基于数据挖掘的弥漫性肺间质疾病中医证候诊断标准模型研究

基于数据挖掘的弥漫性肺间质疾病中医证候诊断标准模型研究

肺内质疾病（id）是由运动性呼吸困难、肺内塌陷、限制呼吸障碍、扩散功能丧失和低氧血症症引起的临床病理实体。是多种原因引起的急慢性肺部疾病的共同结局,严重危害人类健康。目前国内有关本病的中医证候诊断尚无统一、规范、客观的标准。因此,弥漫性肺间质疾病证候诊断标准研究十分重要,基于数据挖掘技术,探索弥漫性肺间质疾病中医证候诊断标准模型,适用于中医证候诊断标准,方法合理,结果可靠。1数据和方法1.1河南东南角麻黄中药住院病人组织变革所有病例资料来源于2006年1月1日—2008年12月31日河南中医学院第一附属医院、江苏省中医院、山东省中医院、青岛市中医院住院病人。1.2病例选择1.2.1西医的诊断临床诊断为“肺纤维化”、“肺间质纤维化”、“特发性肺间质纤维化”、“特发性间质性肺炎”、“弥漫性肺间质疾病”等。1.2.2中医诊断诊断为“肺痿”、“肺痹”、“喘病”、“咳嗽”等。1.2.3顶部爆音①具有进行性呼吸困难、干咳,肺部听诊闻及典型或不典型爆裂音;②胸部X线或CT有弥漫性间质性改变;③动脉血气分析提示PaO2≤80mmHg(1mmHg=0.133kPa)。1.2.4排除标准①无明确中医证候分型;②无相应检查支持弥漫性肺间质疾病诊断者。1.3中医证候诊断要素包括一般资料(年龄、性别、民族、婚姻状况、文化程度、职业、居住环境、吸烟史、过敏史等)、既往健康情况和危险因素、病程、诱因、中医证候诊断、中医证候诊断要素等。1.4数据库设计①编写《弥漫性肺间质疾病临床调查表》收集临床资料,依据《弥漫性肺间质疾病中医证候整理规范》,将原始资料数据量化后录入计算机,建立弥漫性肺间质疾病中医证候研究数据库。②采用使用Epidata3.0版软件建立弥漫性肺间质疾病临床调查研究数据库。③运用MATLAB6.5软件进行编程,基于动态Kehonen网络的神经模糊系统模型对数据库数据进行学习训练。首先进行数据预处理,通过动态Kehonen网络的自动聚类学习训练完成后,按聚类中心权重作为模糊函数的中心和宽度,构造模糊规则集,与训练后稳定Kehonen网络识别率比较,不断调整模糊规则参数,最后获取模糊知识,自动生成模糊分类规则,并结合现有的中医临床诊断标准,确定常见证候及其诊断指标体系。2结果2.1测试集的建立临床数据集共有样本475个,经预处理实际应用450个样本,每个样本有110个特征描述症1,症2,症3,……,症110,其取值为[010],随即选取350个样本作为训练集,100个样本为测试集,首先对数据进行归一化处理,其取值转化为[01]。2.2基于临床数据的永久性肺实质疾病的常见诊断模式建设2.2.1动态学习的结果采用该方法获得的神经网络模型的动态层有19个神经元组成见图1。2.2.2模糊规则的建立对测试样本的正确辨识率为95%。2.2.3临床数据的分类采用该方法获得19类。见图2。2.2.4不同浓度ase临床疗效表示如下:(1)If(症1is大大)and(症2is大大)and(症3is中)and(症6is中)and(症7is中)and(症8is小大)and(症10is中)and(症21is中)and(症23is小大)and(症29is小大)and(症40is中)and(症49is中)and(症50is小)and(症51is中)and(症54is中)and(症56is中)and(症57is中)and(症60is中)and(症61is中)and(症64is中)and(症88is中)and(症89is中)and(症107is小大)and(症119is中)then(Ais1类)(0.78)。(2)If(症5is小大)and(症8is中)and(症19is大大)and(症20is中)and(症21is大大)and(症25is小大)and(症29is中)and(症51is小大)and(症58is中)and(症74is小大)and(症75is中)and(症76is中)and(症79is中)and(症89is中)and(症90is大大)and(症100is小大)(症108is小大)then(Ais3类)(0.76)。(3)If(症1is大大)and(症2is大大)and(症3is中)and(症8is小大)and(症19is大大)and(症20is中)and(症21is小大)and(症27is中)and(症29is小大)and(症35is中)and(症50is中)and(症56is中)and(症57is中)andand(症61is小大)and(症88is小大)and(症89is中)and(症107is大大)then(Ais4类)(0.78)。(4)If(症1is大大)and(症2is大大)and(症8is中)and(症20is大大)and(症23is大大)and(症30is大大)and(症36is大大)and(症40is大大)and(症49is大大)and(症50is大大)and(症51is大大)and(症52is大大)and(症56is中)and(症57is小大)and(症60is小大)and(症61is中)and(症88is大大)and(症89is大大)and(症90is大大)and(症107is大大)and(症108is中)and(症109is中)then(Ais7类)(0.73)。(5)If(症1is大大)and(症2is大大)and(症3is中)and(症5is小大)and(症6is小大)and(症8is中)and(症10is中)and(症21is中)and(症22is中)and(症23is中)and(症28is小大)and(症29is小大)and(症35is中)and(症36is小大)and(症37is中)and(症49is中)and(症50is中)and(症51is小大)and(症52is中)and(症57is小大)and(症58is中)and(症60is中)and(症61is中)and(症88is中)and(症89is小大)and(症90is小大)and(症107is小大)and(症108is中)and(症109is中)then(Ais8类)(0.72)。2.2.5表1显示了模糊集和属函数的描述参数2.2.6合型证候的中医证候最终获取19个模糊规则,通过规则转换及设定的证候主次症标准,大部分辨证为复合型证候,如痰瘀阻肺、肺肾气虚、肺肾阴虚、血瘀等,依据前面的中医现有辨证标准及常见证候筛选设定,辨证为5个证候:痰湿壅肺证(1类)、痰热壅肺证(3类)、肺肾气虚证(7类)、痰瘀阻肺证(13类)、肺肾气阴两虚证(17类)等。2.2.7肺气功虚证基于上述模型进行参数调整后,对临床数据进行挖掘,获取19个模糊规则及相应的模糊子集和参数。结合上述中医证候模型转换规则,及中医现有的证候诊断标准,最后确定5个常见证候诊断标准。证候中主症和次症按权值大小排列如下:(1)肺肾气虚证:主症:咳嗽、喘促、痰白、动则喘甚、痰黏稠、舌质红、痰少。次症:舌淡、脉细、脉数、气短、食欲不振、苔白、神疲乏力、苔薄、舌黯。(2)痰热壅肺证:主症:咳嗽、喘促、动则喘甚、胸闷、舌质红、舌苔黄、脉滑、痰黏稠。次症:痰白、脉数、苔腻、痰少、食欲不振、气短、发热、舌黯、苔薄。(3)痰瘀阻肺证:主症:喘促、动则喘甚、咳嗽、胸闷、舌苔黄、舌黯。次症:气短、痰白、舌质红、脉滑细、舌苔薄、舌苔腻、痰少、痰黏稠、脉沉。(4)肺肾气阴两虚证:主症:喘促、动则喘甚、舌质红、胸闷、神疲乏力、脉细、脉数、咳嗽。次症:舌淡、苔白、食欲不振、发热、气短、苔薄、痰少。(5)痰湿壅肺证:主症:喘促、痰白、痰黏稠、动则喘甚、胸闷、口唇紫绀。次症:舌苔干燥、脉浮、痰少、食欲不振、气短。2.2.8弥漫性肺疾病的常见诊断标准诊断符合率为73.8%。3主要证候的选取弥漫性肺间质疾病属中医“肺痿”、“肺痹”、“喘证”和“咳嗽”等范畴。我们基于多中心临床调查,采用数据挖掘的方法开展研究,以探索中医证候分布规律,为中医证候诊断标准的制定提供依据。证候诊断标准研究是中医诊疗规范化研究的重要内容之一,方法学的合理运用是研究的关键问题。本研究共收集到475份调查表,经预处理实际应用450个样本,每个样本有110个特征,随机选取350个样本作为训练集,100个样本为测试集,对数据进行归一化处理。获得的神经网络模型的动态层有19个神经元组成,最终获取19个模糊规则,通过规则转换及设定的证候主次症标准,获得5个常见证候:痰湿壅肺证、痰热壅肺证、肺肾气虚证、痰瘀阻肺证、肺肾气阴两虚证等。本研究中,常见证候的选取设定是从Validpercent和聚类系数确定的。当Validpercent数值大时,则在现有数据中该证候出现率高。聚类系数是说明该证候在现有数据中的稳定性,稳定性越高则该证候在聚类结果中出现的几率越大。因此,用二者的乘积作为常见证候选取指标,就更能合理地选出说明模型的证候。证候主次症的划分或判定方法及依据是证候诊断标准规范化研究中的另一个关键问题,直接影响到证候标准的准确度和真实度。从临床数据挖掘的结果来看,如果主症的权值设定为0.4,则一些证候中就会多些主症,如舌质黯可作为痰瘀阻肺证的主症较符合临床实际,但大多证候会出现主症过多。如果主症的权值设定为0.6,则一些证候中就会少些主症,出现主症过少,通过反复的验证,当权值设定在0.5时诊断符合率较高。因此,我们对于主次症的选取进行这样的设定:当0.5≤wij≤1时,表示对应的属性即症状为主症。当0.3≤wij<0.5时,表示对应的属性即症状为次症。具体最优选取点有待于进一步研究,可为以后类似研究提供可行的方法。在本次证候研究中,出现了两个虚证,即肺肾气虚证和肺肾气阴两虚证,但其主次症中存在实证的症状,如肺肾气虚证中有舌质红、痰黏稠等,肺肾气阴两虚证有脉数等。此情况与临床上虚实夹杂较符合。多个证候如肺肾气虚证、痰热壅肺证、痰湿壅肺证等的主次症中出现了舌质黯、发绀等症状,