運(yùn)用數(shù)據(jù)可視化分析腎系疾病用藥規(guī)律

唐麗佳，潘 靜

(湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢 430000)

中醫(yī)藥治療腎系疾病在改善癥狀、延緩疾病進(jìn)展、減少?gòu)?fù)發(fā)等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但用藥規(guī)律缺乏系統(tǒng)整理分析。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是以網(wǎng)絡(luò)化建模的形式研究復(fù)雜現(xiàn)象的一種分析方法[1]，宏觀結(jié)果分析研究顯示，中醫(yī)理論指導(dǎo)下的復(fù)方配伍過(guò)程具有無(wú)尺度復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法已在中醫(yī)臨床研究領(lǐng)域有較多應(yīng)用[2-5]，可反映用藥特點(diǎn)及藥物相互作用關(guān)系[6-7]，結(jié)果可視化清晰，表達(dá)效果好。故本文擬以《中醫(yī)內(nèi)科學(xué)》中腎系疾病各病種代表方藥為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)其中各病種辨證論治代表方中藥物的使用頻次、類別、性味及歸經(jīng)，運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析探討腎系疾病的用藥特點(diǎn)，為腎系疾病的治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料

《中醫(yī)內(nèi)科學(xué)》[9]將腎系疾病分為水腫、淋證、尿濁、癃閉、關(guān)格、陽(yáng)痿、遺精、早泄共8個(gè)疾病，統(tǒng)計(jì)每種病辨證論治各證候的代表方中藥物的性味、歸經(jīng)、類別。

1.2 規(guī)范化處理

參照《中華人民共和國(guó)藥典》[9]《中藥學(xué)》[10]統(tǒng)一藥名及性味歸經(jīng)，如仙靈脾統(tǒng)一為淫羊藿，山梔歸為梔子，生草梢、炙甘草統(tǒng)一為甘草，橘紅、橘皮統(tǒng)一為陳皮，茯神、茯苓皮統(tǒng)一為茯苓等。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)建立

經(jīng)前期整理和規(guī)范錄入數(shù)據(jù)后形成數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建適合數(shù)據(jù)分析挖掘的形式。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

本文運(yùn)用apriori算法對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)藥物進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析。關(guān)聯(lián)規(guī)則是研究用藥規(guī)律的一種成熟有效的方法[11]，指從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)項(xiàng)集之間的相互關(guān)系、因果結(jié)構(gòu)及項(xiàng)集的頻繁模式。支持度和置信度是關(guān)聯(lián)規(guī)則中的兩個(gè)重要概念，關(guān)聯(lián)規(guī)則形如X?Y的蘊(yùn)含式，支持度描述X和Y兩個(gè)項(xiàng)集同時(shí)出現(xiàn)的概率，置信度表示出現(xiàn)項(xiàng)集X時(shí)項(xiàng)集Y也同時(shí)出現(xiàn)的概率。

1.5 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

采用Gephi(Version 0.9.2；The Gephi Consortium，Paris，F(xiàn)rance)軟件構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)圖。Gephi是基于JVM的開(kāi)源免費(fèi)跨平臺(tái)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件[12]，其主要用于各種網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜系統(tǒng)，其可視化特點(diǎn)使內(nèi)容表達(dá)直觀、清晰。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中以復(fù)方組成藥物作為節(jié)點(diǎn)，邊代表藥物之間的配伍頻次關(guān)系，以Fruchterman Reingold布局形式進(jìn)行可視化展示，越重要的節(jié)點(diǎn)越接近網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)，可提示處方配伍網(wǎng)絡(luò)中的核心藥物及核心配伍。采用軟件統(tǒng)計(jì)模塊計(jì)算節(jié)點(diǎn)平均度、緊密度、特征向量中心度及PageRanks[12-13]：①節(jié)點(diǎn)度指1個(gè)節(jié)點(diǎn)所擁有的鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，節(jié)點(diǎn)度越大，說(shuō)明此節(jié)點(diǎn)越重要；②節(jié)點(diǎn)緊密度是評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)中1個(gè)節(jié)點(diǎn)到達(dá)其他節(jié)點(diǎn)難易程度的參數(shù)，節(jié)點(diǎn)緊密度越高，與其他節(jié)點(diǎn)的關(guān)系越近；③特征向量中心度指網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點(diǎn)，與其他節(jié)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，而且與其相連的節(jié)點(diǎn)也是較重要的節(jié)點(diǎn)；④Pageranks是根據(jù)網(wǎng)頁(yè)之間連接關(guān)系對(duì)網(wǎng)頁(yè)重要性進(jìn)行評(píng)分的算法，可用于說(shuō)明節(jié)點(diǎn)的重要性。

2 結(jié)果

2.1 腎系疾病數(shù)據(jù)基本特征

共納入中醫(yī)方劑48首，涉及中藥124味，總頻次409次。

2.2 藥物頻次

按頻次從高到低對(duì)124味中藥進(jìn)行排序，篩選出頻次≥3的中藥共42味。按藥物出現(xiàn)頻率[頻率=(頻次/方劑總數(shù))×100%]從高到低進(jìn)行排序，結(jié)果使用頻率≥10%的中藥共25味。使用頻率≥10%的25味中藥及相關(guān)信息見(jiàn)表1。使用頻率≥50%的中藥有茯苓，使用頻率30%～50%的中藥有甘草、白術(shù)、人參，使用頻率20%～30%的中藥有當(dāng)歸、澤瀉、生姜、車前子，使用頻率 10%～20%的中藥有陳皮、山藥、生地黃、附子、大棗、白芍、熟地黃、木通、山茱萸、黃芪、柴胡、滑石、梔子、黃柏、蓮子、遠(yuǎn)志、石菖蒲。

表1 腎系疾病的使用頻率≥10%的中藥

2.3 藥物分類

對(duì)上述統(tǒng)計(jì)出的25味藥進(jìn)行歸納可知，中醫(yī)內(nèi)科腎系疾病治療方劑主要由補(bǔ)虛藥(包括補(bǔ)氣類、補(bǔ)血類)、利水滲濕藥(利尿通淋、利水消腫)、清熱藥、收澀藥、理氣藥等組成。

2.4 藥物四氣、五味與歸經(jīng)

對(duì)統(tǒng)計(jì)出的藥物進(jìn)行四氣、五味和歸經(jīng)分析，見(jiàn)圖2、圖3、圖4?？芍?，中醫(yī)內(nèi)科治療腎系疾病常用的中藥主要為寒性、溫性和平性藥，占96.00%，以溫性藥最多，達(dá)44.00%。藥味主要是甘、苦和辛，占82.00%。進(jìn)行歸經(jīng)統(tǒng)計(jì)時(shí)，將表里經(jīng)合并計(jì)算，如膀胱經(jīng)歸于腎經(jīng)、小腸經(jīng)歸于心經(jīng)等，腎系疾病使用的中藥主要?dú)w經(jīng)為脾、腎、心，總占比為71.01%。

2.5 藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則分析

設(shè)定最小支持度為15%，最小置信度為43%，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘中的apriori算法對(duì)409次用藥頻次進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，結(jié)果見(jiàn)表2。可知，澤瀉-茯苓、當(dāng)歸-甘草、白術(shù)-茯苓、人參-甘草幾味藥同時(shí)出現(xiàn)的頻率較高。

圖2 藥物在四氣中所占的頻次比重

圖3 藥物在五味中所占的頻次占比

圖4 藥物歸經(jīng)使用頻次占比

表2 腎系疾病藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則分析 (%)

2.6 腎系疾病治療藥物復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)展示

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中共247個(gè)節(jié)點(diǎn)，256條邊，腎系疾病藥物復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)如圖5所示，越重要的節(jié)點(diǎn)越大且越接近網(wǎng)絡(luò)中心點(diǎn)，提示為處方配伍網(wǎng)絡(luò)中的核心藥物。從圖中可以看出，茯苓、甘草、白術(shù)、澤瀉、人參等藥物是腎系疾病的核心治療藥物。

圖5 腎系疾病藥物復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度為4.129，247個(gè)節(jié)點(diǎn)中大于平均節(jié)點(diǎn)度的共有31個(gè)。將節(jié)點(diǎn)度>7的節(jié)點(diǎn)拓?fù)涮卣鲄?shù)列于表3，表明茯苓、甘草、白術(shù)、人參、當(dāng)歸、生地黃、山藥、熟地黃、車前子、木通是網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)。其中茯苓的節(jié)點(diǎn)度最高，為24，緊密度為0.399，特征向量中心度為1，PageRanks為0.3603 6，是網(wǎng)絡(luò)中最核心的中藥節(jié)點(diǎn)。

表3 腎系疾病用藥的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)分析

此外，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間邊的權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，邊的權(quán)重即藥物配伍頻次，在一定程度上體現(xiàn)了藥物之間配伍應(yīng)用的強(qiáng)度。邊權(quán)重越大，代表相連的2個(gè)藥物之間的關(guān)系越緊密，將權(quán)重值≥10的節(jié)點(diǎn)圖展示如下(圖6)?？梢钥闯?，配對(duì)頻度較高的是茯苓-白術(shù)、當(dāng)歸-甘草、澤瀉-茯苓、茯苓-山藥、生姜-甘草，其次是人參-茯苓、人參-附子、熟地黃-山藥、白術(shù)-甘草。

圖6 腎系疾病用藥關(guān)系復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

3 討論

本研究歸納得出治療腎系疾病的核心藥物為茯苓、澤瀉等利水類，甘草、白術(shù)、山藥等補(bǔ)虛類，生地黃等清熱類，山茱萸等收澀類藥物，提示在治療腎病中，補(bǔ)虛利濕為第一關(guān)鍵，清熱收澀為第二關(guān)鍵。腎為先天之本，位居下焦，內(nèi)寓真陰真陽(yáng)，為生命活動(dòng)之根。腎精封藏則人生機(jī)旺盛，腎精失固則人衰，腎虛氣化失司則水液運(yùn)化失常，水液潴留，郁而生熱，濕熱錯(cuò)雜遍生百病，故治療以補(bǔ)虛養(yǎng)精為主，利水化濕清熱通調(diào)水道，使氣機(jī)恢復(fù)正常，疾病后期邪氣已祛，稍加收澀斂其耗散，固其根本。

腎為臟腑之本，與其他臟腑關(guān)系密切，又以心、脾最為緊密。心腎關(guān)系可追溯于《周易》，五臟之腎居下焦，應(yīng)北方，主水，其性屬陰，故腎對(duì)應(yīng)坎，為坎水；五臟之心居上焦，應(yīng)南方，主火，其性屬陽(yáng)，故心對(duì)應(yīng)離，為離火[14]。人體心腎關(guān)系上，正如《慎齋遺書(shū)》中云：“心腎相交，全憑升降。而心氣之降，由于腎氣之升；腎氣之升，又因心氣之降?！惫市哪I陰陽(yáng)水火升降互濟(jì)，可維持周身陰陽(yáng)的協(xié)調(diào)平衡。脾腎分別為先后天之本，存在先天促后天、后天養(yǎng)先天的關(guān)系。腎為坎臟、乃真陰真陽(yáng)之府，水火共存之宅，封藏固攝功能尤重。脾為坤土，是后天氣血化生之要，其功能健旺，則澤沃四方。故腎系疾病的治療上以補(bǔ)虛、利水、清熱、收澀藥物為主，且歸經(jīng)上重視與心、脾之間的關(guān)聯(lián)。根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析得出的核心藥物可體現(xiàn)腎系疾病治療思想：茯苓利水健脾、寧心安神；甘草補(bǔ)脾益氣、清熱解毒；白術(shù)補(bǔ)氣健脾、利水滲濕；澤瀉、車前子、木通利水瀉熱；山藥益氣、補(bǔ)脾肺、澀精止帶；人參大補(bǔ)元?dú)?；?dāng)歸、熟地黃補(bǔ)血；生地黃清熱；山藥補(bǔ)脾腎。藥物配伍中，澤瀉-茯苓共奏利水之功；當(dāng)歸-甘草氣血同補(bǔ)，白術(shù)-茯苓健脾寧心，人參-甘草補(bǔ)虛力強(qiáng)。

藥物性味方面，腎系疾病治療用藥應(yīng)重用溫、寒、平性藥，以甘、苦、辛味為主?！端貑?wèn)·水熱穴論》云：“腎司開(kāi)闔，腎氣從陽(yáng)則開(kāi)……從陰則闔。故寒溫藥物相合，辛開(kāi)苦降，可調(diào)理開(kāi)闔，斡旋升降，使周身和合?！?/p>

綜上所述，采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析對(duì)中醫(yī)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化建模并挖掘分析，可從復(fù)雜方藥數(shù)據(jù)中得出共性信息，從而加深對(duì)中醫(yī)臨床診療的認(rèn)知，并可對(duì)藥物進(jìn)行分析篩查，發(fā)現(xiàn)核心和一般共性的復(fù)雜藥物配伍知識(shí)，對(duì)中醫(yī)臨床知識(shí)的客觀化、深入化、系統(tǒng)化有直觀、清晰的表達(dá)，是目前的必然應(yīng)用趨勢(shì)。