張 賓，羅曉舟，王澍欣，賀 君，徐展瓊，李克嵩，朱歡歡，莊禮興△

(1. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，廣州 510405； 2. 廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣州 510405)

卒中后吞咽功能障礙是卒中常見的并發(fā)癥，據(jù)研究報道30%～65%急性腦卒中患者中存在不同程度的吞咽障礙[1]，吞咽障礙容易引起誤吸導(dǎo)致吸入性肺炎，進食困難也會導(dǎo)致患者營養(yǎng)不良，影響患者康復(fù)和卒中患者生活質(zhì)量，并延長住院時間，增加治療費用，甚至增加卒中患者的病死率。舌三針治療卒中后吞咽功能障礙療效確切[2-3]，提高卒中患者的生存質(zhì)量，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是目前醫(yī)學(xué)研究的熱點之一。本研究嘗試采用重復(fù)增量修剪算法(RIPPER算法)，探討靳三針治療卒中后吞咽功能障礙顯效率影響因素。

RIPPER算法是在JohannesFurnkranz和GerhardWidmer于1994年提出的增量減少誤差修剪法(IREP)[4]的基礎(chǔ)上，由WilliamW.Cohen所優(yōu)化設(shè)計出的重復(fù)增量修剪(Repeated Incremental Pruning to Produce Error Reduction,PIPPER)算法[5]。本算法基于一種信息指標(biāo)——似然率統(tǒng)計量(LikeihoodRatioStatistic)。

本研究筆者直接選擇“顯效”作為療效影響因素討論的結(jié)局指標(biāo)，采用人工智能(AI)技術(shù)中機器學(xué)習(xí)的方法，嘗試通過重復(fù)增量修剪算法對既往病歷資料進行回顧探索，并對結(jié)果進行歸納和辨析。以期總結(jié)出臨床運用舌三針治療本病過程中影響顯效率的因素，并探討在臨床治療中對這些因素加以控制而提高顯效率的可行性?；谶@一設(shè)想，現(xiàn)將其試驗過程報道如下。

1 材料與方法

1.1 病例信息來源

通過病歷系統(tǒng)回顧并記錄2014年3月至2017年3月于廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院康復(fù)中心的住院部卒中后吞咽功能障礙患者457例的基本資料、臨床資料及治療效果，包括年齡、性別、脈象、面色、舌質(zhì)、舌苔、疾病分期、BMI體質(zhì)量指數(shù)、血壓、血糖、血甘油三酯、血總膽固醇、吸煙史、飲酒史及最終療效。盡可能只采用客觀的證候體征，而不對證型作出主觀判斷。除最終療效外所有資料均以入院首次記錄為準(zhǔn)，最終符合標(biāo)準(zhǔn)者457例。

1.2 診斷標(biāo)準(zhǔn)

符合1995年全國第四屆腦血管病學(xué)術(shù)會議制定的腦梗塞或腦出血診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]，經(jīng)頭顱CT或MRI查實，臨床以吞咽障礙為主要表現(xiàn)。

1.3 納入和排除標(biāo)準(zhǔn)

符合上述診斷標(biāo)準(zhǔn)；符合各指標(biāo)分級界定標(biāo)準(zhǔn)；年齡45～75周歲；配合完成治療者。排除標(biāo)準(zhǔn)：不符合納入標(biāo)準(zhǔn)者；合并其他系統(tǒng)嚴(yán)重疾病者；資料不齊全者；療效判定標(biāo)準(zhǔn)不同者。

1.4 各指標(biāo)分級界定標(biāo)準(zhǔn)

1.4.1 年齡 結(jié)合聯(lián)合國2000年制定標(biāo)準(zhǔn)，本題將年齡劃分為45歲以下為“青年”，45～59歲為“中年”，60歲及以上為“老年”。

1.4.2 疾病分期 急性期：發(fā)病后2周內(nèi)；恢復(fù)期：發(fā)病在2周以上至半年以內(nèi)；后遺癥期：發(fā)病在半年以上。

1.4.3 BMI指數(shù) 按照中國肥胖工作小組2003年制定的標(biāo)準(zhǔn)[6]：BMI<18.5為“偏輕”；18.5≤BMI<24為“正?！保?4≤BMI<28為“超重”；BMI≥28為“肥胖”。

1.4.4 血壓 正常：收縮壓90～140mmHg，舒張壓60～90mmHg；低血壓：低于正常標(biāo)準(zhǔn)；1級高血壓：收縮壓140～159mmHg，舒張壓90～99mmHg；2級高血壓：收縮壓160～179mmHg，舒張壓100～109mmHg；3級高血壓：收縮壓≥180mmHg，舒張壓≥110mmHg。

1.4.5 血糖 空腹全血血糖為3.9～6.1 mmol/L為“正?！?，高于此標(biāo)準(zhǔn)判定為“偏高”。

1.4.6 血甘油三酯 空腹全血甘油三酯的值在0.22～1.65mmo/L范圍內(nèi)為“正?！保哂诖藰?biāo)準(zhǔn)判定為“偏高”。

1.4.7 血總膽固醇 空腹全血總膽固醇低于5.17 mmol/L為“正?！保哂诖藰?biāo)準(zhǔn)判定為“偏高”。

1.4.8 最終療效 采用吞咽功能障礙療效評定標(biāo)準(zhǔn)[7]：(1)洼田飲水試驗評分: 患者端坐，飲下30 ml溫水。I級:能不嗆咳1次飲下，記1分;Ⅱ級:能不嗆咳分2次以上飲下，記2分;Ⅲ級:有嗆咳能1次飲下，記3分;IV級:有嗆咳分2次以上飲下，記4分;V級:屢屢嗆咳，不能全部咽下，記5分。(2)療效評價:顯效:吞咽障礙癥狀基本消失，洼田飲水試驗提高1～2級，營養(yǎng)狀況好，無并發(fā)癥;有效:吞咽障礙明顯改善，洼田飲水試驗提高1級，營養(yǎng)狀況良好;無效:吞咽障礙改善不明顯或無改善，洼田飲水試驗無變化或在Ⅲ級以上[8]。

1.6 治療方法

對于合并高血壓、高血脂、高血糖的患者選用相應(yīng)藥物予以控制。舌三針取穴及操作：取穴上廉泉及其左右旁開0.8寸。上廉泉穴位于廉泉穴上1寸,或于前正中線頜下1寸，當(dāng)舌骨與下頜緣之間凹陷處取穴，由下頜舌骨肌、頦舌骨肌間至舌體。上廉泉穴為舌I針,上廉泉穴左右旁開0.8寸分別為舌II針、舌III針。操作：選取環(huán)球牌0.3×40 mm規(guī)格毫針,然后常規(guī)75%酒精棉球局部消毒,快速進針后,患者得氣后接G-6805-1型電針治療儀,波形采用連續(xù)波25～35 Hz,強度以患者耐受為度,留針30 min,每日1次,1周為1個療程,共2個療程。

1.7 統(tǒng)計學(xué)方法

采用Rx64 2.15.3程序包中的RWeka[5]程序包，對上述記錄的病人信息選用RIPPER算法進行規(guī)則學(xué)習(xí)。

2 結(jié)果

2.1 病人信息一般情況

在所納入的457例患者中，青年者63例，中年者179例，老年者215例，男性295例，女性162例；吸煙123例，不吸煙334例；共錄得脈象7種，其中沉脈7例，滑脈162例，平脈51例，濡脈199例，澀脈4例，細脈15例，弦脈19例；舌質(zhì)6種，胖大36例，淡紅301例，舌質(zhì)淡者91例，老舌4例，嫩舌25例，瘦舌1；舌苔錄得5種，剝落苔1例，薄白苔2例，白苔259例，黃膩苔167例，少苔28例；面色錄得6種，色正常者(紅黃隱隱，明潤含蓄)29例，色晦暗者84例，色黃者72例，色紅者180例，色黑者44例，色白者48例；BMI體質(zhì)量指數(shù)正常198例，肥胖102例，超重157例；血壓三級67例，二級112例，一級239例，正常28例；血糖正常227例，偏高230例；甘油三酯正常91例，偏高366例；血總膽固醇正常131例，偏高326例；不飲酒416例，飲酒170例；疾病分期急性期64例，恢復(fù)期153例，后遺癥期240例；最終療效非顯效者137例，顯效者320例。

2.2 運用RIPPER算法學(xué)習(xí)器對舌三針治療顯效因素運算結(jié)果

運算結(jié)果顯示，運用RIPPER算法學(xué)習(xí)器以顯效與否作為結(jié)局指標(biāo)，對靳三針治療本病顯效因素運算，結(jié)果顯示正確分類率能夠達到98.4683%，占全部457例病人中的450例，最終學(xué)習(xí)器總結(jié)出10條顯效率的影響因素。一是舌質(zhì)為淡、膽固醇偏高且疾病分期處于后遺癥期者療效不明顯(被覆蓋46例/錯分0例),即符合條件者46例，被錯誤劃分為顯效者0例，下同)；二是血壓為二級、不吸煙患者療效不明顯(被覆蓋49例/錯分2例)；三是舌苔為少苔的患者效果不明顯(被覆蓋10例/錯分1例)；四是體質(zhì)量指數(shù)為肥胖、脈象為濡脈、不吸煙且甘油三脂偏高患者效果不明顯(被覆蓋14例/錯分2例)；五是膽固醇偏高、肥胖且不飲酒的后遺癥期患者療效不明顯(被覆蓋3例/錯分0例)；六是舌質(zhì)為老患者療效不明顯(被覆蓋3例/錯分0例)；七是吸煙、血糖偏高且性別為男性患者療效不明顯(被覆蓋9例/錯分0例)；八是面色黑且膽固醇正常的患者療效不明顯(被覆蓋3例/錯分0例)；九是吸煙、面色紅、膽固醇偏高的老年患者療效不明顯(被覆蓋3例/錯分0例)；十是其余情況下治療為顯效(被覆蓋317例/錯分2例)。

RIPPER算法學(xué)習(xí)器運算結(jié)果：

3 討論

REP的意思是Reduced Error Pruning，意即減少錯誤剪枝，即把訓(xùn)練集分成獨立的生長集和剪枝集，在生長集上貪心地產(chǎn)生規(guī)則并在剪枝集上不斷被簡化直到規(guī)則的準(zhǔn)確性下降。作為一個很基礎(chǔ)的算法其滿足規(guī)則歸納的各個要件，描繪了RIPPER算法大體框架。然后在REP算法上發(fā)展起來的IREP，最主要的改變是使用了先剪枝與后剪枝結(jié)合的辦法。接下來是IREP×算法，相比于IREP，其引入了最小描述長度用于判斷停止條件，并在剪枝時使用了新的度量標(biāo)準(zhǔn)。而RIPPER算法則是在IREP×的基礎(chǔ)上加入了優(yōu)化階段，其在IREP*產(chǎn)生的規(guī)則上進一步調(diào)整后的結(jié)果。RIPPER算法的基本思想就是將訓(xùn)練過程分為兩部分，一是根據(jù)貪心原則(greedy)采用啟發(fā)式方法(heuristics)，利用信息增益手段構(gòu)造一個最初的規(guī)則集合，通過一個優(yōu)化過程剪除(prune)規(guī)則集合并提高規(guī)則集合的準(zhǔn)確性。二是分類過程，如果樣本的特征滿足某個規(guī)則就認(rèn)為該樣本屬于此類。RIPPER算法是一個有效探索和規(guī)則學(xué)習(xí)方法的組合，它會考慮多個規(guī)則同時存在的情況。雖然復(fù)雜性會有所增加，但其優(yōu)良性能得到公認(rèn)。RIPPER算法的主框架分為兩個部分，即生成規(guī)則與優(yōu)化規(guī)則。生成規(guī)則部分是1個兩層的循環(huán)，其中外循環(huán)每次生成一條規(guī)則修剪后添加到規(guī)則庫，內(nèi)循環(huán)則是每次為規(guī)則增加1個前件；優(yōu)化部分則是根據(jù)規(guī)則庫里的規(guī)則構(gòu)造備選規(guī)則，并使用MDL準(zhǔn)則挑選出最佳規(guī)則加入規(guī)則庫，具有易理解、易優(yōu)化、高效率等特點。RIPPER算法由于不需要事先建立完整決策樹，因此效率比C4.5等要高，復(fù)雜度為ο(Nlog2N)，且可以使用很大的數(shù)據(jù)集，同時在算法效果上不亞于C4.5生成的規(guī)則。

就本題而言，計算機對病人顯效率的判斷已經(jīng)能夠達到98.4683%，表明RIPPER算法對顯效率的判斷已經(jīng)很高。對于學(xué)習(xí)器所生成的具體規(guī)則而言，吸煙、肥胖患者、血糖偏高且為后遺癥期患者臨床療效不明顯，這與臨床實踐是密切相符的。吸煙、肥胖及血糖都是臨床可以提前干預(yù)的因素，有利于指導(dǎo)臨床實踐。當(dāng)然，其中也生成了與臨床不一致甚至相反的結(jié)論，如血壓為二級、不吸煙患者療效不明顯，面色黑且膽固醇正常的患者療效不明顯。推測其原因一是本研究雖然納入457例病例資料但終究其例數(shù)相對較少；二是由于RIPPER算法自身的特點所致，其優(yōu)點在于生成相對易于理解的規(guī)則，同時對大數(shù)據(jù)集及噪聲數(shù)據(jù)有效，但缺點也相對明顯，即生成規(guī)則可能違反常理或從業(yè)者常識，且對數(shù)值型數(shù)據(jù)不夠理想。

綜上所述，本課題采用對457例病歷資料進行RIPPER算法學(xué)習(xí)后所得出的規(guī)則中，有的已經(jīng)是臨床上的共識，也有的難于被現(xiàn)有知識所理解。而隨著病例數(shù)據(jù)量的增加，本課題所建成的模型準(zhǔn)確度還會進一步提升，得出的規(guī)則也會相較于現(xiàn)在更加精確。我們在今后的研究中將增加算法，如決策樹模型對病例資料進行分析探討，為臨床醫(yī)生挖掘更有指導(dǎo)意義的規(guī)則。數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)是目前科技界研究的熱點，特別是AlphaGo在圍棋中戰(zhàn)勝人類這一事件，極大地激發(fā)了人類對機器學(xué)習(xí)算法的研究。筆者雖不能斷定計算機技術(shù)在臨床診斷中的運用會取代臨床醫(yī)生的判斷，但是一定會為我們臨床診斷提供有力的幫助。