基于數(shù)據(jù)挖掘的高血壓病肝陽(yáng)上亢證用藥規(guī)律分析*

傅 爽，陳素玲，李運(yùn)倫

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)理工學(xué)院，山東 濟(jì)南 250355;2.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院 心臟內(nèi)科，山東 濟(jì)南 250011

高血壓病又稱原發(fā)性高血壓，是一種常見(jiàn)的心血管疾病，而肝陽(yáng)上亢證是高血壓病最常見(jiàn)的證候類型。中醫(yī)藥在辨證論治高血壓病方面有自身的特色和優(yōu)勢(shì)，然而自古至今大部分處方均為各醫(yī)家經(jīng)驗(yàn)用藥，帶有一定的主觀性和片面性。如何集各家所長(zhǎng)，又能摒除個(gè)人用藥的偏倚，找到能夠達(dá)到最佳療效的藥物組方，是現(xiàn)今亟待解決的研究課題。數(shù)據(jù)挖掘的許多方法既能借鑒專家意見(jiàn)，又能夠盡量消除主觀性等隨機(jī)誤差，所以可以利用其對(duì)用藥規(guī)律進(jìn)行較為科學(xué)的探討。本研究擬利用數(shù)據(jù)挖掘方法，從古今醫(yī)案中探尋中醫(yī)藥治療高血壓病肝陽(yáng)上亢證的用藥規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及預(yù)處理

課題組從高血壓病(眩暈、頭痛)相關(guān)的古今醫(yī)案中搜集到治療高血壓病(眩暈、頭痛)肝陽(yáng)上亢證的處方776篇。由于產(chǎn)地、炮制、用藥部位的不同，即便同一品種的藥物也有不同的藥名，對(duì)此均做了統(tǒng)一處理，“生白芍”、“炒白芍”均作“白芍”，“釣藤”、“吊藤”、“釣鉤藤”、“鉤丁”、“倒掛金鉤”、“鉤耳”、“雙鉤藤”、“鉤藤皮”、“鉤藤莖枝”、“鉤藤鉤子”、“嫩鉤”均作“鉤藤”。在這776篇處方中，共得到藥物252種，從中選取出現(xiàn)頻率較高的藥物53種將其數(shù)字化，出現(xiàn)為“1”，不出現(xiàn)為“0”，并利用SPSS17.0生成數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 數(shù)據(jù)挖掘方法的原理及步驟

2.1 藥物分布的頻數(shù)分析

單味藥在方劑中出現(xiàn)的頻數(shù)實(shí)際上是中藥常用程度的數(shù)量化標(biāo)準(zhǔn)。先利用 SPSS17.0中的“frequency”命令計(jì)算各藥物出現(xiàn)的頻數(shù)及頻率，將出現(xiàn)頻率大于15%的藥物按頻率高低次序列出。

2.2 基于粗糙集理論的屬性約簡(jiǎn)〔1〕

系統(tǒng)中的屬性并不同等重要，有些甚至是冗余的。屬性約簡(jiǎn)就是在保持系統(tǒng)分類能力不變的條件下，刪除那些不相關(guān)或者不重要的屬性。若將這些屬性刪除，不僅不會(huì)改變決策表的分類或預(yù)測(cè)能力，反而會(huì)提高系統(tǒng)潛在知識(shí)的清晰度。而粗糙集理論〔1〕是處理模糊和不明確問(wèn)題的一種較新的數(shù)學(xué)工具，主要應(yīng)用于研究不完整數(shù)據(jù)、不確定知識(shí)的表達(dá)、學(xué)習(xí)及歸納。它無(wú)需提供問(wèn)題所需處理的數(shù)據(jù)集合之外的任何先驗(yàn)知識(shí)——避免了專家的主觀經(jīng)驗(yàn)。

由于數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)源于古今不同的醫(yī)案，而不同時(shí)期、不同的中醫(yī)都有自己的用藥習(xí)慣，不同的患者除了具有肝陽(yáng)上亢證的癥狀以外還有其他自身所特有的癥狀，所以在第一步利用頻數(shù)分析得到的出現(xiàn)頻率較高的藥物并不一定是對(duì)肝陽(yáng)上亢證的治療起關(guān)鍵作用的藥物，屬性約簡(jiǎn)能在一定程度上摒棄這樣一些隨機(jī)因素，保留實(shí)質(zhì)上重要的屬性，使我們能進(jìn)一步了解到治療肝陽(yáng)上亢證所常用的藥物。

2.3 藥物的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析方法

對(duì)采用屬性約簡(jiǎn)以后保留下來(lái)的高頻藥物采用關(guān)聯(lián)規(guī)則的Apriori算法進(jìn)行分析，旨在找出已知和未知的藥對(duì)和藥組。

關(guān)聯(lián)規(guī)則〔2〕是一種簡(jiǎn)單但很實(shí)用的數(shù)據(jù)挖掘方法。關(guān)聯(lián)規(guī)則算法本質(zhì)上是一種對(duì)條件概率、聯(lián)合概率方法的簡(jiǎn)化，并在這個(gè)簡(jiǎn)化過(guò)程中增加了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)掃描次數(shù)和效率的改進(jìn)，從而使算法更加實(shí)用化。本文使用的是Apriori算法，算法利用了頻繁項(xiàng)集的子集必是頻繁項(xiàng)集，非頻繁項(xiàng)集的超集必是非頻繁項(xiàng)集的特點(diǎn)。算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:

(1)通過(guò)單趟掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D計(jì)算出所有1－項(xiàng)集的支持度，從而得到滿足最小支持度s%的頻繁1－項(xiàng)集構(gòu)成的集合 L1;(2)為產(chǎn)生k-項(xiàng)集構(gòu)成的集合Lk，先生成一個(gè)候選頻繁 k-項(xiàng)集的集合Ck。若 P，Q ∈ Lk－1，P ={p1，p2，…，pk－1}，Q ={q1，q2，…qk－1}，并且當(dāng) 1 ≤ i≤ k － 1 時(shí)，pi=qi，當(dāng) i=k － 1 時(shí)，pk－1≠ qk－1，則 P ∪ Q={p1，p2，…，pk－2，pk－1，qk－1}是候選頻繁 k － 項(xiàng)集的集合 Ck中的元素;(3)由于Ck是Lk的超集，可能有些元素不是頻繁的。由于任何非頻繁的k－1項(xiàng)集必定形不成頻繁k-項(xiàng)集的子集，所以當(dāng)候選k－項(xiàng)集的某個(gè)k－1子集不是Lk－1中的成員時(shí)，則該候選頻繁項(xiàng)集不可能是頻繁的，可以從Ck中移去。通過(guò)單趟掃描事務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)D，計(jì)算Ck中各個(gè)項(xiàng)集的支持度，將Ck中不滿足最小支持度s%的項(xiàng)集刪除，形成由頻繁k－項(xiàng)集構(gòu)成的集合Lk;(4)通過(guò)迭代循環(huán)，重復(fù)上述步驟(1)～(2)，直到不能產(chǎn)生新的頻繁項(xiàng)集的集合為止。

3 數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果

3.1 藥物分布的頻數(shù)分析結(jié)果

表1顯示，在所收集的776例處方中，按照藥物出現(xiàn)頻數(shù)的高低進(jìn)行排序，出現(xiàn)頻率大于15%的前15味藥物如下:珍珠母、鉤藤、菊花、玄參、茯苓、白芍、黃芩、丹皮、甘草、牛膝、天麻、桑寄生、枸杞、牡蠣和酸棗仁。按照中藥學(xué)的功效分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其功效進(jìn)行歸類。

表1 藥物出現(xiàn)的頻率和頻率統(tǒng)計(jì)表

3.2 利用粗糙集理論進(jìn)行知識(shí)約簡(jiǎn)

表2顯示，采用粗糙集理論Johnson算法對(duì)所收集的776例處方藥物進(jìn)行屬性約簡(jiǎn)，約簡(jiǎn)結(jié)果保留了以下16味藥物，即鉤藤、菊花、玄參、珍珠母、黃芩、茯苓、白芍、丹皮、懷牛膝、首烏、當(dāng)歸、龜板、石決明、桑寄生、桑葉和菖蒲，包括平肝潛陽(yáng)藥(鉤藤、菊花、珍珠母、龜板、石決明)、滋補(bǔ)肝腎陰液藥(玄參、白芍、懷牛膝、首烏、桑寄生)、健脾藥(茯苓)、清熱藥(黃芩、丹皮)、養(yǎng)血藥(當(dāng)歸)和祛風(fēng)藥(桑葉)。同時(shí)屬性約簡(jiǎn)結(jié)果還認(rèn)為，在藥物頻次出現(xiàn)較高的前15味藥物中，甘草、天麻、牡蠣、枸杞、酸棗仁并不重要，是可以被約簡(jiǎn)掉的。藥物分布的頻數(shù)分析和基于粗糙集理論的屬性約簡(jiǎn)均認(rèn)為，重要的藥物是珍珠母、鉤藤、菊花、玄參、茯苓、白芍、黃芩、懷牛膝、丹皮、桑寄生，2種數(shù)據(jù)挖掘方法所得出的結(jié)論基本上是吻合的。

3.3 藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則分析

3.3.1 藥對(duì)配伍結(jié)果 表2顯示，將以上保留的藥物通過(guò)頻繁項(xiàng)集挖掘出的藥對(duì)，按照藥對(duì)出現(xiàn)頻數(shù)的高低進(jìn)行排序，出現(xiàn)頻數(shù)大于25%的藥對(duì)共10組，即:鉤藤 +珍珠母、鉤藤 +菊花、珍珠母 +白芍、珍珠母+菊花、珍珠母+玄參、鉤藤+黃芩、珍珠母+黃芩、珍珠母+茯苓、鉤藤+茯苓、鉤藤+白芍。

3.3.2 3味藥組配伍結(jié)果 表3顯示，將以上保留的藥物通過(guò)頻繁項(xiàng)集挖掘出的3味藥的藥組，按照藥組對(duì)出現(xiàn)頻數(shù)的高低進(jìn)行排序，出現(xiàn)頻數(shù)較高的藥組共8組，即:鉤藤 +珍珠母 +菊花、鉤藤 +珍珠母+黃芩、鉤藤+珍珠母+白芍、珍珠母+白芍+玄參、鉤藤+珍珠母 +茯苓、鉤藤 +菊花 +黃芩、鉤藤+菊花+茯苓、鉤藤+菊花+白芍。

表2 藥對(duì)統(tǒng)計(jì)分析

表3 3味藥組統(tǒng)計(jì)分析

3.3.3 4味藥組配伍結(jié)果 表4顯示，將以上保留的藥物通過(guò)頻繁項(xiàng)集挖掘出的四味藥的藥組，按照藥組對(duì)出現(xiàn)頻數(shù)的高低進(jìn)行排序，出現(xiàn)頻數(shù)較高的藥組共4組，即:鉤藤 +珍珠母 +菊花 +白芍、鉤藤+珍珠母+黃芩+菊花、鉤藤 +珍珠母 +菊花+茯苓、鉤藤+珍珠母+玄參+白芍、珍珠母+玄參+白芍+菊花。

3.3.4 5味藥組配伍結(jié)果 表5顯示，將以上保留的藥物通過(guò)頻繁項(xiàng)集挖掘出的5味藥的藥組，按照藥組對(duì)出現(xiàn)頻數(shù)的高低進(jìn)行排序，出現(xiàn)頻數(shù)較高的藥組共3組，即鉤藤+珍珠母+菊花+白芍+玄參、鉤藤+珍珠母+菊花+白芍+茯苓、鉤藤+珍珠母+菊花+白芍+黃芩。

表4 4味藥組統(tǒng)計(jì)分析

表5 5味藥組統(tǒng)計(jì)分析

4 討論

數(shù)據(jù)挖掘[2]就是一門(mén)致力于從大量數(shù)據(jù)中提取或“挖掘”知識(shí)的學(xué)科。數(shù)據(jù)挖掘具有分類、估計(jì)與預(yù)測(cè)、聚類、關(guān)聯(lián)和序列發(fā)現(xiàn)、描述等功能。從大量的數(shù)據(jù)中挖掘有價(jià)值的模式或規(guī)律，常應(yīng)用決策樹(shù)理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)聯(lián)規(guī)則等，挖掘到的知識(shí)和規(guī)律是否有用，除去相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业闹笇?dǎo)和評(píng)價(jià)外，數(shù)據(jù)本身統(tǒng)計(jì)方面的特性也必不可少，特別是對(duì)挖掘到的模式和關(guān)系進(jìn)行解釋和評(píng)價(jià)時(shí)，將更多地應(yīng)用到統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法和思想。在數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程中多種方法交互、混合使用，比單一方法更能有效挖掘出所需要的知識(shí)。

從上面藥味分布的頻數(shù)和知識(shí)約簡(jiǎn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)中可以看出，治療高血壓病(眩暈、頭痛)肝陽(yáng)上亢證的藥味達(dá)252味，常用中藥10余味，因此中醫(yī)治療高血壓病(眩暈、頭痛)肝陽(yáng)上亢證組方用藥非常廣泛和靈活，不僅要考慮主癥，還要對(duì)很多兼癥加以辨證用藥。從各味常用藥味的功效來(lái)看，所用的藥類比例輕重有明顯不同，其中以平肝潛陽(yáng)藥和滋陰藥出現(xiàn)的頻率較高，如平肝潛陽(yáng)類藥物(珍珠母、鉤藤、菊花、天麻、牡蠣)共出現(xiàn)1539次/776方，平均1.98次/方，滋補(bǔ)肝腎陰液類藥物(玄參、白芍、枸杞、桑寄生、懷牛膝)共出現(xiàn)1123次/776方，平均1.44次/方，也從側(cè)面反映了高血壓病(頭痛、眩暈)肝陽(yáng)上亢證的“陰虛陽(yáng)亢”病機(jī)特征及證候歸屬。其他健脾藥、清熱藥和安神藥也是治療高血壓病肝陽(yáng)上亢證的常用藥物，是平肝潛陽(yáng)方劑的重要組成部分，如健脾藥(茯苓、甘草)共出現(xiàn)504次/776方，平均0.65次/方，清熱藥(黃芩、丹皮)共出現(xiàn)449次/776方，平均0.59次/方，安神藥(茯苓、棗仁)共出現(xiàn)453次/776方，平均0.58次/方。由此可見(jiàn)，潛陽(yáng)藥、滋陰藥、健脾藥、清熱藥和安神藥的遣用是中醫(yī)治療高血壓病(頭痛、眩暈)肝陽(yáng)上亢證的基本配伍規(guī)律。

藥對(duì)或藥組是由2味或2味以上藥物組成，分析藥對(duì)藥組，對(duì)于深入探討治療高血壓病的中藥復(fù)方的配伍規(guī)律有重要意義，特別是通過(guò)關(guān)聯(lián)分析可以找出在臨床上高頻使用而還未載入中醫(yī)書(shū)籍的藥對(duì)和藥組〔3〕。表2、表3顯示，出現(xiàn)頻率大于 25%的10組藥對(duì)中有6組屬于潛陽(yáng)藥配伍潛陽(yáng)藥或潛陽(yáng)藥配伍滋陰藥，出現(xiàn)頻率大于14%的8組藥組中有4組屬于潛陽(yáng)藥配伍潛陽(yáng)藥或潛陽(yáng)藥配伍滋陰藥?？梢?jiàn)，潛陽(yáng)藥不論是使用次數(shù)還是與其他藥組成的藥對(duì)藥組都占有相當(dāng)大的比率，而同其配伍最多的藥類是潛陽(yáng)藥和滋陰藥。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，高血壓病肝陽(yáng)上亢證的病機(jī)特征陰虛陽(yáng)亢、肝腎陰液虧虛為本，亢陽(yáng)上擾為標(biāo)，亢陽(yáng)上擾在高血壓病肝陽(yáng)上亢證的病機(jī)演變中占有特殊重要的地位，治療宜平潛亢陽(yáng)為主兼以滋補(bǔ)陰液〔4〕。因此，潛陽(yáng)藥配伍滋陰藥為主的藥對(duì)藥組是治療高血壓病(頭痛、眩暈)肝陽(yáng)上亢證方劑的基本結(jié)構(gòu)。

高血壓病肝陽(yáng)上亢證的基本病機(jī)是陰虛陽(yáng)亢，而亢陽(yáng)升騰太過(guò)可以化火、生熱，肝陽(yáng)、肝火可以影響脾導(dǎo)致脾氣虧虛，肝陽(yáng)、肝火上擾于心而導(dǎo)致神志不安，因此火熱熾盛、脾氣虧虛和神志不安也是高血壓病肝陽(yáng)上亢證病機(jī)演變的重要內(nèi)容。本研究發(fā)現(xiàn)，清熱藥(黃芩、丹皮)、安神藥(棗仁)和健脾藥(茯苓)既是使用頻率比較高的藥物，也是藥對(duì)、藥組中常用的配伍藥物，在潛陽(yáng)、滋陰的基礎(chǔ)上，清火熱、健脾氣、安神志?？梢?jiàn)，健脾藥、清熱藥和安神藥的配伍既針對(duì)高血壓病肝陽(yáng)上亢證的病機(jī)演變過(guò)程，其配伍與否對(duì)治療效果也有一定的影響，是中醫(yī)治療高血壓病肝陽(yáng)上亢證不可忽視的配伍藥類。

本研究采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則和鏈接分析工具，對(duì)中醫(yī)治療高血壓病(頭痛、眩暈)肝陽(yáng)上亢證的醫(yī)案進(jìn)行了分析，找到了中醫(yī)治療高血壓病(頭痛、眩暈)肝陽(yáng)上亢證的處方用藥規(guī)律，其結(jié)果與中醫(yī)理論一致，說(shuō)明數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是適合分析中醫(yī)臨床數(shù)據(jù)的一種科學(xué)有效的方法。

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