糖尿病肾病中医证候分类预测模型的构建及其识别性能的评估

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糖尿病肾病是糖尿病常见的并发症之一,中医药发挥“辨证论治”的优势和特色,在保护肾功能,延缓疾病进程方面多有良效。“证候”作为辨证论治的核心,发现证候理论中所蕴含的客观规律,构建辨证论治的规范依据,是中医证候学研究的方向。证候研究的难点在于:首先,中医临证辨证方法多样,证型不规范,难以进行证候标准化。第二,中医证候是一个非线性的复杂系统,多维多阶,无限组合,单纯运用还原的方法无法对其进行合理的阐释。第三,临床医生对证候的判定过程信息复杂且高度融合,具有模糊性的特点。第四,各症状对证候诊断的鉴别意义不等,中医证候难以量化和客观化。中医临证中的证候诊断过程,是医生提取四诊信息中对证候鉴别有意义的症状,并将这些症状进行分类的过程,证候问题实质上就是中医症状的分类问题。数据挖掘领域中专门用于解决分类问题的方法被称为分类算法。本研究将常用的分类算法引入到中医证候的研究中来;同时在“证素辨证”思想的指导下,分别对糖尿病肾病肾功能不全临床研究数据和糖尿病肾病期刊文献资料展开糖尿病肾病证候规律的研究,以期为证候研究难点寻找合适的解决方法。研究方法:1.将数据挖掘领域中的分类算法引入到中医证候诊断的研究过程中来,运用判别分析,人工神经网络,支持向量机,随机森林构建证候分类模型,比较模型预测结果和真实结果的差异,判断模型分类性能。解决证候研究中证候信息非线性,高维高阶,模糊性,难以衡量各因素重要程度等问题。2.全面检索,严格纳入,质量评价,规范文献资料数据的基础上,运用“证素辨证”的研究方法,分别提取糖尿病肾病单纯辨证论治文献和结合疾病分期辨证分型文献中所记录的病性证素和病位证素,比较证素频次高低,探讨病性证素组合形式,解决证候研究中辨证方法多样,证型不规范等问题;应用关联分析对高频证型用药规律总结挖掘,探索糖尿病肾病中医证候治疗规律。结果:1.构建的分类算法模型中费希尔判别模型预测准确率为72.84%,最近邻判别模型预测准确率为81.48%,有权重的K最近邻判别模型预测准确率为71.60%,前馈神经网络模型预测准确率为75.31%,支持向量机预测准确性达到85.19%,随机森林模型预测准确率达到86.42%。费希尔判别模型能够有效解决证候研究过程中症状信息的非线性问题,人工神经网络模型在此基础上还能有效解决证候研究过程中症状信息复杂融合且确立过程模糊不清的问题。支持向量机模型更擅长解决证候数据信息复杂,数量巨大,多维多阶的问题。随机森林模型不仅可以建立证候分类预测模型,还可以对构成证候症状的重要程度进行客观化度量。几种数据挖掘方法综合使用,可以弥补单一方法的不足,综合解决证候研究中的难题。2.证候研究过程中,针对组成证候的症状之间存在多重共线性的问题,可以先对变量进行主成分分析或因子分析,再进行聚类分析。本研究运用主成分分析或因子分析方法,将34个中医症状降维成7-9个证候,从容观数据分析的角度证明了糖尿病肾病基本证候表现为气虚,血虚,阴虚,阳虚,痰湿,湿浊,血瘀。联合使用K均值聚类和系谱聚类分析,绘制糖尿病肾病临床研究资料中医症状属性分布的系谱图,总体上简明扼要的反应了糖尿病肾病症状分布特点,避免了传统意义上仅凭经验对症状进行分类的弊端。3.本研究得到单纯糖尿病肾病辨证分型文献171篇,结合疾病分期辨证分型的文献208篇,从文献角度阐明了糖尿病肾病症状表现虚实夹杂,基本证候表现为气虚,血虚,阴虚,阳虚,痰湿,湿浊,血瘀。阴虚与血瘀贯穿始终。早期病位以肾,肝,脾为主,随着病情演进,越发累及脾肾,并可迁延至肺,心诸脏,表现出多脏受累,五脏俱损的情况。有效的解决了证候研究中辨证方法多样,证型不规范等问题。4.本研究在考察糖尿病肾病中医证素分布情况的基础上,总结主要证型的用药规律,结果发现山药与牡丹皮,生地黄与牡丹皮,山萸肉与牡丹皮,山药与茯苓,牡丹皮与茯芩为中医治疗糖尿病肾病的常用药对。这体现了糖尿病肾病治疗过程中的治疗原则是益气养阴化瘀,重视滋补肝肾的同时配以活血化瘀之品。六味地黄丸,肾气丸,参芪地黄汤为治疗糖尿病肾病的常用方剂。早期糖尿病肾病用药的思路为益气养阴,活血化瘀。中期治疗更加重视补益脾气,最常使用的药物黄芪常配伍山萸肉和桃仁,以达益气滋阴,补益的同时不忘活血化瘀的目的。结论:1.判别分析模型,人工神经网络模型,支持向量机,随机森林模型均可以被用于中医证候分类预测模型的构建过程中,解决中医证候研究中的难点问题。实验证明,随机森林和支持向量机以其良好的分类预测性能,较高的预测准确度,更适合用于中医证候分类建模的研究中。尤其是随机森林模型,不仅准确率高,还能衡量中医症状在证候分类问题的贡献程度,找出对糖尿病肾病对证候分类最有影响的主要症状。2.证候研究过程的思路可以被归纳为:首先在“证素辨证”思想的指导下,约简资料数据,有效提取核心证候要素,接着再针对具体的证候研究目标,综合运用多种数据挖掘方法,弥补单一方法的不足,发挥各自优势,克服证候研究的难点,提高研究结果的论证强度。
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