肾阴虚津亏课件

1122隐结构模型与中医辨证张连文香港科技大学2004 年冬这项工作是与这项工作是与袁世宏袁世宏合作完成的合作完成的 3隐结构模型与中医辨证张连文2004 年冬3隐结构模型与中医辨证/第 4 页张连文内容概要l介绍n一个机器学习(machine learning)在中医中应用的例子。l展示n机器学习在中医研究中的大有作为。n中医为机器学习提出的新问题、新挑战。4内容概要介绍4隐结构模型与中医辨证/第 5 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢5提纲问题与背景5隐结构模型与中医辨证/第 6 页张连文问题与背景/中医诊断 l收集病情资料 n望、闻、问、切n例：小便余沥不尽，夜尿频，精神不振，齿松脱落，下肢困乏不便，记忆力减退，失眠，头部昏晕，苔薄、尺脉不足 l辨证 n对病情资料进行综合分析，从而对疾病当前的病因、病位、病势、病性等本质作出判断 n结果：证或证候n例：肾精亏虚，膀胱失约 6问题与背景/中医诊断 收集病情资料 6隐结构模型与中医辨证/第 7 页张连文问题与背景/中医辨证l特点1.中医辨证没有客观标准 2.医师辨证技能的高低很大程度取决于经验，老医师才会受到充分信任 3.辨证结果受主观因素的严重影响，对同一病人不同医师所做的辨证结论往往不同7问题与背景/中医辨证特点 7隐结构模型与中医辨证/第 8 页张连文我们的工作l问题n怎样为辨证建立一个客观的、定量的标准？l提出一种研究辨证的方法 n利用机器学习为中医辨证提供一个统计学基础、从而为它建立客观标准。8我们的工作问题8隐结构模型与中医辨证/第 9 页张连文问题与背景/相关工作l证实质研究 n兴起于五十年代n的目标是，寻找证候的客观检测指标，用客观检测指标对疾病作出诊断；n成功标志：是否找到与经验基本相符的指标v既具有敏感性，又具有特异性9问题与背景/相关工作证实质研究 9隐结构模型与中医辨证/第 10 页张连文问题与背景/相关工作l证实质研究未成功。n例：肾虚证研究“不同的学者从不同的组织系统和生理病理角度选择了上百个指标，但目前还没有发现一个指标相对肾虚具有特异性”（王洪琦等1999）指标例:24小时尿17羟(qiang4)皮质类固醇降低 v曾一度被认为是肾阳虚的特异性指标v但后来发现，它在脾阳虚时也会出现 10问题与背景/相关工作证实质研究未成功。10隐结构模型与中医辨证/第 11 页张连文问题与背景/相关工作l证实质研究 n“40年来，中医证实质研究已经将成百上千的实验数据摆在我们面前，按照原定研究目标，这些不争气的数据给予我们的只是困惑和迷茫”。（赵国求1999）n目前多数学者认为证不能用类似西医的方法靠几个特异性的指标来判定。11问题与背景/相关工作证实质研究 11隐结构模型与中医辨证/第 12 页张连文问题与背景/相关工作l回归分析和判别分析 n出发点一组已由专家分类的病例(labelled data)，v每份病例不但有病人的症状，而且还有专家对病人所作的辨证结论。n目的建立回归方程或判别函数v症状为自变量，而证候为应变量。12问题与背景/相关工作回归分析和判别分析 12隐结构模型与中医辨证/第 16 页张连文问题与背景/相关工作l聚类分析n出发点一组未分类的病例(unlabelled data)，v每份病例只有病人的症状，无辨证结论。n目的按症状对病例进行聚类，v症状相近的聚为同一类，症状不相似的聚到不同的类n成功标志：所得的类与中医证侯吻合n杨学鹏（1993）用基于距离的聚类，对阴阳两证进行了研究结果不理想：所得的类与阴证和阳证的特性不吻合。16问题与背景/相关工作聚类分析16隐结构模型与中医辨证/第 18 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢18提纲问题与背景18隐结构模型与中医辨证/第 19 页张连文基本思想l辨证理论与隐结构 n例如关于肾阴虚，中医认为：肾阴亏虚，脑髓、官窍、骨骼失养，则见腰膝酸痛、眩晕耳鸣、健忘、齿松发落；虚火上扰心神，故烦热少寐；肾阴不足，失于滋润，虚火蕴蒸，故见口燥咽干，形体消瘦，潮热盗汗，或骨蒸发热，颧红，尿黄少。舌红少苔，脉细数，为阴虚内热之象。n显变量(manifest variable)：直接观察到/”测量到”腰膝酸痛、舌红少苔、脉细数，。n隐变量(latentvariable)：不是直接观察到/”测量到”的 肾阴虚、肾阴虚失养、肾阴虚失滋润、阴虚内热n隐结构：隐变量之间以及隐变量与显变量之间的关系19基本思想辨证理论与隐结构 19隐结构模型与中医辨证/第 20 页张连文基本思想l隐变量是什么？nSobel(1994):隐变量是人脑思维的产物是为了解释在众多事例中所观察到的规律而引入的。n例：观察：数学成绩好的学生，物理、化学成绩往往也好；反之亦然引入隐变量：分析能力v分析能力强，则数学、物理、化学成绩一般都较好；v分析能力差，则这三科成绩往往都较差。n例：“舌上少津”、“口渴喜饮”、“小便黄赤短少”、“小便涩少”常常结伴出现。引入隐变量：津亏v有津亏，则导致这些个症状的出现；v而无津亏时，它们则一般不会出现。20基本思想隐变量是什么？20隐结构模型与中医辨证/第 21 页张连文基本思想l中医理论：n人脑通过对众多病例的观察，发现规律，为解释这一些规律而引入的隐结构。l中医辨证n用人脑构造的隐结构来指导辨证，缺乏客观性，并且是不定量的l新方法的基本思想n系统收集病例n用计算机：进行分析数据，找出规律性，并且构造隐结构n用这个电脑构造的隐结构来指导辨证客观性会大大提高，定量化不再是一个问题。21基本思想中医理论：21隐结构模型与中医辨证/第 22 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢22提纲问题与背景22隐结构模型与中医辨证/第 23 页张连文隐结构分析工具l统计学中现存的隐结构分析工具n隐类分析(latent class analysis)、n隐特性分析(latent trait analysis)、n隐概况分析(latent profile analysis)、n因子分析(factor analysis)。23隐结构分析工具统计学中现存的隐结构分析工具23隐结构模型与中医辨证/第 24 页张连文隐结构分析工具l隐类分析n隐类模型：一个隐变量多个显变量n基于数据，决定隐变量取值个数，即隐类个数每个类的统计特性24隐结构分析工具隐类分析24隐结构模型与中医辨证/第 25 页张连文隐结构分析工具l隐类分析的应用领域n社会科学，教育，心理学，及医疗卫生等n西医用它探讨一些病症的诊断标准，包括类风湿关节炎抑郁症慢性疲劳综合症l注意：n上述三个西医病症与中医证侯有共同特点：它们都是无法直接观测的，没有诊断金标准，属于隐变量25隐结构分析工具隐类分析的应用领域25隐结构模型与中医辨证/第 26 页张连文隐结构分析工具l多层隐类分析模型n隐类模型：只有一个隐变量，对证候研究不足够n推广：多层树状隐结构多层隐类模型（hierarchical latent class model)简称HLC模型26隐结构分析工具多层隐类分析模型26隐结构模型与中医辨证/第 31 页张连文隐结构分析工具lHLC模型研究n Zhang(AAAI 02,JMLR 04)基本理论问题：equivalence,regularity,identifiability基本算法：DHC(双重爬山法)nKocka&Zhang(UAI 02),Zhang&Kocka(JAIR 04),Chen,Kocka&Zhang(IJAR 04)模型有效复杂度n Zhang&Kocka(ICTAI 04)算法：HSHC(启发式单重爬山法)n Zhang,Nielsen&Jensen(AIMED 04)Hierarchical Nave Bayes model:分类nChen,Wang,Zhang研究更快算法31隐结构分析工具HLC模型研究31隐结构模型与中医辨证/第 32 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢32提纲问题与背景32隐结构模型与中医辨证/第 33 页张连文肾虚数据l症状变量选择n 67个：国家证候诊疗标准和 中医诊断学教材n 反映了肾脏各个方面的生理功能和病理变化 33肾虚数据症状变量选择33隐结构模型与中医辨证/第 34 页张连文肾虚数据l症状轻重程度判别标准：n严石林，王米渠，等.肾虚证辨证因子等级评判操作标准的研究J成都中医药大学学报，2001，24(1)34肾虚数据症状轻重程度判别标准：34隐结构模型与中医辨证/第 35 页张连文肾虚数据l样本空间：60岁或以上的老年人35肾虚数据样本空间：60岁或以上的老年人353636隐结构模型与中医辨证/第 37 页张连文肾虚数据37肾虚数据37隐结构模型与中医辨证/第 38 页张连文肾虚数据分析l算法HSHC：Zhang&Kocka(2004)n暂时无法处理所有67个变量n选择35个来进行分析n2.4GHz,奔腾IVn98.5小 38肾虚数据分析算法HSHC：Zhang&Kocka(20隐结构模型与中医辨证/第 39 页张连文分析结果：模型M*之结构 39分析结果：模型M*之结构 39隐结构模型与中医辨证/第 40 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢40提纲问题与背景40隐结构模型与中医辨证/第 41 页张连文结果的意义l模型M*有何用途？n用它来指导辨证，建立辨证标准。l三个问题：n怎样用M*来指导辨证？n用M*来指导辨证的意义何在？n辨证质量是否有保证？41结果的意义模型M*有何用途？41隐结构模型与中医辨证/第 42 页张连文结果的意义l怎样用M*来指导辨证？模型辨证n给定：症状变量的取值，可以计算隐变量的后验概率分布。n问题：M*中的隐变量是否对应证候？对应哪些证候？42结果的意义怎样用M*来指导辨证？模型辨证42隐结构模型与中医辨证/第 43 页张连文结果的意义l模型辨证的意义何在？n提高辨证的客观性 1.推理过程的客观性2.模型M*的内容的客观性 v数据只包含症状显变量的取值，不包含对证候隐变量的主观判断。n上述第2点与回归分析不同43结果的意义模型辨证的意义何在？43隐结构模型与中医辨证/第 44 页张连文结果的意义l模型辨证质量是否有保证？n无金标准可比较n只能与专家辨证比较出发点相同：症状推理的基础的比较v M*的内容与辨证理论推理的结果v案例分析44结果的意义模型辨证质量是否有保证？44隐结构模型与中医辨证/第 45 页张连文模型质量1.在定性层面,M*与辨证理论吻合2.在定量层面,M*与辨证理论吻合3.在辨证结果方面,模型辨专家组辨证实质上一致。45模型质量在定性层面,M*与辨证理论吻合45隐结构模型与中医辨证/第 46 页张连文M*与辨证理论在定性层面的比较l这里M*说：n有一个隐变量h1，接影响畏寒怕冷、四肢冷、腰背冷间接地通过隐变量h2影响便稀、完谷不化n这与中医理论是否吻合？n隐变量和h1和h2的意义是什么？46M*与辨证理论在定性层面的比较这里M*说：46隐结构模型与中医辨证/第 47 页张连文M*与辨证理论在定性层面的比较l中医理论认为，n肾藏元阳内寓命火，既可温煦脏腑经络、推动激发脏腑功能活动，又能温肢体暖周身。n当肾阳不足失温煦时则可见畏寒 肢冷、腰背怕冷。n同时肾阳虚衰火不温脾土，则可见完谷不化，便稀。l在这个局部M*与中医理论完全吻合lh1可解释为“肾阳虚失温煦程度”lh2可解释为“火不温脾土程度”47M*与辨证理论在定性层面的比较中医理论认为，47隐结构模型与中医辨证/第 48 页张连文M*与辨证理论在定性层面的比较l这里M*说：n有隐变量h4，直接影响小便余沥、夜尿频多、昼尿次多 同时又通过隐变量h5间接影响昼小便失禁和夜遗尿 n这与中医理论是否吻合？n隐变量和h4和h5的意义是什么？48M*与辨证理论在定性层面的比较这里M*说：48隐结构模型与中医辨证/第 49 页张连文M*与辨证理论在定性层面的比较l中医理论认为，n膀胱为洲渎之官，它的气化约束作用控制着小便开合排泄。n当膀胱气化失司，约束失职关门不利，则可见小便余沥不尽、夜尿频多、昼尿次多。n当气化约束失职较重，关门不能，则可使尿失禁固而见夜遗尿、昼小便失禁。l这一局部，M*与中医理论基本吻合lh4可解释为“膀胱失约程度”，lh5可解释为“尿失禁固程度”。49M*与辨证理论在定性层面的比较中医理论认为，49隐结构模型与中医辨证/第 50 页张连文其它部分也基本吻合肾阳虚失温煦肾阳虚失温煦肾阳虚水泛肾阳虚水泛肾精亏虚肾精亏虚肾阴虚肾阴虚肾阴虚内热肾阴虚内热肾阴虚伤津肾阴虚伤津膀胱失约膀胱失约50其它部分也基本吻合肾阳虚失温煦肾阳虚水泛肾精亏虚肾阴虚肾阴虚隐结构模型与中医辨证/第 52 页张连文不一致的地方l例：n中医理论中，阴虚和精亏都可以导致失眠和头晕，n在M*中，失眠和头晕只与h10(阴虚)相连不与h8(精亏)相连l源自HLC模型的限制n一个显变量只能与一个隐变量相连。肾精亏虚肾精亏虚肾阴虚肾阴虚52不一致的地方例：肾精亏虚肾阴虚52隐结构模型与中医辨证/第 55 页张连文M*与辨证理论在定量层面的比较l中医理论关于量的内容n症状对证候的正单调依赖关系 证候越重，症状越多、越重n症状出现相对易难关系 中医认为 便稀泻泄多由中焦水谷不分、清浊不别而为之，完谷不化则多有下焦肾虚、命门火衰水谷不得腐熟蒸化而成，故前者比后者更易见。55M*与辨证理论在定量层面的比较中医理论关于量的内容 55隐结构模型与中医辨证/第 56 页张连文M*与辨证理论在定量层面的比较l吻合n便稀和完谷不化正单调依赖肾阳虚火不温脾土如果排序：s0 s1 s2,则吻合隐变量取值诠释：为便于使用，不对应人们心目中的程度vs0 无;s1中;s2重.n便稀比完谷不化更易见56M*与辨证理论在定量层面的比较吻合 56l例3：n症状出现相对易难关系中医学认为当肾气亏虚，膀胱气化失司，失去约束固摄功能，v轻则夜尿频多、小便余沥不尽，v重则昼小便失禁、夜遗尿。M*与辨证理论在定量层面的比较60例3：M*与辨证理论在定量层面的比较60隐结构模型与中医辨证/第 63 页张连文案例l病例病例1的特点：症状多，阳虚症状、阴虚的特点：症状多，阳虚症状、阴虚 症状都有症状都有63案例病例1的特点：症状多，阳虚症状、阴虚 症状都有63病例1的专家辨证情况65病例1的专家辨证情况65隐结构模型与中医辨证/第 70 页张连文模型辩证结果与专家组辨证结果的比较70模型辩证结果与专家组辨证结果的比较70隐结构模型与中医辨证/第 72 页张连文结果的意义l模型辨证的质量是否有保证？n与专家辨证比较出发点相同：症状推理的基础的吻合v M*的内容与辨证理论推理的结果吻合v案例分析n辨证质量是有保证！72结果的意义模型辨证的质量是否有保证？72隐结构模型与中医辨证/第 73 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢73提纲问题与背景73隐结构模型与中医辨证/第 74 页张连文总结l提出一种研究证的新方法：隐结构法 n目的：为中医辨证提供统计学基础，从而建立起客观的、定量的标准。n基本步骤：对症状在自然人群中的分布情况作流行病学调查，利用电脑按照统计学原则对数据进行分析、建立隐结构模型，最后用所得的隐结构模型指导辨证，建立起可客观辨证标准。74总结提出一种研究证的新方法：隐结构法 74隐结构模型与中医辨证/第 75 页张连文新方法的特点l基于：通过望、问、闻、切传统手段所获得的病情资料l不像证实质研究那样需要引用实验室指标，l也不像回归/判别分析那样需要依赖专家做出的关于证型的主观判断。l新方法保存了中医特色.75新方法的特点基于：通过望、问、闻、切传统手段所获得的病情资料隐结构模型与中医辨证/第 76 页张连文核心思想/一个中心、两个基本点l基本点1n辨证：基于症状将病人分类。n客观定量化方法：聚类分析 流调数据中是否客观存在相应的类？l基本点2n辨证：从不同角度将病人分类：肾气不固，肾阳虚，肾精不足，。n简单聚类不足够：需要多维聚类，需要隐结构。l一个中心n中医理论：人脑基于经验构建的隐结构。n新方法：用电脑分析流调数据，构建的隐结构。76核心思想/一个中心、两个基本点基本点1 76隐结构模型与中医辨证/第 77 页张连文总结l隐结构法的可行性，n我们用HLC模型对老年人群中的肾虚辨证进行了研究n所得到的模型在定性、定量层面都与肾虚辨证理论基本吻合，n而且，案例分析显示，用它来指导辨证所得的结论与几位专家的集体意见实质上一致 77总结隐结构法的可行性，77隐结构模型与中医辨证/第 78 页张连文展望l两个主要方向n用隐结构法研究中医辨证各个不同领域不同人群n关于隐结构分析工具的研究更快算法其它隐结构模型78展望两个主要方向78隐结构模型与中医辨证/第 79 页张连文提纲l问题与背景l新方法n基本思想n隐结构分析工具 l新方法的可行性n肾虚数据及其分析n结果的意义l总结与展望l致谢79提纲问题与背景79隐结构模型与中医辨证/第 80 页张连文致谢l探索及数据收集阶段(2000-01)n杨维益：中医证研究的现状及其面临的问题 形成了用聚类方法来研究证的想法 n王米渠：建议：在肾虚辨证的范围类探索可行性n数据收集：王米渠、严石林、吴斌，燕平、李琳荣 使用了严石林、王米渠等提出的肾虚辨证因子评判标准80致谢探索及数据收集阶段(2000-01)80p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日 谢谢你的到来演讲人：XXXXXX