基于关联规则apriori算法的儿童慢性咳嗽证素研究

王雪飞， 吴振起， 任园园， 钟润锋

咳嗽是一种临床常见病症，一般将儿童咳嗽持续时间≥4周而胸部影像学检查无明显肺部疾病证据的咳嗽称为慢性咳嗽[1]。临床上原因不明的慢性咳嗽主要包括以下5类[2]：上气道咳嗽综合征、胃食管反流性咳嗽、咳嗽变异性哮喘、变应性咳嗽、嗜酸粒细胞性支气管炎。慢性咳嗽是儿童呼吸科门诊就诊患儿最常见的症状之一[3]，本病病因复杂，致病因素多变，临床诊断缺乏特异性指标，治疗工作面临很多亟待解决的问题[4]。

中医学慢性咳嗽是指肺失宣降，肺气上逆而作声，咳吐痰液。主要病因为外感六淫、内邪干肺；病机概要为邪犯于肺，肺气上逆；外感咳嗽多属实邪，病理因素多为“风”“寒”“燥”与“热”；内伤咳嗽病理因素多为“痰”与“火”，病理性质属实邪与正虚并见。

“证素”是辨证的基本要素，临床所采集的各种证候都是为了辨别证素之间的不同。证素同者其证名应当相同，证素有异则其证名也异，所以证素是辨证的关键。”“证”与“素”二词组合成“证素”，即证的要素，指辨证所要辨别的脏腑、表里等位置和气血、虚实、寒热等性质[6]。本研究对慢性咳嗽的历年文献进行收集、整理，并运用统计学方法进行数据分析，以探索慢性咳嗽病位与病性的分布与组合规律，以反应其核心病因病机，为丰富中医学对慢性咳嗽病因病机认识并对中医诊断标准提供更加详实客观依据。

1 资料与方法

1.1 检索方法 检索中文科技期刊数据库(维普)、中国知网(CNKI)及万方数据库2010～2020年所收录的所有关于慢性咳嗽证候学的文献。检索关键词为“咳嗽”，次要关键词为“证、证型”，年龄限定为“儿童”。

1.2 纳入标准 (1)儿童慢性咳嗽的诊断符合国内外相关诊断标准或指南；(2)具有明确的证候分型的记载；(3)具有慢性咳嗽的证候、证或证治的尽量详实性描述与记录。

1.3 排除标准 (1)生理、病理学实验，新药研发，临床基础实验等基础研究文献；(2)重复发表的文献，仅取1篇，其余排除；(3)社科类文章；(4)合并其他疾病的文章。

1.4 文献检索与筛选方法 采用计算机自动检索和人工检索复合检索相结合的方法：(1)关于计算机检索出的文献，根据上述纳入及排除标准对每一篇文献的题目、内容与摘要进行阅读，并剔除不合格文献；(2)经初步筛选后的文献进行逐篇仔细全文阅读，进行二次遴选；(3)将3个文献数据库中的合格文献进行对比，同时收录的文献仅取1篇。

1.5 证型与证素的规范化命名整理与编号

1.5.1 证型的规范处理 参照朱文锋《证素辨证学》[7]中的内容，对文献中关于证型的记录与辨证学收录的证型进行对比，对于证型不一致者进行二次辨证，得出规范化证型并记录。

1.5.2 证型要素的提取及基础证的确立 参照朱文锋《证素内容的辨析》[8]关于证素内容的描述对条文中相应的证候描述内容进行病位、病性、证素的拆分及辨证提取，对《对古今有关证素概念的梳理》[9]中提出的60个病位要素与60个病性要素对其进行编码，运用代码提取证素。将已提取规范出的病位、病性证素的每条记录进行组合，得出相应的组合类型，对组合类型进行规范描述即为基础证；在证素提取过程中，可以将肺脾两虚的病性证素合理归纳为气虚；肺失宣降；肺气失宣、肃降失常以及肺气不利、宣降失司的病性证素可归为气逆。

1.5.3 证素提取结果整理 通过对文献的阅读整理，将涉及到的每一个证型做1条记录，提取到的病位与病性证素整理在EXCEL表格。

1.6 统计学方法 采用EXCEL建立数据库，录入数据，将EXCEL数据导入SPSS 26.0软件并对相关数据进行频数描述与聚类分析。

1.7 关联规则apriori算法 对常见证型与常见证素进行统计，基于apriori算法核心思想通过候选集生成和情节的向下封闭检测两个阶段来挖掘频繁项集，在Python 3.7软件用计算机编程语言书写apriori算法对统计得到的.sav文本进行关联分析。

2 结果

初步筛选出文献602篇，二次遴选出合格文献145篇，其中硕博位论文27篇，期刊类90篇，核心类期刊28篇。以每篇文献中每一个证型作一条记录共收录251个；病位、病性要素1 043条。

2.1 证素分布情况 病位证素23个，病性证素24个，合计47个证素。其中空间性病位证素以肺(48%)、脾(14.7%)为主，其次为胃(6.9%)、肝(6.4%)、肾(4.8%)、大肠(0.2%)、胆0.5%)、腑(0.5%)、心(0.2%)、小肠(0.5%)、清窍(0.2%)、鼻窍(1.8%)、咽喉(1.4%)。

层次性(时间性)病位证素为表(3.9%)、里(4.4%)、三焦(0.7%)、中焦(1.4%)、下焦(0.2%)、血分(0.3%)、少阳(0.9%)、卫分(0.5%)、营分(0.2%)、脉络(1.4%)。而病性证素则以痰(17.2%)、火(热)(14.6%)、气逆(11%)、(外)风(10.4%)、气虚(6.9%)、湿(6.4%)、津液亏虚(3.8%)、(外)燥(3%)、气滞(4.3%)、寒(4.3%)、阳虚(2.6%)、虚(2.5%)、实(0.2%)、食积(1%)、气不固(0.8%)、气闭(0.3%)、血虚(0.5%)、血瘀(1.5%)、血燥(0.3%)、饮(2.2%)、水气(停)(0.7%)、卫虚(0.5%)、营亏(虚)(0.3%)、阴虚(4.5%)。统计结果见图1、图2。

图1 病位证素聚类分析使用平均联接(组间)谱系图

图2 病性证素聚类分析使用平均联接(组间)谱系图

2.2 证型组合规律 统计可见二证素组合为单病位单病性(19.4%)，最常见类型为肺+痰或肺+津液亏虚、脾+气虚。三证素组合为单病位双病性(21.5%)，最常见类型为肺+痰+热；双病位单病性组合(23.5%)，最常见类型为肺+脾+气虚或脾+肾+阳虚。四证素组合为双病位双病性(17.0%)，最常见类型为肺+脾+痰+湿或脾+胃+阴虚+热；三病位单病性(11.7%)，最常见类肺+肝+胃+火；单病位三病性(6.9%)，最常见类型肺+燥+风+气逆。

2.3 慢性咳嗽证素关联规则apriori算法结果

2.3.1 慢性咳嗽证型统计结果 见表1。

表1 慢性咳嗽证型统计结果

2.3.2 外感性慢性咳嗽病位证素与病性证素之间的apriori算法关联结果 见表2。

表2 外感性慢性咳嗽病位证素与病性证素之间的apriori算法关联结果(support：0.2，confidence：0.2)

2.3.3 内伤性慢性咳嗽各证素之间apriori算法关联结果 见表3。

表3 内伤性慢性咳嗽各证素之间apriori算法关联结果(support：0.02，confidence：0.03)

3 讨论

3.1 基于apriori算法结果从病位角度分析儿童慢性咳嗽的病证规律 与儿童慢性咳嗽关系最密切的病位证素关联关系为脾==>肺(0.808)、肾==>肺(0.531)、肾==>脾(0.469)、肺==>肝(0.149)；即肺、脾、肝、肾，胃与脾互为表里关系，脾胃常相兼为病；肝在慢性咳嗽的疾病过程中与气机有关；与水液代谢最密切的脏器为肺、脾、肾。《内经》素问·咳论：饮入于胃，游溢精气，上输于脾，脾气散精，上归于肺，通调水道，下输膀胱，水精四布，五经并行[10]。小儿脏腑娇嫩，形气未充，常表现为肺常不足，脾常不足，肾常不足，而肝常有余。因此儿童慢性咳嗽主要病位在肺，病机变化主要为肺气上逆，儿童慢性咳嗽属于慢性病的范畴，与多脏器的病变有关，以病位为基准点，结合证型，探析病位与病因病机的病证规律。

肺脾相关的证型最常见为肺脾气虚(16.9%)、痰蕴肺脾(7.3%)，apriori关联规则结果：气虚==>肺，脾(0.863)、痰，湿==>肺(0.642)。肺与脾，气机相协，功能相调[12]。肺与脾为子母相生关系，一荣俱荣一损俱损，“脾为生痰之源，肺为储痰之器”，肺为水之上源，脾为生痰之本，儿童慢性咳嗽的代表性病机证素为气逆，关键病性证素为痰、湿，与肺气和脾气的气机运动息息相关，痰、湿之邪与肺、脾关系密切，因此儿童慢性咳嗽的首要病位证素为肺，次要病位证素为脾[13]。分析儿童慢性咳嗽病位在肺与肾的证型发现，肺肾气虚(2.7%)、肺肾阴虚(3.8%)为常见证型，apriori关联规则结果：肺，肾==>阴虚(0.588)、肺，肾==>气虚(0.412)。《素问·咳论》曰“五脏六腑皆令人咳，非独肺也[14]。”肺为气之主，肾为气之根。呼吸之气需下纳于肾才能有根。而小儿常表现为肺肾气阴两虚，外感风邪，上干于肺，咳嗽缠绵不愈，转为慢性咳嗽。病因为肺肾气虚，病机变化为肾虚不纳，肺气无根，喘而上逆。脾肾阳虚(5.8%)是在对脾与肾关联证型统计中频率出现较高的类型，apriori关联规则结果：肾==>脾(0.469)、肾==>阳虚(0.469)。阳虚类慢性咳嗽关键病位证素在脾与肾，肾为一身阳气的根本，脾阳与肾阳息息相关，因此脾肾阳虚是慢性咳嗽的一类关键病机因素。小儿生机蓬勃，发育迅速，小儿变蒸与肾阳密切相关，因此儿童慢性咳嗽与肾阳、脾阳不足4息息相关。《黄帝内经》中《素问·咳论》：“此皆聚于肺关于胃”，因此慢性咳嗽病位在肺与胃关系密切，apriori关联规则结果：肺==>肝(0.149)、胃==>热(0.381)、肺，肝==>火(0.149)。肺与胃的关系主要表现在津液相承：肺与胃都表现为喜润恶燥；经络相通：《灵枢·经脉》云“肺手太阴之脉，起于中焦，下络大肠，还循胃口，上膈属肺[15]。”气机相协：胃气下降才能传导糟粕，下至大肠，肺与大肠相表里，肺气肃降失常则影响糟粕传导，影响气机，气逆而咳。肝与肺在慢性咳嗽中最常见的证型为肝火犯肺，肺气上逆，肺气不降，木反侮金，发为咳嗽。

3.2 基于apriori算法结果从病性角度分析慢性咳嗽的病证规律 Apriori病性关联规则结果：外感性儿童慢性咳嗽：风，燥==>肺(0.286)；内伤性儿童慢性咳嗽：湿==>热(0.649)、痰==>湿(0.642)。从以燥邪为主的外感风热、风燥，化燥伤阴型外感性儿童慢性咳嗽或阴虚内热，肺津亏损型内伤性儿童慢性咳嗽和以湿邪为主的肺脾气虚、痰蕴肺脾型儿童慢性咳嗽辨析儿童慢性咳嗽病因病机的病证规律。《河间六书·咳嗽论》说“寒、暑、燥、湿、风、火六气，皆令人咳嗽。”燥与湿统筹于六气之中，燥偏阳邪，风、火、暑归为燥邪，湿偏阴邪，寒邪与湿邪密切相关[16]。阳气虚者生内湿，阴血不足者化内燥，儿童慢性咳嗽的核心病性要素为气逆，津液代谢与气的推动作用有直接关系，而津液运化输布异常又可以影响气机正常的运行，与津液代谢密切相关的脏腑为肺、脾、肾[17]；与儿童慢性咳嗽关系最为密切的病位也是肺、脾、肾。因此以燥湿两纲辨识儿童慢性咳嗽可以作为辨证要领，通过对燥湿两纲的把握可以深化对儿童慢性咳嗽病因病机的认识。

叶天士所言“燥气上受，先干于肺，令人咳嗽[18]。”儿童慢性咳嗽与燥邪相关可分为以外燥为主的风火燥咳，风热之邪入里化热，劫烁津液，化燥伤阴，肺失清润，肺失宣降，发为咳嗽；另一类是以内燥为主的阴虚燥咳，肺燥阴伤，宣降失常，气逆而咳[19]。儿童慢性咳嗽属湿者属虚者多属脾肾阳虚，痰饮内停或肺脾气虚，湿蕴于肺，多属内伤型咳嗽，病因为湿邪停聚，病机变化为湿聚于肺，肺气宣降不利，气逆而上，而成咳嗽[20]。

综合儿童慢性咳嗽的病位证素与病性证素统计结果聚类分析，和关联规则apriori算法结果，儿童慢性咳嗽最重要的病位证素为肺、脾、肾。最密切的病性证素为痰、湿；风、火(热)、燥。最核心的病机证素为气逆。水液代谢输布异常表现为燥湿两端，与水液代谢异常相关的脏腑最主要为肺、脾、肾。从肺、脾、肾与燥、湿角度辨识儿童慢性咳嗽是一条重要的辨证途径，对深化探索儿童慢性咳嗽的病因病机有积极推动作用。