急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种临床常见危重症,病死率极高,严重威胁重症患者的生命,并影响存活患者的生存质量^[1],迄今为止,ARDS尚无特效的治疗方法,其治疗原则为:治疗原发疾病,根据其病理生理改变和临床表现,进行针对性或支持性治疗^[2]。中医药作为治疗手段之一,参与ARDS的临床救治获得了肯定的疗效^[3-4],但在上述评价过程中,患者具有个体化特征的临床信息,包括证候信息和治疗方药的调整信息没有得到充分利用,中医辨证论治的效果被部分掩盖而难以全面体现,随之依据辨治效果进行的证候病机分析及辨治方法的反馈性改进研究便无从开始,制约了中医药在该类难治性疾病救治中的应用和优势的发挥。因此,中医参与ARDS救治的疗效评价方法滞后,不能满足临床研究的需要已成为我们无法回避的现实。中医药学的发展受到评价方法的严重制约^[5]。建立符合中医药学特点的临床疗效评价方法成为当务之急。

当前加权混合回归模型和矩阵分析方法在解决复杂系统信息收集和处理中的广泛应用提供了思路和技术方法。

1 筛选、拟定ARDS证候、治疗方法和疗效指标的信息量化方法 1.1 文献回顾分析

以"ARDS"、"急性呼吸窘迫综合征"、"辨证论治"、"量化研究"、" 四诊量表"、"测量尺度"等中英文主题词,检索中国生物医学文献数据库、中国医院数字图书馆、维普资讯网、万方数据库、PubMed/MEDLINE Datebase,获取中医辨证、治疗及评价指标量化等相关内容。所得信息经专家讨论分析,筛选ARDS辨证、治疗方法和疗效指标的数据量化方法。

1.2 头脑风暴结合专家论证

由中医呼吸科、西医呼吸科、统计学、数学、循证医学方面的副高级以上职称人员参加,每次10人,循环反复3~5次。讨论主题为ARDS中医证候、治疗方法、现有评价指标量化方法及测量尺度应用的合理性以及上述数据信息在矩阵分析中的应用等内容,结合专家论证,制定ARDS辨证、治疗方法和疗效指标的数据量化方法。

2 建立多脏腑证候兼夹情况下疗效评价回归矩阵 2.1 建立证候、治疗、评价指标信息的数据矩阵

基于ARDS临床表现错综复杂,无证候诊断标准的现状,结合前期以证候要素提取分析为思路所建立的研究方法,全面收集患者证候的病位与病性信息,以脏腑定位为分类特征,然后按主证、次证、无该证分别进行量化,实现个体化复合证候信息的采集,建立证候矩阵A。

, 其中变量

对辨证方药及其加减按照既定标准进行量化,建立治疗矩阵B。

, 其中变量

利用急性生理学及慢性健康状况评分系统Ⅱ(AEACHEⅡ)危重病评分、多器官功能障碍综合征(MODS)病情严重程度评分、症状积分、胸部X光线评分、动脉血气分析等评价指标建立效果矩阵C。

, 其中变量

上述3个公式分别展示了"证-治-效"量化矩阵的建立方法,其中n表示纳入病例数量,m表示实际出现的脏腑证候类别数,k表示治疗方法的变量数,p表示治疗效果的变量数。证候矩阵A、治疗矩阵B以及效果矩阵C描述了n个ARDS病例的证候判断、使用的治疗方法以及所取得的治疗效果。

2.2 建立单证候类别情况下"治疗效果→治疗方法"的线性回归模型

为了降低辨证论治交互方式的复杂度,先假设脏腑证候只有一种类型,即所有病例都属于同一证候,可以暂时略去证候这一变量,而专注于治疗方法和治疗效果之间的联系。将治疗方法矩阵设为自变量X=B(X即为辨证论证矩阵,由于单一证候情况,只需考虑治疗方法即可),治疗效果矩阵设为因变量Y=C,矩阵表示如下。

单一证候条件下自变量X和因变量Y的关系如图 1所示:

求得X到Y 的映射函数f(X)。采用偏最小二乘法(PLS)分析自变量X和因变量Y之间的联系,即治疗方法B和治疗效果之间C的联系。PLS方法是一种新型的多元统计数据分析方法,主要是用于多因变量对多自变量的回归建模,集主成分分析、典型相关分析和多元线性回归分析3种方法的优点于一身。通过PLS方法,可以得到因变量Y和自变量X之间的线性回归关系Y=X×M,其中M称之为基于偏最小二乘的线性回归矩阵,见图 2。

通过回归模型M,Y中的每个变量都可以通过X中的每个变量作出线性表示,比如Y中的第1个变量可以表示成。其中的系数m称之为相关系数,m越大,变量y和m所对应的变量x之间的相关性就越大,相反,系数m越小,变量y和m所对应的变量x之间的相关性就越小。m如果是正数,则表示变量y和变量x之间是正相关,m如果是负数,则表示两者之间是负相关。这样,可以通过回归模型M对治疗方法和治疗效果变量之间进行相关性分析。

2.3 建立多脏腑证候间夹情况下"治疗效果→治疗方法"的混合线性回归模型

因为ARDS中医实际临床过程中证候判别是复杂的,多脏腑证候间夹普遍存在,因此必需将单一证候的情况扩展到多类证候间夹的情况。为了研究多证候类别下的治疗方法和治疗效果的相互关系,提出一种加权混合回归的数学模型,这个模型是上述单一证候情况下的扩展。

将ARDS可能出现的脏腑证候类别分为m类,并对患者证候进行量化,量化的值反映出该证候在最终的数学模型中所起作用的权重,值越大说明起到的作用越大,值为0说明不起作用。对于每一类证候来说,都对应着一种类似上述单一证候情况下的从治疗方法到治疗效果的回归模型,将其定义为M_i。如图 3所示,每种证候都对应着一种映射关系,即中间量H,最终的效果则是多个中间量的混合加权,加权系数是该证候类别所对应的量化数值。

从而每一个病例的治疗效果就可以表示成多类证候的加权混合回归,混合线性回归模型如下,见图 4。

将图 4公式写成矩阵形式如下,其中系数a表示的是证候权重,M_i表示的各个证候类别所代表的回归模型,最终的数学模型则是多个证候类别加权的混合回归模型,见图 5。

2.4 建立多脏腑证候间夹情况下疗效判定的回归矩阵

我们的目标是通过学习获得混合线性回归模型M₁,M₂,……M_m。分别设置自变量X和因变量Y,如图 6所示。X为n行mk列的矩阵,Y为n行p列的矩阵。通过最小二乘法(PLS)分析求得因变量和自变量之间的关系Y=X×M。学习得到的M就是每类证候所对应的回归模型的组合,M的矩阵表示如图 7所示,M为m_k行p列的矩阵。然后,就可以利用统计学习所得的多脏腑证候间夹情况下的混合回归矩阵M进行中医辨证论证效果评价,初步建立评价方法的技术框架。

3 讨论

近年来,中医临床疗效评价方法研究也取得了一些进展^[6],但中医整体疗效评价方法仍远远滞后于临床研究。刘建平^[7]对目前采用临床新药研发的模式,把中医辨证论治的临床疗效等同于中药方剂的临床疗效的做法提出了质疑,认为此方法难以反映中医学整体观、辨证论治的诊疗特点,而针对辨证论治疗效评价尚缺少适用的方法学模式。沈舒文等^[8]在分析开放的复杂巨系统特征的基础上,认为人体是一个开放的复杂巨系统,提出并初步探索了矩阵分析法在中医临床疗效评价中应用。同时孙继佳等^[9]也提出一种基于相似匹配测度的中医临床证候判别与证候疗效评价方法,经实际应用证明该方法能够从一个新的角度将中医证候分析从定性向定量转化,为中医临床证候研究和疗效评价提供了一定的参考。

辨证论治是一个以患者整体状态综合判断为基础,以状态调整为导向,证-治-效紧密相关的一种个体化、动态的干预过程,也是中医参与ARDS救治的主要方法。根据疾病本身所具有的复杂系统特征和中医临床诊疗的特点,结合当前疗效评价方法及信息技术进展,解决ARDS个体化证候信息的采集与利用、辨证治疗与临床疗效之间因果关系判断这两个问题是构建ARDS中医治疗疗效评价方法的关键。

建立ARDS中医疗效评价方法的实现途径可以简单描述为以下过程:在量化辨证、治疗及评价指标信息的基础上,首先通过多脏腑证候映射模型加权组合的方法,解决ARDS辨证过程中个体化复合证候信息的收集和利用,然后将加权量化的证候信息与治疗及评价信息相结合,架构符合中医个体化诊疗特征的从辨证论证治到治疗效果的函数映射模型,采用基于加权混合回归模型的矩阵分析方法,定性到定量地分析证候、治疗以及效果三者之间的因果关系,同时对此方法的检验效能和临床适用性进行研究评价,从而可以实现一种中医治疗ARDS的综合临床疗效评价方法构建。本文所述的研究思路将信息处理技术与中医个体化诊疗相结合,探索建立中医辨证论治难治性复杂疾病的疗效评价方法,希望丰富和创新中医临床疗效评价的模式和内容。