不同數(shù)據(jù)分析方法用于出血性中風(fēng)證候分析的對比研究*

張琳婷，張根明

1.北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京100029；2.北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院，北京100700

證候的研究一直是中醫(yī)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，包括對于各個疾病的證候研究［1-3］、證候研究的新思路［4］、證候的規(guī)范化研究［5-7］等。如何將中醫(yī)證候模糊語言敘述轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)所能理解的科學(xué)語言是證候研究中的重要問題。為此，近年來中醫(yī)證候研究中引入了越來越多的數(shù)據(jù)分析和挖掘的方法［8-11］。本研究采用了因子分析、聚類分析、Logistic回歸分析、Fisher判別分析4種方法對出血性中風(fēng)證候進(jìn)行分析研究。因子分析和聚類分析屬于無監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法，對原始數(shù)據(jù)信息依據(jù)樣本本身特征進(jìn)行歸類，把具有相似特征的目標(biāo)數(shù)據(jù)歸在同源的類別，并采用相應(yīng)的可視化技術(shù)直觀地表達(dá)出來。Logistic回歸分析和Fisher判別分析屬于有監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法，利用先驗(yàn)因素（專家經(jīng)驗(yàn)辨證）對數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識、歸類和預(yù)測。本研究從無監(jiān)督和有監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法中各選取兩種，以探討不同方法在中醫(yī)證候分析與挖掘中的差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料研究病例來源于“國家中醫(yī)藥管理局國家中醫(yī)臨床研究基地業(yè)務(wù)建設(shè)科研專項(xiàng)——出血性中風(fēng)證候要素診斷量表編制研究”，2016年6月至2019年1月于北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院、太原市中醫(yī)院、長春中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院門診及住院收治的腦出血患者499例。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)西醫(yī)診斷標(biāo)準(zhǔn)：采用《中國腦出血診治指南（2014）》腦出血診斷標(biāo)準(zhǔn)［12］。①急性起??；②局灶神經(jīng)功能缺損癥狀（少數(shù)為全面神經(jīng)功能缺損），常伴有頭痛、嘔吐、血壓升高及不同程度意識障礙；③頭顱CT或MRI顯示出血灶；④排除非血管性腦部病因。

中醫(yī)診斷標(biāo)準(zhǔn)：采用1995年中國中醫(yī)學(xué)會內(nèi)科學(xué)會腦病專業(yè)委員會提出的《中風(fēng)病診斷與療效評定標(biāo)準(zhǔn)》［13］。

1.3 病例納入與排除標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合腦出血診斷標(biāo)準(zhǔn)［12-13］的患者；②發(fā)病在90 d以內(nèi)；③年齡＞18歲；④自愿參加本研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①蛛網(wǎng)膜下腔出血、腦外傷引起的腦出血患者；②梗死后出血患者；③合并其他器官的嚴(yán)重疾??；④精神障礙或嚴(yán)重癡呆。

1.4 研究方法將出血性中風(fēng)臨床常見的四診信息（包括癥狀、舌、脈）編制成統(tǒng)一的調(diào)查表。參照《中風(fēng)病診斷與療效評定標(biāo)準(zhǔn)》，分為風(fēng)、火、痰、血瘀、氣虛、陰虛、陽亢7個基本證候要素。分析2000年之后有關(guān)出血性中風(fēng)的證候?qū)W相關(guān)研究，整理其中提到的證候要素出現(xiàn)頻率進(jìn)行排序，將出現(xiàn)頻率≥10%的證候要素作為研究備選證候要素，增加濕、氣滯、陽虛3個證候要素。選擇有臨床經(jīng)驗(yàn)的中醫(yī)神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師，按統(tǒng)一要求填寫調(diào)查表格，記錄患者四診信息，同時由固定的3位臨床醫(yī)師背對背做出證候要素是否存在的判斷，每位患者允許同時存在多個證候要素。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法采用EpiData3.1數(shù)據(jù)庫錄入數(shù)據(jù)，采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計分析處理。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示；計數(shù)資料以頻數(shù)（百分比）表示。檢驗(yàn)水準(zhǔn)為雙側(cè)α＝0.05。主要統(tǒng)計方法包括：因子分析、聚類分析、Fisher判別分析、Logistic回歸分析。

2 結(jié)果

2.1 因子分析對217個四診信息進(jìn)行頻率分析，保留頻率≥10%的89個變量用于進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析。進(jìn)行KMO 檢驗(yàn)和Bartlett球形檢驗(yàn)，結(jié)果顯示KMO＝0.848，Bartlett球形檢驗(yàn)P＝0.000，數(shù)據(jù)可以做因子分析。采用主成分分析法，最大方差法旋轉(zhuǎn)，保留因子載荷系數(shù)＞0.3的變量，因子分析結(jié)果見圖1、表1。

圖1 因子分析碎石圖

表1 因子分析

2.2 聚類分析對89個變量分別進(jìn)行層次聚類分析和K-means聚類分析，K-means聚類過程中K值分別取4～10，K值為5時效果相對較好，聚類結(jié)果見圖2、表2。

2.3 Logistic回歸分析以89個四診信息為協(xié)變量，10個證候要素分別作為因變量，采用“向前：條件”方法做Logistic回歸分析，結(jié)果見表3。

2.4 Fisher判別分析以89個四診信息為自變量，10個證候要素分別作為分組變量，采用步進(jìn)式方法做Fisher判別分析，結(jié)果見表4。

表2 K-means聚類分析

表3 Logistic回歸分析

表4 Fisher判別分析

圖2 層次分析樹狀圖

3 討論

本研究表明，因子分析更多的是基于出血性中風(fēng)整個疾病的降維分析，代表了出血性中風(fēng)出現(xiàn)頻次多的證候，而出現(xiàn)頻次少的證候則難以體現(xiàn)。公因子F1、F2的特征值及方差貢獻(xiàn)度遠(yuǎn)大于其他的公因子，F(xiàn)1、F2中的變量數(shù)量都比較多，就其臨床意義而言并沒有代表單一證候要素，而是多個證候要素的組合，大體而言，F(xiàn)1代表了實(shí)證、F2代表了虛證。因子分析并沒有如我們所預(yù)期的出現(xiàn)多個相對大的且能被中醫(yī)理論解釋的公因子。從公因子F3以后，每個公因子中所含的變量數(shù)目急劇減少，其對總方差的貢獻(xiàn)度也很小，但某些公因子也仍然很有意義，例如公因子F7中的消瘦、瘦薄舌、脈細(xì)按中醫(yī)理論都是陰虛的表現(xiàn)，而僅就數(shù)據(jù)自身的特征也確實(shí)被分到同一公因子，代表了理論與實(shí)際的統(tǒng)一。

聚類分析效果不佳，層次聚類沒有很清晰地分為幾個大的類別，K-means聚類較層次聚類稍好一些。一個患者同時具有幾個證候要素兼夾，而層次聚類和K-means聚類的過程中都只能將1個患者分類到1個證候類型，導(dǎo)致每一個聚類組中可能有多個證候要素，而非單一的證候要素，使得每個聚類中的證候特征顯得并不明確。K-means聚類過程取K值＞5發(fā)現(xiàn)聚類組彼此會有明顯的重復(fù)和相似性，表明更多的分類可能是不合理的，將出血性中風(fēng)證候分為10個證候要素可能分類過于細(xì)致。

Fisher判別分析、Logistic回歸分析在出血性中風(fēng)的不同證候的表現(xiàn)類似，但不完全一致。兩者在內(nèi)火證、痰證、濕證、血瘀證、陰虛證均表現(xiàn)較好，內(nèi)風(fēng)證、氣滯證、陽虛證、陽亢證均表現(xiàn)相對差一些，而在氣虛證Logistic回歸優(yōu)于Fisher判別。在Fisher判別分析、Logistic回歸分析中，先驗(yàn)因素（專家經(jīng)驗(yàn)辨證）對最終的結(jié)果影響會非常大。以內(nèi)風(fēng)證為例，不同專家對內(nèi)風(fēng)證的認(rèn)識存在差異性，尤其在中風(fēng)病中，有相當(dāng)一部分專家認(rèn)為急性起病、病情波動大符合風(fēng)善行數(shù)變的特點(diǎn)，屬于風(fēng)的表現(xiàn)。這就把風(fēng)的概念擴(kuò)大和類推，從而認(rèn)為中風(fēng)病必有風(fēng)的存在，導(dǎo)致最終進(jìn)入內(nèi)風(fēng)證的四診信息多種多樣且與傳統(tǒng)認(rèn)識中的風(fēng)證并不一致。此外，用這兩種分析方法得到的血瘀證的四診信息是一致的，但均見口唇淡白、氣短、神疲乏力這3個明顯為氣虛的癥狀，考慮在出血性中風(fēng)中血瘀常伴見氣虛，從而難以將血瘀完全獨(dú)立出來。氣滯證、陽虛證、陽亢證在499例患者證候中出現(xiàn)頻率相對較少，且?guī)缀醵技鎶A內(nèi)火證、痰證等，幾乎很少單獨(dú)出現(xiàn)，導(dǎo)致Fisher判別分析和Logistic回歸分析的結(jié)果相對差一些。

總體而言，有監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法比無監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法更有效率，更加符合傳統(tǒng)中醫(yī)的認(rèn)識。無監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法則和傳統(tǒng)的認(rèn)識有一定的差距，可能有以下幾個方面的原因：①無監(jiān)督的方法需要更長時間、更多數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，僅憑499例患者的分析、訓(xùn)練肯定是難以達(dá)到幾千年中醫(yī)認(rèn)識的水平；②中醫(yī)的很多證候不完全是根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)歸納而來的，融入了哲學(xué)的思維［14-16］，不僅是理性的思考，也是感性的認(rèn)知；③證候具有動態(tài)時空、內(nèi)實(shí)外虛、多維界面的特征［17］，證候的“內(nèi)實(shí)”能夠在數(shù)據(jù)分析的過程中被歸為一類，但“外虛”可能反而與其他的證候關(guān)系更為緊密而歸到其他類別。但是，無監(jiān)督的方法對于進(jìn)一步發(fā)展中醫(yī)的理論是非常有益的，通過無監(jiān)督的方法可能是驗(yàn)證過去的已有的中醫(yī)理論，也可能是完善和修改已有的結(jié)論，也可能是發(fā)現(xiàn)潛在的未被認(rèn)識到的證候規(guī)律；而有監(jiān)督的方法則只能把我們現(xiàn)有的中醫(yī)認(rèn)識通過數(shù)據(jù)分析方法規(guī)范化、清晰明了地展現(xiàn)出來。此外，有監(jiān)督的數(shù)據(jù)分析方法也有其難以克服的缺陷，就是其受先驗(yàn)因素（專家經(jīng)驗(yàn)辨證）的影響很大。目前，中醫(yī)證候研究缺乏統(tǒng)一的金標(biāo)準(zhǔn)。目前，證候研制往往以臨床醫(yī)師或?qū)＜遗袛嘧鳛閰⒖紭?biāo)準(zhǔn)，依據(jù)個體的知識水平和臨床經(jīng)驗(yàn)，辨證結(jié)果必然存在差異，可靠性難以保證。本研究選用3位臨床醫(yī)師背對背做出證候要素是否存在的判斷也考慮到這方面的原因。在這種情況下，基于這種“金標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行有監(jiān)督方法的數(shù)據(jù)分析、挖掘結(jié)果往往缺乏說服力，很難得到廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，導(dǎo)致很多的證候研究會不夠客觀以及難以擺脫先入為主的經(jīng)驗(yàn)框架。

綜上所述，每種數(shù)據(jù)分析方法各有優(yōu)勢，單一的數(shù)據(jù)分析方法不能同時滿足我們證候研究中的多種需求。在中醫(yī)證候研究的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)自己的研究實(shí)際選用多種數(shù)據(jù)分析方法，取其優(yōu)勢，或者引入其他更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析方法。