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中医方剂“基本方”理论及“方剂树形分析工具”的开发设计
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【西医药学毕业论文】作者：李敬华,尹爱宁,崔蒙,何前锋【关键词】 方剂配伍规律；基本方；方剂树形分析工具；软件开发近年来,有学者提出方剂的“基本方”现象,由于理论价值独特并逐渐引起研究者的兴趣。方剂中的“基本方”具有中医药方剂学的骨干特质,其研究对整个方剂学的发展及带动其他临床学科都具有积极而重大的意义。本研究深入地研究了这一现象,认为“基本方”问题是中医方剂学发展的重要核心问题,为深入探索该问题,我们提出并设计了“方剂树形分析工具”这一软件,其目的在于应用计算机软件进行大规模的数据分析,从海量数据中建立支持度和信度都较高的中医方剂“基本方”,以进行手工难以完成的分析。目前该软件已得到部分专家认可,认为该软件对科研、临床、教学等具有较大的实用价值,现已由中国中医科学院中医药信息研究所组织开发研制。
1 方剂的“基本方”现象及研究意义
有很多人发现,在数量逾十万众的经验成方之中,有一类方剂,组方结构简明,药味配伍规范,其确切的疗效历经临床考验,因而成为中医临床的基本用方,如四君子汤、四物汤、四逆散、平胃散、二陈汤、白虎汤、麻杏石甘汤等。虽然我们目前尚不能完全解释方剂之间确切的内在本质的逻辑内涵,但我们确实可以发现众多方剂之间的这种特殊逻辑主线——基本方。与各种简单笔画相似,“横、竖、直、弯、钩、撇、捺”等可以组合为数以万计的汉字,而基本方则具有汉字基本字形的相似架构和作用。这里所谓“基本”,除了指这类方剂使用频率高、是临床常用的方药外,值得强调的是：这类方剂实际上已成为组方因子或基干参与到组方用药中。以四君子汤为例,四君子汤加陈皮、半夏成为六君子汤,六君子汤再加木香、砂仁又组成香砂六君子汤,而四君子汤加四物汤又构成了八珍汤,等等。由此可得出这样的结论：很多中医方剂的组成是由主要方剂衍生而出的,对衍生方剂来说,在药方结构上可视为某一或某些成方的异构体或共构体[1]。
当今,方剂的数目发展得触目惊心,令人眼花缭乱,导致方剂虽越来越多,但相对应用机会却越来越少,故研究探讨数以万计方剂之间的关系显得尤为重要。因此,从众多方剂中提炼具有代表性质的方剂——基本方,并以此为切入点,是研究方剂配伍理论中具有突破性的工作。与以往研究方剂配伍关系不同的是,基本方并不涉及具体药物,因此避免了传统君臣佐使理论只能解释某一方剂却不能推及全部方剂的问题,以及难以有统一认识问题,从而在宏观角度上发掘整个方剂体系的内在联系和特征[2]。
2 “基本方”研究现状和分析
基本方的开始应用可以上溯到张仲景时代,其《伤寒论》载方113首,所用药物共89种,但作为众多方剂之基础的方剂只有8首：桂枝汤、麻黄汤、泻心汤、大承气汤、苓桂术甘汤、栀子豉汤、四逆汤、小柴胡汤。半数以上的伤寒方都是通过这些基本方加减化裁而形成的。但自《内经》起,“君臣佐使”理论逐渐成为中医方剂配伍方法的最主要原则,“君一臣二,制之小也；君一臣三佐五,制之中也；君一臣三佐九,制之大也”亦成为大多医家立方、释方的基本手段,因此“君臣佐使”理论在两千多年的历史中得到了充分的发展和拓深。对于单一具体方剂,“君臣佐使”理论可以胜任制方原理的解释说明,但却不能揭示相关类方剂在制方方面所拥有的共性特征,使众多方剂之间尚不能构成联系,且解释无一定之规、各衷一是,只揭示其合理性的状况更是无法把方剂学构成为一门系统的知识[3]。目前,基本方的研究尚处于起始阶段,对于基本方概念范围尚无公认的界定,且应用混乱。最常见的就是,临床医生处方常以“治疗某病的基本方”为基础,根据病情的具体差异进行加减治疗该病,这里使用的“基本方”皆属自拟方,与我们所研究的为精简的、广为使用且有效验的“基本方”有很大差异,故应严格区分并剔除。有学者认为,基本方是指针对单一病机、由少数几味药组成的、配伍关系明确严谨、疗效确切的独立方剂,其特点在于对应于基本病机,结构简明,药味配伍规范,以组方因子或基干的身份参与到组方活动中,因而数量虽少,却应用广泛。在基本方基础上可以形成的衍生方,其对应于基本病机的发展和异变,故在药方结构上是基本方的异构体或共构体。基本方也可称为原创方；衍生方即加减方,是在古之成方基础上形成的药方。基本方往往对应于基本病机,故虽数量少,却应用广泛,实为中医方剂的基本模型,值得深入研究。
3 “基本方”的研究需要方法学上的突破及“方剂树形分析工具”基本原理
通过十几年的数据建设,中国中医科学院中医药信息研究所已建成“中国方剂数据库”,包含从古自今近10万首方剂,并且独立开发出用于专业数据拆分的“词雀”系统,这些都为进行“基本方”研究奠定了必要基础。但在发现“基本方”这一中医学中特有的现象后,我们不得不承认,在目前的技术水平下,我们还达不到全面、准确、定量的分析,因此所谓“基本方”研究根本不可能深入。海量方剂数据的分析工作急迫一种有效的专业工具支撑,为此我们设计了“方剂树形分析工具”,目的在于透过海量方剂繁杂无章的变化,发现方与方之间的共性,建立一种从基本方到派生方的树形关系图。
“方剂树形分析工具”的基本原理：首先选取“类似方”(指具有某些方面相似的一系列方剂,如组成、功效、主治等),在某些具体算法规则的指导下,按从高到低的出现频次形成一种从根到干再到叶的树状方剂结构图,其中方剂的共同部分作为树干,被分析的方剂为树叶；其中“基本方”可以从方剂树的分叉处进行截取,分叉低的代表了一个包含度(所派生的方剂数量)较大的基本方,而分叉高的则代表了一个包含度较低的基本方。
4 “方剂树形分析工具”的算法规则
4.1 “类似方”的选取
由研究者选取某些方面具有共性的一系列方剂,如都包含某些药物的方剂、功效相近的方剂、主治相近的方剂等。
4.2 源数据整理
对方剂的组成进行拆分,形成规范统计的命名及格式,药物的排序以各自的出现频率多少为依据。本文作者以从“中国方剂数据库”抽取的10首(八宝回春汤、十二味汤、十全大补汤、大圣茯苓散、大安散、八珍汤、十全散、十味锉散、升阳举经汤、大济阴汤)共同包含“四物汤”的方剂为例进行说明。
将数据进行清洗、规范、排序,整理后的数据见表1。表1 10首包含“四物汤”的方剂源数据整理结果（略）
4.3 方剂树形成算法
基于不同的分析目的,设计了3种方剂树形成规则和算法,可以形成3种树：高频树、成方树和去组分树。其中高频树用于数量相对少的一系列方剂,可以得到尽可能大的方剂树；成方树以成方为干,适用于数量偏大的一系列方剂,得到可靠性最强的方剂树,是基本方的重要依据；去组分树以除外个别药物为特征,适用于特殊分析需求。
4.3.1 高频树
以方剂中药物出现的频率多少作为树的底层或树尖的依据,这样,在树干的最底部就是这些方剂中共同含有最多的组成部分。如表1中,10个方剂中共同含有的是川芎、当归、白芍、熟地黄、黄芪,所以这5个药应该作为树干的最底部。在此基础上再形成树干的第2层,可以发现在第2层中有人参、白术两个药可供选择,他们都是包含在9个方剂中。在此需建立一个原则,即最多低频药物包含原则,意思是在人参和白术中选择那个包含比他们出现频率低的药物最大者,可以发现,白术包含低频药物量多于人参,故白术作为第2层。在这里有一个方剂大济阴汤,不包含白术,故作为第1个叶分离主干。在白术之下,有人参和茯苓2个中药包含在8个方剂之中(此时已不计算大济阴汤),根据上面的最多低频药物包含原则,画出第3层主干人参和第2个叶十味锉散。以此类推,画出第4层主干茯苓和第5层主干陈皮及其各自的分叶。在建立第6层主干时可以发现,黄芩和香附无论是出现频率还是最多低频药物包含数都是相同的,故共同列为第6层主干。此时还剩下4个方剂,八宝回春汤、十二味汤、大圣茯苓散、大安散,这4个方在已形成的主干之后(除外主干药物),没有共有药物,故这4个全部是叶。
4.3.2 成方树
成方树的建造方法同上,但这里需要加入一个原则,即成方原则,意思是作为主干的药物必须是有出处的某个方剂。加入这个原则的目的是针对特别巨大的方剂资源,如不加限制的话可能枝干极其庞杂,这样就可以去除意义不甚大的主干。以成方为树干的分析工具可以让研究者和临床医生很直观的得到其结构。
成方树的另一种算法：从数据源中选取包含量最小的方剂(2个),依次计算每个最小方剂在其它方剂中的被包含量,其中被包含量大于等于2的方剂被保留,余者剔除；然后从数据源中选取包含次小的方剂(3个),依次计算每个次小方剂在其他方剂中的被包含量,其中被包含量大于等于2的方剂被保留,余者剔除。以此类推,直至包含量最大的方剂被计算完毕。将被保留的方剂汇集在一起,应该是个倒梯形的数据源。按照从顶到下的顺序,如上一级方剂包含下一级某个方剂,则建立上下级联系；依次进行,直至最底层方剂；最后,从底到上选择包含量最多的几个作为此数据源的方剂树,供人工参考判断。
4.3.3 去组分树
去组分树的建立方法同高频树,但需加入一个原则,即去组分原则,意思是用户根据需要,自行定义或默认定义某个药物不参加主干形成。这个原则的目的是,用户在进行方剂分析时可能会遇到某些药物进入了主干,但实际上没有什么意义或者由于某种原因不想纳入,如甘草等。
4.4 “方剂树形分析工具”的参数定义
4.4.1 树高
由方剂树的层数决定,正比关系。
4.4.2 干直径
由方剂树包含的树叶(即方剂数)决定,正比关系。干直径是个不断变化的参数,底直径是所有的方剂数量,分支直径是分支所包含的方剂数量。
4.4.3 叉角度
取值0～90范围,由分支间的相似度(重合百分比)决定,反比关系。其中分支与上主干的叉角度由分支与上主干的药物重合百分比决定(分支包含下主干的药物)。叶与干的叉角度由叶方剂的组成和上干的药物重合百分比决定。顶叶的叉角度及同级叶间角度均匀分布。
4.4.4 损失量
未被包含进该方剂树的方剂数目。损失比：未被包含进该方剂树的方剂占数据源中总共方剂的比例。一般来说,高频树损失比最小,去组分树次之,成方树最大。
4.5 高频树的模拟草图及说明
根据上述算法及规则,依次形成高频树,见图1。从图1中可以看出,这10首方剂中的包含最大项为川芎、当归、熟地黄、白芍、黄芪、白术、人参、茯苓、陈皮、香附、黄芩,可以根据支持度的不同来确定不同的基本方,从而量化基本方,如以川芎、当归、熟地黄、白芍为基本方的话,其支持度为100%,如果降低支持度的话,基本方的范围将扩大为4～11个。这样便形成了一个可以有明确量化指标的基本方系列,用户可根据需求自行截取到根部以上的某个部位。
5 小结
目前,“基本方”研究还处在尚待发掘的处女地,其研究性质属于基础性研究,其研究目的在于从宏观角度上发掘整个方剂体系的内在联系和特征,因而其研究意义是及其深远的。而“方剂树形分析工具”是为探索这一问题而开发的一把利器,通过高频树、成方树、去组分树三种分析模式,可以从尽可能多、尽可能可靠和满足某种特定情况3个方面对某一系列方剂进行分析,从而得到不同支持度、可靠度的“基本方”。中医在两千余年的历史中积累下数以十万计的方剂,其间蕴涵着取之不尽的知识宝藏,以“基本方”为导向,以“方剂树形分析工具”为手段,验证已知,发掘未知,创造新知！
【参考文献】
[1] 蒋永光,邓中甲,李认书,等.《方剂学》中基本方现象及其临证意义[J].中医药学刊,2001,19(4)：382－383.
[2] 刑 斌.方剂结构新论[J].上海中医药大学学报,2005,19(1)：24－26.
[3] 谢 鸣.论方剂学的内涵.中国科技论文在线.
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