基于關(guān)聯(lián)規(guī)則與熵聚類的補(bǔ)氣類中成藥組方規(guī)律研究

吳嘉瑞　金燕萍　張　冰　張曉朦　周　唯　楊　冰

(北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京，100029)

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基于關(guān)聯(lián)規(guī)則與熵聚類的補(bǔ)氣類中成藥組方規(guī)律研究

吳嘉瑞金燕萍張冰張曉朦周唯楊冰

(北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京，100029)

目的：探討常用補(bǔ)氣類中成藥組方規(guī)律。方法：收錄《新編國(guó)家中成藥》中的補(bǔ)氣類中成藥處方，采用關(guān)聯(lián)規(guī)則apriori算法和復(fù)雜系統(tǒng)熵聚類等方法，確定處方中藥物的使用頻次及藥物之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則等。結(jié)果：高頻次藥物包括黃芪、當(dāng)歸、熟地黃、茯苓、白術(shù)等；高頻次藥物組合包括“當(dāng)歸、黃芪”“熟地黃、當(dāng)歸”“白芍、當(dāng)歸”等；置信度較高的關(guān)聯(lián)規(guī)則包括“川芎、熟地黃->當(dāng)歸”“白芍、熟地黃->當(dāng)歸”等。結(jié)論：處方用藥中除常見(jiàn)的補(bǔ)氣類中藥外，尚包括具有養(yǎng)陰、生津、補(bǔ)血作用的部分補(bǔ)益藥及其他類藥物。

補(bǔ)氣藥；關(guān)聯(lián)規(guī)則；熵聚類

中醫(yī)認(rèn)為，元?dú)狻⒆跉?、腎氣等是維持機(jī)體生命活動(dòng)的主要物質(zhì)，氣虛可導(dǎo)致機(jī)體的臟腑功能減退[1]。《素問(wèn)·天元紀(jì)大論》指出：“在天為氣，在地為形，形氣相感而化生萬(wàn)物矣。”《素問(wèn)·寶命全形論》說(shuō)：“人以天地之氣生，四時(shí)之法成?！薄疤斓睾蠚?，命之曰人。”[2]人也是天地之交的產(chǎn)物，所以人的形體構(gòu)成，也是以氣為最基本物質(zhì)的。補(bǔ)氣藥能補(bǔ)益臟氣以糾正人體臟氣虛衰的病理偏向。其包括補(bǔ)脾氣、補(bǔ)肺氣、補(bǔ)心氣、補(bǔ)元?dú)獾?，故而使用本類藥物可以治療各種虛證，也可結(jié)合其他類藥綜合治療多種病癥，如脾虛食滯證，可配伍消食藥同用，以清除消化功能減弱而停滯的宿食；用于脾虛中氣下陷證，多配伍能升陽(yáng)的藥物，以升舉下陷的清陽(yáng)之氣等。本研究收集《新編國(guó)家中成藥》中的補(bǔ)氣類中成藥處方，在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則和熵聚類算法進(jìn)行處方用藥規(guī)律的研究[3-4]。

1　資料與方法

1.1處方來(lái)源與篩選本研究以《新編國(guó)家中成藥》(第二版)[5]為來(lái)源，共篩選出補(bǔ)氣藥處方167首。

1.2分析軟件“中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)(V2.0)”軟件[6]，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所提供。該系統(tǒng)圍繞中醫(yī)藥繼承、發(fā)展、傳播和創(chuàng)新4個(gè)核心問(wèn)題，集數(shù)據(jù)收集、管理、分析等為一體，有效實(shí)現(xiàn)了疾病、證候、中藥、方劑、醫(yī)案及其相關(guān)信息的管理、檢索、分析等功能，在中醫(yī)臨床經(jīng)驗(yàn)傳承與學(xué)習(xí)、新藥研發(fā)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值[7]。

1.3處方的錄入與核對(duì)將上述篩選的方劑錄入“中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)”，并對(duì)藥物名稱進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一。在完成錄入后，由專人負(fù)責(zé)錄入數(shù)據(jù)源的審核，以確保數(shù)據(jù)源的準(zhǔn)確，為數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的可靠性提供保障[6]。

1.4數(shù)據(jù)分析通過(guò)“中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)”中“數(shù)據(jù)分析”模塊中“方劑分析”功能進(jìn)行組方規(guī)律分析。通過(guò)系統(tǒng)“數(shù)據(jù)查詢”功能，提取出錄入的167首補(bǔ)氣方劑。然后點(diǎn)擊相應(yīng)功能按鈕進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，包括藥物頻次統(tǒng)計(jì)、組方規(guī)律分析、新方分析。

2　結(jié)果

2.1用藥頻次將藥物按使用頻次從高到低進(jìn)行排序，前三位分別是黃芪，當(dāng)歸和熟地黃，頻次前30位的藥物情況見(jiàn)表1。

表1　處方中使用頻次前30位的藥物情況表

2.2基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的組方規(guī)律分析按照藥物組合出現(xiàn)頻次由高到低排序，前3位分別是“當(dāng)歸，黃芪”“熟地黃，當(dāng)歸”“白芍，當(dāng)歸”，出現(xiàn)頻次35次以上的藥物組合見(jiàn)表2。在支持度為20%，置信度≥0.75條件下，分析所得藥對(duì)的用藥規(guī)則，結(jié)果見(jiàn)表3，關(guān)聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖見(jiàn)圖1。

2.3基于熵聚類的方劑組方規(guī)律分析

2.3.1基于改進(jìn)的互信息法的藥物間關(guān)聯(lián)度分析依據(jù)不同參數(shù)提取的數(shù)據(jù)并結(jié)合樣本數(shù)和經(jīng)驗(yàn)判斷，設(shè)置相關(guān)度為8，懲罰度為4，進(jìn)行聚類分析，得到處方中兩兩藥物間的關(guān)聯(lián)度，將關(guān)聯(lián)系數(shù)0.035以上的藥對(duì)列表，見(jiàn)表4。

表2　處方中高頻次藥物組合情況表

表3　處方中藥物組合關(guān)聯(lián)規(guī)則(置信度≥0.75)

圖1　支持度為20%，置信度為0.75條件下的關(guān)聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)展示圖

2.3.2基于復(fù)雜系統(tǒng)熵聚類的藥物核心組合與新處方分析以改進(jìn)的互信息法的藥物間關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果為基礎(chǔ)，按照相關(guān)度與懲罰度約束，基于復(fù)雜系統(tǒng)熵聚類，演化出3～4味藥物核心組合，具體見(jiàn)表5。在核心組合提取的基礎(chǔ)上，運(yùn)用無(wú)監(jiān)督熵層次聚類算法，得到4個(gè)新處方，具體見(jiàn)表6。

表4　基于改進(jìn)的互信息法的藥物間關(guān)聯(lián)度分析

表5　基于復(fù)雜系統(tǒng)熵聚類的藥物核心組合

表6　基于熵層次聚類的新處方

3　討論

本研究應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則和聚類算法系統(tǒng)分析了《新編國(guó)家中成藥》中補(bǔ)氣類中成藥的用藥規(guī)律。以下結(jié)合研究結(jié)果，對(duì)處方中高頻次藥物進(jìn)行分析。黃芪是出現(xiàn)頻次最高的單味中藥，其味甘微溫，歸脾肺經(jīng)，功能補(bǔ)氣健脾，升陽(yáng)舉陷，常用于脾肺氣虛證以及氣虛自汗、氣血雙虧等證，多與人參、白術(shù)等配伍使用。當(dāng)歸出現(xiàn)頻次僅次于黃芪，能補(bǔ)血調(diào)經(jīng)、活血止痛、潤(rùn)腸通便；其甘溫質(zhì)潤(rùn)，長(zhǎng)于補(bǔ)血，為補(bǔ)血之圣藥，多用于血虛諸證，多與滋陰、補(bǔ)氣藥合用，如當(dāng)歸補(bǔ)血湯、四物湯等。熟地黃甘溫，具有補(bǔ)血滋陰、填精益髓之功效，補(bǔ)陰益精以生血，為養(yǎng)血補(bǔ)虛之要藥，常用于血虛諸證，多配伍當(dāng)歸、白芍、川芎等；且質(zhì)潤(rùn)入腎，善滋補(bǔ)腎陰，為補(bǔ)腎陰之要藥，可用于肝腎陰虛諸證，常與山藥、山茱萸合用，如六味地黃丸。茯苓味甘淡，能利水滲濕，健脾寧心，甘能補(bǔ)，淡能泄，藥性平和，即可祛邪，又可扶正，利水而不傷正氣，兼能健脾，故能健脾滲濕而止瀉，尤宜于脾虛濕盛泄瀉，可與山藥、白術(shù)、薏苡仁同用，如參苓白術(shù)散；且味甘，善入脾經(jīng)，能健脾補(bǔ)中，常配以人參、白術(shù)等，治療脾胃虛弱等，如四君子湯。白術(shù)味苦甘溫，善于補(bǔ)氣健脾，燥濕利水，為補(bǔ)氣健脾燥濕之要藥，脾虛濕盛的大便溏瀉尤宜[8]，有“脾臟補(bǔ)氣健脾第一要藥”之稱。

本研究所得的藥物間關(guān)聯(lián)規(guī)則有助于分析藥物間的關(guān)聯(lián)程度，如“川芎，熟地黃->當(dāng)歸”(置信度為1)含義為，處方中有川芎、熟地黃時(shí)，有當(dāng)歸的概率為100%；“白芍，熟地黃->當(dāng)歸”(置信度為1)含義為，處方中有白芍、熟地黃時(shí)，有當(dāng)歸的概率為100%。又如關(guān)聯(lián)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖中共9味藥物，這些藥物是以八珍湯為主方加減而成的，如當(dāng)歸、白術(shù)、茯苓、白芍、川芎、熟地黃等，而黨參功似人參而力弱，能補(bǔ)脾肺氣。可見(jiàn)中成藥處方中高關(guān)聯(lián)度藥物組合與中醫(yī)經(jīng)典名方的一致性，這也在一定程度上體現(xiàn)了中醫(yī)理論的傳承與延續(xù)。

再者本研究應(yīng)用復(fù)雜系統(tǒng)熵聚類方法得出的新處方不乏啟迪意義，人體氣的生成來(lái)源可分為三個(gè)方面，一是自然界的清氣，二是水谷精微之氣，三是腎中之精化生的精氣。由此可知?dú)獾纳膳c肺、脾胃、腎等臟器的功能關(guān)系密切。臨床上尤以脾氣虛最為常見(jiàn)，脾虛證本質(zhì)是以脾氣虛為本，挾濕挾痰挾熱、氣滯為標(biāo)，臨床上根據(jù)脾虛兼挾癥的輕重不同而治療上則以健脾為主，輔以滲濕、化痰、清熱、行氣[9]。如“牡丹皮、杜仲、續(xù)斷、砂仁、牛膝”的配伍處方，牡丹皮清熱涼血，以清氣中實(shí)熱；杜仲補(bǔ)肝腎，腎藏精，化生元?dú)猓焕m(xù)斷既能補(bǔ)肝腎，又能行血脈；砂仁化濕行氣，理脾胃氣滯；懷牛膝補(bǔ)肝腎兼能活血祛風(fēng)除濕，故諸藥合用既能滋補(bǔ)肝腎以固先天之本，又能健脾燥濕，祛邪的同時(shí)扶正，兼能涼血活血，營(yíng)行脈內(nèi)，化生血液，補(bǔ)氣時(shí)養(yǎng)血。

綜上，本研究應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)《新編國(guó)家中成藥》中的補(bǔ)氣類處方用藥規(guī)律進(jìn)行研究，獲得了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)研究未獲得的新知識(shí)、新信息，為補(bǔ)氣類處方的深入挖掘和組方規(guī)律探尋提供了參考。當(dāng)然，應(yīng)用關(guān)聯(lián)規(guī)則和熵聚類研究得的組方規(guī)則等還需進(jìn)一步臨床驗(yàn)證，數(shù)據(jù)挖掘方法亦有其局限性，需結(jié)合中醫(yī)藥理論與實(shí)踐綜合分析、評(píng)價(jià)[10]。

[1]馬文芳,郭新榮,余秀,等.青蒿組分的體外抗氧化活性研究[J].中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2014,11(14):4-8.

[2]劉渡舟.白話中醫(yī)四部經(jīng)典[M].天津:天津科技翻譯出版公司,1993:54.

[3]唐仕歡,陳建新,楊洪軍,等.證-熵-方——中醫(yī)藥研究的新領(lǐng)域[J].中國(guó)中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志,2010,16(4):267-270.

[4]唐仕歡,楊洪軍.中醫(yī)組方用藥規(guī)律研究進(jìn)展述評(píng)[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2013,19(5):359-363.

[5]宋民憲,楊明.新編國(guó)家中成藥(第二版)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2011.

[6]盧朋,李健,唐仕歡,等.中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2012,18(9):1-4.

[7]盛倩,劉紹燕,莊曾淵,等.基于中醫(yī)傳承輔助系統(tǒng)的李東垣眼病方劑用藥規(guī)律研究[J].中國(guó)中醫(yī)眼科雜志,2014,24(3):177-180.

[8]鐘贛生.常用中藥功用鑒別--補(bǔ)氣藥[J].中國(guó)臨床醫(yī)生,2000,28(5):50-52.

[9]羅琦,紀(jì)云西,陶雙友,等.脾虛證補(bǔ)氣藥運(yùn)用時(shí)機(jī)選擇[J].中國(guó)民族民間醫(yī)藥,2010(15):128,131.

[10]吳嘉瑞,郭位先,張冰,等.基于數(shù)據(jù)挖掘的國(guó)醫(yī)大師顏正華含陳皮處方用藥規(guī)律研究[J].中國(guó)中藥雜志,2014，39(4):618-622.

(2015-01-07收稿責(zé)任編輯：張文婷)

Analysis on Composition Rules of Qi Tonic of Chinese Patent Medicine Based on Association Rules and Clustering Algorithm

Wu Jiarui, Jin Yanping, Zhang Bing, Zhang Xiaomeng, Zhou Wei, Yang Bing

(Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102，China)

Objective:To explore the composition rules of qi tonic of Chinese patent medicine. Methods: The formula of qi tonic of Chinese patent medicine in The New National Medicine were collected to achieve the frequency of herbs and association rules between herbs by the methods of association rules with apriori algorithm and complex system clustering algorithm. Results: The most frequently used herbs were Milkvetch Root, Chinese Angelica, Prepared Rehmannia Root, Indian Bread, White Atractylodes Rhizome etc. The most frequently used herb combinations were Chinese Angelica and Milkvetch Root, Prepared Rehmannia Root and Milkvetch Root, as well as Debark Peony Root and Prepared Rehmannia Root etc. The herbs with a high confidence degree of association rules include “Sichuan Lovage Rhizome, Prepared Rehmannia Root->Chinese Angelica”, “Debark Peony Root, Prepared Rehmannia Root->Chinese Angelica” etc. Conclusion: Besides qi-tonifying herbs, the Chinese patent medicine prescriptions of the type also include some tonics with yin nourishing, fluid production and blood tonifying herbs etc.

Qi tonic; Association rules; Clustering algorithm

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(編號(hào)：2007BAI10B01)；北京市中醫(yī)藥科技發(fā)展基金課題(編號(hào)：JJ-2010-70)；北京中醫(yī)藥大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目資助(編號(hào)：2011-CXTD-14)；北京中醫(yī)藥大學(xué)“重點(diǎn)學(xué)科”開(kāi)放課題(編號(hào)：2013-ZDXKKF-19)；北京市與中央在京高校共建項(xiàng)目(編號(hào)：BJGJ1420)；北京中醫(yī)藥大學(xué)與北京灸道堂中醫(yī)研究院橫向合作課題(編號(hào)：BUCM-JDT-001)

吳嘉瑞，副教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：從事臨床中藥學(xué)研究，E-mail:exogamy@163.com；張冰，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：從事臨床中藥學(xué)研究，E-mail:zhangbing@263.net

R311；R385.6

A doi：10.3969/j.issn.1673-7202.2016.01.045