多属性决策方法在中医学研究中的应用
作者：孙继佳 蒋健 严广乐 张玮 苏式兵
【摘要】 中医临床诊断是从整体上把握疾病的变化特点及其的系统医学，诸如地理位置、季节气候、生活环境等外界客观条件以及其他非直接致病因素都会对疾病的发生、及演化产生一定影响。尝试综合利用系统多属性评价方法来研究这些非致病因素对中医临床疾病的作用，并提出一套适合中医学临床研究的评价思路与方法。
【关键词】 中医学； 辨证施治； 群组决策； 信息熵； 灰色关联； 乙型肝炎
中医学的整体观念［1］，强调机体内外环境的统一性，是从整体上把握疾病的变化特点及其规律的系统医学，在把人体的看成一个有机整体的同时，将患者所处的生活环境、地理位置等外界因素综合起来进行临床诊治。实践证明，诸如环境、地理、季节这些外界的客观因素都会对疾病的发生、演化、发展产生一定的影响。例如：陈国林［2］等曾调查了中医肝脏证候的分布规律，分析了证候与南北地域和季节的关系，发现肝阴虚证、肝火上炎证以及肝胆湿热证多见于南方；肝血瘀滞证多见于北方；肝阳上亢证与季节有关。中医学认为“六气”，即风、寒、暑、湿、燥、火的不断运动变化，决定了一年四季气候的不同。人体由于某种原因而导致抵抗力下降（正气虚），不能够适应季候变化，或者季候的变化异常超过了人体的适应能力时，六气就成为致病的条件，这时的六气被称为“六淫”。正是因为四时的变化影响着人体的生理功能与病理变化，故《素问·五常政大论》认为，“圣人治病，必知天之阴阳，四时之经纪”。不仅如此，人体自身性格、饮食习惯、年龄大小等因素也对疾病的产生、发展有实际的影响。
既然，诸如这些非直接致病外界因素是确实对疾病的有一定作用和影响；那么，在中医临床诊断上就有必要了解这些因素对疾病影响程度的大小，从中寻找一定的规律，建立相应的中医学辅助诊断数据库，为临床实践提供和帮助是十分有意义的。因此，如何对这些直接致病因素进行分析、评价和排序是首先需要明确的问题。本研究就此类问题给出研究思路与具体分析方法。
1 评价对象与指标体系研究
中医诊断学［3］中的“辨证施治”是通过望、闻、问、切的“四诊合参”全面地收集患者的临床信息，对疾病过程中机体某一阶段的病因、病位以及病机等整体病理状态进行综合分析。例如，乙型肝炎中医临床指标中，由“问诊”和“望诊”可以判断：头痛、肢体麻木、肢体困重、关节疼痛等症状、体征的变化；由“舌诊”可以得到：舌干、边齿痕、舌下脉络增粗、苔黄等；由“切诊”可以判断：脉沉、脉数、脉滑等变化。中医专家通过对这些指标信息的收集，结合中医“辨证施治”的基本原理进行诊断，即：对病人的症状、体症等进行分析、综合，并对疾病当前阶段的病因病性等做出判断，并概括为完整证名的诊断过程。例如，在乙型肝炎中的中医“证候”主要有：湿热中阻证、肝肾阴虚证、肝郁脾虚证、脾肾阳虚证、瘀血阻络证五种“证型”。因此，“辨证施治”是中医学的主要方法，而对“证型”的研究则是中医学的核心前提。所以，在对影响疾病客观性因素的评价中，也应该首先以“证型”作为主要研究和评价的对象，即从各种不同的“证型”出发来研究其他客观性因素对疾病的影响。
因此，如何对这些因素进行有效的判断、评价和排序是关键问题，而多属性评价方法具有操作简单、条理清晰、可靠性高等优点，无疑是解决此类问题比较理想的方法之一。以下我们将根据中医学的特点，尝试综合利用多属性评价方法提出解决办法。
2 基本方法
2.1 评价的基本思路
中医学多属性评价基本方法和其他决策问题的评价过程与方法大致相似，不过在中医学决策评价中应该更注重属性指标的选取，建立准确的决策矩阵是评价的前提，以下给出决策评价的基本思路：
① 根据所要研究的问题确定评价对象与评价指标。评价对象在中医学研究中可以是与各个证候、症状、体征有发生、演化有密切关联的诸如环境、地理、季节、气候这些外界的客观因素以及其他非直接致病因素等等；评价指标可以是症状、体征等临床表现的量化指标；例如，要研究季节气候变化与症状、体征的关系，可以将不同季节气候作为评价对象，把症状、体征发生的频率、次数等作为评价指标值，以此来建立评价决策矩阵；
② 对已建立的初始决策矩阵进行规范化等预处理；
③ 根据专家们的评分结果，根据特征法群组权重；然后，计算出客观权重；最后，将主客权重进行组合，得出最终权重；
④ 根据权重，得出各个评价对象的综合指标值；在计算综合指标值时，可以直接进行计算；有时，可以假定存在一个“理想指标序列”，而采用“理想关联度法”处理，最后根据综合值大小进行排序。
2.2 计算过程
在此我们给出了一个具体计算的评价模型，当然也可以根据实际情况选用其他方法，一般处理步骤如下：
① 确定评价矩阵
假设在某种疾病中医临床某一确定证型下，有m 个评价对象，则评价项集合可以表示为记为X={x1，x2,…，xm} ；用Yi={yi1,yi2,…,yim} 表示与该种证型有关的n 个属性值；确定的方法可以根据中医学专家的意见或诊断标准为参考。其中，yij 是第 i个评价项的第j 个属性的值，列成评价矩阵，如表1所示；表1 评价矩阵
y1 … yj … yn
x1 y11 … y1j … y1n
… … … … … …
xi yi1 … yij … yin
… … … … … …
xm ym1 … ymj … ymn
并且选择采用下式之一进行变换：
zij=yij maxj(yij) （1）
zij=minj(yij) yij （2）
② 权重确定
将指标模糊定量化为相应的评分，分为5个等级，评分结果为：重要（5分）、比较重要（4分）、一般重要（3分）、次要（2分）、不重要（1分）。请 m个中医专家对 n个指标的权重进行评分，得到Fuzzy判断矩阵：
X=x11 x12 … x1n
x21 x22 … x2n
… … … …
xm1 xm2 … xmn
采用特征根法［4］求出理想（最优）专家S* 的评分向量为：X*=(x*1,x*2,…,x*n) ，然后进行归一化处理：
λi=x*i ?n i=1x*i （3）
再采用信息熵权方法［5］计算客观权重：
hj=-(lnn)-1?m i=1zijlnzij （4）
wj=1-hj ?n j=1(1-hj) （5）
最后，由式得到最终权重向量：
ηj=λj wj ?n j=1λj wj) （6）
③ 关联度
构建一个能充分满足诊断思想和疾病特征的理想属性指标序列，采用下式进行关联［6］计算：
γik(x0(k),xi(k))=
mini mink|b0(k)-bi(k)|+ρmaximaxk|b0(k)-bi(k)| |b0(k)-bi(k)|+ρmaximaxk|b0(k)-bi(k)| （7）
其中，γi=(γi1,γi2,…,γim) ，b0=(b0(1),b0(2),…,b0(k)) 为标准的效果评价向量，bi=(bi(1),bi(2),…,bi(k)) 为第i 个评价向量。
④ 评价排序
设I 为评价项与理想属性指标属性的广义Hamming距离，则有优选模型：
ui=1 1+(1-Ii Ii)2=1 1+(1-?n j=1ηj γij ?n j=1ηj γij)2 （8）
式中，ui 为属性相对于理想属性的优属度；ηj 为综合权重；根据ui 的大小就可以对评价项进行排序。
3 实例应用
中医诊断中通常将乙型肝炎分为湿热中阻证、肝郁脾虚证等5种证型进行。根据中医药学会内科肝病专业委员会［7］1992年推出的《病毒性肝炎中医辨证标准（试行）》可知，乙型肝炎中医“肝郁脾虚证”临床表现有：胁肋疼痛、太息、胸闷、口淡、腹胀、烦躁易怒、面色萎黄、边齿痕、苔白、便溏、倦怠乏力、食欲不振等12种症状、体征。在乙型肝炎患者中如果出现肝郁脾虚证的情况下，是否与该地区的季节气候有关或在什么季节中出现肝郁脾虚证的可能性较大目前尚不清楚，阐明季节气候对中医证候的影响，对中医学临床证候的评价具有重要意义。利用本节所提出的综合评价方法就可以有效地解决该类问题。
我们根据从2004年12月~2005年12月之间在上海中医药大学附属曙光采集的871例确诊为乙型肝炎患者的临床数据为基础，结合本地区（上海）季节气候变化特点，并根据《病毒性肝炎中医辨证标准（试行）》的和乙肝患者临床数据资料所调查记录的时间进行归类。按不同的季节气候分为5组（1月份、3~4月份、8月份、9~10月份、11~12月份）进行评价，分别统计各个症状、体征在不同时间段内出现的频率（百分比）作为属性值，得到评价矩阵，如表2所示。
请6位中医学专家对“肝郁脾虚证”各个症状、体征的权重进行模糊评价打分，如表3所示。
将初始评价矩阵，根据效益型数据处理，化为列归一化矩阵；然后，利用式子计算得到客观权重向量w=(w1,w2,…,w12) ；最后，结合专家主观权重结果和式得到综合权重向量η=(η1,η2,…,η12)。如表4所示。 表2 初始评价矩阵表3 专家权重评定表4 专家权重、熵权重以及综合权重
一般地，可以继续构建一个能充分满足诊断思想和疾病特征的理想属性指标序列b0 ，其基本思路是：如果与“肝郁脾虚证”有关的所有症状、体征都发生的情况下，即发生频率为100%时，基本上就能够断定为该种“证型”。所以，在这里我们就将b0=（100,100,…,100) 为作为基准序列，按照式（6）计算各个关联系数γij ，得到关联系数矩阵γ ：
γ=0.5324 0.6686 0.6534 0.6115 0.5389 0.9074 0.8533 0.8622 0.5492 0.6686 0.5492 0.7183
0.5421 0.6350 0.6323 0.5778 0.5339 0.8652 0.8504 0.7663 0.5401 0.6878 0.5401 0.6499
0.5122 0.5301 0.5444 0.5468 0.5417 0.9713 0.7449 0.7353 0.5591 0.6488 0.5278 0.8986
0.5444 0.6350 0.6212 0.7232 0.5954 1.000 0.8150 0.8389 0.5716 0.6080 0.5497 0.7933
0.5176 0.5513 0.5707 0.5617 0.5738 0.9539 0.7933 0.7993 0.5468 0.6698 0.5468 0.9019
再由关联系数矩阵γ 并根据式（8）可以得到各个评价对象的优属度值：表 5 优属度结果表 由此优属度值可知：u1>u5>u2>u3>u4 ，即乙型肝炎中医“肝郁脾虚证”在寒冬入秋季节发生的可能性最大，其次为初冬、春季，而夏季、初秋时则相对比较少见。通过排序我们就可以认为冬季以及气温较低的季节对乙型肝炎中医“肝郁脾虚证”的发生作用影响较为显著，因此，在中医学临床诊断中应该给予重视。
不仅如此，由多属性评价方法得到的结论还可以进行模糊化处理以方便今后用于中医专家系统的辅助诊断参考数据。例如，根据上面的评价结果，我们就可以将在乙型肝炎中医"肝郁脾虚证"中各种季节气候进行适当的模糊隶属度确定，并将其放入综合数据库。表6 模糊隶属度
4 小结
本研究提出了利用综合多属性评价方法解决中医学临床诊断中的非直接致病因素对疾病影响的排序问题。给出具体实际算例子：以中医诊断学“辨证”方法为基础，提出利用模糊评价和群组决策特征整合中医学专家组的意见，避免了传统层次分析法中两两对比构造判断矩阵易于发生目标先后不一致性；同时，引入熵权来确定各个评价指标的综合权重，减少评价中认为的主观因素，为中医学临床诊断研究提供一定参考。当然，中医学以及中医临床诊断学［8］都具有复杂性、整体性、非线性、动态性等特点，因此如何更一进挖掘临床症候与各种内部、外部因素的关联性，还需要不断地探索和研究。
（致谢：本文完成过程中得到上海中医药大学刑陈军老师、王弈老师以及上海中医药大学附属曙光医院等中医专家的帮助，在此深表谢意。）
【参考】
1 梁珂,舒志军.关于中医融入系统医学的思考.中西医结合学报,2007,4(2):137~139.
2 陈国林,赵玉秋.中医肝脏地域分布的临床研究.湖南中医药学院学报,2001,21(1):37.
3 朱文锋.中医诊断学.北京:人民卫生出版社, 2005， 1~4.
4 邱菀华.群组决策特征根法.应用数学和力学, 1997, 18(11): 1027~1031.
5 徐泽水.不确定多属性决策方法及应用.北京: 清华大学出版社, 2004， 26~27.
6 刘思峰,党耀国,方志耕,等.灰色系统理论及其应用.第3版.北京:出版社，2002，50~84.
7 中国中医药学会内科肝病专业委员会.病毒性肝炎中医辨证标准(试行).中医杂志, 1992, 33(5):39~40.
8 严广乐,苏式兵.系统科学视角下中医药干预慢性疾病的研究思路.中医药化,2007,20(1): 90~93.
