基于R語言探討古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥的中藥用藥規(guī)律

胡容瑞， 曾智君， 關宏剛， 梁曉靜

（1.廣州中醫(yī)藥大學第八臨床醫(yī)學院，廣東佛山 528000；2.廣州中醫(yī)藥大學針灸康復臨床醫(yī)學院，廣東廣州 510006；3.佛山市中醫(yī)院，廣東佛山 528000；4.廣東黃埔衛(wèi)生職業(yè)技術學校，廣東廣州 510006）

骨質疏松癥（osteoporosis，OP）是一種以骨組織微結構損壞、骨量減少，進而骨脆性增加、以骨折多發(fā)為特征的全身性骨病[1]，其發(fā)病率與年齡增長密切相關。隨著社會人口的老齡化，骨質疏松癥和骨質疏松性骨折發(fā)病率不斷上升。中國骨質疏松癥流行病學調查結果表明，我國65 歲人群骨質疏松癥患病率至2018 年已高達32.0%[2]。骨質疏松癥早期通常無明顯的臨床表現，隨著病情的進展，患者會出現脊柱變性、骨痛、骨折等癥狀。其中骨質疏松性骨折的危害最大，是導致老年患者致殘和致死的主要原因之一[3]。現代醫(yī)學防治骨質疏松癥的措施主要包括調整生活方式等基礎干預措施、藥物干預、康復治療等，其中藥物治療多采用阿侖膦酸鈉、唑來膦酸、利塞膦酸鈉、狄諾塞麥等，但這些藥物均有不同程度的不良反應[4]。

中醫(yī)學將骨質疏松癥歸屬為“骨痿”“骨枯”“腎痿”等范疇。骨痿在《素問·痿論》即有記載：“腰脊不舉，骨枯而髓減，發(fā)為骨痿”，此處的骨痿為其廣義的概念，為“五體痿”之一。腎主骨，古今醫(yī)家均認為骨痿的發(fā)病與腎虧髓減密切相關[5]。現代研究[6-7]表明，中藥可通過多靶點、多途徑、多器官、多環(huán)節(jié)對骨代謝進行調節(jié)，改善骨穩(wěn)態(tài)，從而達到防治骨質疏松癥的目的，且不良反應少，患者易于接受。中藥防治骨質疏松癥的療效確切，但涉及方藥眾多，目前暫未見中藥防治骨質疏松癥用藥規(guī)律的報道。

《中華醫(yī)典》收錄了中國歷代醫(yī)學古籍1 156部，是對歷代中醫(yī)古籍進行全面系統(tǒng)整理而制成的大型電子叢書，匯集了新中國成立前的歷代主要中醫(yī)著作。R語言是一款可進行數據處理、計算和制圖的軟件系統(tǒng)，運用相應程序包可實現對數據庫數據的處理分析及可視化。本研究通過收集第5版《中華醫(yī)典》古代文獻中中藥治療骨質疏松癥的方藥信息，運用R 語言挖掘中藥治療骨質疏松癥的用藥規(guī)律，以期為其臨床用藥提供借鑒。

1 資料與方法

1.1 文獻數據來源與檢索策略以“骨痿”“骨枯”“腎痿”為關鍵詞，對第5 版《中華醫(yī)典》中“方書類-綜合方書”部分的中醫(yī)典籍進行檢索。

1.2 方藥數據的篩選納入以下方藥：（1）方藥針對的是符合《中醫(yī)病證診斷療效標準》“骨痿”“骨枯”“腎痿”診斷的患者；（2）為內服方劑，劑型不限；（3）方劑組成相同，藥物劑量不同的亦納入；（4）引用前人或互相引用的方劑只納入最早出現的方劑；（5）方劑組成相同但名稱不同的方劑僅納入1 次。

排除以下方藥：（1）有證候或方名，但無具體藥物組成的方劑；（2）外用的中藥方劑；（3）重復的方藥；（4）以“骨痿”“骨枯”“腎痿”關鍵詞作為修飾性詞語，實際與骨痿等無關的條文下的方藥。

1.3 中藥名稱規(guī)范化本研究參照《中華人民共和國藥典》（2020 年版）[8]和《中藥學》[9]，對納入文獻方藥中的中藥名稱進行規(guī)范化處理，如將“山萸肉”統(tǒng)一規(guī)范為“山茱萸”，將“破故紙”統(tǒng)一規(guī)范為“補骨脂”等。

1.4 數據處理與分析方法由兩名研究人員獨立提取文獻中涉及的中藥方劑并輸入Excel 表，建立數據庫，并由雙方交叉核對以保證數據的準確性。基于R 語言（V4.2.1）統(tǒng)計分析的功能，對數據庫中的中藥數據進行處理：（1）通過reshape 函數實現中藥數據的二分類量化，其中方劑名稱、中藥名稱分別作為該數據庫的行名及列名，根據某個方劑中的中藥的使用情況進行數字化標記，使用的中藥標記為“1”，未使用的中藥標記為“0”。（2）通過ggplot2 函數實現中藥使用頻次分析，并根據研究需要分析高頻中藥的用藥情況，揭示治療骨痿的有效中藥。（3）通過arules、arulesViz 函數實現藥物之間的關聯(lián)規(guī)則分析及關聯(lián)規(guī)則的可視化。（4）中藥數據的聚類分析通過利用函數包，選擇合適的聚類數目，并分析每類中藥功效特點，以探討治療骨痿的方藥組方規(guī)律。

2 結果

通過檢索第5版《中華醫(yī)典》并對檢索得到的文獻資料進行篩查，最后得到方藥88 首，中藥183 味，用藥總頻次為902次。

2.1 高頻中藥的頻次分析對篩選得到的治療骨質疏松癥方劑中的中藥進行頻次統(tǒng)計，其中高頻中藥（使用頻次≥10 次）有25 味，使用頻次居于前5 位的依次為牛膝（41 次）、熟地黃（37 次）、菟絲子（33 次）、肉蓯蓉（32 次）、杜仲（30 次）。高頻藥物的頻次及頻率（頻次/188×100%）分布見表1。

表1 古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方劑中的高頻藥物分布（使用頻次≥10次）Table 1 The distribution of the high-frequency（medication frequency ≥10 times）herbs in the prescriptions for osteoporosis recorded in the ancient Chinese medical literature

2.2 高頻中藥的功效分析根據《中藥學》[9]中的藥物分類標準，對上述25 味高頻藥物進行分類，結果見表2。由表2 可知，治療骨質疏松癥的藥物類別主要為補虛藥、利水滲濕藥、收澀藥、清熱藥、溫里藥、祛風濕藥。

表2 古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方劑中的高頻藥物的功效歸類Table 2 Classification of the therapeutic actions of the high-frequency herbs in the prescriptions for osteoporosis recorded in the ancient Chinese medical literature

2.3 高頻中藥的關聯(lián)規(guī)則分析關聯(lián)規(guī)則的強度采用支持度、置信度和提升度度量，其中支持度是指事務中同時包含甲和乙的百分比；置信度是指包含甲的事務中同時包含乙的百分比；提升度是用于判斷規(guī)則甲＝＞乙中的甲和乙是否獨立，當提升度＞1時表示甲與乙相互獨立，提升度越大提示關聯(lián)性越強。應用R 語言的arules 程序包，采用Apriori 算法，設置支持度≥0.1，置信度≥0.51，共得出281 條關聯(lián)規(guī)則（圖1）。關聯(lián)規(guī)則支持度居前20 位的結果如表3 所示。關聯(lián)規(guī)則的可視化網絡圖見圖2。其中關聯(lián)度最高的前5 個藥對為熟地黃-牛膝、菟絲子-肉蓯蓉、菟絲子-牛膝、肉蓯蓉-牛膝、杜仲-牛膝。

圖1 古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方劑中的高頻藥物關聯(lián)規(guī)則平行坐標圖Figure 1 Parallel coordinates plot for the association rules of high-frequency herbs in the prescriptions for osteoporosis recorded in the ancient Chinese medical literature

圖2 古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方劑中的高頻藥物的關聯(lián)規(guī)則網絡展示圖Figure 2 Network diagram of the association rules of the high-frequency herbs in the prescriptions for osteoporosis recorded in the ancient Chinese medical literature

表3 古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方劑中的高頻藥物的關聯(lián)規(guī)則（支持度≥17.0%）Table 3 The association rules of the high-frequency herbs in the prescriptions for osteoporosis recorded in the ancient Chinese medical literature（support ≥17.0%）

2.4 高頻中藥的聚類分析對治療骨質疏松癥方劑中的高頻中藥進行層次聚類分析，主要可聚為八類，結果見圖3。從聚類結果中提取得到的常用藥物組合為鹿茸-萆薢-附子、肉桂-黃芪、黃柏-石斛-巴戟天-人參、知母-澤瀉-木瓜-白芍-補骨脂、龜甲-山茱萸、牛膝-熟地黃、杜仲-菟絲子-肉蓯蓉、當歸-茯苓-五味子-山藥，這些藥物常與其他藥物組合搭配使用治療骨質疏松癥。

圖3 古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方劑中的高頻藥物的層次聚類分析結果Figure 3 Results of the hierarchical cluster analysis of the high-frequency herbs in the prescriptions for osteoporosis recorded in the ancient Chinese medical literature

3 討論

3.1 藥物頻次分析本數據挖掘基于《中華醫(yī)典》采用R 語言對古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥的方藥進行分析，結果共得到治療骨質疏松癥的方劑88 首，總使用頻次為902 次。使用頻次≥10 次的高頻中藥有25 味，其中居于前5 位的依次為牛膝、熟地黃、菟絲子、肉蓯蓉、杜仲，均為具有補腎功效的藥物，這與目前中醫(yī)多從腎虛論治骨質疏松癥的思路相吻合。牛膝可逐瘀通經、補肝腎、強筋骨，主治腰膝酸痛、肝腎虧虛等。現代藥理學研究[10]表明，牛膝中的甾酮、牛膝含藥血清可促進成骨細胞的增殖，懷牛膝總皂苷可提高骨質疏松癥大鼠血鈣含量、血清骨鈣素（BGP）水平；增強堿性磷酸酶（ALP）活性，同時還可降低尿中羥脯氨酸水平，從而改善骨質疏松癥大鼠的骨代謝。熟地黃補血滋陰、益精填髓；菟絲子補益肝腎、固精縮尿。現代藥理學研究[11-12]表明，熟地黃提取物（RGX）和菟絲子總黃酮均可促進成骨細胞的增殖、分化及成熟，誘導破骨細胞凋亡，進而改善骨質疏松。肉蓯蓉補腎陽、益精血；肉蓯蓉提取液可增加小鼠骨小梁數量，改善骨小梁形態(tài)，具有抗骨質疏松作用[13]。杜仲具有補肝腎強筋骨的功效；杜仲皮及杜仲葉可通過調節(jié)雌激素水平，防止因雌激素缺乏引起的骨丟失和骨小梁結構的惡化，改善股骨的骨小梁微結構及股骨生物力學性能；杜仲種子中的總苷主要成分屬于環(huán)烯醚萜類，能顯著提高骨密度，增加股骨骨小梁的骨質面積，且可不同程度增加股骨中鈣、磷、鍶、鋅、鎂、鐵元素的含量[14]。

治療骨質疏松癥的高頻中藥按其功效主要可分為補虛藥、利水滲濕藥、收澀藥、清熱藥、溫里藥、祛風濕藥，其中大部分藥具有補腎的作用，如菟絲子、肉蓯蓉、杜仲、肉桂、附子、鹿茸、巴戟天、補骨脂補腎陽，五味子、石斛、龜甲滋腎陰，人參、黃芪益腎氣，牛膝、熟地黃、山茱萸可滋養(yǎng)腎精。氣屬陽，精歸陰，這些高頻藥物能從腎陰腎陽兩方面進行補腎，體現了“陰中求陽，陽中求陰”的特點。補腎陽中藥多趨向于調節(jié)骨吸收相關蛋白的表達，具有與骨吸收相關的植物雌激素樣作用[15]；補腎中藥可通過調節(jié)成骨細胞和破骨細胞的功能，改善骨重建過程中的骨形成和骨吸收，實現“陰成形，陽化氣”的骨重建[16]。此外，高頻藥物中的萆薢、黃柏、澤瀉、知母可瀉腎火，這與《素問·痿論》中的“腎氣熱……今水不勝火，則骨枯而髓虛，故足不任身，發(fā)為骨痿”的病機特點相符合，即骨痿與患者在過勞狀態(tài)下外感邪熱進而累及腎精有關，通過瀉腎之邪熱可治療骨痿。骨痿的發(fā)生，腎虛為主要病因，肝虛、脾虛、血瘀均為重要因素[17]。《靈樞·本藏》曰：“經脈者，所以行血氣而營陰陽，濡筋骨，利關節(jié)者也。”氣血通過經脈濡養(yǎng)骨骼，若氣血瘀滯，瘀阻經脈，可致筋骨關節(jié)失養(yǎng)而出現痿廢。同時，氣血虛弱時，無以濡養(yǎng)骨骼關節(jié)，也會導致筋骨萎軟無力。高頻藥物中的牛膝、當歸活血補血，白芍養(yǎng)血，黃芪、人參益氣行血，這些藥物可通過益氣養(yǎng)血而活血治療骨痿。脾為后天之本，腎為先天之本，先天之精有賴后天水谷精微的不斷充養(yǎng)，才可滋養(yǎng)骨骼。脾虛及腎，也可以誘發(fā)骨質疏松癥。此外，骨痿鮮有急癥，多為沉疴舊疾，患者腎虛日久，必會影響到脾，所以通過補腎來治療骨痿時，需兼顧健脾，以充養(yǎng)氣血生化之源。同時，脾虛易生濕，濕邪侵襲，易生骨痛，用茯苓、木瓜健脾祛濕，健脾與利濕同行，改善骨痿。

3.2 組方特色分析聚類分析結果顯示，治療骨質疏松癥的高頻中藥主要聚為八類。聚類1（鹿茸-萆薢-附子）中的鹿茸、附子補腎之真陽，萆薢利濕瀉濁，扶正祛邪，標本兼治。聚類2（肉桂-黃芪）具有溫通經脈、益氣行滯通痹之功。聚類3（黃柏-石斛-巴戟天-人參）可滋腎陰補腎陽益腎氣，調和陰陽。聚類4（知母-澤瀉-木瓜-白芍-補骨脂）具有瀉熱舒筋之功。聚類5（龜甲-山茱萸）中的龜甲益腎強骨、固精止崩，山茱萸補益肝腎、收澀固脫，補斂并用。聚類6（牛膝-熟地黃）可補腎填精，二藥且同歸肝經，肝腎同源；牛膝偏運，還可逐瘀通經；熟地黃偏補，可補血滋陰，兩者共用，補運并行，使得血行通暢，濡養(yǎng)骨髓。聚類7（杜仲-菟絲子-肉蓯蓉）的藥物均為補陽藥，補肝腎強筋骨，相須為用。聚類8（當歸-茯苓-五味子-山藥）中的當歸補血，五味子、茯苓、山藥益氣，氣血同調，扶正祛邪。

關聯(lián)規(guī)則分析結果顯示，熟地黃-牛膝、菟絲子-肉蓯蓉、菟絲子-牛膝、肉蓯蓉-牛膝、杜仲-牛膝為關聯(lián)度最高的前5個藥對，均具有補益肝腎之功。菟絲子-牛膝中的菟絲子還可固精，取補斂并用之意，肉蓯蓉-牛膝二藥均有補腎益精之功，牛膝偏于補腎精，肉蓯蓉偏于溫腎陽，從陰引陽，從陽引陰，達到陰陽雙補之功。這些藥物組合通過搭配可增強療效，均遵循了“補腎益髓”之原則，體現了古代醫(yī)家治病求本的思路。

4 小結

本數據挖掘結果顯示，古代中醫(yī)文獻中治療骨質疏松癥方藥以補虛藥為主，重視利水滲濕藥、益氣活血藥、收澀藥的使用，牛膝、熟地黃、菟絲子、肉蓯蓉、杜仲為其核心藥物；提示古代醫(yī)家治療骨質疏松癥遵循補腎的基本原則，同時不忘濕濁、血瘀、脾虛等病因的治療。高頻藥物均有補腎作用，在骨質疏松癥的不同階段通過加減配伍方藥來側重補腎陰或補腎陽，以精準治療骨質疏松癥。挖掘得到的核心藥物組合可為骨質疏松癥的中藥治療和新藥研發(fā)提供一定的參考。

由于本數據挖掘僅基于第5版《中華醫(yī)典》中的古代中醫(yī)文獻進行篩選，其結論代表性較局限。今后需擴大文獻數據來源（如納入現代中醫(yī)文獻），將中醫(yī)證型與用藥劑量納入分析，以使其結論更具代表性。