基于關(guān)聯(lián)規(guī)則apriori算法的兒童慢性咳嗽證素研究

王雪飛， 吳振起， 任園園， 鐘潤鋒

咳嗽是一種臨床常見病癥，一般將兒童咳嗽持續(xù)時(shí)間≥4周而胸部影像學(xué)檢查無明顯肺部疾病證據(jù)的咳嗽稱為慢性咳嗽[1]。臨床上原因不明的慢性咳嗽主要包括以下5類[2]：上氣道咳嗽綜合征、胃食管反流性咳嗽、咳嗽變異性哮喘、變應(yīng)性咳嗽、嗜酸粒細(xì)胞性支氣管炎。慢性咳嗽是兒童呼吸科門診就診患兒最常見的癥狀之一[3]，本病病因復(fù)雜，致病因素多變，臨床診斷缺乏特異性指標(biāo)，治療工作面臨很多亟待解決的問題[4]。

中醫(yī)學(xué)慢性咳嗽是指肺失宣降，肺氣上逆而作聲，咳吐痰液。主要病因?yàn)橥飧辛?、?nèi)邪干肺；病機(jī)概要為邪犯于肺，肺氣上逆；外感咳嗽多屬實(shí)邪，病理因素多為“風(fēng)”“寒”“燥”與“熱”；內(nèi)傷咳嗽病理因素多為“痰”與“火”，病理性質(zhì)屬實(shí)邪與正虛并見。

“證素”是辨證的基本要素，臨床所采集的各種證候都是為了辨別證素之間的不同。證素同者其證名應(yīng)當(dāng)相同，證素有異則其證名也異，所以證素是辨證的關(guān)鍵?！薄白C”與“素”二詞組合成“證素”，即證的要素，指辨證所要辨別的臟腑、表里等位置和氣血、虛實(shí)、寒熱等性質(zhì)[6]。本研究對慢性咳嗽的歷年文獻(xiàn)進(jìn)行收集、整理，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以探索慢性咳嗽病位與病性的分布與組合規(guī)律，以反應(yīng)其核心病因病機(jī)，為豐富中醫(yī)學(xué)對慢性咳嗽病因病機(jī)認(rèn)識并對中醫(yī)診斷標(biāo)準(zhǔn)提供更加詳實(shí)客觀依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 檢索方法 檢索中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(維普)、中國知網(wǎng)(CNKI)及萬方數(shù)據(jù)庫2010～2020年所收錄的所有關(guān)于慢性咳嗽證候?qū)W的文獻(xiàn)。檢索關(guān)鍵詞為“咳嗽”，次要關(guān)鍵詞為“證、證型”，年齡限定為“兒童”。

1.2 納入標(biāo)準(zhǔn) (1)兒童慢性咳嗽的診斷符合國內(nèi)外相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)或指南；(2)具有明確的證候分型的記載；(3)具有慢性咳嗽的證候、證或證治的盡量詳實(shí)性描述與記錄。

1.3 排除標(biāo)準(zhǔn) (1)生理、病理學(xué)實(shí)驗(yàn)，新藥研發(fā)，臨床基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)研究文獻(xiàn)；(2)重復(fù)發(fā)表的文獻(xiàn)，僅取1篇，其余排除；(3)社科類文章；(4)合并其他疾病的文章。

1.4 文獻(xiàn)檢索與篩選方法 采用計(jì)算機(jī)自動檢索和人工檢索復(fù)合檢索相結(jié)合的方法：(1)關(guān)于計(jì)算機(jī)檢索出的文獻(xiàn)，根據(jù)上述納入及排除標(biāo)準(zhǔn)對每一篇文獻(xiàn)的題目、內(nèi)容與摘要進(jìn)行閱讀，并剔除不合格文獻(xiàn)；(2)經(jīng)初步篩選后的文獻(xiàn)進(jìn)行逐篇仔細(xì)全文閱讀，進(jìn)行二次遴選；(3)將3個(gè)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的合格文獻(xiàn)進(jìn)行對比，同時(shí)收錄的文獻(xiàn)僅取1篇。

1.5 證型與證素的規(guī)范化命名整理與編號

1.5.1 證型的規(guī)范處理 參照朱文鋒《證素辨證學(xué)》[7]中的內(nèi)容，對文獻(xiàn)中關(guān)于證型的記錄與辨證學(xué)收錄的證型進(jìn)行對比，對于證型不一致者進(jìn)行二次辨證，得出規(guī)范化證型并記錄。

1.5.2 證型要素的提取及基礎(chǔ)證的確立 參照朱文鋒《證素內(nèi)容的辨析》[8]關(guān)于證素內(nèi)容的描述對條文中相應(yīng)的證候描述內(nèi)容進(jìn)行病位、病性、證素的拆分及辨證提取，對《對古今有關(guān)證素概念的梳理》[9]中提出的60個(gè)病位要素與60個(gè)病性要素對其進(jìn)行編碼，運(yùn)用代碼提取證素。將已提取規(guī)范出的病位、病性證素的每條記錄進(jìn)行組合，得出相應(yīng)的組合類型，對組合類型進(jìn)行規(guī)范描述即為基礎(chǔ)證；在證素提取過程中，可以將肺脾兩虛的病性證素合理歸納為氣虛；肺失宣降；肺氣失宣、肅降失常以及肺氣不利、宣降失司的病性證素可歸為氣逆。

1.5.3 證素提取結(jié)果整理 通過對文獻(xiàn)的閱讀整理，將涉及到的每一個(gè)證型做1條記錄，提取到的病位與病性證素整理在EXCEL表格。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用EXCEL建立數(shù)據(jù)庫，錄入數(shù)據(jù)，將EXCEL數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 26.0軟件并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻數(shù)描述與聚類分析。

1.7 關(guān)聯(lián)規(guī)則apriori算法 對常見證型與常見證素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，基于apriori算法核心思想通過候選集生成和情節(jié)的向下封閉檢測兩個(gè)階段來挖掘頻繁項(xiàng)集，在Python 3.7軟件用計(jì)算機(jī)編程語言書寫apriori算法對統(tǒng)計(jì)得到的.sav文本進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

2 結(jié)果

初步篩選出文獻(xiàn)602篇，二次遴選出合格文獻(xiàn)145篇，其中碩博位論文27篇，期刊類90篇，核心類期刊28篇。以每篇文獻(xiàn)中每一個(gè)證型作一條記錄共收錄251個(gè)；病位、病性要素1 043條。

2.1 證素分布情況 病位證素23個(gè)，病性證素24個(gè)，合計(jì)47個(gè)證素。其中空間性病位證素以肺(48%)、脾(14.7%)為主，其次為胃(6.9%)、肝(6.4%)、腎(4.8%)、大腸(0.2%)、膽0.5%)、腑(0.5%)、心(0.2%)、小腸(0.5%)、清竅(0.2%)、鼻竅(1.8%)、咽喉(1.4%)。

層次性(時(shí)間性)病位證素為表(3.9%)、里(4.4%)、三焦(0.7%)、中焦(1.4%)、下焦(0.2%)、血分(0.3%)、少陽(0.9%)、衛(wèi)分(0.5%)、營分(0.2%)、脈絡(luò)(1.4%)。而病性證素則以痰(17.2%)、火(熱)(14.6%)、氣逆(11%)、(外)風(fēng)(10.4%)、氣虛(6.9%)、濕(6.4%)、津液虧虛(3.8%)、(外)燥(3%)、氣滯(4.3%)、寒(4.3%)、陽虛(2.6%)、虛(2.5%)、實(shí)(0.2%)、食積(1%)、氣不固(0.8%)、氣閉(0.3%)、血虛(0.5%)、血瘀(1.5%)、血燥(0.3%)、飲(2.2%)、水氣(停)(0.7%)、衛(wèi)虛(0.5%)、營虧(虛)(0.3%)、陰虛(4.5%)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1、圖2。

圖1 病位證素聚類分析使用平均聯(lián)接(組間)譜系圖

圖2 病性證素聚類分析使用平均聯(lián)接(組間)譜系圖

2.2 證型組合規(guī)律 統(tǒng)計(jì)可見二證素組合為單病位單病性(19.4%)，最常見類型為肺+痰或肺+津液虧虛、脾+氣虛。三證素組合為單病位雙病性(21.5%)，最常見類型為肺+痰+熱；雙病位單病性組合(23.5%)，最常見類型為肺+脾+氣虛或脾+腎+陽虛。四證素組合為雙病位雙病性(17.0%)，最常見類型為肺+脾+痰+濕或脾+胃+陰虛+熱；三病位單病性(11.7%)，最常見類肺+肝+胃+火；單病位三病性(6.9%)，最常見類型肺+燥+風(fēng)+氣逆。

2.3 慢性咳嗽證素關(guān)聯(lián)規(guī)則apriori算法結(jié)果

2.3.1 慢性咳嗽證型統(tǒng)計(jì)結(jié)果 見表1。

表1 慢性咳嗽證型統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.3.2 外感性慢性咳嗽病位證素與病性證素之間的apriori算法關(guān)聯(lián)結(jié)果 見表2。

表2 外感性慢性咳嗽病位證素與病性證素之間的apriori算法關(guān)聯(lián)結(jié)果(support：0.2，confidence：0.2)

2.3.3 內(nèi)傷性慢性咳嗽各證素之間apriori算法關(guān)聯(lián)結(jié)果 見表3。

表3 內(nèi)傷性慢性咳嗽各證素之間apriori算法關(guān)聯(lián)結(jié)果(support：0.02，confidence：0.03)

3 討論

3.1 基于apriori算法結(jié)果從病位角度分析兒童慢性咳嗽的病證規(guī)律 與兒童慢性咳嗽關(guān)系最密切的病位證素關(guān)聯(lián)關(guān)系為脾==>肺(0.808)、腎==>肺(0.531)、腎==>脾(0.469)、肺==>肝(0.149)；即肺、脾、肝、腎，胃與脾互為表里關(guān)系，脾胃常相兼為??；肝在慢性咳嗽的疾病過程中與氣機(jī)有關(guān)；與水液代謝最密切的臟器為肺、脾、腎。《內(nèi)經(jīng)》素問·咳論：飲入于胃，游溢精氣，上輸于脾，脾氣散精，上歸于肺，通調(diào)水道，下輸膀胱，水精四布，五經(jīng)并行[10]。小兒臟腑嬌嫩，形氣未充，常表現(xiàn)為肺常不足，脾常不足，腎常不足，而肝常有余。因此兒童慢性咳嗽主要病位在肺，病機(jī)變化主要為肺氣上逆，兒童慢性咳嗽屬于慢性病的范疇，與多臟器的病變有關(guān)，以病位為基準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合證型，探析病位與病因病機(jī)的病證規(guī)律。

肺脾相關(guān)的證型最常見為肺脾氣虛(16.9%)、痰蘊(yùn)肺脾(7.3%)，apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果：氣虛==>肺，脾(0.863)、痰，濕==>肺(0.642)。肺與脾，氣機(jī)相協(xié)，功能相調(diào)[12]。肺與脾為子母相生關(guān)系，一榮俱榮一損俱損，“脾為生痰之源，肺為儲痰之器”，肺為水之上源，脾為生痰之本，兒童慢性咳嗽的代表性病機(jī)證素為氣逆，關(guān)鍵病性證素為痰、濕，與肺氣和脾氣的氣機(jī)運(yùn)動息息相關(guān)，痰、濕之邪與肺、脾關(guān)系密切，因此兒童慢性咳嗽的首要病位證素為肺，次要病位證素為脾[13]。分析兒童慢性咳嗽病位在肺與腎的證型發(fā)現(xiàn)，肺腎氣虛(2.7%)、肺腎陰虛(3.8%)為常見證型，apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果：肺，腎==>陰虛(0.588)、肺，腎==>氣虛(0.412)?！端貑枴た日摗吩弧拔迮K六腑皆令人咳，非獨(dú)肺也[14]?！狈螢闅庵鳎I為氣之根。呼吸之氣需下納于腎才能有根。而小兒常表現(xiàn)為肺腎氣陰兩虛，外感風(fēng)邪，上干于肺，咳嗽纏綿不愈，轉(zhuǎn)為慢性咳嗽。病因?yàn)榉文I氣虛，病機(jī)變化為腎虛不納，肺氣無根，喘而上逆。脾腎陽虛(5.8%)是在對脾與腎關(guān)聯(lián)證型統(tǒng)計(jì)中頻率出現(xiàn)較高的類型，apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果：腎==>脾(0.469)、腎==>陽虛(0.469)。陽虛類慢性咳嗽關(guān)鍵病位證素在脾與腎，腎為一身陽氣的根本，脾陽與腎陽息息相關(guān)，因此脾腎陽虛是慢性咳嗽的一類關(guān)鍵病機(jī)因素。小兒生機(jī)蓬勃，發(fā)育迅速，小兒變蒸與腎陽密切相關(guān)，因此兒童慢性咳嗽與腎陽、脾陽不足4息息相關(guān)。《黃帝內(nèi)經(jīng)》中《素問·咳論》：“此皆聚于肺關(guān)于胃”，因此慢性咳嗽病位在肺與胃關(guān)系密切，apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果：肺==>肝(0.149)、胃==>熱(0.381)、肺，肝==>火(0.149)。肺與胃的關(guān)系主要表現(xiàn)在津液相承：肺與胃都表現(xiàn)為喜潤惡燥；經(jīng)絡(luò)相通：《靈樞·經(jīng)脈》云“肺手太陰之脈，起于中焦，下絡(luò)大腸，還循胃口，上膈屬肺[15]?！睔鈾C(jī)相協(xié)：胃氣下降才能傳導(dǎo)糟粕，下至大腸，肺與大腸相表里，肺氣肅降失常則影響糟粕傳導(dǎo)，影響氣機(jī)，氣逆而咳。肝與肺在慢性咳嗽中最常見的證型為肝火犯肺，肺氣上逆，肺氣不降，木反侮金，發(fā)為咳嗽。

3.2 基于apriori算法結(jié)果從病性角度分析慢性咳嗽的病證規(guī)律 Apriori病性關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果：外感性兒童慢性咳嗽：風(fēng)，燥==>肺(0.286)；內(nèi)傷性兒童慢性咳嗽：濕==>熱(0.649)、痰==>濕(0.642)。從以燥邪為主的外感風(fēng)熱、風(fēng)燥，化燥傷陰型外感性兒童慢性咳嗽或陰虛內(nèi)熱，肺津虧損型內(nèi)傷性兒童慢性咳嗽和以濕邪為主的肺脾氣虛、痰蘊(yùn)肺脾型兒童慢性咳嗽辨析兒童慢性咳嗽病因病機(jī)的病證規(guī)律。《河間六書·咳嗽論》說“寒、暑、燥、濕、風(fēng)、火六氣，皆令人咳嗽?！痹锱c濕統(tǒng)籌于六氣之中，燥偏陽邪，風(fēng)、火、暑歸為燥邪，濕偏陰邪，寒邪與濕邪密切相關(guān)[16]。陽氣虛者生內(nèi)濕，陰血不足者化內(nèi)燥，兒童慢性咳嗽的核心病性要素為氣逆，津液代謝與氣的推動作用有直接關(guān)系，而津液運(yùn)化輸布異常又可以影響氣機(jī)正常的運(yùn)行，與津液代謝密切相關(guān)的臟腑為肺、脾、腎[17]；與兒童慢性咳嗽關(guān)系最為密切的病位也是肺、脾、腎。因此以燥濕兩綱辨識兒童慢性咳嗽可以作為辨證要領(lǐng)，通過對燥濕兩綱的把握可以深化對兒童慢性咳嗽病因病機(jī)的認(rèn)識。

葉天士所言“燥氣上受，先干于肺，令人咳嗽[18]?！眱和钥人耘c燥邪相關(guān)可分為以外燥為主的風(fēng)火燥咳，風(fēng)熱之邪入里化熱，劫爍津液，化燥傷陰，肺失清潤，肺失宣降，發(fā)為咳嗽；另一類是以內(nèi)燥為主的陰虛燥咳，肺燥陰傷，宣降失常，氣逆而咳[19]。兒童慢性咳嗽屬濕者屬虛者多屬脾腎陽虛，痰飲內(nèi)停或肺脾氣虛，濕蘊(yùn)于肺，多屬內(nèi)傷型咳嗽，病因?yàn)闈裥巴＞郏C(jī)變化為濕聚于肺，肺氣宣降不利，氣逆而上，而成咳嗽[20]。

綜合兒童慢性咳嗽的病位證素與病性證素統(tǒng)計(jì)結(jié)果聚類分析，和關(guān)聯(lián)規(guī)則apriori算法結(jié)果，兒童慢性咳嗽最重要的病位證素為肺、脾、腎。最密切的病性證素為痰、濕；風(fēng)、火(熱)、燥。最核心的病機(jī)證素為氣逆。水液代謝輸布異常表現(xiàn)為燥濕兩端，與水液代謝異常相關(guān)的臟腑最主要為肺、脾、腎。從肺、脾、腎與燥、濕角度辨識兒童慢性咳嗽是一條重要的辨證途徑，對深化探索兒童慢性咳嗽的病因病機(jī)有積極推動作用。