作者：任廷革，劉曉峰，高全泉，張帆，馮雷，孫燕，肖永華

【關鍵詞】 中醫方劑；知識量表化；近似推理方法

中醫方劑學是個復雜的知識系統，在其走向現代化的研究中，尋求適合其量化表達的數學方法是中醫學基礎研究的重要內容。本研究首先在方劑功效定性定量研究方面取得成果，這一成果主要體現在以下幾個方面。

1 提煉方劑功效相關因子間的關系

簡單的一張處方，圍繞其功效，究竟存在著哪些關系呢？依據中醫方劑學理論，與方劑功效相關的主要因子有藥物(本文中所有“藥物”的概念均指中藥而言)、藥量、藥效、適應證候等，研究發現這些因子之間存在著“量效關系”、“藥效關系”、“證效關系”、“候效關系”等，從數學上看，這些都是帶有不確定性的復雜的非線性關系，對這些關系進行研究，筆者提出了方劑功效量化的算法模型。

量效關系，即指方劑藥物劑量和方劑功效的關系。這一關系要研究的是藥物劑量對方劑功效的貢獻度。這個問題的提出，是基于方劑藥物的劑量不能直接進行比較的緣故，即相同劑量的方劑藥物，由于受到藥物特性(物理的、化學的)的影響，所發揮的作用力度是不同的。

藥效關系，即指方劑中不同藥物和方劑功效的關系。這一關系要研究的是由方劑藥物帶來的不同藥效之間相互作用的方式及其強度。這個問題的提出，是基于方劑功效不等于藥物之藥效簡單疊加的事實。方劑由多種藥物組成，每種藥物有幾種到十幾種藥效不等，在一個方劑中起碼會有幾十種藥效，而方劑功效是集合了這些藥效的相互作用后而產生的。

證效關系，即指“證”(中醫診斷學概念，是病的不同類型，往往隨病程的不同時期而出現，具有較強的規律性，常見有同病異證、異病同證的情況)對方劑功效的需求關系。這一關系要研究的是“證”和“效”(方劑功效)之間的一致性，即認為一個有效的方劑，其功效和臨床所見的“證”應該是對應的。如“氣虛血瘀證”，依據中醫治療學理論，需要用“益氣活血”(效)的方法來治療，于是我們建立了“證效關系”的知識表，并采用規則法進行表達。

候效關系，即指“候”(臨床表現出來的癥狀和體征)和方劑功效的關系。這一關系要研究的是“候”對方劑中諸多藥效的選擇性，且這種選擇性直接影響所用方劑的功效性質(定性)。這個問題的提出，是基于一個方劑中的幾十種藥效在治療某種證候時并不是全部都在發揮作用這樣一個事實。

除了上述這些關系之外，影響方劑功效的還有其它一些關系存在，例如“構效關系”(方劑的配伍結構和方劑功效的關系)等，本研究初步表明，在這一關系中存在著更加豐富的知識，有待我們深入地進行研究。

2 方劑功效數學模型和計算方法

2.1 計算相對藥量

計算方法：注：m.最小藥量(常用藥量的下限)；n.最大藥量(常用藥量的上限)； x.實際藥量；f.相對藥量(無綱量)。

原理：把操作數據(藥物和劑量)轉化為信息數據(藥物和貢獻度)，基本原理在于求出藥物劑量在其歷史用藥范圍中的權重。

意義：計算的結果可以對每種藥物在方劑中的貢獻度進行比較，并對該藥物的所有藥效的強度進行量化表達。例如“桂枝湯”中“桂枝”的貢獻度是108，那么暫定它所具有的散寒、解肌、溫經、通脈、通陽、化氣、平沖、降逆的藥效強度均為108。

結果：以“桂枝湯”的藥物組成為例(見表1)。表1 “桂枝湯”的藥物組成（略）

結論：計算的量化結果符合中醫方劑學對“桂枝湯”藥物貢獻度的認識(桂枝為主藥，生姜協助桂枝，芍藥配和桂枝，大棗協助芍藥，炙甘草調和諸藥)。

2.2 計算功效強度

計算方法：注：fi.甲藥某一項被計算前的功效值；fi’.甲藥某一項被計算后臺階的功效值；fjk.乙藥第k項的功效值(數值上等于乙藥作用量)；N. 乙藥功效總數目；r=1——藥效相同(此種情況下fj’=0)；r=2——乙藥效對甲藥效單向協同；r=3——甲乙藥效雙向協同；r=4——甲乙藥弱 抑制；r=5——甲乙藥效強抑制；r=0——無關系。 原理：方劑功效定性、定量的計算取決于藥效的強度及相互作用的關系。相互作用的關系歸納為6種：無關系，相同關系，協同關系(單向協同、雙向協同)，抑制關系(強抑制、弱抑制)，這些關系用矩陣知識表進行表達。

意義：計算出方劑功效的性質和強度(定性、定量)，其計算的結果是預測該方劑適應證的重要依據。

結果：以“桂枝湯”的功效分析為例(見表2)。表2 “桂枝湯”的主要功效分析（略）

結論：從以上分析的結果可以看出，從最高值的“解表”(權重246)到其半衰值的“平沖”(權重123)，基本涵蓋了中醫方劑學及其它傳統文獻對“桂枝湯”的分析和認識。即“桂枝湯”主要功效為：解表散寒(治療外感)；降逆平沖(治療奔豚癥)；溫經通脈(現代臨床用桂枝湯治療冠心病)。以下的補血、益氣、止嘔等功效，符合《金匱要略方論》文獻中用“桂枝湯”治療妊娠嘔吐的認識。

2.3 計算貼近度

計算方法：注：α.貼近度；Ai.甲藥第i種性味歸經，真為1，假為0；Bi.乙藥第i種性味歸經，真為1，假為0；N.兩種藥所具有的不同性味歸經總數量。原理：按照藥物的性(寒熱溫涼等)、味(酸苦甘辛咸等)、歸經(十二經)等數據，對2種藥物的近似程度用函數進行計算，函數夾角的大小與貼近度的值成反比。

意義：藥物的貼近度，主要參與不同藥效相互作用(6種方式)的計算。貼近度小，相互作用的強度弱；貼近度大，相互作用的強度強。

結果：參見上例。

結論：參見上例。

2.4 方劑功效聚焦方案

從上面對“桂枝湯”功效的分析結論可以看出，一個方劑往往會有諸多功效，根據在臨床上的實際情況，怎樣計算出方劑的哪些功效是在實時發揮作用呢？我們依據中醫方劑學“方證(癥)相應”的理論[1]，采用排除法，利用“候效關系”的選擇性對方劑功效進行排除，被排除的功效不參加當前的計算，于是便得到了更適合當前臨床表現的功效，我們暫且將此方案稱作“方劑功效聚焦方案”。

結果：以《傷寒論》第12條的“桂枝湯”功效分析為例(參考文獻：太陽中風，陽浮而陰弱。陽浮者，熱自發；陰弱者，汗自出。嗇嗇惡寒，淅淅惡風，翕翕發熱，鼻鳴、干嘔者，桂枝湯主之)。結果見表3。表3 方劑主要功效聚焦方案（略）

結論：此“桂枝湯”功效結論，完全適應中醫《傷寒論》講義“風寒外束肌表”、“外邪干胃，胃氣上逆”的病機分析。

3 方劑功效量化研究的意義

3.1 量化方法突破了頻次統計的局限

長久以來，中醫學量化研究的方法除了實驗科學之外，就是計算科學了。眾所周知，實驗科學的量化研究是分解的、局部的，距離研究人的經驗還有很長的路要走。計算科學多年來在中醫學的量化研究方面多是基于頻次的計算[2]，而對中醫學這個復雜的知識系統來說，僅限于頻次統計是遠遠不能滿足需要的。

筆者應用近似推理技術提出的方劑相對藥量、藥物貼近度概念，并建立藥效相互作用關系的知識表，是中醫方劑學研究中的新思想和新方法，尚未見國內外文獻中有類似的報道，此研究具有原創性的意義。

3.2 方劑功效的量化使主治證的預測成為可能

在類似的研究中，多數研究習慣于正向推理的研究，即把醫生自己的評述和結論作為切入點，并完全按照醫者的思路進行模擬來完成“重復”(經驗重復)的目的。我們認為這樣的研究受到主觀因素的局限，使研究的客觀性受到質疑。

本研究是從處方入手，且研究過程中強調回避醫生的主觀評述和結論，盡量使研究在客觀的數據中進行。中醫學認為“藥不離方，方不離證”，因此從方劑藥物切入，對方劑功效的定性和定量計算，推導出其所適應的病證以及臨床表現的主次序列成為可能，這是一個由結果到原因的逆向推理。

3.3 量化的分析使人的經驗變得直觀

有經驗的中醫醫生都相信“靈感”，甚至有人稱中醫的“辨證論治”是門“藝術”，這些都表明中醫的思維方式是形象與邏輯的水乳交融，具有直觀理性思維的特征和方法論，伴隨中醫學這一特點的是缺乏定量化的知識結構[3]。這種思維方式使中醫治療經驗具有“只可意會，難以言傳”的特點，往往要求學習者具有很高的悟性，這給中醫學的繼承帶來了巨大的障礙，為中醫學的傳播蒙上了神秘的面紗，中醫學的發展也由此受到了制約。

我們在逆向思維指導下的方劑功效的定性和定量研究結果，不僅基本做到了符合專家的認識(機器學習)，而且為解讀專家經驗提供了十分有意義的數據(知識發現)，更重要的是完成了對專家知識的量化表達，使人的經驗變得直觀，容易理解，便于學習，還可以做到重復性操作。

3.4 量化的數據為新技術的運用奠定了基礎

近似推理理論在人工智能的研究中也遇到了難以提高的臺階，原因就是它依賴先驗知識的局限，為了突破這個局限，我們必須把眼光放在新技術的尋求方面。近年來在國內外廣泛使用的支持向量機(SVM)方法，成為我們研究的首選，由于它具有支持高維樣本、非線性建模、適用于小樣本等特點，特別是能夠給出所建模型泛化能力的界的特點[4]，可為我們的研究提供有力的技術支撐。

SVM歸納學習方法完全基于數據，不確定性推理方法可以較好地體現先驗知識，在理論上，兩者能在一定條件下而優勢互補，但在實際研究案例中并未見報道。我們將在中醫方劑功效的量化和分類研究中首次實踐兩者的結合，嘗試SVM學習與不確定性推理方法的有機結合，實現以方劑功效為主題的方劑分類學習，并對其遣藥組方規律進行有效的歸納與描述。這其中定量計算將為這一深入研究提供重要的數據基礎。

3.5 研究結果引發的中醫評價技術

中醫的評價問題是中醫學現代化進程中的瓶頸問題，對這一問題這里不進行任何深入的討論，只想從我們研究的結果提出一個見解：通過計算技術對方劑功效的定性和定量化處理，可在中醫學理論的框架內，以方、證為中心，對臨床的診療方案提供具有評價意義的技術。這種評價技術表現在以下幾個方面：①方證一致性評價；②效法一致性評價；③候性一致性評價；④處方藥效釋放率評價。

4 小結

以上研究是對我們20多年對中醫學信息研究的延續、自然發展和深化，圍繞方劑功效相關因子的各種關系(量效關系、藥效關系、候效關系、證效關系)的量化計算，提出有效的數學表達方法，用定性與定量相結合的方式對方劑功效進行分析，并實現量化的表達，是我們在中醫方劑學理論的數學建模方面進行的嘗試，為研究把人的經驗轉化為可形式化描述的知識的技術和方法進行有效的探討，這不僅對中醫學術和經驗的傳承具有原創的意義，而且對復雜系統的描述理論和計算機學習等技術的應用研究，具有重要的價值。

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