CN107729714A - 一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中医药数学建模技术领域，具体涉及一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，将中医理论的内容作为论域，利用模糊数学的方式，构建病症和中药的位置信息模糊集、病性信息模糊集和状态信息模糊集，在构建计算出证素矩阵和病位病性运行状态矩阵，再经过排列组合后得出对应的证候指数，利用该指数将病症和中药进行定量，再利用定量的处方指数来判断病症对应的药方，评价药方对病症的治疗效果，实现中医治疗的定量化，能够有效的促进中医的推广和应用。

Description

一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法

技术领域

本发明涉及中医药数学建模技术领域，具体涉及一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法。

背景技术

传统中医在对疾病进行诊断治疗时，是通过望、闻、问、切了解病症，然后再根据中药的药理药性配成药方进行治疗，不同与西医的治疗，中药的治疗没有统一定量的标准，无法定量的确定某一病症用哪个药方，用药之后病症是否有好转，导致中医治疗的推广和普及受到局限，为了改善这种状况，希望通过中医理论进行数据整合的方式，构建一种数学模型，根据病症的各个性状计算出合理的中药组方，同时也可以对治疗效果进行评价，解决中医无法定量的难题。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，实现通过疾病症状计算得出合适的组方，通过疾病症状的证候变化评价组方的治疗效果。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，包括以下操作步骤：

1)将所有中医理论的内容形成一个模糊集合的“论域”，用U表示，U＝{U₁，U₂，U₃，U₄…U_n})，然后将症状，用A表示，在U上赋值，设该值X表示，该值表示症状在论域上的隶属函数，症状的隶属函数用A(x)表示，生成模糊集A，模糊集A＝{A(x₁),A(x₂),A(x₃)……A(x_n)}；

2)再由模糊集A产生三个子模糊集，分别为子模糊集A₁，其元素均为表示位置信息；子模型集A₂，其元素均为表示病性信息；子模糊集A₃，其元素均为表示状态信息；其中位置信息指心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、上焦、中焦、下焦、卫分、气分、营分、血分、表、里、太阳经、少阳经等位置属性；病性信息指寒、热、虚、实、痰、湿、瘀血、结节等性质属性；状态信息指升、降、浮、沉、出、入、五行等状态属性；

3)将子模糊集A₁与子模型集A₂中的元素相乘，A₁(x)*A₂(x)，生成病位与病性联合的隶属函数矩阵B，矩阵B每个元素表示不同的证素函数，再将矩阵B与模糊集A₃中的元素分别相乘得矩阵C，其中的元素表示病位病性的运行状态；其中证素指上焦热、上焦壅、脾热、脾寒、肺痰等属性信息；

4)根据中医辨证不同维度，利用矩阵B和矩阵C中的元素分值进行元素组合，根据中医理论设置约束条件，筛选出高分值元素组合，将分值相加得单个症状的证候指数；

5)将每味中药均按照步骤1)至4)所述的方法计算对应的单个中药的处方指数；

6)计算患者的证候指数：将患者的每个症状按照上述步骤1)至步骤3)所述的方法得到相对应的矩阵B和矩阵C，然后按照步骤4)所述的方法筛选出单个症状对应的高分值元素组合，然后根据症状的主次给予相对应的分值不同的权重，然后将各个分值相加，即得患者的证候指数；

计算处方的处方指数：将多药处方的每个原料药按照上述步骤1)至步骤3)所述的方法得到相对应的矩阵B和矩阵C，然后按照步骤4)所述的方法筛选出单个症状对应的高分值元素组合，然后根据处方中君臣佐使配伍关系给予不同的原料药对应的分值不同的权重，然后将各个分值相加，即得处方的处方指数；

7)结果判断和评价：

A：比较患者的证候指数与处方的处方指数的大小，当患者的证候指数与处方的处方指数之间的绝对差值≤制定的标准值，则认为方症相符，能够利用该处方对该患者进行治疗；

B：按照上述步骤1)至步骤6)所述的方法分别计算治疗前患者的证候指数和治疗后患者的证候指数，当治疗后证候指数下降，则表明疾病好转。

可选的，步骤7)中制定的标准值为证候指数的10％。

可选的，步骤4)中根据中医辨证不同维度具体是指根据脏腑辨证、三焦辨证、卫气营血辨证等辨证方式将不同的元素进行组合。

可选的，步骤4)中根据中医理论设置的约束条件为舍弃不符合中医理论的元素，比如位置信息和病性信息元素相乘得出的是“肝湿”的证素，在中医理论中明显不存在“肝湿”这种说法，就需要将该元素舍弃。

可选的，步骤1)中将症状或每味中药在论域U上的赋值标准是根据具体病症的对应的位置以及患病程度来赋值，比如肝有问题，在肝脏这个位置信息上取值只有1，那胆等其他位置上肯定取值是0，再比如病性信息，寒的情况有等级程度，取值根据寒的等级程度定为1、2、3等，需要在赋值前确定一个统一的等级程度区分标准，在后续的整个运算和赋值过程中按照同一的标准即可。

另外在赋值方面要注意的是可以将症状组合起来加以赋值：比如单一症状如“阳虚”中“阳”“虚”病位和病性相乘组成的是单一向量，赋值比较明确，如果是只有“头痛”的症状，不能辨别病性是虚还是实，如果加上“舌淡”的症状，就可以判定是虚，这样可以确定成一个单一方向的向量。

可选的，步骤6)中根据症状的主次给予权重的具体标准是主要症状给予大的权重，次要症状给予小的权重；

步骤6)中根据处方中君臣佐使配伍关系给予权重，权重大小按照君药＞臣药＞佐药＞使药。

本发明的一个关键在于给每一个症状或每味中药在论域U上的赋值，辨证结果的准确与否，主要依赖于赋值是否合理，这是一项庞大的基础性工作，必须结合中医理论、中医古籍描述和临床经验来进行，对部分有争议的症状(或中药)赋值应通过专家共识方式，或留待今后通过临床研究来解决；

中医理论内容包括阴阳、五行、脏腑、经络、三焦、八钢、气血津液、升降浮沉、四气五味，本发明模型构建方法是将中医理论的内容作为论域，利用模糊数学的方式，构建病症和中药的位置信息模糊集、病性信息模糊集和状态信息模糊集，在构建计算出证素矩阵和病位病性运行状态矩阵，再经过排列组合后得出对应的证候指数或处方指数，利用该证候指数和处方指数将病症和中药进行定量，再利用定量的证候指数和处方指数来判断病症对应的药方，评价药方对病症的治疗效果，实现中医治疗的定量化，能够有效的促进中医的推广和应用。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

下述实施例数字表达原理如下：

实施例

一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，包括以下操作步骤：

1)将所有中医理论的内容形成一个模糊集合的“论域”，用U表示，U＝{U₁，U₂，U₃，U₄…U_n})，即U为中医理论属于集，然后将症状，用A表示，在U上赋值，设该值X表示，该值表示症状在论域上的隶属函数，症状的隶属函数用A(x)表示，生成模糊集A，模糊集A＝{A(x₁),A(x₂),A(x₃)……A(x_n)}；

2)再由模糊集A产生三个子模糊集，分别为子模糊集A₁，其元素均为表示位置信息；子模型集A₂，其元素均为表示病性信息；子模糊集A₃，其元素均为表示状态信息；其中位置信息指心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、上焦、中焦、下焦、卫分、气分、营分、血分、表、里、太阳经、少阳经等位置属性；病性信息指寒、热、虚、实、痰、湿、瘀血、结节等性质属性；状态信息指升、降、浮、沉、出、入、五行等状态属性；

3)将子模糊集A₁与子模型集A₂中的元素相乘，A₁(x)*A₂(x)，生成病位与病性联合的隶属函数矩阵B，矩阵B每个元素表示不同的证素函数，再将矩阵B与模糊集A₃中的元素分别相乘得矩阵C，其中的元素表示病位病性的运行状态；其中证素指上焦热、上焦壅、脾热、脾寒、肺痰等属性信息；

4)根据脏腑辨证、三焦辨证、卫气营血辨证等辨证方式，利用矩阵B和矩阵C中的元素分值进行元素组合，根据中医理论设置约束条件，筛选出高分值元素组合，将分值相加得单个症状的证候指数；

5)将每味中药均按照步骤1)至4)所述的方法计算对应的单个中药的处方指数；

6)计算患者的证候指数：将患者的每个症状按照上述步骤1)至步骤3)所述的方法得到相对应的矩阵B和矩阵C，然后按照步骤4)所述的方法筛选出单个症状对应的高分值元素组合，然后根据症状的主次给予相对应的分值不同的权重，主要症状给予大的权重，次要症状给予小的权重，然后将各个分值相加，即得患者的证候指数；

计算处方的处方指数：将多药处方的每个原料药按照上述步骤1)至步骤3)所述的方法得到相对应的矩阵B和矩阵C阶段，然后按照步骤4)所述的方法筛选出单个症状对应的高分值元素组合，然后根据处方中君臣佐使配伍关系给予不同的原料药对应的分值不同的权重，权重大小按照君药＞臣药＞佐药＞使药，然后将各个分值相加，即得处方的处方指数；

7)结果判断和评价：

A：比较患者的证候指数与处方的处方指数的大小，当患者的证候指数与处方的处方指数之间的绝对差值≤证候指数的10％，则认为方症相符，能够利用该处方对该患者进行治疗；

B：按照上述步骤1)至步骤6)所述的方法分别计算治疗前患者的证候指数和治疗后患者的证候指数，当治疗后证候指数下降，则表明疾病好转。

具体示例：

例子说明：

A₁[位置]

A₁[心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、上焦、中焦、下焦、膀胱、胆、气、血、阴、阳····]

A₂[病性]

A₂[虚、实、寒、热、气滞、血瘀、结节、痰湿····]

A₃[状态]

A₃[升、降、浮、沉、出、入、金、木、水、火、土····]

位置向量A₁、病性向量A₂可以相乘得矩阵B,如下例：

B＝[心、肝、脾、肺、肾、胃、大肠、小肠、上焦、中焦、下焦、膀胱、胆、气、血、阴、阳····]*[虚、实、寒、热、气滞、血瘀、结节····]

症状群：头晕目眩，腰膝酸软，潮热盗汗，耳鸣遗精，胸胁疼痛

第一个症状赋值：头晕目眩，挑出来高分值元素(肝虚)3分

第二个症状赋值：腰膝酸软(结合潮热盗汗说明也腰膝酸软的虚是属于阴虚，不属于阳虚)，挑出来高分值元素(肾虚、阴虚)3+3＝6分

第三个症状赋值：潮热盗汗，挑出来高分值元素(阴虚)3分

第四个症状赋值：耳鸣遗精，挑出来高分值元素(肾虚)3分

第五个症状赋值：胸胁疼痛，挑出来高分值元素(肝虚、阴虚)3+3＝6分

头晕目眩，腰膝酸软，潮热盗汗，耳鸣遗精，胸胁疼痛

结合以上5个症状的证候指数，分别为3、6、3、3、6，说明此症状群属于肝肾阴虚证，均在肝虚、肾虚、阴虚范畴。将5个症状轻重程度给予不同的权重，则此患者的证候指数为：0.9*3+0.9*6+0.6*3+0.4*3+0.7*6＝15.3

如汤方：杞菊地黄丸加减：熟地黄、女贞子、地骨皮、枸杞子、菊花、5味药。

先以熟地黄为例，其位置的性质信息相乘得：

挑出来高分值元素(肾虚、阴虚)3+3＝6分

女贞子：

挑出来高分值元素(肾虚、肝虚)3+3＝6分地骨皮：

挑出来高分值元素(阴虚)3分

枸杞子：

挑出来高分值元素(肾虚、肝虚)3+3＝6分

菊花：

挑出来高分值元素(肝虚、肝热)3+3＝6分

结合以上5种药的处方指数，分别为6、6、3、6、6，均在肝虚、肾虚、阴虚范畴。将5味药的君臣佐使给予不同的权重，则处方的处方指数为：0.9*6+0.7*6+0.6*3+0.7*3+0.5*6＝16.5。

将计算得出的证候指数和处方指数进行比较，15.3-16.5的绝对值为1.2＜1.53(证候指数15.3的10％为1.53)，利用本发明方法判断方症相符，根据中医临床验证结果也表明该处方可以用于治疗头晕目眩，腰膝酸软，潮热盗汗，耳鸣遗精，胸胁疼痛，因此可以认为利用本发明方法可以对病症和处方进行定量，然后根据定量结果判断开出的处方是否可以治疗相应的病症，并判断是否对病症产生实际的治疗效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

1)将所有中医理论的内容形成一个模糊集合的“论域”，用U表示，U＝{U₁，U₂，U₃，U₄…U_n})，然后将症状，用A表示，在U上赋值，设该值X表示，该值表示症状在论域上的隶属函数，症状的隶属函数用A(x)表示，生成模糊集A，模糊集A＝{A(x₁),A(x₂),A(x₃)……A(x_n)}；

2)再由模糊集A产生三个子模糊集，分别为子模糊集A₁，其元素均为表示位置信息；子模型集A₂，其元素均为表示病性信息；子模糊集A₃，其元素均为表示状态信息；

3)将子模糊集A₁与子模型集A₂中的元素相乘，A₁(x)*A₂(x)，生成病位与病性联合的隶属函数矩阵B，矩阵B每个元素表示不同的证素函数，再将矩阵B与模糊集A₃中的元素分别相乘得矩阵C，其中的元素表示病位病性的运行状态；

4)根据中医辨证不同维度，利用矩阵B和矩阵C中的元素分值进行元素组合，根据中医理论设置约束条件，筛选出高分值元素组合，将分值相加得单个症状的证候指数；

5)将每味中药均按照步骤1)至4)所述的方法计算对应的单个中药的处方指数；

6)计算患者的证候指数：将患者的每个症状按照上述步骤1)至步骤3)所述的方法得到相对应的矩阵B和矩阵C，然后按照步骤4)所述的方法筛选出单个症状对应的高分值元素组合，然后根据症状的主次给予相对应的分值不同的权重，然后将各个分值相加，即得患者的证候指数；

计算处方的处方指数：将多药处方的每个原料药按照上述步骤1)至步骤3)所述的方法得到相对应的矩阵B和矩阵C阶段，然后按照步骤4)所述的方法筛选出单个症状对应的高分值元素组合，然后根据处方中君臣佐使配伍关系给予不同的原料药对应的分值不同的权重，然后将各个分值相加，即得处方的处方指数；

7)结果判断和评价：

A：比较患者的证候指数与处方的处方指数的大小，当患者的证候指数与处方的处方指数之间的绝对差值≤制定的标准值，则认为方症相符，能够利用该处方对该患者进行治疗；

B：按照上述步骤1)至步骤6)所述的方法分别计算治疗前患者的证候指数和治疗后患者的证候指数，当治疗后证候指数下降，则表明疾病好转。

2.如权利要求1所述的中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，其特征在于，还包括将临床所有病症和中药处方按照步骤1)至步骤6)所述的方法得出其对应的矩阵B、矩阵C、证候指数和处方指数，组成数据库信息。

3.如权利要求1所述的中药组方设计及疗效评价数学模型构建方法，其特征在于，步骤7)中制定的标准值为证候指数的10％。