基于數據挖掘的利水功效中藥藥性與有效成分關聯規律研究

劉景亮，裴麗，李楊，史磊

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基于數據挖掘的利水功效中藥藥性與有效成分關聯規律研究

劉景亮，裴麗*，李楊，史磊

黑龍江中醫藥大學圖書館，黑龍江 哈爾濱 150040

呈現利水功效中藥藥性與有效成分的作用規律，揭示其間關聯內涵。選取90味常見利水功效中藥，以古今文獻資料為基礎數據建立數據集，利用數據挖掘技術，對這些中藥的藥性與有效成分的內在聯系進行關聯規則分析。歸上焦利水功效中藥以性溫、味辛為主，其有效成分以黃酮類居多，萜類其次；歸中焦利水功效中藥以性平、味甘為主，其有效成分以萜類居多，甾體類其次；歸下焦利水功效中藥以性寒、味苦為主，其有效成分以萜類居多，黃酮類其次。通過對利水功效中藥藥性與有效成分的整理與關聯規則分析，為利水中藥理論研究與科學詮釋提供借鑒。

中藥藥性；利水功效；有效成分；數據挖掘

中藥藥性理論是中藥學理論體系的重要組成部分，是關于性、味、歸經等特殊內在聯系的復雜理論。而此理論又以中藥性味理論為中心，中醫性味理論則以物質為基礎。因此，本文通過收集、整理、統計分析不同歸經利水中藥藥性及有效成分的數據，研究藥性與有效成分的關系，揭示中藥藥性與有效成分之間存在的規律與科學內涵。

1 資料與方法

1.1 數據來源

首先，通過《中華人民共和國藥典（2010年）》《現代中藥學大辭典》《中華本草》《中藥志》等文獻，并請教中藥專家，確定了常用具有利水功效中藥122味；然后，利用《中藥原植物化學成分集》（2009年）[1]對122味利水功效中藥的化學成分信息進行檢索，去除動物藥、礦物藥以及尚未明確有效成分的植物藥以后，得到植物藥90味；最后，參考《中華醫典》《中華人民共和國藥典（2010年）》《中華本草》，對具有利水功效的90味中藥性味歸經、功效主治和有效成分信息進行系統收集整理。

1.2 方法

將90味利水功效中藥的名稱、科屬、性味歸經、功效主治、有效成分資料信息輸入計算機，建立基礎信息數據庫。采用NetDraw與SAS 9.1.3軟件對中藥基本信息進行統計分析與數據挖掘。

1.3 有效成分分類標準

參考《中藥原植物化學成分集》（2009年），確定中藥的有效成分，然后根據成分“母核”的特征確定其歸屬的成分大類，具體分為萜、黃酮、甾體、生物堿、苯丙素、揮發油、脂肪酸、酚酸、糖、醌、有機含硫化合物等類。

2 結果與分析

2.1 藥性分析

基于90味利水功效中藥數據庫，對性（寒、熱、溫、涼、平），味（辛、甘、酸、苦、咸、淡），歸經（肺、心、脾、肝、腎、大腸、小腸、胃、膽、膀胱、三焦、心包）三個數據集[2]進行統計分析，見表1至表3。

對90味利水功效中藥的“四性”進行分析，結果顯示，寒、熱藥性數據量分布差異較大，屬于寒性藥物59味，如京大戟、澤漆、苦參、蘆根等，占總數的65.56%；熱性藥物4味，為巴豆、豬苓、萊菔子、牽牛子，占總數的4.44%；平性藥物53味，如路路通、佩蘭、郁李仁、川牛膝等，占總數的58.89%；溫性藥物41味，如千金子、劉寄奴、旋覆花、白術等，占總數的45.56%；涼性藥物26味，如金錢草、番瀉葉、絲瓜絡、羅布麻等，占總數的28.89%。

對90味利水功效中藥的“五味”進行分析，結果顯示，苦、甘、辛味屬性的中藥數量較多。屬于苦味藥77味，如苦參、川楝子、關木通、梔子等，占總數的85.56%；甘味藥69味，如絲瓜絡、薏苡仁、玉米須、白茅根等，占總數的76.67%；辛味藥54味，如千金子、蔥白、淫羊藿、佩蘭等，占總數的60.00%。而淡、酸、咸味屬性的中藥數量較少，屬于淡味藥21味，如淡竹葉、通草、海金沙、鴨跖草等，占總數的23.33%；屬于酸味藥19味，如馬齒莧、浮萍、昆布、虎杖等，占總數的21.11%；屬于咸味藥14味，如昆布、白薇、決明子、枳實等，占總數的15.56%。

對90味利水功效中藥的歸經進行分析，結果顯示，歸肝、肺經的中藥數量較多，其中歸肝經中藥64味，占總數的71.11%；歸肺經中藥61味，占總數的67.78%；歸脾、腎、心、胃、膀胱、大腸、小腸經中藥分別為48、47、45、42、37、33、28味；歸膽、三焦、心包經的數量分別為11、8、6味，分別占總數的12.22%、8.89%、6.67%。

表1 90味利水中藥藥性分析

表2 90味利水中藥藥味分析

表3 90味利水中藥歸經分析

2.2 有效成分分析

90味利水功效中藥有效成分歸屬的大類主要有：萜、黃酮、甾體、生物堿、苯丙素、揮發油、脂肪酸、酚酸，分別為47、40、31、29、21、17、13、12味。見表4。

表4 90味利水中藥有效成分

2.3 利水功效中藥數據的關聯分析

2.3.1 利水功效中藥的分類 對90味利水功效中藥的藥性與有效成分大類數據集進行數據挖掘，所得相關數據信息分散，沒有呈現出規律。因此，為尋找利水中藥的性味、歸經等與有效成分的關系，將90味中藥按照三焦歸經理論[3]進行分類。

①上焦（26味）：蔥白、地錦草、巴豆、千金子、澤漆、浮萍、牛蒡子、劉寄奴、秦艽、旋復花、紫菀、佩蘭、麻黃、馬齒莧、郁李仁、五加皮、蒲黃、淫羊藿、芫花、魚腥草、桑白皮、葶藶子、香櫞、桂枝、矮地茶、萊菔子。

②中焦（25味）：海金沙、蘆根、淡竹葉、薏苡仁、玉米須、白茅根、絲瓜絡、車前子、番瀉葉、黃芪、杜仲、茯苓、豬苓、羅布麻、垂盆草、半邊蓮、白術、澤瀉、女貞子、鴨跖草、木賊、通草、玄參、生地黃、川牛膝。

③下焦（39味）：知母、金錢草、黃芩、益母草、澤蘭、甘遂、京大戟、決明子、苦參、兒茶、防己、昆布、刺蒺藜、路路通、茵陳蒿、川楝子、拳參、萹蓄、虎杖、羊蹄、白薇、香加皮、漢防己、關木通、赤芍、連翹、梔子、白花蛇舌草、桑寄生、桑枝、商陸、王不留行、萆薢、石韋、牛膝、牽牛子、黃柏、枳實、檳榔。

2.3.2 中藥藥性-有效成分關聯分析 中藥藥性與有效成分關聯分析采用數據挖掘技術中的關聯規則算法，支持度(Support)與置信度(Confidence)是此算法兩個重要屬性。支持度：P（X∪Y），表示X和Y這兩個項集在事務集Ｄ中同時出現的概率；置信度：P（Y|X），表示在出現項集X的事務集Ｄ中，項集Y也同時出現的概率[4-5]。兩者分別代表關聯規則的有用性與確定性。本研究對上焦、中焦、下焦利水功效中藥的性、味與有效成分數據集進行數據挖掘，呈現中藥藥性-有效成分的關聯規律。現以歸屬上焦中藥（26味）為例，詳細表述中藥藥性-有效成分的關聯關系，并分析關聯規律。中焦、下焦利水功效的關聯關系與分析亦同。

利用SAS 9.1.3的Enterprise Miner模塊對歸屬上焦的利水功效中藥的藥性與有效成分之間的關聯規則進行分析。為了保證藥性與有效成分分析具有一定的重復性，并對藥性分類準確預測，設置支持度不小于6%，置信度不小于30%。分析結果顯示，藥性溫與有效成分黃酮、萜關聯最為密切，支持度均為11.11%，置信度均為50%。其他關聯較為密切的是溫-苯丙素、平-黃酮、寒-黃酮、溫-生物堿、平-生物堿、平-揮發油等頻繁集。見表5。

表5 歸屬上焦利水功效中藥的藥性與有效成分的關聯關系

用同樣的方法對歸屬上焦的利水功效中藥的藥味與有效成分之間的關聯規則進行分析，藥性辛與有效成分黃酮關聯最為密切。苦-黃酮、辛-萜、辛-苯丙素、辛-生物堿、苦-萜、甘-黃酮、甘-萜、甘-生物堿等頻繁集的關聯密切程度依次遞減。見表6。

表6 歸屬上焦利水功效中藥的藥味與有效成分的關聯關系

為更好地呈現歸屬上焦中藥的四性、五味與有效成分三者之間的關聯規則，以NetDraw軟件為工具，基于不同歸經中藥的性、味與有效成分數據信息，構建歸屬上焦利水功效中藥的藥性、藥味與有效成分關聯網絡圖譜[6]。其中，藥性用圓形代表，藥味用方框代表，有效成分用三角代表。圓形、方框、三角的形狀越大（小），代表出現的頻次越高（低）。由圖1所示，并結合表5、6可知，歸上焦利水中藥以性溫、味辛為主，有效成分以黃酮類居多，萜類其次。

圖1 歸屬上焦利水功效中藥的藥性、藥味與有效成分關聯網絡圖譜

與上焦26味中藥藥性-有效成分關聯分析過程一樣，對中焦、下焦中藥數據集進行處理。結果顯示，歸中焦利水功效中藥以性平、味甘為主，其有效成分以萜類居多，甾體類其次；歸下焦利水功效中藥以性寒、味苦為主，其有效成分以萜類居多，黃酮類其次。

3 討論

基于關聯規則的數據挖掘技術是發現隱藏在海量數據中知識關聯的重要方法，廣泛應用在中醫藥研究各個領域。它將傳統文獻規范化、系統化，揭示其內在關聯關系，對促進中醫藥現代化研究具有重要的現實意義。但是傳統中醫藥文獻所載的中藥性味、歸經等有諸多意向判斷內容，具有自身特殊性。針對中藥藥性等一些不確定性因素，數據挖掘技術在中醫藥領域應用仍需進一步研究與探索。

本項研究以相關中醫古籍、中醫現代文獻為基礎，通過資料檢索收集、整理與統計，以不同歸經的90味常見利水中藥藥性-有效成分為核心，利用關聯規則的數據挖掘技術，系統揭示兩者的關聯性。此方法基于事實，科學可行，對研究中藥藥性與有效成分的作用規律提供了新的思路和借鑒。

[1]周家駒，謝桂榮，嚴新建.中藥原植物化學成分集[M].北京：科學出版社,2009.

[2]柳俊國.關于中藥性味與現代藥學的聯系[J].中國衛生產業,2013(6):171.

[3]于麗，李渡斌，董尚樸，等.中藥歸經規律及其量化思想研究[J].中醫雜志,2012,53(12):991-994.

[4]于紅艷，許成剛.關聯挖掘技術在中藥藥性及其他屬性間關系的應用研究[J].中國實驗方劑學雜志,2013,19(14): 343-346.

[5]楊雪梅，賴新梅，陳梅妹，等.挖掘中藥功能組合判定五臟歸經的規律[J].福建中醫藥大學學報,2013,23(2):49- 52.

[6]王耘，李江，石宇峰，等.面向數據挖掘的中藥藥性與功效數據庫的建立[J].中國中醫藥信息雜志,2010,17(9): 95-97.

A Study on Association Rules of Chinese Herbal Properties and the Effective Components in Diuresis Efficacy Based on Data Mining

Liu Jingliang, Pei Li*, Li Yang, Shi Lei

(Library of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin Heilongjiang 150040, China)

To present action laws of Chinese herbal properties and the effective components in diuresis efficacy; to reveal the associated connotation.This study selected 90 kinds of common Chinese medical herbs of diuretic efficacy. Ancient and modern medical literature was employed as basic data to construct database. Data mining technology was used to analyze the intrinsic relation between Chinese herbal properties and effective components of these Chinese medical herbs by use of the association rule.The Chinese medical herbs of upper Jiao diuresis efficacy are given priority to warm in nature, and acrid in taste. Their effective components are in the majority of flavonoids, and then terpenoids followed; the Chinese medical herbs of middle Jiao diuresis efficacy are given priority to ping in nature, and sweet in taste. Their effective components are in the majority of terpenoids, and then steroidal followed; the Chinese medical herbs of lower Jiao diuresis efficacy are given priority to cold in nature, and bitter in taste. Their effective components are in the majority of terpenoids, and then flavonoids followed.Through collecting and analyzing association rules of Chinese herbal properties and effective components in dieresis efficacy, this study provided a reference for researches on diuretic medicine theory and science interpretation.

Chinese herbal property; dieresis efficacy; effective component; data mining

10.3969/j.issn.2095-5707.2014.05.003

黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2012010589）；黑龍江省教育廳人文社會科學研究項目（12532355）

劉景亮，館員，研究方向：情報學，中醫藥信息學。E-mail：aaronljl@163.com

通訊作者：裴麗，研究館員，研究方向：醫史文獻學，醫學信息學。E-mail: peili0221@163.com

2014-05-21

編輯：魏民