林定坤辨治骨傷科疾病用藥規(guī)律的數(shù)據(jù)挖掘

林方政， 陳樹東， 趙兵德， 侯宇

[1.貴州中醫(yī)藥大學(xué)，貴州貴陽 550001；2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院（廣東省中醫(yī)院），廣東廣州 510120；3.林定坤廣東省名中醫(yī)工作室，廣東廣州 510120]

國家級非物質(zhì)文化遺產(chǎn)“石氏傷科”第四代傳人、國醫(yī)大師石仰山教授是我國著名的中醫(yī)學(xué)家、傷科臨床家、教育家、現(xiàn)代中醫(yī)骨傷名師。石仰山教授從醫(yī)60 余載，為中醫(yī)骨傷科學(xué)術(shù)傳承和人才培養(yǎng)做出了卓越的貢獻(xiàn)。石仰山教授理傷續(xù)斷注重實(shí)踐，推崇“十三科一理貫之”的指導(dǎo)思想，力求明其病理，察其病機(jī)，撮其要旨，結(jié)合骨傷之特點(diǎn)，取其醫(yī)理之精華，融古訓(xùn)與新知于一體；臨證時擅長氣血兼顧，注重兼邪，突出痰瘀，內(nèi)外并重，脾腎同治，治病求本。其診治理傷的基本原則是氣血兼顧，以血為先，以氣為主；針對傷筋動骨的疾患，主張筋骨并重，內(nèi)合肝腎；對于傷科疾病前后，風(fēng)寒濕外侵為患時，需調(diào)治兼邪，重視濕邪的論治，如石氏名方“牛蒡子湯”中的君藥牛蒡子、僵蠶，二者合用可祛痰消腫、宣滯破結(jié)，助秦艽、獨(dú)活舒筋活血等，常用于痰濕入絡(luò)之頸椎病、肩周炎等病癥。外用之劑的配伍以辛竄走竅藥物為主，注重劑型改革，療效頗著[1]。如石氏傷膏（現(xiàn)名“復(fù)方紫荊消傷膏）為三色敷藥的現(xiàn)代巴布劑型，其運(yùn)用紫荊皮、黃金子之味辛苦性溫的特性以溫經(jīng)散瘀、活血消腫，輔以祛風(fēng)勝濕、活血化瘀之藥，可用于損傷各時期，也可治陳傷及寒濕痹痛。林定坤教授為廣東省名中醫(yī)，于2001 年拜師石仰山教授，致力于中醫(yī)骨傷科的學(xué)術(shù)傳承及中西醫(yī)結(jié)合治療骨科疾病的臨床和基礎(chǔ)研究。林定坤教授從事臨床與教學(xué)工作近30 年，全面繼承和發(fā)揚(yáng)了石氏傷科的學(xué)術(shù)理論及思想，臨證時博采眾長，療效頗佳。本文運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘方法分析林定坤教授骨科門診病歷文本記錄，探討其治療骨傷科的用藥規(guī)律，挖掘蘊(yùn)含的隱性知識，以研究名醫(yī)臨床用藥特點(diǎn)，并基于國醫(yī)大師石仰山教授的學(xué)術(shù)思想，探討林定坤教授治療骨傷科疾病用藥的學(xué)術(shù)傳承特點(diǎn)。

1 資料與方法

1.1 門診病例數(shù)據(jù)來源 收集2007 年至2013 年廣東省中醫(yī)院門診醫(yī)療信息管理系統(tǒng)中林定坤教授的骨科治療中心的門診病例數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要包括門診時間、診療號、姓名、性別等一般信息，以及癥狀、體征、中醫(yī)診斷、西醫(yī)診斷、西藥處方、中藥處方、檢查項(xiàng)目等診療信息。門診部醫(yī)療信息管理系統(tǒng)在設(shè)計時已自動進(jìn)行規(guī)范化，導(dǎo)入了標(biāo)準(zhǔn)的中藥名稱、中醫(yī)證候名稱、國際疾病分類標(biāo)準(zhǔn)編碼（ICD-10）、中醫(yī)藥名詞術(shù)語等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)提取過程中對患者隱私進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。本文僅初步分析中藥處方。

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析 通過目標(biāo)分析和數(shù)據(jù)理解兩個步驟，對數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對性的預(yù)處理。在預(yù)處理環(huán)節(jié)，主要利用文本處理技術(shù)對非結(jié)構(gòu)化的文本進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。部分項(xiàng)目由于數(shù)據(jù)更新不及時、手工錄入疏忽或其他原因?qū)е掠涗浫笔?。考慮到患者的基本信息和診療方案的隱私性，本文不對姓名或年齡缺失的記錄做處理，只對口服中藥記錄內(nèi)容做提取，外用中藥療法等記錄亦不在提取范圍內(nèi)。本數(shù)據(jù)挖掘利用Java 編程方式，結(jié)合正則表達(dá)式，從文本數(shù)據(jù)中匹配出所要分析的目標(biāo)數(shù)據(jù)，提取完整有效的門診記錄，形成“patient”和“medicine”共2 個文本，基本信息包括門診編號、年齡、性別及中藥名稱。每條記錄對應(yīng)一個中藥處方，若同一患者服用過2 個處方，即有2條記錄。

2 結(jié)果

2.1 基本數(shù)據(jù)信息 共提取了完整有效的門診記錄6 957 條（就診例次），其中男性2 613 例次，女性4 344 例次，分別占38%和62%；納入的門診病例的平均年齡約為52 歲，涉及的骨傷科的病種有20 余種，出現(xiàn)頻率較高者以頸椎病、腰椎間盤突出癥、腰椎管狹窄癥、膝骨關(guān)節(jié)炎、骨質(zhì)疏松癥為主，具體見圖1。

圖1 林定坤辨治骨傷科疾病的病種分布Figure 1 Distribution of traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

2.2 林定坤辨治骨傷科疾病處方的中藥分布情況 在6 957首處方中，總共出現(xiàn)了439味中藥；其中，當(dāng)歸、牛膝、丹參、川芎和獨(dú)活出現(xiàn)的頻次較多，支持度計數(shù)分別為3 496、2 819、2 720、2 039 和1 901，其他中藥的支持度計數(shù)總和為65 444（支持度計數(shù)指整個事務(wù)數(shù)據(jù)集中包含的特定項(xiàng)集的事務(wù)數(shù)）。每條病歷記錄（對應(yīng)一個中藥處方）中的中藥集合數(shù)目在1 ～24、27、62 的范圍內(nèi)變化。平均每條記錄出現(xiàn)的中藥處方約為11.27 項(xiàng)。中藥集合項(xiàng)數(shù)的密度函數(shù)分布和出現(xiàn)最頻繁的前20味中藥分別如圖2和圖3所示。

圖2 林定坤辨治骨傷科疾病處方的藥物集合項(xiàng)數(shù)的密度函數(shù)分布Figure 2 Distribution of the density function of herbal sets in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

圖3 林定坤辨治骨傷科疾病處方藥物中居前20位的藥物分布Figure 3 Distribution of the leading 20 herbs in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

2.3 林定坤辨治骨傷科疾病處方藥物的關(guān)聯(lián)規(guī)則分析 在建模環(huán)節(jié)，運(yùn)用Apriori 算法對診療項(xiàng)目中的中藥處方進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘。該算法主要有頻繁項(xiàng)集挖掘和強(qiáng)規(guī)則生成兩大步驟。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法涉及項(xiàng)集、支持度計數(shù)、強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則、頻繁項(xiàng)集、支持度、置信度和提升度等概念。項(xiàng)集指數(shù)據(jù)項(xiàng)目的集合，包含k個不同項(xiàng)目的項(xiàng)集稱為“k-項(xiàng)集”。規(guī)則A=＞B 的支持度指同時包含A和B 的事務(wù)在所有事務(wù)中出現(xiàn)的頻率（即事務(wù)數(shù)據(jù)集中包含項(xiàng)目A 和B 的事務(wù)占所有事務(wù)的百分比）。強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)指根據(jù)用戶預(yù)定義的支持度和置信度閾值，規(guī)則支持度和置信度不小于最小閾值的規(guī)則。頻繁項(xiàng)集指支持度不小于最小支持度閾值的項(xiàng)集；置信度指在項(xiàng)目A出現(xiàn)的情況下，項(xiàng)目B出現(xiàn)的頻率（即事務(wù)數(shù)據(jù)集中同時包含項(xiàng)目A 和B的事務(wù)占包含項(xiàng)目A的事務(wù)的百分比）。除了支持度和置信度之外，提升度也是用于度量關(guān)聯(lián)規(guī)則強(qiáng)弱的指標(biāo)，提升度用規(guī)則后項(xiàng)置信度與規(guī)則后項(xiàng)的支持度的比值來表示。規(guī)則提升度接近1，說明規(guī)則前項(xiàng)并沒有使規(guī)則后項(xiàng)發(fā)生的概率提高太多，即說明這樣的關(guān)聯(lián)規(guī)則沒有明顯意義，反之提升度遠(yuǎn)大于1的關(guān)聯(lián)規(guī)則更有價值。

2.3.1 支持度分析 在中藥項(xiàng)目集合中，共有6 957條事務(wù)數(shù)據(jù)記錄和439個中藥項(xiàng)目，頻繁1項(xiàng)集（單味藥）、2項(xiàng)集（藥對）和3項(xiàng)集（藥物組合）如表1 ～表3 所示（僅列出前15 項(xiàng)，設(shè)置最小支持度閾值為0.05）。表1 所示的林定坤辨治骨傷科疾病處方的常用藥物中，當(dāng)歸、丹參、白芍養(yǎng)血活血，川芎、黃芪、陳皮補(bǔ)氣行氣，牛膝、杜仲、桑寄生、黨參、肉桂、甘草補(bǔ)益肝腎、固護(hù)脾胃，獨(dú)活、桂枝祛風(fēng)勝濕、溫經(jīng)散寒止痛，總體體現(xiàn)了石氏傷科“氣血兼顧，調(diào)治兼邪，審虛實(shí)，施補(bǔ)瀉”的學(xué)術(shù)思想。

表2 ～表3 的藥對及藥物組合中，氣、血藥物最多，充分體現(xiàn)了石氏傷科“以氣為主，以血為先”的理念。當(dāng)歸、黃芪，僵蠶、牛蒡子為石仰山教授常用的藥對。當(dāng)歸配黃芪，黃芪甘、微溫，歸脾、肺經(jīng)，溫分肉而實(shí)腠理，益元?dú)舛a(bǔ)三焦，配伍后相為輔佐，氣血并治，通補(bǔ)兼顧[1]。僵蠶、牛蒡子藥對長于化痰濕，牛蒡子性涼味辛苦，祛痰消腫，通行十二經(jīng)絡(luò)，僵蠶性平味辛咸，祛風(fēng)解痙，化痰散結(jié)，配伍可行十二經(jīng)脈、開破痰結(jié)、導(dǎo)其結(jié)滯、宣達(dá)氣血、滑利關(guān)節(jié)[1]。此外，藥物組合中當(dāng)歸配伍行氣活血藥、補(bǔ)益肝腎藥最為多見，提示林定坤教授在臨床運(yùn)用中藥時非常重視補(bǔ)臟腑、和氣血、通經(jīng)絡(luò)、強(qiáng)筋骨[2]。當(dāng)歸味甘、辛、溫，歸肝、心、脾經(jīng)，長于補(bǔ)血、行血，補(bǔ)中有動，行中有補(bǔ)，為補(bǔ)血圣藥、血中 氣藥[3]。當(dāng)歸配氣中血藥之川芎、收斂之白芍、補(bǔ)氣之黃芪、益肝腎之桑寄生、溫經(jīng)之桂枝，可起到活血、養(yǎng)血、補(bǔ)血、補(bǔ)氣、行氣之功。

表1 林定坤辨治骨傷科疾病處方中的常用藥物分析Table 1 The commonly-used herbs in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

表2 林定坤辨治骨傷科疾病處方中的常用藥對分析Table 2 The commonly-used herbal pairs in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

表3 林定坤辨治骨傷科疾病處方中的常用藥物組合分析Table 3 The commonly-used herbal combinations in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

2.3.2 置信度分析 考慮到中藥的支持度計數(shù)，為了有效挖掘不太明顯的關(guān)聯(lián)規(guī)則，在關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法中，設(shè)置最小的支持度閾值為0.1（即1個癥狀在項(xiàng)目集合中的支持度計數(shù)至少要達(dá)到6 957×0.1，約為700），同時設(shè)置最小置信度閾值為0.8（即當(dāng)關(guān)聯(lián)規(guī)則的置信度超過0.8 時，才認(rèn)為得到的規(guī)則為強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則）。經(jīng)過關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，最終可得到強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則共127條，根據(jù)規(guī)則提升度評價指標(biāo)，排名前15位的關(guān)聯(lián)規(guī)則見表4。

表4 林定坤辨治骨傷科疾病處方藥物的關(guān)聯(lián)規(guī)則Table 4 The leading association rules of the herbs in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

由表4可知，上述關(guān)聯(lián)規(guī)則均超過了最小支持度和最小置信度閾值，同時提升度大于1，這些規(guī)則可歸屬統(tǒng)計意義顯著的強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則。為了更加直觀清晰地體現(xiàn)關(guān)聯(lián)規(guī)則蘊(yùn)含的意義，可對關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果進(jìn)行可視化，見圖4 與圖5。圖4 所示為分析得到的127 條規(guī)則前后項(xiàng)的氣泡矩陣圖，圖5為中藥之間的關(guān)系網(wǎng)狀圖（節(jié)點(diǎn)大小表示規(guī)則支持度的高低，節(jié)點(diǎn)顏色深淺表示規(guī)則提升度的高低）。從圖5 中除了能觀察到類似圖4 中體現(xiàn)出來的關(guān)聯(lián)規(guī)則強(qiáng)弱，同時可以看出中藥間關(guān)系的密切程度。

關(guān)聯(lián)規(guī)則清晰地體現(xiàn)了藥物間的因果關(guān)系。表4 中丹參、僵蠶、牛蒡子3 味藥關(guān)聯(lián)度較高，3 者的藥物組合為石氏牛蒡子湯[4]（牛蒡子、白僵蠶、丹參、白蒺藜、獨(dú)活、秦艽、白芷、半夏、桑枝）、逐痰通絡(luò)湯[1]（牛蒡子、白僵蠶、白芥子、炙地龍、澤漆、制南星、金雀根、丹參、全當(dāng)歸、川牛膝、生甘草）的君藥。從圖4 ～圖5 還可看到土鱉蟲與丹參、僵蠶、牛蒡子的關(guān)系，這幾味藥即為痰瘀阻絡(luò)湯[1]（牛蒡子、土鱉蟲、僵蠶、獨(dú)活、白芷、半夏、丹參、制南星、白蒺藜）的主要組成藥物。丹參、僵蠶、牛蒡子藥物組合及土鱉蟲、丹參、僵蠶、牛蒡子的藥物組合體現(xiàn)了石氏傷科調(diào)治兼邪、獨(dú)重痰濕的學(xué)術(shù)思想。此外，從關(guān)聯(lián)結(jié)果可以看出，林定坤教授多采用補(bǔ)益肝腎、活血化瘀之法。獨(dú)活、牛膝、杜仲、桑寄生、秦艽之間的關(guān)聯(lián)度較高，該組合為《備急千金要方》中獨(dú)活寄生湯（獨(dú)活、桑寄生、杜仲、牛膝、細(xì)辛、秦艽、茯苓、肉桂心、防風(fēng)、川芎、人參、甘草、當(dāng)歸、白芍、干地黃）的主要成分，主治肝腎虧虛、氣血不足兼風(fēng)寒濕邪外侵之證。當(dāng)歸、紅花、赤芍關(guān)聯(lián)度較高，該組合有養(yǎng)血活血祛瘀之功。

圖4 林定坤辨治骨傷科疾病處方藥物的127條關(guān)聯(lián)規(guī)則的前后項(xiàng)的氣泡矩陣圖Figure 4 The bubble matrix of the antecedent and the consequent of the 127 association rules of the herbs in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

圖5 林定坤辨治骨傷科疾病處方藥物的關(guān)系網(wǎng)狀圖Figure 5 Network of the relationship of the herbs in the prescriptions for traumatological disorders treated by LIN Ding-Kun

3 討論

運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)探討中藥方劑配伍規(guī)律，能在一定程度上揭示臨證經(jīng)驗(yàn)，從而更好地繼承學(xué)術(shù)思想。非結(jié)構(gòu)化的病歷文本數(shù)據(jù)隱含了患者的基本信息、癥狀、診斷和治療等方面的信息或聯(lián)系，有效挖掘這些數(shù)據(jù)能夠?yàn)轭A(yù)測預(yù)判患者的狀況、診斷或治療等提供依據(jù)。本文在深入理解這些門診病歷文本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用文本處理技術(shù)提取有效數(shù)據(jù)，并結(jié)合經(jīng)典的數(shù)據(jù)挖掘方法——關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，以目前生物醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域主流的R 語言工具對這些數(shù)據(jù)隱含的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行挖掘，為探討中醫(yī)學(xué)術(shù)傳承提供思路。

石氏傷科為我國骨傷科重要學(xué)術(shù)流派之一，歷經(jīng)石蘭亭（第一代）、石曉山（第二代）、石筱山與石幼山（第三代）三代人的探索與積累，以及第四代傳人、國醫(yī)大師石仰山教授等的繼承與創(chuàng)新，總結(jié)出了石氏傷科“氣血兼顧，以氣為主，以血為先；筋骨并重，內(nèi)合肝腎；調(diào)治兼邪，獨(dú)重痰濕；勘審虛實(shí)，施以補(bǔ)瀉”的中醫(yī)骨傷科疾病的辨治思想[1]。林定坤教授師承石仰山教授，經(jīng)恩師口傳身授，并結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，在中醫(yī)骨傷科學(xué)、中西醫(yī)結(jié)合骨傷科學(xué)有較深的造詣。本數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果顯示，林定坤教授門診治療的骨傷科疾病以中老年退行性骨關(guān)節(jié)病為主。從提取的藥物信息來看，前15 味藥物支持度高達(dá)17%或以上，其中又以氣血藥物居多，且包含當(dāng)歸、川芎的藥對及藥物組合支持度較高，充分體現(xiàn)了石氏傷科內(nèi)治的“氣血兼顧”的基本原則。肢體之活動、血的化生等皆依賴于氣之充養(yǎng)，而積瘀阻道則妨礙氣行，故以氣為主是常法，以血為先是變法。石氏傷科認(rèn)為，損傷氣血屬氣脈閉塞，經(jīng)絡(luò)凝滯之類，易于痰聚為患，且與風(fēng)、寒、濕、瘀諸邪相合為患，反復(fù)損傷致氣血呆滯，痰濕留戀，痰瘀交凝，筋損失用，而成纏綿難已之痛疾[1]。僵蠶、牛蒡子、土鱉蟲、丹參間的關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)了林定坤教授辨治骨傷科疾病以石氏傷科的“兼邪論治，獨(dú)重痰濕”理念[4]。在關(guān)聯(lián)規(guī)則分析中，還得到了石氏牛蒡子湯、逐痰通絡(luò)湯、痰瘀阻絡(luò)湯，及經(jīng)典方獨(dú)活寄生湯等方劑的主要組成藥物。描述性藥物分析中則蘊(yùn)含了諸如補(bǔ)陽還五湯、黃芪五物湯、當(dāng)歸四逆湯、芍藥甘草湯、活血舒筋丸、固腰湯、當(dāng)歸補(bǔ)血湯、益氣養(yǎng)經(jīng)湯等常用方的組成。這些方劑的處方思想也體現(xiàn)了石氏傷科在固守的基礎(chǔ)上以通為治，在固腎強(qiáng)脊之中，通利祛邪，標(biāo)本兼治[5-6]。此外，林定坤教授臨證時常根據(jù)嶺南多濕的特點(diǎn)，加用祛風(fēng)除濕之藥，如獨(dú)活、防風(fēng)等。以上分析提示林定坤教授辨治骨傷科疾病處方用藥的基本特點(diǎn)是對石氏傷科經(jīng)驗(yàn)方、骨傷科經(jīng)典方的繼承和發(fā)揚(yáng)。