人体经络网拓扑结构研究

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人体经络网拓扑结构分析

摘要

我国一直非常重视中医经络的研究，在政府的支持下，各研究小组在研究经

络物质基础方面取得了非常大的进展，但是目前对经络的研究仅限于物质基础和

通过实践对疾病治疗方法经验性研究。而经络本身是气血津液运行的通道，其突

出的特点便是其整体性，所以从整体上研究经络，穴位以及它们间相互作用显得

尤为重要。复杂网络是研究复杂系统一般方法，突出的特点是关注节点间的相关

关系，以及整体作用效果，并且已经在广泛在多个领域得到应用。尤其是通过对

代谢系统，神经系统，蛋白质系统等生物系统的结构和功能的研究，推动了生物

系统研究的极大发展。本文突破性的将复杂网络的思想和方法应用到经络研究中

来，对其网络结构作了一个全面的分析研究。

本文通过收集《中医灸疗学》灸疗治病数据，运用复杂网络的理论和方法构建

了疾病穴位网，穴位合作网，加权穴位合作网，经络合作网四个网络，并对其网

络的拓扑结构进行了细致的研究。首先，通过对疾病穴位网的研究发现不同的穴

位参与治疗疾病的数量差异比较大。然后，通过二部图投影方式，构建穴位合作

网，对其分析研究发现：网络为指数网络，层次网络，超小世界网络，度与度是

负向匹配的，治疗许多疾病中起作用的穴位会倾向于和在治疗较少疾病中起作用

的穴位连接；存在中枢节点其聚类系数却较低，其角色是在不同的模块间建立起

连接；经脉的交会点或者是经气起始点。它们起到了提高气血，津液在人体中流

动效率的作用。再者，构建加权穴位合作网更加细致的研究了穴位间合作关系。穴

位间合作次数差异性大，仅合作一次的穴位连接边对占到了整个网络中边总数的

一半多；权重分布差异性明显，点强度在一定的范围内是正向匹配的。可以治疗

疾病较多的穴位和其他穴位合作时次数差异较大，和同样可以治疗多种疾病的穴

位合作尽管可能性较少，但是一旦有合作，合作次数多；最后，通过对经络合作

网的研究发现，经络各自的功能显示了较大的不同，存在一些合作能力比较强经

络，使得每一条经络都与它们有较大的合作频率。

关键词：复杂网络生物网络经络穴位灸疗

ABSTRACT

China had always pay attention to traditional Chinese medicine meridian research.

With the support of the Government, many groups studied the material basis of the

meridian and got great progress. But at present meridian research nearly include the

material basis of the human meridian and the treatment research of disease in practical.

The meridian is the channel of qi, blood and body fluid itself running, has integral

prominent feature. Otherwise, it is important to study the whole meridian, acupuncture,

and their interaction.

Complex network is the general approach to study complex systems. It pays close

attention to the correlation between nodes and the overall effect role, has been

extensively applied in many fields. Especially, studying the metabolic system, nervous

system, the protein system, structure and function of biological systems research, make

great potential development of biological systems. The thesis makes breakthrough to

take complex network ideas and methods applied to study the meridian and made a

comprehensive analysis study to its network structure.

In this paper, moxibustion treatment data is from “Chinese medicine moxibustion”.

Using of complex network theory and method ,we constructed a disease point network,

Point-cooperative network, the weighted points cooperation network, the meridian

cooperative network, carried out a preliminary study on the these networks. Firstly,

though researching disease point network, a conclusion that different point is used to

treat different number disease is proved. Secondly, through the bipartite graph

projection, build point’s cooperation network. Though analysis the point’s cooperation

network, we found that this network is exponential networks, hierarchical network,

ultra-small-world networks, degree and degree negative match. That is to say, a

acupuncture which appear in the treatment of many diseases is incline to connect a

acupuncture which appear in little diseases; there is the central node whose the

clustering coefficient was lower, its role is to establish connections between different

modules. They are the intersection of meridians, or the air starting point; Either location

or functions in the human body, they have played role on raising flow efficiency of the

blood and body fluid. Furthermore, through research the weighted point’s cooperation

networks, we found that points differ greatly in cooperation times. The points number

which have only one time cooperation with other point account for half of total. Its

weight distribution has significant differences; Point Weight within a certain range is a

positive match. Finally, through studying the meridians cooperative network, we have

found that the different meridian shows quite different respective functions. There are

some relatively strong cooperate ability meridians. So that each meridian is greater co-

operation with these strong cooperate ability point.

Key words: Complex networks, Biology network, Meridian,

Acupuncture, Moxibustion

目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论........................................................1
§1.1 课题的来源及意义............................................1
§1.2 论文的框架..................................................2
第二章研究现状及其发展............................................3
§2.1 针灸经络古今研究简介........................................3
§2.2 复杂网络的研究现状..........................................7
§2.2.1 复杂网络的产生与发展....................................7
§2.2.2 几类典型的生物网络及其特点..............................9
§2.3 复杂网络中的静态统计量.....................................11
§2.3.1 平均路径长度...........................................12
§2.3.2 聚类系数...............................................12
§2.3.3 平均度与度分布.........................................13
第三章 疾病穴位网.................................................15
§3.1 疾病和穴位编码方法介绍.....................................15
§3.2 统计属性...................................................16
§3.2.1 项目参与平均度.........................................16
§3.2.2 项目参与度分布.........................................17
§3.2.3 顶点项目平均度.........................................19
§3.3 小结.......................................................19
第四章穴位合作网.................................................21
§4.1 度分布和度相关性...........................................21
§4.2 平均最短路径和距离分布.....................................24
§4.3 群聚系数及其相关性.........................................25
§4.4 介数.......................................................27
§4.5 小结.......................................................28
第五章 加权穴位合作网.............................................31
§5.1 点权.......................................................32
§5.2 边权.......................................................33
§5.3 权重分布差异性.............................................35
§5.4 点强度相关性...............................................36
§5.5 小结.......................................................37
第六章 经络合作关系网.............................................39

§6.1 经络合作关系网基本统计属性分析.............................39
§6.2 经络合作相关性.............................................41
§6.3 小结.......................................................42
第七章 论文的总结及展望...........................................43
§7.1 论文总结...................................................43
§7.2 人体经络网的研究展望.......................................44
参考文献............................................................45

第一章绪论

§.1课题的来源及意义

针灸是已有几千年的历史的一门医学,它是中国人民在长期与疾病作斗争的过

程中创造出来的。根据古典有关书籍的记载,针灸治病的起源就是利用“砭石”来

治病.而针灸这种治疗疾病的方式也由于其治病范围广,疗效好,使用方便,节省药品

安全,易于掌握和推广等优点,历来受到人们的广泛关注。近年来,人们更加认识到

如何正确认识并且处理好继承与创新的关系、创新与保持发挥特色优势的关系和创

新与尊重中医学自身发展规律的关系已成为当前我国中医药事业发展的重大问题。

[1]中医药不仅得到了大家越来越多的关注，而且也得到了政府的极大的支持。卫生

部部长提到“促进中医药发展已经成为国家的战略选择，将全力支持中国中医科学

院的发展。” 2008年2月23-24日，主题为“中医药发展思路与继承创新思维和方

法”的香山科学会议第318次学术讨论会[2]在北京杏林山庄举行。此次会议中提到

的建立中医药科学研究框架要充分借鉴现代系统科学思想的观点。中医学认为人体

经络是联络五脏六腑与肢体，运行气血的通路，经脉是经络的主要分支，络脉可以

加强阴阳、表里经之间在体表的联系。所谓血行脉中，气行脉外。人的生机，靠的

是气血的维护与营养。神采奕奕，容光焕发，说明的是人的气血旺盛，平衡，且运

行通畅。面色少华，倦怠流涎说明人的气血不足，阴阳失衡[3]。这些都讲的是人体

只有整体气血运行顺畅是健康的必要条件。而针灸是以经络理论为基础的，经络理

论是针灸治病之源，所以必然是将人体作为一个整体来进行考虑，因此也可以根治

疾病。综合针灸和系统科学各自的特点，并且有从整体上考虑这一共同的特征，因

此将系统科学引用到中医中来，引入到针灸治病中来是非常有必要的。

中医学认为，人体中的经络系统是负责输送全身的“气”、“血”及“津液”

这些输送物质在体内循环，使身体中的各个组织与器官保持平衡与稳定。然而当经

络系统出现故障，出现阻塞不通的情况时，则会影响这些重要的物质的输送，必然

导致使各种产生病变的因子侵入人体，此时人体的组织和器官就会开始出现异常病

变。而当针灸就可以起到疏通人体经络的目的，通过刺激人体特定的穴位点，引起

人体自身的反应，加强气血循环，疏通经络阻碍部位，使经络系统恢复正常工作，

病症因此得以治愈。经络本来就是一个整体，每个穴位只是在治疗疾病和调节人体

平衡中起到一部分作用，因此，更加需要从整体上关注，经络间关系，穴位间的合

作治疗疾病规律；揭示这些规律对推进中医针灸的发展有重要作用。复杂网络的分

析方法是用来描述系统中个体之间的关系以及系统的集体行为。复杂网络已经广泛

应用于许多领域。许多复杂的系统都可以抽象成为复杂网络，它是一种重要的研究

复杂系统的方法。其中，每一个个体对应于网络的顶点，个体之间的关系或相互作

用对应连接顶点的边。并且复杂网络的研究方法已经应用于生物系统的研究，如代

谢网络（对代谢基质和代谢产物的刻画），蛋白质网络（蛋白质相互作用的网络）

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人体经络网拓扑结构分析摘要我国一直非常重视中医经络的研究，在政府的支持下，各研究小组在研究经络物质基础方面取得了非常大的进展，但是目前对经络的研究仅限于物质基础和通过实践对疾病治疗方法经验性研究。而经络本身是气血津液运行的通道，其突出的特点便是其整体性，所以从整体上研究经络，穴位以及它们间相互作用显得尤为重要。复杂网络是研究复杂系统一般方法，突出的特点是关注节点间的相关关系，以及整体作用效果，并且已经在广泛在多个领域得到应用。尤其是通过对代谢系统，神经系统，蛋白质系统等生物系统的结构和功能的研究，推动了生物系统研究的极大发展。本文突破性的将复杂网络的思想和方法应用到经络研究中来，对其网络结构作...

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