基于關聯規則apriori算法的兒童慢性咳嗽證素研究

王雪飛， 吳振起， 任園園， 鐘潤鋒

咳嗽是一種臨床常見病癥，一般將兒童咳嗽持續時間≥4周而胸部影像學檢查無明顯肺部疾病證據的咳嗽稱為慢性咳嗽[1]。臨床上原因不明的慢性咳嗽主要包括以下5類[2]：上氣道咳嗽綜合征、胃食管反流性咳嗽、咳嗽變異性哮喘、變應性咳嗽、嗜酸粒細胞性支氣管炎。慢性咳嗽是兒童呼吸科門診就診患兒最常見的癥狀之一[3]，本病病因復雜，致病因素多變，臨床診斷缺乏特異性指標，治療工作面臨很多亟待解決的問題[4]。

中醫學慢性咳嗽是指肺失宣降，肺氣上逆而作聲，咳吐痰液。主要病因為外感六淫、內邪干肺；病機概要為邪犯于肺，肺氣上逆；外感咳嗽多屬實邪，病理因素多為“風”“寒”“燥”與“熱”；內傷咳嗽病理因素多為“痰”與“火”，病理性質屬實邪與正虛并見。

“證素”是辨證的基本要素，臨床所采集的各種證候都是為了辨別證素之間的不同。證素同者其證名應當相同，證素有異則其證名也異，所以證素是辨證的關鍵。”“證”與“素”二詞組合成“證素”，即證的要素，指辨證所要辨別的臟腑、表里等位置和氣血、虛實、寒熱等性質[6]。本研究對慢性咳嗽的歷年文獻進行收集、整理，并運用統計學方法進行數據分析，以探索慢性咳嗽病位與病性的分布與組合規律，以反應其核心病因病機，為豐富中醫學對慢性咳嗽病因病機認識并對中醫診斷標準提供更加詳實客觀依據。

1 資料與方法

1.1 檢索方法 檢索中文科技期刊數據庫(維普)、中國知網(CNKI)及萬方數據庫2010～2020年所收錄的所有關于慢性咳嗽證候學的文獻。檢索關鍵詞為“咳嗽”，次要關鍵詞為“證、證型”，年齡限定為“兒童”。

1.2 納入標準 (1)兒童慢性咳嗽的診斷符合國內外相關診斷標準或指南；(2)具有明確的證候分型的記載；(3)具有慢性咳嗽的證候、證或證治的盡量詳實性描述與記錄。

1.3 排除標準 (1)生理、病理學實驗，新藥研發，臨床基礎實驗等基礎研究文獻；(2)重復發表的文獻，僅取1篇，其余排除；(3)社科類文章；(4)合并其他疾病的文章。

1.4 文獻檢索與篩選方法 采用計算機自動檢索和人工檢索復合檢索相結合的方法：(1)關于計算機檢索出的文獻，根據上述納入及排除標準對每一篇文獻的題目、內容與摘要進行閱讀，并剔除不合格文獻；(2)經初步篩選后的文獻進行逐篇仔細全文閱讀，進行二次遴選；(3)將3個文獻數據庫中的合格文獻進行對比，同時收錄的文獻僅取1篇。

1.5 證型與證素的規范化命名整理與編號

1.5.1 證型的規范處理 參照朱文鋒《證素辨證學》[7]中的內容，對文獻中關于證型的記錄與辨證學收錄的證型進行對比，對于證型不一致者進行二次辨證，得出規范化證型并記錄。

1.5.2 證型要素的提取及基礎證的確立 參照朱文鋒《證素內容的辨析》[8]關于證素內容的描述對條文中相應的證候描述內容進行病位、病性、證素的拆分及辨證提取，對《對古今有關證素概念的梳理》[9]中提出的60個病位要素與60個病性要素對其進行編碼，運用代碼提取證素。將已提取規范出的病位、病性證素的每條記錄進行組合，得出相應的組合類型，對組合類型進行規范描述即為基礎證；在證素提取過程中，可以將肺脾兩虛的病性證素合理歸納為氣虛；肺失宣降；肺氣失宣、肅降失常以及肺氣不利、宣降失司的病性證素可歸為氣逆。

1.5.3 證素提取結果整理 通過對文獻的閱讀整理，將涉及到的每一個證型做1條記錄，提取到的病位與病性證素整理在EXCEL表格。

1.6 統計學方法 采用EXCEL建立數據庫，錄入數據，將EXCEL數據導入SPSS 26.0軟件并對相關數據進行頻數描述與聚類分析。

1.7 關聯規則apriori算法 對常見證型與常見證素進行統計，基于apriori算法核心思想通過候選集生成和情節的向下封閉檢測兩個階段來挖掘頻繁項集，在Python 3.7軟件用計算機編程語言書寫apriori算法對統計得到的.sav文本進行關聯分析。

2 結果

初步篩選出文獻602篇，二次遴選出合格文獻145篇，其中碩博位論文27篇，期刊類90篇，核心類期刊28篇。以每篇文獻中每一個證型作一條記錄共收錄251個；病位、病性要素1 043條。

2.1 證素分布情況 病位證素23個，病性證素24個，合計47個證素。其中空間性病位證素以肺(48%)、脾(14.7%)為主，其次為胃(6.9%)、肝(6.4%)、腎(4.8%)、大腸(0.2%)、膽0.5%)、腑(0.5%)、心(0.2%)、小腸(0.5%)、清竅(0.2%)、鼻竅(1.8%)、咽喉(1.4%)。

層次性(時間性)病位證素為表(3.9%)、里(4.4%)、三焦(0.7%)、中焦(1.4%)、下焦(0.2%)、血分(0.3%)、少陽(0.9%)、衛分(0.5%)、營分(0.2%)、脈絡(1.4%)。而病性證素則以痰(17.2%)、火(熱)(14.6%)、氣逆(11%)、(外)風(10.4%)、氣虛(6.9%)、濕(6.4%)、津液虧虛(3.8%)、(外)燥(3%)、氣滯(4.3%)、寒(4.3%)、陽虛(2.6%)、虛(2.5%)、實(0.2%)、食積(1%)、氣不固(0.8%)、氣閉(0.3%)、血虛(0.5%)、血瘀(1.5%)、血燥(0.3%)、飲(2.2%)、水氣(停)(0.7%)、衛虛(0.5%)、營虧(虛)(0.3%)、陰虛(4.5%)。統計結果見圖1、圖2。

圖1 病位證素聚類分析使用平均聯接(組間)譜系圖

圖2 病性證素聚類分析使用平均聯接(組間)譜系圖

2.2 證型組合規律 統計可見二證素組合為單病位單病性(19.4%)，最常見類型為肺+痰或肺+津液虧虛、脾+氣虛。三證素組合為單病位雙病性(21.5%)，最常見類型為肺+痰+熱；雙病位單病性組合(23.5%)，最常見類型為肺+脾+氣虛或脾+腎+陽虛。四證素組合為雙病位雙病性(17.0%)，最常見類型為肺+脾+痰+濕或脾+胃+陰虛+熱；三病位單病性(11.7%)，最常見類肺+肝+胃+火；單病位三病性(6.9%)，最常見類型肺+燥+風+氣逆。

2.3 慢性咳嗽證素關聯規則apriori算法結果

2.3.1 慢性咳嗽證型統計結果 見表1。

表1 慢性咳嗽證型統計結果

2.3.2 外感性慢性咳嗽病位證素與病性證素之間的apriori算法關聯結果 見表2。

表2 外感性慢性咳嗽病位證素與病性證素之間的apriori算法關聯結果(support：0.2，confidence：0.2)

2.3.3 內傷性慢性咳嗽各證素之間apriori算法關聯結果 見表3。

表3 內傷性慢性咳嗽各證素之間apriori算法關聯結果(support：0.02，confidence：0.03)

3 討論

3.1 基于apriori算法結果從病位角度分析兒童慢性咳嗽的病證規律 與兒童慢性咳嗽關系最密切的病位證素關聯關系為脾==>肺(0.808)、腎==>肺(0.531)、腎==>脾(0.469)、肺==>肝(0.149)；即肺、脾、肝、腎，胃與脾互為表里關系，脾胃常相兼為病；肝在慢性咳嗽的疾病過程中與氣機有關；與水液代謝最密切的臟器為肺、脾、腎。《內經》素問·咳論：飲入于胃，游溢精氣，上輸于脾，脾氣散精，上歸于肺，通調水道，下輸膀胱，水精四布，五經并行[10]。小兒臟腑嬌嫩，形氣未充，常表現為肺常不足，脾常不足，腎常不足，而肝常有余。因此兒童慢性咳嗽主要病位在肺，病機變化主要為肺氣上逆，兒童慢性咳嗽屬于慢性病的范疇，與多臟器的病變有關，以病位為基準點，結合證型，探析病位與病因病機的病證規律。

肺脾相關的證型最常見為肺脾氣虛(16.9%)、痰蘊肺脾(7.3%)，apriori關聯規則結果：氣虛==>肺，脾(0.863)、痰，濕==>肺(0.642)。肺與脾，氣機相協，功能相調[12]。肺與脾為子母相生關系，一榮俱榮一損俱損，“脾為生痰之源，肺為儲痰之器”，肺為水之上源，脾為生痰之本，兒童慢性咳嗽的代表性病機證素為氣逆，關鍵病性證素為痰、濕，與肺氣和脾氣的氣機運動息息相關，痰、濕之邪與肺、脾關系密切，因此兒童慢性咳嗽的首要病位證素為肺，次要病位證素為脾[13]。分析兒童慢性咳嗽病位在肺與腎的證型發現，肺腎氣虛(2.7%)、肺腎陰虛(3.8%)為常見證型，apriori關聯規則結果：肺，腎==>陰虛(0.588)、肺，腎==>氣虛(0.412)。《素問·咳論》曰“五臟六腑皆令人咳，非獨肺也[14]。”肺為氣之主，腎為氣之根。呼吸之氣需下納于腎才能有根。而小兒常表現為肺腎氣陰兩虛，外感風邪，上干于肺，咳嗽纏綿不愈，轉為慢性咳嗽。病因為肺腎氣虛，病機變化為腎虛不納，肺氣無根，喘而上逆。脾腎陽虛(5.8%)是在對脾與腎關聯證型統計中頻率出現較高的類型，apriori關聯規則結果：腎==>脾(0.469)、腎==>陽虛(0.469)。陽虛類慢性咳嗽關鍵病位證素在脾與腎，腎為一身陽氣的根本，脾陽與腎陽息息相關，因此脾腎陽虛是慢性咳嗽的一類關鍵病機因素。小兒生機蓬勃，發育迅速，小兒變蒸與腎陽密切相關，因此兒童慢性咳嗽與腎陽、脾陽不足4息息相關。《黃帝內經》中《素問·咳論》：“此皆聚于肺關于胃”，因此慢性咳嗽病位在肺與胃關系密切，apriori關聯規則結果：肺==>肝(0.149)、胃==>熱(0.381)、肺，肝==>火(0.149)。肺與胃的關系主要表現在津液相承：肺與胃都表現為喜潤惡燥；經絡相通：《靈樞·經脈》云“肺手太陰之脈，起于中焦，下絡大腸，還循胃口，上膈屬肺[15]。”氣機相協：胃氣下降才能傳導糟粕，下至大腸，肺與大腸相表里，肺氣肅降失常則影響糟粕傳導，影響氣機，氣逆而咳。肝與肺在慢性咳嗽中最常見的證型為肝火犯肺，肺氣上逆，肺氣不降，木反侮金，發為咳嗽。

3.2 基于apriori算法結果從病性角度分析慢性咳嗽的病證規律 Apriori病性關聯規則結果：外感性兒童慢性咳嗽：風，燥==>肺(0.286)；內傷性兒童慢性咳嗽：濕==>熱(0.649)、痰==>濕(0.642)。從以燥邪為主的外感風熱、風燥，化燥傷陰型外感性兒童慢性咳嗽或陰虛內熱，肺津虧損型內傷性兒童慢性咳嗽和以濕邪為主的肺脾氣虛、痰蘊肺脾型兒童慢性咳嗽辨析兒童慢性咳嗽病因病機的病證規律。《河間六書·咳嗽論》說“寒、暑、燥、濕、風、火六氣，皆令人咳嗽。”燥與濕統籌于六氣之中，燥偏陽邪，風、火、暑歸為燥邪，濕偏陰邪，寒邪與濕邪密切相關[16]。陽氣虛者生內濕，陰血不足者化內燥，兒童慢性咳嗽的核心病性要素為氣逆，津液代謝與氣的推動作用有直接關系，而津液運化輸布異常又可以影響氣機正常的運行，與津液代謝密切相關的臟腑為肺、脾、腎[17]；與兒童慢性咳嗽關系最為密切的病位也是肺、脾、腎。因此以燥濕兩綱辨識兒童慢性咳嗽可以作為辨證要領，通過對燥濕兩綱的把握可以深化對兒童慢性咳嗽病因病機的認識。

葉天士所言“燥氣上受，先干于肺，令人咳嗽[18]。”兒童慢性咳嗽與燥邪相關可分為以外燥為主的風火燥咳，風熱之邪入里化熱，劫爍津液，化燥傷陰，肺失清潤，肺失宣降，發為咳嗽；另一類是以內燥為主的陰虛燥咳，肺燥陰傷，宣降失常，氣逆而咳[19]。兒童慢性咳嗽屬濕者屬虛者多屬脾腎陽虛，痰飲內停或肺脾氣虛，濕蘊于肺，多屬內傷型咳嗽，病因為濕邪停聚，病機變化為濕聚于肺，肺氣宣降不利，氣逆而上，而成咳嗽[20]。

綜合兒童慢性咳嗽的病位證素與病性證素統計結果聚類分析，和關聯規則apriori算法結果，兒童慢性咳嗽最重要的病位證素為肺、脾、腎。最密切的病性證素為痰、濕；風、火(熱)、燥。最核心的病機證素為氣逆。水液代謝輸布異常表現為燥濕兩端，與水液代謝異常相關的臟腑最主要為肺、脾、腎。從肺、脾、腎與燥、濕角度辨識兒童慢性咳嗽是一條重要的辨證途徑，對深化探索兒童慢性咳嗽的病因病機有積極推動作用。