數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用進展

徐靜雯，夏 菁 ，邸若虹，卜建宏※

(1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬市中醫(yī)醫(yī)院急診科，上海 200071； 2.上海市普陀區(qū)人民醫(yī)院康復(fù)科，上海200060；3.上海中醫(yī)藥大學(xué)，上海 201203)

中醫(yī)藥事業(yè)為人類健康做出了巨大貢獻，但其仍具有一定的局限性，如中醫(yī)診斷會受醫(yī)者主觀影響出現(xiàn)偏差；中醫(yī)方劑配伍規(guī)律數(shù)據(jù)極其復(fù)雜靠人工分析很難完成；中藥藥性通過傳統(tǒng)實驗研究準(zhǔn)確性較差且損耗較大；名中醫(yī)經(jīng)驗通過師帶徒、院校授課等方式很難全面地傳承與發(fā)展，從而使得中醫(yī)藥的發(fā)展缺乏客觀性、全面性、創(chuàng)新性。數(shù)據(jù)挖掘(data mining，DM)作為一門融合了機器學(xué)習(xí)、人工智能和數(shù)理統(tǒng)計等的新型學(xué)科技術(shù)，它彌補了人類思維認識與計算的不足，人們利用不同的DM方法對不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進行挖掘分析，可發(fā)現(xiàn)各領(lǐng)域內(nèi)的新知識[1]。目前，常用的DM技術(shù)有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、判別分析、隨機森林等。通過DM技術(shù)可以預(yù)測未來的行為和趨勢，發(fā)現(xiàn)隱含、有潛在價值的知識，使社會更好地發(fā)展。在中醫(yī)藥領(lǐng)域內(nèi)引入DM技術(shù)，可以使其發(fā)展更規(guī)范、更科學(xué)，也為中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展帶來新活力。現(xiàn)就DM技術(shù)在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用進展予以綜述。

1 DM技術(shù)在中醫(yī)方面的應(yīng)用

1.1中醫(yī)診斷的研究 中醫(yī)診斷所收集的臨床數(shù)據(jù)既復(fù)雜又無序，易受各種主觀因素(認知水平、思維方式、研究方法等)影響，故缺乏系統(tǒng)又規(guī)范地總結(jié)與分析。目前，DM技術(shù)在中醫(yī)證候、中醫(yī)四診等方面應(yīng)用較為廣泛，其可規(guī)范中醫(yī)診斷，使中醫(yī)診斷更為準(zhǔn)確、客觀。

1.1.1中醫(yī)證候的歸納 中醫(yī)證候是運用中醫(yī)望、聞、問、切四診采集臨床資料，結(jié)合中醫(yī)基礎(chǔ)理論，對疾病進行分析、認識疾病的病理狀態(tài)，因此中醫(yī)證候欠缺規(guī)范。而運用DM技術(shù)對中醫(yī)證候進行分析，總結(jié)疾病證候要素的分布特點、明確證候分類方法、研究疾病的證候?qū)W規(guī)律，可規(guī)范、量化證候診斷。王一戰(zhàn)等[2]收集了感染性腹瀉中醫(yī)證治文獻171篇、醫(yī)案243例，運用聚類分析的方法對感染性腹瀉的證候分布特點進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在不同時間點感染性腹瀉呈不同的證候要素，這為其中醫(yī)診治提供了一定參考。Chen等[3]運用頻數(shù)統(tǒng)計、關(guān)聯(lián)規(guī)則等DM技術(shù)對氣虛證的特征譜(包括其影響因素、臨床表現(xiàn)等)進行探究發(fā)現(xiàn)，DM技術(shù)對規(guī)范臨床診斷具有一定的指導(dǎo)。方朝暉等[4]運用頻數(shù)和構(gòu)成比分析了不同年齡2型糖尿病患者的中醫(yī)證候分布特點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者的中醫(yī)證候以氣陰兩虛夾瘀證最多見，其中0～40歲以氣陰兩虛證居多，40歲后以氣陰兩虛夾瘀證為主。王一戰(zhàn)等[5]收集了142例急性腦卒中患者，運用關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類算法等對其證候規(guī)律進行分析，不僅明確了腦卒中先兆證臨床表征的頻次及癥狀間關(guān)聯(lián)規(guī)律，還總結(jié)了腦卒中先兆證發(fā)病的證候規(guī)律。因此，DM技術(shù)不僅可以分類識別不同的證候規(guī)律，證候與疾病、癥狀間的關(guān)系，還在中醫(yī)證候模型、證候診斷標(biāo)準(zhǔn)方面也有一定的研究。

1.1.2規(guī)范中醫(yī)四診 中醫(yī)四診是中醫(yī)診斷的基礎(chǔ)，如脈診、舌診常帶有醫(yī)者的主觀意識，其結(jié)果會有所偏差，而使用DM技術(shù)可以克服傳統(tǒng)診斷方法的不足，提高中醫(yī)舌象、脈象的準(zhǔn)確率，促進脈象、舌象辨識的信息化。劉旺華等[6]利用脈搏波動圖譜所獲得的特征參數(shù)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，選取一定數(shù)量的特征參數(shù)作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入值，對應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點，以具體脈名為輸出節(jié)點，取得了較滿意的效果，其識別準(zhǔn)確率為70%，從而促進了脈象辨識的信息化。唐俊安等[7]以“寒濕證”和“濕熱證”兩種舌象信息為標(biāo)本，運用snake模型對這兩種證型的舌象進行檢測與對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此模型對舌象檢測效果極佳，其可使舌象診斷趨于客觀化。賀宏波[8]運用DM方法探究了2型糖尿病患者的舌象，并運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)Liquorice軟件及點式互信息法計算舌象與中藥的相關(guān)性，總結(jié)了不同舌象關(guān)聯(lián)頻次前十的中藥，為臨床診治糖尿病提供了幫助?？梢姡\用DM技術(shù)對中醫(yī)舌象、脈象進行研究，不僅可以提高舌脈診的準(zhǔn)確率，還可以指導(dǎo)臨床診斷及用藥，但該技術(shù)在問診、聞診方面操作不易，研究甚少，今后需進一步研究。

1.2中醫(yī)方劑的研究 方劑是理法方藥的數(shù)據(jù)集合，有其獨特的配伍規(guī)律及方證關(guān)系。方劑中藥物的劑量、藥味的隨證加減也有一定規(guī)范，但因涉及的數(shù)據(jù)龐大，靠傳統(tǒng)研究方法很難對其進行全面又系統(tǒng)的分析，而運用DM技術(shù)對中醫(yī)方劑的數(shù)據(jù)信息進行分析，挖掘出常用藥物及高頻藥對，總結(jié)其配伍規(guī)律，不僅為新處方的研究奠定基礎(chǔ)，也為臨床疾病診治提供一定幫助。

1.2.1方劑配伍規(guī)律 方劑是不同中藥遵循特定配伍原則的有效結(jié)合，其中藥物的配伍選擇、藥物劑量的加減、君臣佐使的組方關(guān)系等均會影響臨床療效，而通過DM技術(shù)分析各臨床方劑的配伍特點、核心處方等，可使方劑的應(yīng)用更科學(xué)、更全面。王倩等[9]運用關(guān)聯(lián)規(guī)則、改進的互信息算法、復(fù)雜系統(tǒng)熵聚類等方法對慢性心力衰竭氣虛血瘀證的處方進行分析，總結(jié)出了高頻度的中草藥及核心方劑，這為臨床治療慢性心力衰竭各種伴隨癥狀提供了參考。康晨等[10]運用頻數(shù)分析和關(guān)聯(lián)原則方法對催乳復(fù)方的配伍規(guī)律進行研究，分析了催乳復(fù)方配伍的特點，挖掘治療產(chǎn)后缺乳的整體用藥規(guī)律和核心處方。Ou- Yan等[11]運用貝葉斯方法和關(guān)聯(lián)規(guī)則對治療史蒂文斯約翰遜綜合征處方中的藥物進行分析，總結(jié)了其中最可能有效的藥對，結(jié)合臨床治療結(jié)果一起分析，為治療該病的新藥研究奠定了基礎(chǔ)。謝輝等[12]使用中醫(yī)傳承輔助平臺軟件對中醫(yī)治療神經(jīng)根型頸椎病的處方進行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、藥物頻次統(tǒng)計等發(fā)現(xiàn)，治療神經(jīng)根型頸椎病各藥物的用藥頻次、常用藥對及新處方，對臨床治療該病具有一定的指導(dǎo)意義。Yu等[13]對212個中醫(yī)治療腎臟病的相關(guān)處方利用優(yōu)化算法進行數(shù)據(jù)分析，有效分析了不同腎臟疾病相關(guān)處方藥物劑量的參考值，最大限度地提高處方的藥效和盡量減少藥物不良反應(yīng)，從而為臨床醫(yī)師合理用藥提供參考。

1.2.2方- 病- 證關(guān)系 不同方劑有其所對應(yīng)的證候，所適應(yīng)的癥狀，臨床治療的高頻疾病，因此實現(xiàn)方- 病- 證的有效結(jié)合，是臨床診療的基礎(chǔ)。湯爾群等[14]通過中醫(yī)處方智能分析系統(tǒng)對《傷寒論》中的方劑進行量化表達，總結(jié)出了方劑的氣、味、歸經(jīng)及方- 證間的關(guān)系等。Huang等[15]對40例失眠患者的臨床表現(xiàn)及方劑進行關(guān)聯(lián)分析，總結(jié)出了12種證候- 藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則，如 “口渴、稀便- 茯苓”“口渴、稀便- 白術(shù)”等，他們認為關(guān)聯(lián)規(guī)則法是分析中醫(yī)方證關(guān)系的有效算法。徐建虎等[16]整理了散見于古今醫(yī)案專著、臨床經(jīng)驗專著及期刊中的2 898例小柴胡湯醫(yī)案，運用頻數(shù)分析的方法對小柴胡湯的臨床病證規(guī)律進行挖掘分析，推測出小柴胡湯所治的四大主要癥狀(往來寒熱、胸脅苦滿、不欲飲食、心煩喜嘔)、高頻疾病(感冒、咳嗽等)及主要證候(少陽證)，實現(xiàn)了方- 病- 證之間的有效結(jié)合，從而可更好地診治疾病。蔣萃等[17]對運用五苓散治療的112則醫(yī)案進行挖掘分析，總結(jié)出該方治療以“蓄水證”為主，高頻疾病以水腫、泄瀉、癃閉多見，實現(xiàn)了方- 病- 證的有效關(guān)聯(lián)，從而為臨床合理運用五苓散診治疾病提供參考。方劑是中醫(yī)藥的重要組成部分，是人類防治疾病的重要手段。通過DM技術(shù)可以解決方劑配伍關(guān)系、方- 病- 證關(guān)系等不同方面的問題，使其更好地運用于臨床，但目前研究還處于萌芽階段，它的使用價值及可行性還有待進一步證實。

1.3名中醫(yī)臨床經(jīng)驗的研究 名中醫(yī)經(jīng)驗傳承以往主要以中醫(yī)院校的教育、師帶徒言傳身教、紙質(zhì)或電子文獻的總結(jié)等方式，但其均有一定的局限性，難以全面系統(tǒng)地傳承名中醫(yī)的學(xué)術(shù)思想及臨床經(jīng)驗。而將各名中醫(yī)的處方數(shù)據(jù)采用不同DM方法分析研究，總結(jié)常用藥物、核心處方、臨床診治經(jīng)驗，能使名中醫(yī)經(jīng)驗及思想的總結(jié)與傳承更加完善、規(guī)范。陶鳳英和黃纓[18]對名老中醫(yī)劉云鵬治療不孕癥的中藥處方采用關(guān)聯(lián)原則、頻數(shù)分析方法進行挖掘分析，總結(jié)了高頻藥物及常用藥對、藥物組合、中醫(yī)證候與中藥之間的關(guān)系，為現(xiàn)代運用中醫(yī)手段治療不孕癥奠定了基礎(chǔ)。盧晨霞等[19]用醫(yī)院信息系統(tǒng)采集了吳壽善運用中藥治療肝硬化的894例處方數(shù)據(jù)，基于關(guān)聯(lián)原則對其用藥規(guī)律進行挖掘，并對其配伍規(guī)律和核心藥對挖掘分析，歸納總結(jié)出名中醫(yī)吳壽善的臨床用藥經(jīng)驗。王慶等[20]挖掘分析了余國友治療胃腸功能衰竭的處方，著重分析了其使用中藥的類別、頻次等，總結(jié)其用藥規(guī)律、常用藥物和處方，對今后余國友特色處方的開發(fā)研究具有一定的指導(dǎo)意義。姜劼琳等[21]整理了名中醫(yī)胡珂治療胃食管反流病的100例醫(yī)案，關(guān)聯(lián)分析了胡珂治療該病強關(guān)聯(lián)的藥對、常用藥物，總結(jié)了他治療胃食管反流病的基礎(chǔ)方及其病、證、方、藥的規(guī)律，為今后臨床診治胃食管反流病提供了參考。目前，DM技術(shù)應(yīng)用于名老中醫(yī)的臨床處方挖掘分析較為普遍，可大致了解各名老中醫(yī)的用藥規(guī)律及學(xué)術(shù)思想，促進其學(xué)術(shù)思想的傳承，同時對中醫(yī)藥的發(fā)展也有深遠意義，需要不斷創(chuàng)新及發(fā)揚。

2 DM技術(shù)在中藥方面的應(yīng)用

2.1中藥藥性的研究 中藥藥性體系龐大且復(fù)雜，其研究多傾向于文獻和實驗研究。當(dāng)代學(xué)者通過搜集考證文獻、經(jīng)典書籍, 并整理分析文獻中的藥性研究成果, 進一步發(fā)掘和完善中藥藥性體系，但文獻研究的方法耗時、耗費人力，研究成果具有主觀性，需進一步完善；同時，研究者也可對藥性開展實驗研究，但得到的實驗數(shù)據(jù)時有偏差，而引入DM技術(shù)研究中藥藥性可減少損耗，提高準(zhǔn)確性和研究價值。肖雨函等[22]運用關(guān)聯(lián)原則及頻數(shù)分析的方法對植物類的中藥進行研究，發(fā)現(xiàn)了其藥性、功效及靶點之間有關(guān)聯(lián)性，這為中藥進一步開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。劉景亮等[23]以90味利水功效的中藥為研究對象，通過DM技術(shù)總結(jié)了該類藥物利水的藥性與藥物有效成分之間的關(guān)系，為中藥藥理研究提供了理論依據(jù)。楊文國等[24]運用頻數(shù)分析及變量交叉等DM方法對有揮發(fā)油透皮促成作用的中藥進行挖掘分析，揭示了中藥四氣五味與中藥揮發(fā)油的透皮促滲作用具有一定關(guān)聯(lián)，這對今后研究中藥揮發(fā)油透皮促滲劑具指導(dǎo)意義。中藥藥性研究是一項復(fù)雜的工程，引入DM技術(shù)可發(fā)現(xiàn)藥性與功效之間的關(guān)聯(lián)，提高研究的準(zhǔn)確性，減少研究的損耗。

2.2中藥圖譜的研究 中藥圖譜非常復(fù)雜，傳統(tǒng)圖譜的研究缺乏多角度、全方位的特性，而DM技術(shù)，可以凸顯出中藥材指紋圖譜的多維多息特征，可以從不同角度展示中藥材的特征。趙慧輝等[25]建立黃芪藥材的反相高效液相指紋圖譜共有模型,通過聚類分析方法評定不同產(chǎn)地黃芪中化學(xué)物質(zhì)的含量特點,為科學(xué)評價黃芪的內(nèi)在質(zhì)量提供參考。張曉帆等[26]以苦碟子注射液的特征參數(shù)建立中藥色譜指紋圖譜的決策樹和聚類分析的兩個數(shù)據(jù)挖掘模型，通過對數(shù)據(jù)模型進行分析得出了對中藥指紋圖譜評價影響較大的多維多息特征參數(shù)及分數(shù)，為今后確立中藥標(biāo)準(zhǔn)的指紋圖譜提供了理論參考。郝燕等[27]運用SPSS軟件對不同產(chǎn)地的當(dāng)歸指紋圖譜的多維多息特征參數(shù)進行主成分分析，發(fā)現(xiàn)了4個主成分能反映中藥色譜指紋圖譜信息的規(guī)律。中藥圖譜是鑒定中藥的復(fù)雜手段，而運用DM方法對圖譜潛在的數(shù)據(jù)信息進行挖掘分析，能發(fā)現(xiàn)其潛在、有價值的信息。

3 DM技術(shù)在針灸方面的應(yīng)用

3.1針灸取穴規(guī)律的研究 針灸腧穴的選擇及配伍對臨床治療疾病的療效影響甚大。傳統(tǒng)針灸治療中，針灸醫(yī)師憑借自身對疾病及腧穴的認識、自身臨床經(jīng)驗等為患者選取腧穴，其治療欠缺規(guī)范，而使用DM技術(shù)，可以分析總結(jié)疾病的腧穴選取規(guī)律，使臨床治療更準(zhǔn)確、規(guī)范。王坤等[28]對針灸治療蕁麻疹的取穴規(guī)律進行聚類分析、頻數(shù)分析等研究，總結(jié)了針灸治療該病的高頻穴位、穴位配伍組合，并進一步總結(jié)了取穴規(guī)律，為今后臨床治療蕁麻疹提供一定幫助。鄭麗麗等[29]收集了治療慢性盆腔炎的臨床研究，運用關(guān)聯(lián)分析、描述性分析等方法挖掘分析，總結(jié)了治療慢性盆腔炎的高頻腧穴、經(jīng)外奇穴、特定穴，并通過對腧穴與經(jīng)絡(luò)、部位的關(guān)聯(lián)分析，總結(jié)了治療該疾病的主要經(jīng)絡(luò)和取穴部位。王坤等[30]運用DM方法對針灸治療慢性萎縮性胃炎的文獻進行挖掘分析，通過描述性分析總結(jié)了針灸治療該病的高頻腧穴、通過聚類分析總結(jié)了常用的核心穴對、通過關(guān)聯(lián)分析顯示了支持度最高的穴位組合，并對針灸治療慢性萎縮性胃炎的選穴規(guī)律和核心穴對進行了有效總結(jié)，為臨床治療提供參考。潘鴻等[31]運用規(guī)則分析、修訂互信息等DM方法對針灸治療糖尿病周圍神經(jīng)病變進行分析，總結(jié)出了高頻穴位組合，且發(fā)現(xiàn)治療該病取穴要以陽明經(jīng)絡(luò)和背俞穴為主，這對今后針灸治療糖尿病周圍神經(jīng)病變具有一定指導(dǎo)意義?？梢姡ㄟ^運用DM技術(shù)對針灸腧穴有效地挖掘分析，總結(jié)出合理的腧穴及其配伍選擇，以及正確的配穴方法、選穴原則，能使其更好地應(yīng)用于臨床。

3.2針灸方法選擇與應(yīng)用的研究 臨床針灸治療可以選取刺灸法、頭針、刺絡(luò)放血等不同方法，通過DM技術(shù)分析其各自的適應(yīng)證及臨床優(yōu)勢，為今后臨床針灸方法的選取奠定了基礎(chǔ)。朱學(xué)亮等[32]整理了2 516篇關(guān)于灸法治療疾病的文獻，選取合適的DM方法，總結(jié)了不同灸法科屬應(yīng)用頻次、痊愈率、臨床應(yīng)用病種頻次以及優(yōu)勢病種的療效，為今后臨床治療疾病能選取合適的灸法提供幫助。王瓊等[33]整理了自1970年起頭針治療疾病的文獻，挖掘分析頭針的臨床應(yīng)用特點，且發(fā)現(xiàn)頭針在內(nèi)科中應(yīng)用最為廣泛，以中風(fēng)后遺癥為主，并總結(jié)了頭針主要的進針、行針手法，以指導(dǎo)臨床應(yīng)用。李柏英等[34]通過頻次統(tǒng)計的方法對自1960年以來使用灸法和火針治療的文獻進行研究分析，總結(jié)了灸法、火針法使用頻次最高的科屬、病種，并發(fā)現(xiàn)這兩種方法適應(yīng)病種的差異性，為臨床提供參考。張曉旭[35]整理了1 848 篇關(guān)于刺絡(luò)放血療法治療疾病的文獻，運用遺傳算法、分類算法、關(guān)聯(lián)規(guī)則等分析總結(jié)出了刺絡(luò)放血療法適合的科屬、優(yōu)勢疾種及證型，并有效總結(jié)了該方法的臨床治療的疾病譜，使其更好地服務(wù)于臨床?？梢?，不同疾病適宜選取不同的針灸方法，通過DM技術(shù)分析總結(jié)針灸各法的適應(yīng)科屬、優(yōu)勢病種等，可指導(dǎo)臨床。

4 小 結(jié)

DM技術(shù)在中醫(yī)方面的研究較為廣泛，利用該技術(shù)可研究中醫(yī)證候規(guī)律，規(guī)范中醫(yī)四診，總結(jié)臨床各醫(yī)家的辨證規(guī)律，使診斷更具客觀性、規(guī)范性。且該技術(shù)也可挖掘分析方劑中的配伍規(guī)律、方- 病- 證的關(guān)系，名中醫(yī)的臨床用藥規(guī)律及學(xué)術(shù)思想等，為今后臨床診治疾病奠定了一定的基礎(chǔ)。同時，該技術(shù)在中藥藥性與成分、功效之間的關(guān)系、中藥圖譜表達特征研究方面也有一定的應(yīng)用，其使藥性的研究更簡便、準(zhǔn)確，藥物圖譜表達的信息更多維全面，為今后新藥的開發(fā)、醫(yī)學(xué)科研提供了一定參考。此外，DM技術(shù)在針灸取穴規(guī)律方面的運用也日益廣泛，從而使針灸更好地服務(wù)于臨床。目前，DM技術(shù)還未被全面接受和應(yīng)用，需要培養(yǎng)高技術(shù)的中醫(yī)藥人才來擴寬該技術(shù)在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。未來，可將DM技術(shù)滲入到中醫(yī)藥信息學(xué)方面；也可將DM技術(shù)與中藥藥理相結(jié)合，為今后新藥的開發(fā)奠定基礎(chǔ)；可建立中醫(yī)診斷、方劑、中藥或針灸的研究模型等，提高DM技術(shù)的針對性和實用性，使中醫(yī)藥數(shù)據(jù)更加信息化、現(xiàn)代化，從而為今后中醫(yī)藥的發(fā)展帶來新機遇。