數據挖掘在中醫治療帕金森病中的運用和展望

趙亞偉,張 睿,蘇志偉,陳領然

(1. 河北省中醫院,河北 石家莊 050011;2. 河北中醫學院,河北 石家莊 050011)

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)又稱為震顫麻痹,屬于祖國醫學“內風”“顫病”的范疇,古籍記錄有“顫”“震”“掉”“搖”之稱[1],是一種常見于中老年的神經系統變性疾病。西醫認為其是一種常見的神經退行性疾病,具有進行性、多發性和起病隱匿等特點[2],多發于中老年人。該病的病因及發病機制尚未完全明了。目前,口服多巴絲肼仍然是帕金森病的首選治療方法,但服藥過程中常出現肌肉痙攣、痠痛,精神障礙,運動失調,以及白細胞、血小板減少等不良反應[3]。中醫治療帕金森病具有獨特優勢,可以明顯提高療效,減輕西藥不良反應,尤其在疾病早期和改善帕金森病癥狀方面,中醫藥及其特色療法具有明顯的治療優勢[4]。西醫治療藥物以及方法較為單一,不少的患者隨疾病進展到中后期,不斷增加服用藥物的時間、劑量或種類,服用藥物所產生的毒副作用也隨之增加,最終對患者的生活質量造成嚴重的影響[5]。而中醫治療帕金森病存在著疾病證型繁瑣、治療藥物以及方法多樣等現狀,利用數據挖掘技術找出核心證型,歸納出核心組藥、針刺的核心選穴以及配伍,從而改進中醫對帕金森病的治療,提高帕金森病的臨床療效具有較大的意義。現將基于數據挖掘技術探索中醫治療帕金森病的研究概況總結如下。

1 數據挖掘的本質和過程

數據挖掘是一種新型的數據分析技術,隨著信息化時代的不斷發展,數據挖掘技術在各行各業中的應用也隨之越來越廣泛[6]。數據挖掘是從大量的、不完整的信息中提取出有意義的模式知識的過程[7],它基于統計學、人工智能和數據庫對海量數據進行選擇,運用統計學的知識對所選擇的大量數據進行處理、分析,最后得出在大量數據背后隱匿的,不被人注意或者發現的規律,針對這些在挖掘后得出的信息來做出較為科學的判斷、決策以及預測[8]。

數據挖掘的具體過程大致分為四個階段:第一階段是確定目標。目標的選擇起著基石的作用,是整個工作的根基,后續所有的工作都是在為達到目標而開展。第二階段是數據的準備和選擇。此階段是開展數據挖掘工作的關鍵一項,也是所占工作比重最大的階段。在進行該階段工作時可以通過合理的設計將其化整為零,分割為幾個小的步驟,從而使挖掘工作實現較為科學的建設和處理。第三階段就是數據挖掘本身。即開展數據挖掘的具體工作。數據挖掘針對不同的資料采取不同的挖掘方式,例如頻數統計、聚類分析、關聯規則、因子分析、卡方檢驗、神經網絡、貝葉斯、決策樹等,通過選擇合適的方法,做完上述的準備工作,就可以具體實施挖掘工作。第四個階段就是將挖掘出來的信息加以整合、解釋和評估[8]。

2 數據挖掘的運用在中醫治療帕金森病中的背景

目前帕金森病主要分為兩大類臨床表現,其一是運動癥狀,多以靜止性震顫、肌強直、運動性遲緩及姿勢步態障礙為主要表現,其二是非運動癥狀,主要表現為感覺障礙、自主神經功能障礙以及精神和認知障礙[9],且本病在終末期給患者帶來包括軀體和精神心理上的各種困擾[10]。中醫在治療帕金森病的過程中有著明顯的優勢,例如可以改善患者的癥狀、延緩疾病發展的進程、減少后期并發癥等,但同時也存在諸如中醫對帕金森病的辨證分型繁瑣復雜、治療方案的多樣,缺乏統一的標準,一些文獻和報道,基于個案,存在臨床療效偶然性較大,結果重復較為困難等問題。因此可以利用數據挖掘技術來統一證候的分型,改進帕金森病的中醫治療方案。隨著醫學不斷地發展與變化,在當今時代學習和繼承發揚名醫名家的學術經驗,需要我們順應當代的發展潮流,運用新的、先進的技術手段對其進行研究[11]。中醫對帕金森病的認識與治療自古至今留下了豐富的文獻資料,將這些文獻資料和現代計算機方法相結合,可以開拓新的領域,將各種資料的信息內容進行重新排列,可以為中醫治療帕金森病拓展新的方法和思路。

3 數據挖掘在中醫治療帕金森病中的應用

3.1數據挖掘對于規范帕金森病證型的運用《中醫老年顫證診斷和療效評定標準(試行)》[12]試行草案規范了帕金森病的中醫證型分類,但由于中醫學辨證論治的特點,各醫家在診斷帕金森病時所劃分的證型依舊有所差異,因此可以采用數據挖掘來總結前人及現代醫者的診斷證型,將帕金森病所有證型去繁化簡,歸于一致。方銘等[13]殷洪峰[14]采取多標簽分類算法并分別提出DEML模式和PNCC模式來提供挖掘帕金森證型的方式。DEML模式具有較低的時間復雜度且在一定程度上能夠反映主證和次證之間的關系,PNCC模式能夠提升分類的準確性。兩者都能夠在一定程度上將醫生的診斷經驗模型化,優化數據挖掘證型的方式,探討證型之間的關聯性。詹秀菊[15]通過調取廣東省中醫院2009—2012三年被記錄存檔的帕金森患者的病例資料并參考英國PD協會腦庫臨床診斷標準[16-17],篩選出符合標準的相關病例資料,采取回顧性研究方案采集并整理出相關數據,利用Microsoft Access 2003數據庫技術整合完善數據資源,初步建立了廣東省中醫院帕金森病臨床信息數據庫,并通過利用數據庫中被完善整合的數據來探索帕金森病的證候要素分布規律,利用數據挖掘技術,總結出該病基本的證候要素及證候類型。陳宏志等[18]收集了山東和上海兩地的3家醫院共計277例帕金森病患者臨床病例、病案資料,從所提取資料中摘選相關信息并依據相關會議及指南規范有關帕金森病的診斷標準,證候及癥狀名稱規范按照《中醫藥學名詞》[19]、《中醫藥學名詞》、《中醫診斷學》[20]規范。其診斷標準具有高度的可信性和科學性,根據所制定診斷標準納入符合相關標準患者。利用回顧性調查方法以及應用SPSS 19.0統計軟件,首先對臨床病例以及病案中的中醫證候、中醫的診斷方法進行頻數描述性統計,再利用聚類分析中系統聚類方法在獲取分類結果后并對望、聞、問、切四診信息進行歸納總結,最后降頻處理將原始病例病案的75個證候名稱規范至5個證候,綜合相關指南以及頻數統計所得到的證型,歸納出本次數據挖掘所得到的4大核心證型,分別為痰熱動風證、氣血兩虛證、肝腎陰虛證、陽氣虛衰證。通過對兩地3家醫院的277例臨床資料進行分析可以得出此次3所醫院帕金森病患者臨床病例、病案資料在數據挖掘后所得出的證型以虛證居多,此種結果的主要原因是該病的患者群體多為老年人且這3所醫院的帕金森病住院患者病程遷延、加之久病損及肝腎,故以虛證居多。

陳宏志等[21]對30多年來研究帕金森病的現代研究文獻進行數據挖掘,利用SPSS 17.0統計軟件對其收集的信息進行頻數、聚類以及因子分析歸納總結出帕金森病的四大證候,分別為痰熱動風證、血瘀動風證、肝腎陰虛證、氣血兩虛證。該四種證型具有一定的代表性且在一定程度上將期刊文獻的診斷證型模型化,但該結果是從期刊文獻中挖掘所得,因此需要進一步的完善和臨床驗證。張麗萍等[22]對裘昌林教授全部出診門診所記錄的帕金森病患者病例資料進行數據挖掘,利用 SAS9.3、SPSS17.0 以及SPSS Clementine12.0軟件對其門診采取電子病歷采集系統所收集以及手寫處方等共計305例資料進行頻次分析后歸納總結出5大證型,分別為風陽上擾證、痰熱動風證、氣血不足證、肝腎不足證以及陰陽兩虛證,本次挖掘所得出的結果與帕金森病的中醫病因病機較為符合,在中醫的理論中帕金森病發病與腦髓相關,以肝脾腎為根本,發病多由肝脾腎虧虛、筋脈失養、陰虛風動而致。

目前中醫學界已基本確立了顫病的證型,隨著中醫不斷地發展,對于帕金森病的研究和認知也在不斷地完善,因此采用數據挖掘技術來更新并補充帕金森病的證型具有重要的意義。

3.2數據挖掘對于總結中藥治療帕金森病的運用中藥治療帕金森病具有獨特的優勢,臨床療效顯著,改善非運動癥狀作用效果突出。張麗萍等[23]納入2012年8月—2014年8月來自裘昌林工作室門診的所有帕金森患者電子及手寫處方資料,通過建立該工作室專用的數據庫,對其數據庫中65例帕金森患者使用的305首方劑進行數據挖掘,對于單味藥物采用頻次分析得出裘昌林教授經常使用的中藥,其中天麻、鉤藤、木瓜、萸肉等使用頻率較高,排列至高頻率用藥的前四。對于藥對采取聚類分析的方法,得到了復雜網絡關系圖,涉及159味中藥最終得出裘教授經常使用的排名前十的藥對。采用頻次分析法得出裘教授所采用的305方劑中頻率最高的10首處方。通過挖掘分析,過濾節點頻度≥150,得到10味組成方劑。在用藥方面通過數據挖掘中頻次分析和聚類分析可以總結出裘昌林教授在治療時注重補益肝腎、滋陰息風,并注重使用理氣潤腸、寧心安神等藥物,此說明裘昌林教授在治療帕金森病時兼顧患者出現的運動癥狀及非運動癥狀。在挖掘處方的結果中可以看出滋陰息風湯的使用頻率最高,其功效和主治符合帕金森病的中醫治療大法:滋陰息風、標本兼治。張麗萍等[23]通過建立數據庫并篩選數據庫中的305首處方,利用數據挖掘專用軟件SAS 9.3、SPSS 17.0以及SPSS Clemen-tine 12.0,采用頻數分析得到裘昌林教授治療帕金森病中使用頻率最高的經驗方劑,分別為滋陰息風湯、天麻鉤藤飲、自擬方、縮泉丸等,其中以滋陰息風湯使用頻率最高,體現了裘昌林教授重視補益肝腎、滋陰息風、寧心安神等治療原則。雖經驗方滋陰息風湯使用頻率最高,但其余各方仍能體現裘昌林教授辨證論治、隨證治之以及個體化治療的特點。

孫忠義等[24]檢索中國知網選取納入治療帕金森的中藥方劑并排除診斷及治療不明確的中藥方劑,利用專業數挖掘軟件對納入的108首方劑進行數據挖掘,通過利用中醫傳承輔助平臺中的頻次分析模塊歸納總結出治療帕金森病的藥物,其中使用頻次大于20的藥物共17種。通過該軟件歸納總結出上述108首方劑的組方規律,并通過頻次分析歸納總結出治療帕金森病常用的中藥藥對配伍。通過復雜系統熵聚類分析,可以演化出3～4味中藥的藥物核心配伍,并在該基礎上進行層次聚類分析,能夠得到14個備選新方。通過分析可以發現使用頻次較高的如白芍、天麻、熟地等藥物與帕金森病的中醫病因病機相符合,白芍具有酸甘養陰的功效,天麻、熟地能夠平肝息風、補血滋陰。通過藥物的配伍及組方規律分析得出這108首帕金森病方劑中以甘溫、苦寒、平性藥物居多,甘溫和平性藥物偏補,提示帕金森病中醫病機以虛為主且與多數中醫學家認為帕金森病的中醫病機一致。裴文慧等[25]從《普濟方》和《中醫方劑大辭典》收集相關并排除不符合標準的方劑共94首,通過利用中醫傳承輔助平臺對94首方劑中222味中藥進行頻次分析,從結果中可以看出用藥頻次≥5次的藥物為甘草、人參、防風、當歸、麻黃等。通過應用關聯規則分析,對該94首方劑進行組方規律分析可以歸納出常用藥對及中藥組合共19個。在熵聚類挖掘方法中基于改進的互信息法的藥物間關聯度分析可以歸納總結出50個藥對的關聯系數>0.02,并在該基礎上進行復雜系統熵聚類分析,可以演化出共計32個3～4味藥的核心組合。在上述工作完成的基礎上通過無監督熵層次聚類的新處方分析,可以得到18個新方聚類的組合。通過挖掘分析可以看出使用頻次靠前的藥物多以補益為主,兼有祛風、清熱之效,且使用頻率靠前的藥對既可以補益肝腎、氣血又可以祛風祛瘀,體現中醫治療帕金森病標本兼治的原則,通過無監督熵層次聚類挖掘得到的新處方能體現出中醫治療帕金森病扶正祛邪的基本大法。常學輝等[26]研究李鯉教授的處方,對124味藥物進行頻數分析,經過分析后可以得出李鋰教授有34味藥物的使用頻率在20次以上,并在該基礎上進行聚類分析得到4組聚類組方,其中當歸、茯苓、甘草、白芍是使用頻次最高的藥物,反映出李鋰教授治療帕金森病補虛緩急并重。通過挖掘分析李鋰教授處方可以看出其在治療帕金森病時靈活施治,注重辨證施治、標本兼顧,同時注重補瀉結合的特點。

由此可見運用數據挖掘可以發現古籍和名老中醫的組方規律以及背后的學術思想,實現對古籍、名老中醫經驗的記錄和傳承,對古籍和名老中醫的組方進行數據挖掘還可以總結出新處方,對總結和創新中醫治療帕金森病具有重要的推動作用。

3.3數據挖掘對于總結針灸治療顫病的運用 針灸診療是中醫治療帕金森病的重要組成部分,改善癥狀明顯且顯效迅速。李哲等[27]運用數據挖掘技術分析國內外現代化臨床針灸治療帕金森病的經穴選用規律,運用頻次分析及關聯規則分析總結出對于治療帕金森病,醫者所選取的腧穴主要位于頭頸部及四肢且督脈為所選最多的經脈。通過數據分析得出現代臨床針灸治療帕金森病多重視頭部選穴,注重祛肝風、補氣血、養筋脈,善用上下配穴法。關兆華等[28]搜索相關期刊文獻網站,核對并篩選符合標準的文獻共101篇,并在該基礎上建立針灸治療帕金森病的文獻數據庫,建立數據庫之后進行數據挖掘。對腧穴、經脈以及特定穴運用頻次統計分析,可以歸納總結出所選腧穴多集中在四肢及軀干。對腧穴配伍進行關聯分析可以總結歸納出太沖、合谷-風池在此101篇文獻里的245條針灸處方中使用頻率最高。通過挖掘后分析發現帕金森病的治療多以平肝養肝、息風柔筋,兼以補益氣血、活血化瘀為原則,注重標本兼治,且注重特定穴的使用,并初步總結出了古今治療帕金森病的針刺規律。治丁銘等[29]從知網、萬方等期刊數據庫中針灸治療帕金森病的相關文獻,制定納入和排除標準所得文獻55篇,運用中醫傳承輔助系統軟件進行挖掘分析。對腧穴、取穴所屬經脈、選穴部位以及特定穴進行頻次分析,歸納總結出治療帕金森病的穴位選取多集中在頭頸部及四肢,特定穴的選取多為交會穴、原穴以及下合穴。通過對取穴配伍進行關聯分析可以得出合谷-太沖、太沖-百會、合谷-足三里等為治療帕金森病的常用穴位配伍。通過挖掘分析可以發現治療帕金森病的腧穴的選取多注重補益氣血、調和陰陽,腧穴的配伍多為上下配伍和局部配伍,上下配伍可以起到調和陰陽升降之功,局部配伍可以疏通局部經絡之氣。盧安明等[30]通過中國知網、萬方等期刊數據庫篩選相關文獻共91篇,對主配穴腧穴、穴位歸經進行頻次分析,歸納總結出所選取帕金森病運動癥狀的治療穴位多集中在頭部及四肢。通過對針刺處方進行雙向聚類分析可以發現舞蹈震顫區和百會,頂顳前斜線、陽陵泉、太溪和曲池為帕金森病運動癥狀治療的常用穴位配伍。盧安明等[30]通過研究分析發現針刺治療帕金森病選穴多樣,但在治療過程中醫者對于針刺選穴具有一定的傾向性。通過穴位歸經頻次分析發現督脈、足少陽經、足陽明經、手陽明經、足太陽經為最常用的5條經脈,督脈上腦通髓,故針刺其可改善精神和運動癥狀,陽明經多氣多血可起益氣養血、柔經通絡之功,足少陽經循行于側頭部且旁絡陽維脈,既能安神開竅又能平息內外風。足太陽經能夠扶助正氣、調神止顫。通過對針刺處方進行雙向聚類分析發現十二正經與經外奇穴搭配共奏平肝息風、益氣養血、通經活絡止顫之功。

通過對針刺治療帕金森病的數據分析可以得出臨床針灸治療帕金森病的選穴規律、經驗穴并為針刺治療帕金森病的研究提供較為科學的依據。

4 小 結

近年來不少學者在中醫治療帕金森病方面進行了多方位、多角度、多層次的闡述,中醫治療帕金森病具有毒副作用小、用藥更安全等優勢。現階段,中醫藥對于治療帕金森病存在一些不足,可以通過數據挖掘在海量文獻中發現新知識,總結出經典古籍、醫案以及現代醫家診治帕金森病的規律。通過數據挖掘可以為中醫治療帕金森病提供相對具象且客觀的證據,并且能夠促進中醫治療帕金森病新劑型的研制,甚至研究出治療帕金森病的特效中藥方劑,可以為中醫治療帕金森病的現代研究創造條件,與現代醫學相結合開展綜合治療,最終提高帕金森病的臨床治療療效,為人類醫療事業做出貢獻。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突。