運用數(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、減少復(fù)發(fā)等方面具有明顯優(yōu)勢，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)方配伍過程具有無尺度復(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象，統(tǒng)計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)，運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析探討腎系疾病的用藥特點，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、陽痿、遺精、早泄共8個疾病，統(tǒng)計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，構(gòu)建適合數(shù)據(jù)分析挖掘的形式。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本文運用apriori算法對數(shù)據(jù)庫藥物進(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)項集之間的相互關(guān)系、因果結(jié)構(gòu)及項集的頻繁模式。支持度和置信度是關(guān)聯(lián)規(guī)則中的兩個重要概念，關(guān)聯(lián)規(guī)則形如X?Y的蘊含式，支持度描述X和Y兩個項集同時出現(xiàn)的概率，置信度表示出現(xiàn)項集X時項集Y也同時出現(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的開源免費跨平臺復(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，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)點越接近網(wǎng)絡(luò)中心點，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)計模塊計算節(jié)點平均度、緊密度、特征向量中心度及PageRanks[12-13]：①節(jié)點度指1個節(jié)點所擁有的鄰居節(jié)點的數(shù)目，節(jié)點度越大，說明此節(jié)點越重要；②節(jié)點緊密度是評價網(wǎng)絡(luò)中1個節(jié)點到達(dá)其他節(jié)點難易程度的參數(shù)，節(jié)點緊密度越高，與其他節(jié)點的關(guān)系越近；③特征向量中心度指網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點，與其他節(jié)點相互關(guān)聯(lián)，而且與其相連的節(jié)點也是較重要的節(jié)點；④Pageranks是根據(jù)網(wǎng)頁之間連接關(guān)系對網(wǎng)頁重要性進(jìn)行評分的算法，可用于說明節(jié)點的重要性。

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

對上述統(tǒng)計出的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虛藥(包括補氣類、補血類)、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)

對統(tǒng)計出的藥物進(jìn)行四氣、五味和歸經(jīng)分析，見圖2、圖3、圖4。可知，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)計時，將表里經(jīng)合并計算，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歸經(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%，運用數(shù)據(jù)挖掘中的apriori算法對409次用藥頻次進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，結(jié)果見表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個節(jié)點，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)點越大且越接近網(wǎng)絡(luò)中心點，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)點度為4.129，247個節(jié)點中大于平均節(jié)點度的共有31個。將節(jié)點度>7的節(jié)點拓?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。其中茯苓的節(jié)點度最高，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。

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

此外，對網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間邊的權(quán)重進(jìn)行計算，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)用的強度。邊權(quán)重越大，代表相連的2個藥物之間的關(guān)系越緊密，將權(quán)重值≥10的節(jié)點圖展示如下(圖6)。可以看出，配對頻度較高的是茯苓-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，為生命活動之根。腎精封藏則人生機旺盛，腎精失固則人衰，腎虛氣化失司則水液運化失常，水液潴留，郁而生熱，濕熱錯雜遍生百病，故治療以補虛養(yǎng)精為主，利水化濕清熱通調(diào)水道，使氣機恢復(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，故腎對應(yīng)坎，為坎水；五臟之心居上焦，應(yīng)南方，主火，其性屬陽，故心對應(yīng)離，為離火[14]。人體心腎關(guān)系上，正如《慎齋遺書》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。”故心腎陰陽水火升降互濟，可維持周身陰陽的協(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；甘草補脾益氣、清熱解毒；白術(shù)補氣健脾、利水滲濕；澤瀉、車前子、木通利水瀉熱；山藥益氣、補脾肺、澀精止帶；人參大補元氣；當(dāng)歸、熟地黃補血；生地黃清熱；山藥補脾腎。藥物配伍中，澤瀉-茯苓共奏利水之功；當(dāng)歸-甘草氣血同補，白術(shù)-茯苓健脾寧心，人參-甘草補虛力強。

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。《素問·水熱穴論》云：“腎司開闔，腎氣從陽則開……從陰則闔。故寒溫藥物相合，辛開苦降，可調(diào)理開闔，斡旋升降，使周身和合。”

綜上所述，采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析對中醫(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，從而加深對中醫(yī)臨床診療的認(rèn)知，并可對藥物進(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，對中醫(yī)臨床知識的客觀化、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。