數(shù)學(xué)在中藥學(xué)中的應(yīng)用

曹強(qiáng) 李會(huì)敏

【摘 要】?中藥學(xué)是研究中藥的理論和臨床應(yīng)用的學(xué)科，其內(nèi)容包括了中藥學(xué)的概念、起源與發(fā)展亦包括中藥的種植與采集，各種藥材的功效，以及在保證藥效的前提下，如何增加藥材的產(chǎn)量。而數(shù)學(xué)則是研究數(shù)量、變化以及統(tǒng)計(jì)方法的一門學(xué)科，由計(jì)算與對(duì)各種情況的觀察并記錄數(shù)據(jù)中產(chǎn)生。通過對(duì)具體數(shù)學(xué)問題進(jìn)行討論分析，可以利用數(shù)學(xué)為中藥學(xué)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】? 數(shù)學(xué);中藥學(xué);應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】R969.4????? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B?? 【文章編號(hào)】1005-0019（2020）05-135-01

1 數(shù)學(xué)模型在中藥生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前全國用于制作飲片與中成藥的中藥共有一千余種。我國中藥資源儲(chǔ)備豐富，但隨著我國人民生活水平及平均壽命的同時(shí)提高，國際與國內(nèi)市場對(duì)中藥需求均不斷上升，增加中藥產(chǎn)量刻不容緩，而利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)建模等知識(shí)促進(jìn)中藥材的科學(xué)增產(chǎn)，并利用數(shù)學(xué)知識(shí)調(diào)研中醫(yī)藥市場需求，合理調(diào)配生產(chǎn)資料則可促進(jìn)中藥產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。在中草藥種植與生產(chǎn)方面，離不開對(duì)數(shù)據(jù)及趨勢的分析和整理。據(jù)調(diào)查，目前我國中藥市場規(guī)模在2015年至2017年不斷擴(kuò)大，中草藥種植面積亦隨之?dāng)U大。為防止“價(jià)賤傷農(nóng)”及“一藥千金”，應(yīng)當(dāng)合理分析需求變化趨勢以及時(shí)調(diào)節(jié)生產(chǎn)，并建立模型直觀反映市場及生產(chǎn)擴(kuò)大趨勢。這一切都需要使用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行合理調(diào)研和說明指導(dǎo)，為中藥的生產(chǎn)和提供指導(dǎo)。例如，建立模型能夠最直觀的反映出各種數(shù)據(jù)變化的趨勢。

2 數(shù)學(xué)與傳統(tǒng)中藥藥性理論的聯(lián)系

中藥藥性的理論，是一種研究中藥的性質(zhì)及其運(yùn)用規(guī)律的理論。其中涵蓋了四氣、五味、歸經(jīng)等等理論。而在它們中，四氣即為寒熱溫涼四種不同的藥性，又被稱為四性，是說明藥物作用的重要理論依據(jù)。五味則是指藥物有酸，苦，甘，辛，咸五種不同的味道，有些藥物還兼有澀味或者其它味道，因而實(shí)際上不止五種。但是，五味是最基本的五種滋味，所以仍然稱為五味。歸經(jīng)則是指藥物對(duì)于機(jī)體各個(gè)部分的選擇性作用，即某藥對(duì)某些器官或組織有特殊的親和作用，適用于靶向治療。因而對(duì)這些部位起到特殊的治療作用，藥物的歸經(jīng)不同，其治療作用也不盡相同。而中藥歸經(jīng)理論的形成是在中醫(yī)基本理論指導(dǎo)下以臟腑經(jīng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，以藥材所能夠治療的具體病癥為依據(jù)，經(jīng)過長期臨床實(shí)踐總結(jié)出來的用藥理論。

這幾套理論形成于長期臨床實(shí)踐之中，對(duì)各種藥材的藥性有著初步的總結(jié)，但仍存在用量難以精確控制，經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算可以精確各種藥材的藥性與用量。通過收集多組患者數(shù)據(jù)并分析整理，可得出藥材在各種情況下的最適用量。

例如，柴胡為《中國藥典》收錄的草藥，是常用的中藥，經(jīng)常用于感冒發(fā)熱、寒熱往來、瘧疾、肝郁氣滯等。柴胡是中藥界的"明星"，然而古往今來，柴胡的劑量與功效之間的關(guān)系確有著很多種說法。

另外，柴胡性散，不可以多用，否則可能會(huì)耗傷本已中氣虛弱之人的氣血，得不償失。

故此，柴胡的具體性質(zhì)與用量眾說紛紜，使用數(shù)學(xué)可整合各個(gè)案例探究其具體性質(zhì)，通過分類討論并整合信息，得出柴胡治療各種疾病的最佳用量，并得出大劑量，中劑量與小劑量的區(qū)別。可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與信息整理，實(shí)現(xiàn)中藥使用信息化，精確化。

其它中藥亦是如此，可應(yīng)用數(shù)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)各種病例并進(jìn)行整理，通過精確的數(shù)據(jù)來討論各種中藥的功效與藥毒性，實(shí)現(xiàn)中藥學(xué)的現(xiàn)代化，精確化與信息化。

3 數(shù)學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)中陰陽五行的關(guān)系

中醫(yī)藥學(xué)常常使用陰陽五行學(xué)說解釋人體的生理功能，并用來診斷和治療疾病。在中藥學(xué)中，五行分別對(duì)應(yīng)身體器官，在五行理論中，肺肝腎心脾分別對(duì)應(yīng)五行中的金木水火土。不妨把五行看作五種變量，形成一定平衡時(shí)可保證人體健康，若五行失衡，則易得疾病。

陰陽亦可看作變量，陰與陽保持穩(wěn)態(tài)平衡。這樣的假設(shè)也與數(shù)學(xué)中"穩(wěn)態(tài)"的概念相同。五行之間的制化與調(diào)節(jié)是維持身體健康的重要機(jī)制，若能正確列出方程組，將能夠以中醫(yī)的角度解釋部分疾病的成因，而各類中藥的屬性亦可納入該理論，則可更為清晰多角度的解釋中藥的藥性及用法。

從現(xiàn)代分子生物學(xué)的角度出發(fā)，人體具有多種變量，可依照這些變量之間的關(guān)系，建立起方程組。從治療的角度出發(fā)，只要依照病人的具體病情，研究某幾個(gè)有關(guān)變量間的關(guān)系就可以了，最終做到先建立起方程后治療。當(dāng)然這只是一種最理想的情況，但在實(shí)際操作中，若能以中醫(yī)理論為基礎(chǔ)，建立起針對(duì)患者病情的方程，并能夠找到合適解，亦不失為一種進(jìn)步。

4 數(shù)學(xué)在分析中醫(yī)對(duì)各種病癥臨床治療有效率中的作用

當(dāng)前，中醫(yī)藥治療以其副作用低、保守性強(qiáng)而被廣大患者接受。在這種環(huán)境下，統(tǒng)計(jì)中醫(yī)藥對(duì)各種病癥治療的有效率顯得十分重要。而使用數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法精確地統(tǒng)計(jì)出中醫(yī)藥對(duì)各種病癥的有效率則可給患者以直觀的感受，幫助患者進(jìn)行治療方案的選擇。例如，通過統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前中藥治療對(duì)濕疹的治愈率為百分之八十。該資料可在患者對(duì)治療方案進(jìn)行選擇時(shí)告知患者中醫(yī)藥對(duì)其病癥的治療預(yù)期與痊愈概率，使患者擁有更佳的治療體驗(yàn)。并可引導(dǎo)其選擇更為科學(xué)的治療方案。

通過數(shù)學(xué)的建模與統(tǒng)計(jì)可以更為直觀的反映出中醫(yī)藥的治療效果，以數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)與建立直觀模型的方式幫助患者和醫(yī)師選擇治療方法。

5 數(shù)學(xué)在現(xiàn)代中藥鑒定中發(fā)揮的作用

中藥鑒定的定義就是鑒定中藥材的品種質(zhì)量及真?zhèn)?，。它是在繼承我國傳統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)遺產(chǎn)和傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)型鑒別的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)成果，對(duì)中藥材進(jìn)行歸類和鑒偽。數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)與歸納理論可在現(xiàn)代中藥鑒定中發(fā)揮作用。例如，可將某中藥形狀表明，并令計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)，若檢測出則以數(shù)字的形式表明。

然而該種檢測方法僅僅可對(duì)大塊藥材進(jìn)行進(jìn)行鑒定，難以鑒別碎塊，飲劑，粉方等。古人有云：神仙難識(shí)丸散。但現(xiàn)代中藥鑒定學(xué)可結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)檢測及數(shù)學(xué)算法與統(tǒng)計(jì)等對(duì)粉方碎塊的成分進(jìn)行分析，能夠?qū)χ兴幉倪M(jìn)行快速準(zhǔn)確的鑒定，為購買者與患者所購中藥材的質(zhì)量及真實(shí)性提供保障。

6 數(shù)學(xué)與穴位針灸的關(guān)系

在中醫(yī)的經(jīng)絡(luò)學(xué)說中，人體有著大約四百六十五個(gè)穴位，但隨著科技的發(fā)展，新的穴位不斷被發(fā)現(xiàn)，若把所有目前發(fā)現(xiàn)穴位加起來，則人體穴位超過一千個(gè)。這些穴位很多都有著不同的作用，但如何精確的找到穴位，又如何正確判斷不同穴位的不同作用又成了教學(xué)與實(shí)踐中的一個(gè)問題。利用數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，對(duì)合適案例進(jìn)行分析，或可解決該項(xiàng)問題。例如，患者原本患有某項(xiàng)疾病，通過針灸某個(gè)或某幾個(gè)穴位而痊愈，則可設(shè)針刺某穴位的功效分別為x1，x2，若針刺某兩穴位可治愈某疾病，則可列出方程x1+x2=c（c可視作該疾病的向量）但因人體的復(fù)雜性，應(yīng)將x1與x2視作向量，面對(duì)不同問題應(yīng)具體分析，設(shè)立不同的方程以尋求解決方案，為統(tǒng)一治療方案以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)提出參考。

7 數(shù)學(xué)在測定中藥藥毒性中的應(yīng)用

在臨床實(shí)踐過程中人們認(rèn)識(shí)到一些中藥對(duì)人體存在毒性 ， 并將中藥毒性分為有毒，小毒，大毒三個(gè)級(jí)別 ， 并認(rèn)為中藥毒性 到了近代 ， 人們又對(duì)有毒中藥的毒性的成分及中毒機(jī)制有了更深層次的認(rèn)識(shí) ，能夠影響中藥毒性的原因很多 ，有品種、制作方式、劑量等因素。要防止中藥的毒性作用 ，首先需要加強(qiáng)醫(yī)療人員對(duì)中藥毒性的全面認(rèn)識(shí) ，并維持各個(gè)中藥的毒性與其治療效果間的平衡。

在不同的中藥典籍中，常常出現(xiàn)對(duì)同種藥材毒性標(biāo)注不同的現(xiàn)象。很多有毒成分亦能在高溫下分解，而各種中藥的有毒成分又不盡相同。這些為分析中藥藥毒性帶來了一定困難。此時(shí)可使用一些數(shù)學(xué)方法對(duì)藥物的毒性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不同的有毒物質(zhì)可分為不同組類，再根據(jù)含量的不同研究具體毒性，并標(biāo)明各種操作后剩余毒素與有用成分并建立數(shù)據(jù)庫。在統(tǒng)計(jì)時(shí)可表明毒性反應(yīng)在臨床中出現(xiàn)的概率，為醫(yī)師和患者提供參考。

8 數(shù)學(xué)在分析中藥化學(xué)成分中的應(yīng)用

中藥是諸多化學(xué)物質(zhì)的混合物，部分化學(xué)物質(zhì)對(duì)一些疾病有著治療作用，部分化學(xué)物質(zhì)對(duì)治療病癥起到了協(xié)同作用，而分析中藥中的有效成分在中藥學(xué)的發(fā)展中起到了重要作用。

借助化學(xué)分析的結(jié)果，我們可以分析出中藥的化學(xué)成分，可以將這些成分提取出來，分別進(jìn)行分析，使用藥理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法探究哪些成分對(duì)相應(yīng)病癥起著治療作用，哪幾種成分又起到了協(xié)同作用。在實(shí)驗(yàn)中，可以使用小白鼠進(jìn)行藥理動(dòng)力學(xué)對(duì)照試驗(yàn)，并建立n元方程分析不同成分對(duì)病癥的治療作用與最適劑量，最終用數(shù)學(xué)方法求解方程并得出各項(xiàng)物質(zhì)的精確劑量，可以為治療及該種中藥所制中成藥的生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)。

9 數(shù)學(xué)在分析各種不同情況對(duì)中藥治療效果的分析

在中醫(yī)的治療中，很多因素都會(huì)對(duì)最后的治療結(jié)果造成干擾。例如，若患者在診斷時(shí)過于緊張，造成脈搏速度改變，易使醫(yī)生出現(xiàn)誤診。其中，病人的性別，狀態(tài)甚至診斷時(shí)的時(shí)間都會(huì)對(duì)最終的診斷結(jié)果產(chǎn)生影響。為了解決這些問題，病人常常有各種各樣的“禁忌”，例如在看病前不能劇烈運(yùn)動(dòng)或大量喝水，否則會(huì)對(duì)診斷結(jié)果造成干擾等。在這些情況下，醫(yī)生通常無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，病人也可能因此無法得到正確的診斷結(jié)果。因此，統(tǒng)計(jì)各種情況對(duì)診斷結(jié)果的干擾及被干擾的變量顯得十分重要，正確分析各種情況對(duì)中醫(yī)藥治療效果的干擾或可提高診斷的準(zhǔn)確性。

為了能夠得到精確的數(shù)據(jù)，我們要采用符合一般診斷前標(biāo)準(zhǔn)作息的患者與診斷前喝水或跑步的實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行對(duì)照。我們需要測量各個(gè)實(shí)驗(yàn)者的各項(xiàng)生理狀態(tài)，如心跳血壓舌像脈搏等等。為取得有普遍性的數(shù)據(jù)，我們需要進(jìn)行多組對(duì)照。最終，我們需要對(duì)實(shí)驗(yàn)取得的的結(jié)果進(jìn)行分析，使用數(shù)學(xué)方法建立圖表并計(jì)算出各項(xiàng)行為與各項(xiàng)體征的相關(guān)性能幫助我們進(jìn)行合理推斷，如各項(xiàng)候診時(shí)的禁忌行為和不同時(shí)間診斷對(duì)各項(xiàng)體征的影響。此時(shí)，我們或可采用圖表列出數(shù)據(jù)幫助醫(yī)師進(jìn)行診斷。

10 數(shù)學(xué)中建立模型的思想在中醫(yī)藥應(yīng)用中的作用

中醫(yī)對(duì)患者進(jìn)行治療的過程中，常常采取“望聞問切”四診的方法進(jìn)行“數(shù)據(jù)的收集”，并利用自身經(jīng)驗(yàn)結(jié)合醫(yī)學(xué)書籍對(duì)患者病癥進(jìn)行具體的分析。這或許可以視作是最早的“大數(shù)據(jù)分析”。在分析數(shù)據(jù)時(shí)，可以采取“建立數(shù)學(xué)模型”的方式。例如，可將某患者視作一數(shù)學(xué)模型，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)出現(xiàn)問題需要修復(fù)，而醫(yī)生則需利用各種“工具”（藥材）調(diào)和患者體內(nèi)狀態(tài)，使其恢復(fù)正常，讓患者恢復(fù)健康。利用當(dāng)今先進(jìn)的數(shù)學(xué)理論及思想，并可根據(jù)四診收集到的病情數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)綜合分析，為患者開出處方并結(jié)合患者實(shí)際情況為其制定適合的治療方案。

11 數(shù)學(xué)在分析中藥藥效中的應(yīng)用

中藥與西藥的活性物質(zhì)基礎(chǔ)不同，西藥以化學(xué)合成產(chǎn)物居多，而中藥則多由植物、動(dòng)物和一些礦物經(jīng)過炮制加工而形成的活性物質(zhì)群構(gòu)成。西藥常常為單一或有限的數(shù)種化合物單體所構(gòu)成，因而其在人體內(nèi)的作用機(jī)理與靶點(diǎn)與中藥并非完全相同，西藥常常作用于人體內(nèi)部的某一個(gè)靶點(diǎn)，通常來說，西藥普遍具有很強(qiáng)的選擇和專一性。西藥被人體吸收以后，分散在特定的系統(tǒng)、組織、以及器官中，作用于這一部分，發(fā)揮其治療功效。例如心臟病常使用速效救心丸等等，但若是在其他的靶點(diǎn)也著其它的效果的話，那很可能是我們常說的副作用，而中藥里面特定的活性物質(zhì)在特定的靶點(diǎn)發(fā)生作用，但絕大多數(shù)是不同的活性物質(zhì)在多個(gè)不同的靶點(diǎn)產(chǎn)生協(xié)同的作用，以身體統(tǒng)一的一種特殊觀念來治療相應(yīng)的病癥，我們可以形象的把中藥比喻為“一盤對(duì)病癥的協(xié)同戰(zhàn)爭”，中藥治愈病人常常是以調(diào)整人體機(jī)能，達(dá)到“陰平陽秘”的目的，達(dá)到了協(xié)同作用的結(jié)果，。也可以這么說，西藥是作用于特殊的靶點(diǎn)，治愈病人的單一，若作用于其它靶點(diǎn)則很有可能是副作用。而中藥則作用于多靶點(diǎn)，將身體視為一個(gè)“總戰(zhàn)場”與疾病作斗爭。

因此，我們可以記錄下中藥與西藥所作用在的“靶點(diǎn)”，并記錄具體療效。若西藥是“一元一次方程”或“二元一次方程”，則中藥常常是“多元多次方程”甚至“立體模型”。因此，使用數(shù)學(xué)方法分析治療靶點(diǎn)，并歸納具體效果可以為治療精確化提供一定幫助。中成藥普遍是由幾味甚至幾十味不等的中藥所結(jié)合成的復(fù)方，分析其中的成分可以在醫(yī)師分析患者病情并開出相應(yīng)藥物時(shí)為醫(yī)師和患者提供幫助，使其能夠精準(zhǔn)把握病情，對(duì)癥用藥。而數(shù)學(xué)的方法可以幫助實(shí)驗(yàn)者在進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)分析并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過縝密的計(jì)算得到精確的結(jié)果，并最終完成對(duì)數(shù)據(jù)的歸納和整理，使實(shí)際治療過程更為嚴(yán)謹(jǐn)。用藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)學(xué)的方法，做到精準(zhǔn)治療，標(biāo)本兼治。

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