我國中藥指紋圖譜研究的可視化分析＊

曹雨晴，楚堯娟，劉克鋒，喬高星，趙 杰，杜書章

（鄭州大學第一附屬醫院 鄭州 450052）

中華瑰寶中藥（Chinese materia medica）歷史悠久，不僅具有我國傳統文化特色，而且在當代也有它獨特的優勢，受到了國際上的廣泛關注[1]。中藥及其中藥制劑所含化學活性成分復雜多樣，對所有化合物進行定性定量也十分困難，同時這些活性成分在治療方面也具有協同加和作用[2,3]。中藥的“整體性”和“復雜性”特點，決定了其相關研究的獨特性。近幾十年來，指紋圖譜技術（fingerprint technology）的應用和發展，使得對中藥現代化的研究有了長足的進步[4]。中藥指紋圖譜不僅能應用于考察中藥材產地、炮制加工、煎藥工藝等因素[5-7]，更能應用于中藥活性成分、真偽鑒別、質量控制和譜效關系研究等[8-11]。

本研究通過可視化分析的方法[12]，對我國中藥指紋圖譜的相關研究進行統計分析，總結其研究發展過程和研究熱點，為今后的研究提供參考和借鑒。

1 資料與方法

1.1 文獻來源

以“主題”為檢索項，以“中藥”并且“指紋圖譜”為檢索詞，檢索中國知網（CNKI）、萬方數據庫收錄的關于中藥指紋圖譜研究的文獻。檢索時間：時間不限，檢索實施日期為2019年8月13日。文獻排除標準：重復文獻、學位論文、報紙文章、會議論文和新聞報道。

1.2 文獻篩選檢索

由2 位研究者同時獨立進行，按照納入和排除標準進行文獻篩選，再經過交叉核對納入文獻，對有分歧而難以確定者通過討論或由第3位研究者決定。

1.3 數據分析

利用NoteExpress 文獻管理軟件和書目共現分析系統（BICOMB2.0）[13]，記錄文獻年度發表數量，發表期刊，作者及其發表文章數量，作者單位，關鍵詞等信息，進行數據整理、統計和分析。使用BICOMB2.0 軟件分別生成作者、作者單位、關鍵詞的共現矩陣和關鍵詞的詞篇矩陣。將共現矩陣導入Ucinet6.0 軟件和NetDraw2.0 軟件繪制作者、作者單位和關鍵詞的社會網絡圖。將關鍵詞的詞篇矩陣導入gCLUTO1.0 軟件進行聚類分析，得到關鍵詞的聚類可視化結果。

圖1 文獻發表年份分布

2 結果

2.1 文獻的一般情況

按擬定的檢索條件，在CNKI 和萬方數據庫分別檢索出相關文獻4752 篇和3776 篇，共8528 篇。用NoteExpress 軟件進行去重后余4272 篇。按排除標準進行篩選后最終入選4131篇。

2.2 文獻發表年份分布

我國中藥指紋圖譜研究發表文章數量整體上呈現出逐年上升趨勢，如圖1所示。具體情況如下：最早出現在1996年，到1999年之前，此類研究均非常少，每年不足5篇；2000年有所增加，發表19篇；2001年和2002年受到研究者的較多關注，但仍不超過100篇；2003年之后發文量明顯增加，且基本上逐年增長，至2017 年達到頂峰，突破300 篇（達到344 篇）；2018 年有所減少，但仍超過300 篇（322 篇）；因2019 年僅檢索至8 月份，故文獻數量在圖中呈現明顯下降趨勢，僅136篇。

2.3 文獻發表期刊分布

納入的中藥指紋圖譜研究共發表在701種期刊上（圖2），其中刊載文獻200篇以上的期刊僅2種，100篇以上的有7種，10篇以上的有66種，只發表1篇的期刊有375 種?？偟膩砜矗d文量超過10 篇的期刊占比僅10.699 0%（75/701），說明載文量高的期刊數量并不多。發表文獻數量超過100 篇的9 種期刊見表1，累計發文量達33.430 2%，其中有8 種期刊為中文核心期刊，《中草藥》以發文216篇位居第一。

圖2 期刊出現頻次及其數量分布圖

表1 發表文獻超過100篇的期刊

2.4 作者分布及合作關系

2.4.1 作者分布

參與中藥指紋圖譜研究發表文章的作者數量多達10014位（圖3），其中發文量超過100篇和50篇的作者各有1 位，超過40 篇和30 篇的作者各有3 位，超過20 篇的作者有8 位，超過10 篇的作者數量較多有90位，絕大多數作者（7111 位）僅參與發表1 篇文章。發表文章數量排名前20 位的作者見表2，占比僅0.199 7%（20/10014）的作者發文量累計百分比達3.971 9%，兩者相差20 倍。孫國祥以發表151 篇文章位居第一，是一位超高產的作者。

2.4.2 作者合作關系

對出現頻次≥10 的106 位作者進行合作關系分析，如圖4所示。圖中節點越大度越大，合作論文量越多則線越寬。圖中作者共分為9 個主要的研究團體：第1 個研究團體（A）由72 位研究者組成，中心度較大的10 位研究者分別是羅國安、畢開順、孫國祥、王義明、王躍生、饒毅、陳士林、葉正良、林瑞超和程翼宇；第2個研究團體（B）由賀福元、劉文龍、石繼連、羅英杰和鄧凱文5 位研究者組成；第3 個研究團體（C）由蔡先光、楊永華、易延逵和張水寒4 位組成；其余6 個研究團體（D-I）由2-3人組成。

圖3 作者出現頻次及其數量分布圖

表2 發文量排名前20位的作者

圖4 作者的合作關系分析

2.5 作者單位分析

2.5.1 作者單位分布

參與中藥指紋圖譜研究的作者單位共計3519 個（圖5），其中發文量超過300篇單位有1個，超過200篇的研究單位有3 個，超過100 篇的機構有6 個，絕大多數單位（2643家，占比75.106 6%）僅參與發表1-2篇文章。發表文章數量排名前10 位的單位見表3，其中8所為中醫藥大學、2 所為藥科大學。沈陽藥科大學以發表319篇文章位居第一。

2.5.2 作者單位合作關系

對于作者單位的合作網絡分析，采用百分比法[14]，選取出現頻次≥23 的87 個單位（累計百分比為39.907 8%）進行合作關系分析，如圖6 所示。圖中節點越大度越大，單位合作論文量越多則線越寬。對中藥指紋圖譜研究的各單位形成了一個由71 個單位組成的大研究團體，其中中國中醫科學院、北京中醫藥大學和江西中醫學院3 個機構處于研究團體的中心，且中心性最大，與其它單位的合作也最多，是圖6中的最重要節點；河南中醫學院、中國中醫科學院中藥研究所、成都中醫藥大學、中國藥科大學、黑龍江中醫藥大學、山東中醫藥大學、中國食品藥品檢定研究院和廣州中醫藥大學這8 個研究單位是較重要的中間節點，其它處于邊緣的節點通過這些中間節點與中心節點聯系，共同組成了這個合作廣泛的大研究團體。

圖5 作者單位出現頻次及其數量分布圖

表3 發文量排名前10位的作者單位

2.6 關鍵詞分析

2.6.1 關鍵詞的一般情況

圖6 作者單位網絡分析

納入的中藥指紋圖譜研究文獻中共涉及6298 個關鍵詞，累計出現19171 次，具體頻次分布如圖7 所示。出現頻次越高的關鍵詞數量越少，超過1000頻次的只有 2 個，超過 100 頻次的有 9 個，有 4425 個關鍵詞僅出現1 次（占比為70.260 4%）。出現頻次前20 位的關鍵詞見表4，累計百分比為30.488 8%，指紋圖譜和高效液相色譜累計出現2098 次和1025 次，說明高效液相色譜是中藥指紋圖譜研究的最主要方法。

2.6.2 主要關鍵詞的網絡關系分析

對于關鍵詞的社會網絡分析，采用百分比法，選取出現頻次≥26的66個關鍵詞（累計百分比為39.992 7%）進行社會網絡分析，結果見圖8。圖中節點越大表示關鍵詞出現的頻次越高，質量控制、高效液相色譜、指紋圖譜、中藥、中藥材、質量評價處于中心位置與其他主要關鍵詞共同出現在同一篇文獻中的頻次最多。中藥指紋圖譜、化學成分、主成分分析、聚類分析、相似度、質量標準、化學模式識別、色譜指紋圖譜是次要節點，位于邊緣的節點如丹參、金銀花、黃芩、甘草、川芎、梔子、代謝組學、血清藥物化學、系統指紋定量法、中藥復方、標準湯劑等通過次要節點直接或間接的與中心節點聯系，說明這些內容是該領域研究的熱點。

表4 出現頻次前20位的關鍵詞

圖8 主要關鍵詞的社會網絡分析

圖9 主要關鍵詞的聚類樹狀圖

2.6.3 主要關鍵詞的聚類分析

圖10 主要關鍵詞的山峰可視化圖

對66 個主要關鍵詞構建66 × 66 的詞篇矩陣，進行聚類分析，生成聚類樹狀圖（圖9）和山峰可視化圖（圖10）?？梢姡兴幹讣y圖譜研究主要涉及7個主題。主題A：采用色譜指紋圖譜技術對中藥化學成分進行質量控制；主題B：中藥指紋圖譜研究在中藥鑒定、質量控制和譜效關系方面的研究進展；主題C：基于代謝組學和血清藥物化學研究的中藥現代化質量標準評價；主題D：采用高效液相色譜、薄層色譜技術對中藥標準湯劑和配方顆粒的指紋圖譜建立、相似度評價、主成分含量測定研究；主題E：川芎、當歸、黃芪、金銀花等含揮發油中藥的氣相色譜指紋圖譜分析；主題F：中藥的高效液相色譜指紋圖譜建立及其化學模式識別、化學計量學分析、主成分分析、聚類分析和相似度評價研究；主題G：應用HPLC 指紋圖譜的系統指紋定量法、紅外指紋圖譜和電化學指紋圖譜評價黃芩、甘草等中藥的質量。

3 討論

本研究檢索了CNKI 和萬方兩大中文數據庫，通過篩選后最終入選4131 篇關于我國中藥指紋圖譜研究的文獻。利用可視化分析的方法，對最終入選的文獻發表年份、期刊、作者、作者單位、作者及單位合作情況和主要關鍵詞情況等進行了分析。本研究的分析結果在一定程度上能夠反應出我國對中藥指紋圖譜研究的大體情況。

從文獻發表年份來看，我國關于中藥指紋圖譜的研究整體上呈逐年增長趨勢。1996 年，曹暉等[15]采用分子生物技術對中藥材蒲公英及其混淆品的基因組DNA 進行擴增，獲得鑒別蒲公英的DNA 指紋圖譜，這是國內發表的首篇有關中藥指紋圖譜的文獻。1996年至2000年之間，國內發表的文章多集中在將指紋圖譜應用于中藥鑒定和質量控制的可行性研究和討論上；2001 年開始，中藥具體品種的指紋圖譜研究才逐漸增多，直至2017年達到發文量高峰。

納入的中藥指紋圖譜研究共發表在701 種期刊上，刊載文獻數量不少于100 篇的9 種期刊的發文量占總發文量的比例超過30%，且8種為中文核心期刊?？梢姡l表中藥指紋圖譜研究的期刊相對較集中，期刊級別相對較高，說明此類研究的質量較高。

本研究顯示共計10014 位作者，涉及3519 家單位，在1996 年至2019 年之間參與中藥指紋圖譜相關研究。其中，發文量不少于5 篇的作者有486 位，涉及單位有493 家，說明長期從事中藥指紋圖譜相關系列研究的作者和機構較多。從作者的合作關系來看，中心度較高的作者羅國安（55 篇）、畢開順（33 篇）、孫國祥（151篇）、王義明（43篇）、賀福元（40篇）處于作者合作團隊的中心，且發文量均超過30 篇，說明該領域的高產作者之間的合作較緊密。根據作者單位的發文量排名，我們可以發現，發文量超過100 篇的10 家單位均是醫藥類大學，說明高等院校是進行中藥指紋圖譜研究的主要單位。從作者單位的合作關系來看，中國中醫科學院（98 篇）、北京中醫藥大學（253 篇）和江西中醫學院（64 篇）這3 個機構的中心度最大，與其他單位的合作關系最多；河南中醫學院（27 篇）、中國中醫科學院中藥研究所（43 篇）、成都中醫藥大學（198篇）、中國藥科大學（129 篇）、黑龍江中醫藥大學（122篇）、山東中醫藥大學（151 篇）、中國食品藥品檢定研究院（76 篇）和廣州中醫藥大學（121 篇）這8 個中間節點是團隊的重要紐帶。由此可見，參與中藥指紋圖譜研究的主要單位間的合作比較緊密，研究成果（發文量）也比較多。

納入文章所涉及主要關鍵詞的可視化分析結果顯示，中藥指紋圖譜研究的最主要分析方法是高效液相色譜法，主要目的是對中藥進行質量控制和真偽鑒定，研究的熱點中藥品種有丹參、金銀花、黃芪、黃芩、甘草等，研究的熱點方向有主成分分析、聚類分析、譜效關系、中藥現代化、系統指紋定量法、化學模式識別、揮發油、代謝組學、血清藥物化學等。通過聚類分析所得的7 個研究主題均是沿著上述熱點方向展開的。主題A：色譜指紋圖譜的最基本屬性是整體性和模糊性，很好的契合了中藥“整體性”和“復雜性”的特點，且中藥中任何單一活性成分均不能反映中藥的真偽優劣[16]。因此，采用色譜指紋圖譜對中藥化學成分進行分析，是中藥質量控制的一種有效、可行的方法[17]；主題B：隨著現代分析技術的進步，指紋圖譜技術在中藥鑒定、質量控制和譜效關系方面的研究進展也備受關注[11,18]；主題C：代謝組學主要研究生物體代謝網絡和整體內在代謝變化，具有整體性、系統性的特點，與中藥作用的多靶點、整體協調機制具有相似性，廣泛應用于中藥質量控制[19]。中藥血清藥物化學研究通過對含藥血清進行分析，研究中藥藥效物質基礎，進而準確評價中藥質量[20]；主題D：中藥標準湯劑和配方顆粒高效液相色譜、薄層色譜指紋圖譜的建立、相似度評價及主成分含量測定研究；主題E：中藥揮發油藥理作用廣泛，其質量的穩定是保證中藥發揮臨床療效及安全性的前提[21]。采用氣相色譜指紋圖譜技術對川芎、當歸、黃芪、金銀花等中藥所含揮發油進行分析，用于中藥揮發油的質量控制研究[22]；主題F：中藥的高效液相色譜指紋圖譜建立及其化學模式識別、化學計量學分析、主成分分析、聚類分析和相似度評價研究；主題G：應用HPLC 指紋圖譜的系統指紋定量法、紅外指紋圖譜和電化學指紋圖譜評價黃芩、甘草等中藥的質量。

中藥指紋圖譜技術是評價中藥優劣、鑒別真偽、區分物種、質量控制和譜效關系研究的有效方法。中藥指紋圖譜技術所運用的現代分析方法主要有高效液相色譜法、氣相色譜法、薄層色譜法和紅外光譜法等，其中高效液相色譜法主要用于中藥中各種化學成分的分析檢測，氣相色譜法主要用于分析中藥中小極性成分、揮發油或衍生化后可生成揮發性成分的化學成分的分析，薄層色譜法和紅外光譜法常用于中藥的真偽鑒別。采用的指紋圖譜數據評價方法有化學模式識別、主成分分析、聚類分析和相似度評價等。

中藥譜效關系的研究將化學指紋圖譜和中藥藥效相結合，建立“譜-效”數學模型，闡明了中藥藥效的物質基礎，用于評價中藥的內在質量。代謝組學作為系統生物學的重要組成部分，其研究方法具有整體性、系統性特征，與中藥指紋圖譜相結合應用于中藥及其復方制劑的質量控制、作用機制研究、藥效研究和安全性評價研究等方面，前景廣闊。血清藥物化學研究即是運用色譜指紋圖譜技術對中藥進入生物體內吸收代謝前后的各種化合物的相對含量變化及其生物活性進行解析，進而對中藥的藥物活性成分進行篩選和分析，確定其藥效物質基礎，準確評價中藥質量。隨著中藥現代化研究的快速發展，中藥指紋圖譜技術不僅應用于中藥的質量控制，而且廣泛應用于中藥的藥效物質基礎研究、體內代謝變化研究以及作用機制研究等方面。

本研究的不足之處在于：只納入了我國學者中文發表的有關中藥指紋圖譜研究的期刊論文，缺乏外文相關文獻，導致數據選擇上可能存在偏倚；對納入文獻的主要關鍵詞進行聚類分析，可能導致主題的聚類偏差。

綜上所述，我國中藥指紋圖譜研究的發文量呈逐年增長趨勢，發表的期刊相對集中且級別較高，長期從事相關研究的作者和研究機構較多，高產作者和研究機構合作也較緊密。通過聚類分析得到7個研究主題，較全面的總結了當前的研究熱點，以期為今后的研究提供參考和借鑒。