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数据挖掘技术在针刺手法参数研究中的应用思考

来源:中华现代中医学杂志 作者:胡银娥,杨华元 2007-4-26
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摘要: 【摘要】 介绍针刺手法参数定量化的研究进展,分析现有针刺手法参数研究的不足,针对这些不足,在已有针刺手法参数科研及临床研究的基础上,提出应用数据挖掘技术从采集到的大量针刺手法参数中发掘出有规律的信息,进而探讨针刺手法参数与针灸疗效之间的关系,为针刺手法参数的标准化、规范化及定量化研究奠定理论基础。......


 【摘要】 介绍针刺手法参数定量化的研究进展,分析现有针刺手法参数研究的不足,针对这些不足,在已有针刺手法参数科研及临床研究的基础上,提出应用数据挖掘技术从采集到的大量针刺手法参数中发掘出有规律的信息,进而探讨针刺手法参数与针灸疗效之间的关系,为针刺手法参数的标准化、规范化及定量化研究奠定理论基础。

    【关键词】 针刺手法参数;数据挖掘;刺激量;手法波形;传感器;定量学

     The application of data mining technique on acupuncture manipulation parameter studying

    HU Yin-e,YANG Hua-yuan.Department of TCM Engineering, Shanghai University of TCM, Shanghai 201203, China

    【Abstract】 Introducing the advance of study on acupuncture manipulation parameter, then analyzing the existing study on their deficiency. In allusion to these deficiency, depending on the before research,the article proposes to acquire with the laboratory apparatus , and mine the rule information from the plenty of the collected acupuncture manipulation parameters with the Data Mining technique. Then find the relation between the acupuncture manipulation parameters and acupuncture curative effect consequently, it will be make a theory base for the standard, normalization and quantification study of the acupuncture manipulation parameter.

    【Key words】 acupuncture manipulation parameter;data mining;stimulation amount;manipulation waveform;sensor;quantification

    针灸作为一种物理刺激,必然存在着刺激量的参数问题。大量的实验及临床实践证明针灸疗效明显受到刺激量的影响,刺激参数不同引起的生理效应势必不同,所以在进行针灸操作时,已不仅仅是简单的选择一种针刺手法的问题,更重要的是如何选择反映刺激量大小的针刺手法参数。

    1 针刺手法的量化研究

    针灸界的有识之士根据多年的临床实践意识到刺激量的重要性,认为针刺手法参数是影响临床疗效的关键因素。通过临床实践和科学实验,总结出了反映刺激量的一些参数的大小范围。

    在古代对针灸补泻论述较多,但对针灸补泻的刺激量则少有提及,只是在明代针灸名家杨继洲才提出了针刺手法中补泻量的大小问题-针灸补泻的量化观点,即“刺有大小”和“针有浅深”[1]。由于当时科学技术和人们认识上的限制,杨继洲对针灸刺 `激量的规定主要是根据患者的情况进行了比较模糊的界定,没有明确提出针刺手法参数的大小。但是杨继洲的“刺有大小”论,从理论到具体针刺手法,用大补大泻、平补平泻来区分刺激量的轻重,达到了质和量比较一致的成熟阶段,对针灸临床具有十分重要的指导意义[2]。

    近代有些学者根据多年的行医经验也认识到刺激量的重要性,通过大量的临床实践总结出刺激量的规律。其中具有代表性的是石学敏院士[3]提出的“针刺手法量学”理论,对针刺作用力方向、大小、施术时间、两次针刺间隔时间等针刺手法四大要素进行了科学界定,使针刺治疗由定性上升到定量的水平,大大提高了临床疗效。石学敏院士主要是从临床治疗剂量的角度,并且在临床上选择大量的疑难杂症进行科学实验研究,验证“针刺手法量学”理论的科学性和正确性。针刺手法量学四大要素的提出有效的规范了针刺手法和刺激量,使针灸操作更具有规范化、可重复性和可操作性。

    目前在我国高等院校规划教材《针灸学》[4]首次提出了针灸操作的量学要素,这反映了针灸的定量化趋势是针灸学进一步发展的需要。该教材分别从刺激量的轻度、中度、重度规定针刺手法参数的范围,给临床的针灸具体操作做了一个初步的规范。规划教材《刺法灸法学》[5]对行针基本手法的阐述更为具体,如:提插法的指力要均匀一致,幅度一般以3~5min为宜,频率每分钟60次左右;捻转指力要均匀,角度要适当,一般应掌握在180°~360°左右等。袁宜勤等[6]对提插法和捻转法提出了更为详细的规范操作,如进行提插操作时,小刺激量:提插幅度<5mm,频率<90次/min;中刺激量:提插幅度为5~10mm,频率为90~120次/min;大刺激量:提插幅度>10mm ,频率>120次/min。

    2 针刺手法参数测定的研究

    为了利用针刺手法参数的变化特点来探讨与研究针刺实质、针刺机理及针刺效应等,学者们运用现代科学技术研制出能实时采集运针过程中针刺手法参数的仪器,对针刺手法的刺激量进行了客观化研究。

    2.1 针刺手法参数采集设备的研制 20世纪90年代初杨华元等[7]进行了针刺手法模拟操作的研制工作,并制作出针刺手法参数测定仪,该仪器采用电阻传感器技术采集针刺手法参数,并通过二道生理记录仪输出手法波形,在波形上有数值标记。顾新[8]亦研制出针刺手法教学测试仪,该仪器主要是通过微电机传感技术采集提插、捻转信号,通过二道生理记录仪可以反映针刺手法(提插、捻转)的速度、力的变化。这两种手法测定仪只是在液晶显示屏上显示针刺手法波形,根据手法波形特征对针刺手法参数进行相关的分析。

    随着科学的进步,学者们对针刺手法参数定量化做了进一步的研究。丁光宏[9]等通过现代集成传感技术和生物力学原理,研制一套能在人活体上测试各种针刺手法并能感受施针者和受针者相互作用力的检测系统,该系统能记录均匀捻转和均匀提插手法的针体受力波形及针体受力数值。李庆华[10]等亦通过微小力传感技术和生物力学原理,研制了“针刺手法传感针”,通过该针的操作能直接在计算机中显示运针过程中传感针的受力波形,进而能够客观地记录运针过程中手法操作的细节。这两者在针刺手法参数的研究方面还主要是通过直观分析手法波形的规律来研究针刺手法参数及与针刺效应的关系。研制出能够客观、实时记录针刺手法参数并且能够对手法参数进行分析和处理的系统迫在眉睫,为此,杨华元[11]等在原有针刺手法参数测定仪的基础上,改进工艺,并运用现代通信技术和计算机技术,对针刺操作过程中的针刺手法参数的变化进行实时采集和观察,进而更好的分析与研究各种运针过程中针刺参数的变化和针刺效应的关系,为针刺手法的量化研究以及教学提供了新的手段。针刺手法测试系统能够完成对单复式针刺手法(各大流派)进行大量的针刺手法采集、存储以及建立针刺手法评分标准和专家针刺手法数据库,为利用计算机技术对针刺手法参数进行更深入的处理、分析与研究提供了大量的数据源,为探讨与研究针刺手法参数和针刺效应之间的规律提供了一种新的科研思路。

    2.2 针刺手法参数分析 研究者们利用现代科学技术对针刺手法进行实时采集,同时他们亦利用物理学、统计学及计算机技术对针刺手法参数进行相应的分析和处理,进而揭示针刺手法规律以及与针刺效应的关系。

    20世纪90年代初,杨华元[12]等不仅研制出了针刺手法参数测定仪,并用物理学的知识和原理分别对进行提插和捻转操作时针刺手法参数进行了简单的受力分析,根据分析结果能更好地研究针刺手法。通过分析提插过程作用力得出:由于肌体的层次不同及得气时阻力的变化,使针体做匀速运动,提插加速度发生变化,从而引起了操作者手感的变化,当阻力足够大时,针体几乎不发生位移,但作用力依然存在;分析捻转过程作用力得出:由于肌体组织形式及捻转次数的变化,引起阻力矩的变化,同样阻力矩随着捻转角速度变化和肌体的不同反应而发生变化。通过观察采集到的针刺手法波形,阐发了传统针灸理论的科学内涵,如做单纯提插手法时波形类似正弦波曲线,说明频率比较稳定,深度变化较为一致等。通过分析波形,能更好地探讨和研究针刺机理、针刺的实质以及针刺效应等。

    丁光宏等[13]在研制动态监测针体受力系统时,也对针体上的各种力和检测到的手法波形进行了统计学和频域上的分析,筛选出有规律的得气指标与参数。他主要从两个方面对检测数据进行分析,第一,通过针体受力波形的直观分析表明针体上受力的变化规律与传统针刺手法的描述吻合;第二,通过对均匀捻转、均匀提插、捻转补法、捻转泻法、提插补法和提插泻法等6种手法进行了实验研究,并且借助统计学处理发现,针体上的波形和数值对不同的手法差异有显著性,而不同的施针者在人体上实施同一针刺手法所测得的波形和数值都有惊人的相似。因此提出采用针体受力大小和波形作为针刺手法的客观定量参数。

    为了使科研成果更好地运用于教学,杨华元等[14]又通过结合物理学知识、计算机技术对针刺手法参数进行分析,把针刺手法在三轴方向各个力的变化值ki=ck·s·fk作为针刺手法的一个重要参数,同时建立针刺手法库,对学生的手法评价主要是通过采集学生的针刺手法参数,并且设定相应的权值建立针刺手法评分标准,从而对针刺手法的评价有一个客观化的量化指标。

    3 现有针刺手法参数分析的不足

    通过回顾针刺手法参数定量化研究的文献,可以发现对针刺手法参数的研究已经取得了令人瞩目的进展。但以往研究尚存在不完善之处,第一,虽然一些学者根据大量的临床经验及科学实验总结出针刺手法参数的选择规律,但是没有利用计算机技术对这些数据进行进一步的分析和处理,从而用多学科交叉方法来继承与发展中医文化。第二,随着传感器技术的发展,纷纷研制出能采集到针刺手法参数的仪器。但目前对采集到的针刺参数的分析与研究不是很充分,主要是通过直观观察手法波形总结规律,虽然也通过统计学及计算机技术处理与分析针刺手法参数,但是没有充分利用计算机技术处理大量的数据信息,并且从大量数据信息中发掘出有规律的东西。

    4 解决问题可能的途径

    石学敏教授[15]曾指出:唯有运用现代科学技术知识才能促进针灸医学的发展,诸医家在阴阳哲学的范围内,仅能从个人的观察和漫长的经验重复中得出结论,无法深入到用科学方法探讨肉眼无法观察到的医学实质的领域。作为临床学科的针灸医学,如果没有基础研究作为后续支持,就难以进步,难以进入人类科学的殿堂,永远是一种虽然有效但却说不清道不明的治疗手段而已。

    4.1 合理的研究队伍 在医学的科研方面,临床实验和科研是互相补充,缺一不可的。目前随着国家对传统中医药的重视,在中医药领域也有很多科研项目。在学校的科研人员可能比医院的医务工作者更快的接受到新的信息,并且在学校有多学科交叉与互补的优势,但是医院的医务工作者一般比学校的科研人员有更多的临床实践经验,并且科研最终目的是为临床服务,是为了在临床获得更好的疗效,更好的服务人民群众。因此对于某个学科的科学研究应该有多学科交叉人员参加。从科研上可能会提出一些有前瞻性的想法,会做一些科学实验来验证其正确性,但是这些想法最终是要通过临床实践来检验

    4.2 数据挖掘技术 数据挖掘是近年来随着人工智能和数据库技术的交叉融合而兴起的边缘学科,它致力于发现隐含在数据中的关于事物本质和事物发展趋势的知识或规律,并为专家的决策提供支持[16]。中医药是中华民族的瑰宝,进行中医药的数据挖掘是中医药现代化研究的重要组成部分[17]。

    数据挖掘技术在中医药的某些方面已有了良好的应用趋势。 在中药复方方面的研究,利用数据挖掘技术发现新的药对组合,然后用相关的理论进行解释已经越来越受到重视[18]。将数据挖掘技术应用于中医诊断,可以通过大量的临床数据发现证型和症状之间的关系,进而模拟中医专家的诊断推理过程。另外,数据挖掘技术在证候规范化、标准化的研究方面发挥了一定的作用。

    5 基于数据挖掘技术的针刺手法参数的研究思路

    针刺手法参数定量化的研究有一定的进展,通过研制的现代仪器采集针刺手法参数,从而在针刺手法参数定量化研究跨出了很大的一步,但是目前还没有见到用数据挖掘技术来分析与研究针刺手法参数的报导。

    5.1 研究方法 借助数据挖掘技术在中医药其他方面的研究思路,将数据挖掘技术应用到针刺手法参数的研究中,开拓针刺手法参数的科研思路。

    首先通过现代科学仪器采集大量针刺手法参数,建立针刺手法参数数据库;然后利用数据挖掘技术能充分处理、分析大量数据的优势,从大量的针刺手法参数中发掘出有规律的信息,结合具有丰富临床实践经验的针灸专家解释数据挖掘结果,探索建立规范化的针刺手法参数;最后通过资深的针灸专家指导及大量的临床检验进而修正。主要的研究思路如图1所示。 图1 研究思路图(略)

    5.2 研究意义 通过数据挖掘技术对针刺手法参数进行分析与研究,一方面,可以发现针刺手法参数组合和针灸疗效之间的关系与现有的针灸理论的一致性,进而用现代科学阐释针灸学的科学内涵。另一方面,可以发掘一些新的针刺手法参数组合,通过资深的针灸专家解释及科学实验总结这些参数对应的针灸疗效。这些研究最终为针刺手法参数的标准化、规范化、定量化的研究奠定理论基础,并且对针灸临床实际操作有重要的指导意义。

    【参考文献】

    1 陈治忠,赖新生.从计量学角度探讨杨继洲针刺手法.针灸临床志,2006,22(2):1-2.

    2 盛燮荪 .杨继洲刺有大小论探析.浙江中医杂志,2000,35(7):277-278.

    3 卞金玲,张春红.石学敏院士针刺手法量学的概念及核心.中国针灸,2003,23(5):287-289.

    4 石学敏.针灸学.北京:中国中医药出版社,2002,136.

    5 郭泽新.刺法灸法学.北京:中国中医药出版社,2003,120.

    6 袁宜勤,海月明,顾星,等.针刺手法规范化的初步研究.中医药学刊,2002,20(2):230-231.

    7 杨华元,顾训杰,夏锦杉.针刺手法参数测定仪研制及手法受力分析.针灸临床杂志, 1995 ,11(6):51.

    8 顾星.中医针刺手法教学测试仪的研制.中国针灸,2001,21(4):229.

    9 丁光宏,沈雪勇 ,戴建华,等.中医针刺过程中针体受力的动态监测系统研制.生物医学工程学杂志,2003, 20(1):121-124.

    10 李庆华,李付国,艾炳蔚,等.中医针刺手法用传感针的研制.传感技术学报,2006,19(2):285-288.

    11 刘堂义,杨华元,顾训杰,等. ATP-I型针刺手法参数测定仪的研制.中国针灸, 2003 ,23(11) :668-670.

    12 杨华元,顾训杰,夏锦杉.针刺手法参数分析仪的研制及应用.上海针灸杂志, 1991 ,3 :35-36.

    13 丁光宏,沈雪勇,陶岳辉,等.针刺手法与针体受力参数的对比研究.中国生物医学工程学报,2004,23(4):254-256.

    14 杨华元,刘堂义,蒯乐,等.针刺手法参数实时采集及教学演示系统的研究.中西医结合学报,2006,5(4):311-314.

    15 石学敏. 新世纪针灸学科面临的问题和对策.中医药通报,2002,1(3):1-4.

    16 Fayyad U, Shapiro GP,Smyth P. From Data Mining to Knowledge Discovery : An Overview. In :Fayyad ( Eds) . Advances in Knowledge Discovery and Data Mining. Cambridge, MA:MIT Press, 1996,1-3.

    17 乔延江,李澎涛,苏钢强,等.中药(复方)KDD研究开发的意义.北京中医药大学学报,1998,21(3):15-17.

    18 秦雪君,施诚.数据挖掘技术在中医药领域的应用.医学信息学,2006,19(5):945-947.

    作者单位:201203 上海,上海中医药大学针灸推拿学院

 (编辑:李 木)


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