行煎煮的方法如同“大鍋飯”一樣，不可能一包藥材單獨煎煮，都是一鍋煎好，這種方法必然發(fā)揮不出藥物的最佳療效；自煎是指自己進(jìn)行煎藥全過程，普通人群對一些特殊藥材的煎煮過程難以控制，先煎、火候等難以控制，且耗時和精力巨大。

古人對藥物煎煮過程要求非常嚴(yán)格，古代名醫(yī)徐大椿[5]說過“煎藥之法，最宜深講，藥之效不效，全在乎此?！奔逯蠓椒ú粚Γy以發(fā)揮出藥物的最佳療效，甚至效果相反。特殊藥材要特殊煎煮，對火候[6-8]的控制也要求非常嚴(yán)格，步驟明確。故借鑒經(jīng)典名方傳統(tǒng)煎藥方法對于發(fā)揮藥物療效十分重要，研究和分析古代經(jīng)典名方的煎煮方法[9-12]和數(shù)據(jù)，符合現(xiàn)代信息化發(fā)展需要和國際化發(fā)展形勢。

《傷寒論》等書籍中的方劑信息字段中有方名、組成、劑量、功用、煎煮方法等信息，其中煎煮方法字段為古代表述，例如小柴胡湯的古代煎煮方法為“上七味，以水一斗二升，煮取六升，去滓，再煎，取三升，溫服一升，日三服?！逼胀ㄓ脩綦y以準(zhǔn)確理解古代表述的煎煮方法，更無法及時找到相似的經(jīng)典名方，借鑒經(jīng)典名方煎煮方法具有一定的難度，迫切需要一款中藥復(fù)方煎煮推薦系統(tǒng)。

鑒于此，針對《傷寒論》《金匱要略》[13]等古籍中的經(jīng)典名方數(shù)據(jù)，進(jìn)行人工處理和數(shù)據(jù)預(yù)處理；采用Python語言和MySQL數(shù)據(jù)庫，設(shè)計和開發(fā)中藥復(fù)方煎煮方案推薦系統(tǒng)[14，15]。

1? 煎煮信息模型設(shè)計

1.1? 信息需求

《傷寒論》《金匱要略》等古代書籍中，每首經(jīng)典名方包含方劑名稱、處方來源、方劑組成成分、劑量、功用、煎煮方法等描述信息，其中劑量和煎煮方法等采用古代描述方式，大多數(shù)人都是不會根據(jù)古代信息翻譯到現(xiàn)代的煎煮信息，利用起來較為困難。根據(jù)古代經(jīng)典名方的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建經(jīng)典名方煎煮信息模型，其中經(jīng)典名方信息分為基本信息和煎煮信息兩個層面，在每個層次建立層次屬性，信息需求如表1所示。

經(jīng)典名方煎煮方法中，對煎煮流程的特殊操作專有名詞進(jìn)行統(tǒng)計和解釋，此為煎煮信息模型附屬信息，部分釋義如表2所示。

1.2? 煎煮模型構(gòu)建

經(jīng)典名方信息需求分析后，首先要進(jìn)行經(jīng)典名方數(shù)據(jù)采集，采集過程嚴(yán)格遵循數(shù)據(jù)的規(guī)范性、準(zhǔn)確性和完整性。構(gòu)建煎煮信息模型，需對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，規(guī)范化表示采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)信息需求的屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)表示和錄入。

煎煮信息包括方名、加水量、文火、武火時長、最終煮取量等信息，且都是經(jīng)過現(xiàn)代單位折算而成的數(shù)據(jù)信息。

處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過屬性分析和多維屬性特征分析，構(gòu)建煎煮信息模型。煎煮信息模型構(gòu)建流程如圖1所示。

2? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)建

2.1? 系統(tǒng)需求分析

2.1.1? 功能需求

隨著中醫(yī)藥國際化，國內(nèi)的中醫(yī)藥數(shù)據(jù)挖掘研究不斷深入，對更加方便和快捷的管理信息系統(tǒng)要求越加嚴(yán)格。目前，通過文獻(xiàn)查找和現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析，很多都存在一定的不完善情況，難以滿足不同需求的客戶。對此，系統(tǒng)針對用戶不同需求而設(shè)定系統(tǒng)功能。

系統(tǒng)功能包括基本功能和煎煮推薦特色功能，基本功能主要有查找、增加、刪除、修改；煎煮推薦特色功能是系統(tǒng)核心功能，滿足用戶一般查詢方劑信息需求和獲取煎煮方案特殊需求。系統(tǒng)能夠?qū)τ脩?、方劑信息等進(jìn)行維護(hù)，也能對用戶設(shè)置權(quán)限級別。

2.1.2? 性能需求

經(jīng)典名方煎煮推薦系統(tǒng)需要能夠穩(wěn)定、高效和不間斷運行，要滿足以下性能需求。

2.1.2.1? 系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)時及時性和可靠性

系統(tǒng)處理方劑數(shù)據(jù)時的及時性和可靠性是系統(tǒng)必要的性能。在系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)中，必須考慮系統(tǒng)目前和今后可能承擔(dān)的數(shù)據(jù)梳理量，要使系統(tǒng)的處理數(shù)據(jù)能力和響應(yīng)時間滿足當(dāng)前用戶的需求。

2.1.2.2? 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和開放性

系統(tǒng)在開發(fā)時應(yīng)充分考慮今后系統(tǒng)各方面的擴(kuò)展性。在大數(shù)據(jù)時代，系統(tǒng)權(quán)限錯綜復(fù)雜，權(quán)限配置需要不斷更新和完善，所以系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性有利于解決此類問題。

2.1.2.3? 系統(tǒng)的易用性

古代經(jīng)典名方數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向的用戶有醫(yī)生、病人、系統(tǒng)管理員等，用戶類型復(fù)雜、計算機(jī)操作水平良莠不齊。開發(fā)時應(yīng)考慮該系統(tǒng)操作界面的簡便、快捷，系統(tǒng)能夠提供良好的可視化操作界面和易用的人機(jī)交互界面。

2.1.3? 可靠性需求

系統(tǒng)出現(xiàn)故障有可能給用戶造成巨大損失，因此，系統(tǒng)的可靠性要求非常高，定時對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份可有效減少損失。同時采用測試機(jī)制測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，確保用戶獲取的數(shù)據(jù)一致。

2.2? 系統(tǒng)設(shè)計

構(gòu)建煎煮方案推薦系統(tǒng)時，圍繞業(yè)務(wù)目標(biāo)和技術(shù)目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，業(yè)務(wù)目標(biāo)重點是實現(xiàn)與煎煮和服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)領(lǐng)域及各個功能間的信息共享和有效協(xié)同；技術(shù)目標(biāo)重點在構(gòu)建統(tǒng)一、高效和安全的中藥復(fù)方煎煮方案推薦系統(tǒng)一體化服務(wù)平臺。

系統(tǒng)目的是實現(xiàn)用戶查詢經(jīng)典名方信息和推薦煎煮方案。采用B/S架構(gòu)[16-18]和Python語言開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)經(jīng)典名方信息管理、開方及煎煮信息管理、煎煮方案推薦等功能。系統(tǒng)功能如圖2所示。

2.3? 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.3.1? 經(jīng)典名方信息管理

經(jīng)典名方煎煮信息數(shù)據(jù)庫中，基本信息包括出處、處方制法和用法，組成信息包括藥味名稱、基原及用藥部位、炮制規(guī)格、折算劑量等屬性。用戶可查找經(jīng)典名方的詳細(xì)煎煮信息及煎煮方法釋義。系統(tǒng)界面如圖3所示。

2.3.2? 開方及煎煮信息管理

醫(yī)生擁有開方權(quán)限，開出的處方信息及其煎煮信息按照數(shù)據(jù)字段存儲到本地數(shù)據(jù)庫中，并可供查詢、統(tǒng)計和調(diào)用等操作，界面如圖4所示。

2.3.3? 方劑多維相似計算

方劑相似度計算作為一種輔助功能，可為醫(yī)生等提供查詢處方的相似方劑及該相似方劑的煎煮信息，從而起到輔助作用。相似度對比可從方劑組成成分、劑量、功用三個維度分別進(jìn)行相似度計算，得到三個維度的最相似方劑及其煎煮信息，界面如圖5所示。

2.3.4? 煎煮方案推薦

煎煮方案推薦是在方劑多維相似基礎(chǔ)上進(jìn)行煎煮信息融合，方劑組成成分、劑量、功用三個維度分別采用Jaccard相似系數(shù)、夾角余弦相似[19]、LDA（Latent Dirichlet Allocation）主題模型[20]方法進(jìn)行相似度計算。得到三個維度上最相似方劑及其煎煮信息。三維度算法特點及計算公式如表3所示。

方劑組成成分、劑量、功用三個維度進(jìn)行相似度計算，若只從三個維度進(jìn)行煎煮方案推薦，則可給出三種煎煮方案，容易造成失誤。因此，結(jié)合對煎煮算法和傳統(tǒng)古方煎煮邏輯的探索，提出將三者煎煮方案進(jìn)行相似度加權(quán)方法融合得到最相似方劑的煎煮信息，將煎煮方案推薦給用戶。功能如圖6所示。

2.3.5? 煎煮信息統(tǒng)計查詢

統(tǒng)計查詢模塊主要為用戶提供統(tǒng)計和查詢功能，包括統(tǒng)計經(jīng)典名方中功用相同經(jīng)典名方、查詢經(jīng)典名方煎煮信息等功能。用戶可根據(jù)需要進(jìn)行查詢和統(tǒng)計，例如，搜索經(jīng)典名方中所有的補(bǔ)血劑，便可直接通過該功能滿足統(tǒng)計需求。功能主要體現(xiàn)在煎煮方法查詢和統(tǒng)計上，用戶有煎煮的需求，通過該系統(tǒng)能夠很好地達(dá)到目的。

2.3.6? 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊方便管理系統(tǒng)，對管理員及功能權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一管理。建立安全機(jī)制，包括角色、權(quán)限設(shè)置等。根據(jù)系統(tǒng)用戶角色劃分為管理員、醫(yī)生和普通用戶，可根據(jù)用戶角色給予相應(yīng)權(quán)限，例如醫(yī)生有開方權(quán)限，而普通用戶沒有。啟動系統(tǒng)管理，以系統(tǒng)管理員身份登錄，可設(shè)置角色和用戶權(quán)限及各功能使用，根據(jù)需求管理數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)。

2.3.7? API接口服務(wù)

API（Application Programming Interface）[21]是一種應(yīng)用程序接口，客戶端與服務(wù)端應(yīng)用通信的橋梁，第三方軟件或應(yīng)用可通過訪問API接口，獲取中藥復(fù)方煎煮方案推薦服務(wù)等。系統(tǒng)提供經(jīng)典方劑信息、煎煮信息查詢和煎煮方案推薦等服務(wù)接口。

2.4? 運行效果

系統(tǒng)總體布局及構(gòu)建完成后，系統(tǒng)需完成功能測試、數(shù)據(jù)測試和用戶界面測試，功能測試包括系統(tǒng)是否能正常登錄、使用其中功能存在查詢不到等信息反饋、管理員是否能對各項信息進(jìn)行操作、間接測試關(guān)聯(lián)操作是否正常等；數(shù)據(jù)測試主要是測試用戶某需求數(shù)據(jù)是否能正常得到。用戶界面測試主要是對頁面按鈕事件、文本、錯誤提示和預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對比，對出現(xiàn)的問題不斷進(jìn)行調(diào)試和完善。目前，系統(tǒng)在不斷調(diào)試和完善過程中，對出現(xiàn)的問題及需要增添的內(nèi)容進(jìn)行不斷的修改和擴(kuò)充，使得用戶能夠更加方便簡潔的使用系統(tǒng)。

以測試煎煮方案推薦為例進(jìn)行測試，用戶輸入白頭翁湯的處方信息“白頭翁31.2 g 黃柏46.8 g 黃連46.8 g 秦皮46.8 g”，該用戶所需目的是想要得到該處方的煎煮方案，通過該系統(tǒng)能夠很好地滿足。系統(tǒng)通過相似度計算和加權(quán)方法得到的最佳輸出推薦煎煮方案：加水量為1 386毫升、武火時長為4.7分鐘、文火時長為54.8分鐘，在使用該功能過程中，各項操作均正常。

3? 結(jié)? 論

通過分析古代經(jīng)典名方的制法、用法、炮制規(guī)格、功用主治、煎煮方法等數(shù)據(jù)信息，建立經(jīng)典名方煎煮信息模型、數(shù)據(jù)庫以及構(gòu)建中藥復(fù)方煎煮方案推薦系統(tǒng)。系統(tǒng)中的相似方劑查詢和煎煮推薦功能可為醫(yī)生等提供重要的輔助作用，最大程度借鑒經(jīng)典名方煎煮思想和煎煮邏輯。推動中醫(yī)藥現(xiàn)代化和智慧醫(yī)療發(fā)展，同時更好地傳承古代中醫(yī)藥文化。

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作者簡介：江民財（1996—），男，漢族，江西九江人，碩士研究生在讀，研究方向：中藥個性化煎煮；通訊作者：李智彪（1981—），男，漢族，江西撫州人，副教授，碩士，研究方向：中醫(yī)藥信息化研究；趙化勇（1999—），男，漢族，安徽淮北人，碩士研究生在讀，研究方向：自然語言處理；帥冬琴（1996—），女，漢族，江西九江人，本科，特崗教師，研究方向：數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)；劉敏（1981—），女，漢族，江西南昌人，副教授，碩士，研究方向：軟件工程。

收稿日期：2022-10-25

基金項目：江西省教育廳科技計劃（GJJ171452，GJJ180656）；江西省中醫(yī)藥管理局科技計劃（2022B1075）；江西中醫(yī)藥大學(xué)研究生創(chuàng)新專項資金項目（JZYC21S77）