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        關(guān)聯(lián)規(guī)則在中醫(yī)藥方劑專(zhuān)利挖掘中的應(yīng)用

        2019-10-23 10:19:16
        關(guān)鍵詞:方劑制劑

        數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining)是應(yīng)用一系列技術(shù)從大型數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中提取人們事先未知而潛在有用的隱含信息和知識(shí)的過(guò)程[1]。常用的數(shù)據(jù)挖掘方法主要有關(guān)聯(lián)規(guī)則、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)及聚類(lèi)分析等[2]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,關(guān)聯(lián)規(guī)則常用來(lái)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間隱含的關(guān)聯(lián)關(guān)系,如疾病與癥狀間的關(guān)聯(lián)規(guī)則[3]、疾病并發(fā)癥的關(guān)聯(lián)研究[4]、用藥和方劑配伍規(guī)則研究[5]、“病癥-辨證-處方”關(guān)聯(lián)研究[6]、分析藥物間的相互作用[7]、藥品分類(lèi)和劑型關(guān)聯(lián)分析[8]、癥狀與藥物間的關(guān)聯(lián)關(guān)系[9]及利用關(guān)聯(lián)規(guī)則輔助檢測(cè)分析心理健康[10-11]等。近年來(lái),中醫(yī)藥發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略,為全面振興中醫(yī)藥,國(guó)家先后出臺(tái)了一系列政策促進(jìn)和激勵(lì)經(jīng)典名方的現(xiàn)代化開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)。2016年發(fā)布的《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2016-2030年)》強(qiáng)調(diào),要加強(qiáng)中醫(yī)藥傳統(tǒng)知識(shí)保護(hù)與技術(shù)挖掘[12]。中醫(yī)藥專(zhuān)利中蘊(yùn)含著大量有價(jià)值的信息,因此本文擬通過(guò)對(duì)治療濕疹的中醫(yī)藥專(zhuān)利進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘分析,探尋其用藥規(guī)律,為濕疹的中醫(yī)藥治療提供客觀依據(jù)。

        1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

        1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

        1.1.1 檢索策略

        本文通過(guò)檢索國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù),得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù),檢索式為“申請(qǐng)日≥20100101 AND 發(fā)明名稱(chēng)=(濕疹) AND IPC分類(lèi)號(hào)=(A61K36) AND 關(guān)鍵詞=(方劑 OR 制劑 OR 組合物)”。

        1.1.2 數(shù)據(jù)規(guī)范

        本文主要參照《中藥大辭典》[13],輔以藥標(biāo)網(wǎng)的《中國(guó)藥典》2015年版為參考,對(duì)藥方中的中藥名稱(chēng)進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化處理,即異名、俗名等統(tǒng)一修改為中藥正名,如將“生地”統(tǒng)一為“生地黃”,“雙花”統(tǒng)一為“金銀花”等。

        1.2 研究方法與具體流程

        1.2.1 關(guān)聯(lián)規(guī)則與關(guān)聯(lián)分析

        關(guān)聯(lián)規(guī)則指出現(xiàn)在同一事件中的不同項(xiàng)的相關(guān)性,是形如X→Y的蘊(yùn)含表達(dá)式。關(guān)聯(lián)規(guī)則的強(qiáng)度用支持度和置信度度量。支持度指關(guān)聯(lián)規(guī)則在總體中發(fā)生的頻率,反映規(guī)則出現(xiàn)的頻繁程度;置信度表示構(gòu)成關(guān)聯(lián)規(guī)則的前項(xiàng)集X發(fā)生時(shí),后項(xiàng)集Y的發(fā)生概率[14]。此外,本文引入提升度這一衡量指標(biāo),用來(lái)表示關(guān)聯(lián)規(guī)則的準(zhǔn)確度。提升度指置信度與后項(xiàng)集Y的比值,一般來(lái)講,只有當(dāng)比值大于1時(shí),所產(chǎn)生的規(guī)則才有意義[15]。

        1.2.2 Apriori算法

        Apriori算法是由Agrawal等人[16]提出的。該算法采用層次順序搜索的迭代方法來(lái)完成挖掘工作,具體過(guò)程是:首先找出符合支持度所設(shè)閾值的頻繁1-項(xiàng)集,記為L(zhǎng)1;在L1的基礎(chǔ)上挖掘頻繁2-項(xiàng)集,記為L(zhǎng)2;重復(fù)上述步驟直到無(wú)法挖掘更多的頻繁K-項(xiàng)集為止。每挖掘一層L1就需要將整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)掃描一遍[17]。

        1.2.3 具體關(guān)聯(lián)分析流程

        摘錄濕疹藥方,將摘錄的藥方按標(biāo)準(zhǔn)篩選后,導(dǎo)入書(shū)目共現(xiàn)分析系統(tǒng)[18],對(duì)藥用頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì),生成詞篇矩陣,導(dǎo)出至Excel表格,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)置,設(shè)置真值為T(mén),反之為F,組成藥物事實(shí)表。將該表導(dǎo)入到SPSS Clementine 12.0源中的“Excel”節(jié)點(diǎn),選取字段選項(xiàng)中的“類(lèi)型”節(jié)點(diǎn)連接到數(shù)據(jù)源,然后將該節(jié)點(diǎn)連接到建模中的“Apriori”節(jié)點(diǎn)以及圖形中的“網(wǎng)絡(luò)”節(jié)點(diǎn)等,形成數(shù)據(jù)流。按順序執(zhí)行數(shù)據(jù)流,得到關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 藥物頻次統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

        本文將國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中檢索到的治療濕疹專(zhuān)利數(shù)據(jù)按照納入、排除標(biāo)準(zhǔn)篩選后,共得藥方497首、藥物1 203味。藥物使用總頻次為5 887次,其中用藥頻次大于50次的藥物共有20味,具體結(jié)果如表1所示。按照使用頻次,前10味藥依次為苦參、黃柏、白鮮皮、地膚子、甘草、蛇床子、防風(fēng)、金銀花、荊芥、蟬蛻。

        表1 高頻藥物頻次頻率

        2.2 藥物類(lèi)別頻次統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析

        參照《臨床中藥學(xué)》[19],按照功效對(duì)藥物(頻次≥40)進(jìn)行分類(lèi)(表2)。

        表2 高頻藥物類(lèi)別頻次

        由表2可知,清熱藥使用頻次高居首位,包含清熱燥濕藥、清熱解毒藥、清熱涼血藥,具有清熱、燥濕、解毒、涼血等功效。有效針對(duì)濕疹的病因,是有效治療濕疹最常用的藥類(lèi)。

        解表藥有發(fā)散表邪之功效,依據(jù)主治病證的不同,又有發(fā)散風(fēng)寒、發(fā)散風(fēng)熱之別?!鞍W自風(fēng)而來(lái)”“止癢必先疏風(fēng)”,表證夾濕者,宜選用兼有祛風(fēng)勝濕作用的解表藥,故諸方又多以防風(fēng)、荊芥二者相配,以達(dá)祛風(fēng)止癢之功效[20]。

        由此可見(jiàn),核心藥物以清熱藥、解表藥、利濕藥為主,這與該病的清熱、利濕、祛風(fēng)三大重要治療方法相符合。

        濕疹之邪傷陰耗氣,而且多用苦寒藥物,容易傷及脾胃,傷津耗液,陰損及陽(yáng),往往導(dǎo)致氣陰兩虛,故而濕疹的治療應(yīng)以清熱疏風(fēng)利濕為主,兼顧補(bǔ)虛[21]。

        2.3 藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果及分析

        設(shè)置最小支持度及最小置信度閾值,分別為10%、60%,最大前項(xiàng)數(shù)設(shè)為5,按順序執(zhí)行數(shù)據(jù)流,共得到51條藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則,提升度均大于1,即所得規(guī)則都有意義。其中關(guān)聯(lián)規(guī)則的含義為:當(dāng)“→”左側(cè)的藥物出現(xiàn)時(shí),右側(cè)可能會(huì)出現(xiàn)的藥物;“置信度”表示當(dāng)“→”左側(cè)的藥物出現(xiàn)時(shí),右側(cè)藥物出現(xiàn)的概率[22]。

        2.3.1 兩味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

        設(shè)置閾值后,一共得到了15條藥對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則 (表3) 。

        表3 兩味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

        由表3可知,“黃柏→苦參”這一規(guī)則支持度最高,達(dá)到36.22%。二者同屬清熱燥濕藥,苦參藥性苦寒,有清熱燥濕、殺蟲(chóng)止癢之功效;黃柏性味苦寒,有清熱燥濕兼瀉火解毒之功效。兩味藥相須而用以增強(qiáng)清熱燥濕之功效,提高療效[23]。置信度最高的關(guān)聯(lián)規(guī)則為“蛇床子→苦參”,達(dá)到71.76%。

        2.3.2 三味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

        設(shè)置閾值后,共得到30條三味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則(表4)。從表4中可知,支持度最高的規(guī)則有“白鮮皮+苦參→地膚子”、“白鮮皮+苦參→黃柏”,達(dá)到23.74%;置信度最高的規(guī)則為“地膚子+黃柏→白鮮皮”,達(dá)到85.14%。

        表4 三味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

        蛇床子,性辛、苦、溫燥,既善燥濕殺蟲(chóng),又善祛風(fēng),風(fēng)濕除,蟲(chóng)被滅,癢自可止,故對(duì)濕疹濕瘡療效甚佳。其性溫,尤宜于風(fēng)寒濕邪所致者。對(duì)于郁久化熱或濕熱所致者,須與清熱燥濕解毒之品同用,以防其性溫助熱。苦參、黃柏為清熱燥濕藥,白鮮皮為清熱解毒藥。

        在表4中,含有蛇床子的規(guī)則為“蛇床子+苦參→黃柏”“蛇床子+黃柏→苦參”“蛇床子+白鮮皮→苦參”“蛇床子+白鮮皮→地膚子”“蛇床子+地膚子→白鮮皮”“蛇床子+地膚子→苦參”,由此可知符合蛇床子用于治療濕疹時(shí)的配伍特點(diǎn)。

        地膚子,性辛、苦,寒,有清熱利濕、祛風(fēng)止癢之功效。地膚子能祛除皮膚中濕熱與風(fēng)邪而止癢,用于濕疹濕瘡、風(fēng)疹瘙癢,常與白鮮皮、荊芥、蟬蛻等清熱燥濕、祛風(fēng)止癢藥配伍。由“白鮮皮+苦參→地膚子”“地膚子+苦參→白鮮皮”“地膚子+白鮮皮→苦參”“地膚子+黃柏→白鮮皮”“荊芥+苦參→地膚子”“荊芥+白鮮皮→地膚子”“蟬蛻+白鮮皮→地膚子”關(guān)聯(lián)規(guī)則可知,本文所得藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則符合地膚子的配伍特點(diǎn)。

        2.3.3 四味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

        設(shè)置閾值后,共得到6條四味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則(表5)。從表5可知,“白鮮皮+黃柏+苦參→地膚子”這一關(guān)聯(lián)規(guī)則支持度最高,達(dá)到14.49%;“蛇床子+地膚子+白鮮皮→苦參”這一關(guān)聯(lián)規(guī)則置信度最高,達(dá)到78%。

        表5 四味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

        2.3.4 藥物關(guān)聯(lián)網(wǎng)狀圖

        網(wǎng)狀圖可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化挖掘,直觀、形象地反映出藥物之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度。其中粗線(xiàn)表示強(qiáng)鏈接,細(xì)線(xiàn)表示中等鏈接,虛線(xiàn)表示弱鏈接。圖1顯示,與苦參、黃柏、白鮮皮、地膚子等相關(guān)的鏈接較多,與通過(guò)Apriori模型挖掘出的藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果相似。

        圖1 藥物關(guān)聯(lián)網(wǎng)狀圖

        3 結(jié)論

        本文通過(guò)對(duì)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中治療濕疹的方劑進(jìn)行檢索、挖掘、關(guān)聯(lián)分析,得出在497首方劑中使用頻次超過(guò)50次的藥物20種、關(guān)聯(lián)配伍規(guī)則51則。對(duì)中藥的關(guān)聯(lián)規(guī)律挖掘多達(dá)4味,即4-項(xiàng)集的挖掘分析,并按照功效對(duì)藥物(頻次≥40)進(jìn)行分類(lèi),得出治療濕疹的核心藥物以清熱藥、解表藥、利濕藥為主,這與該病的清熱、利濕、祛風(fēng)三大重要治療方法相符合。

        在挖掘出的全部規(guī)則中,支持度最高的為“黃柏→苦參”,達(dá)到36.22%,說(shuō)明黃柏、苦參常兩兩同時(shí)出現(xiàn)。該藥對(duì)均為清熱燥濕藥,兩味藥相須而用,有助于增強(qiáng)清熱燥濕效果;置信度最高的為“地膚子+黃柏→白鮮皮”,達(dá)到85.14%,說(shuō)明當(dāng)?shù)啬w子和黃柏被選入藥方使用時(shí),白鮮皮被選入的概率為85.14%,顯示了較為密切的配伍關(guān)系。

        在四味中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則中,共涉及苦參、黃柏、白鮮皮、地膚子、蛇床子5味中藥,說(shuō)明這些藥物在治療濕疹中配伍相對(duì)固定、較為可靠。每項(xiàng)藥物組合均含有苦參與白鮮皮這兩味藥,所屬范疇分別是清熱燥濕藥、清熱解毒藥,說(shuō)明治療濕疹的藥方常以清熱藥為主要藥物。

        4 結(jié)語(yǔ)

        本文通過(guò)對(duì)高頻藥物藥性及其關(guān)聯(lián)規(guī)律進(jìn)行分析,得出在治療濕疹時(shí)最常使用的配伍藥物,符合濕疹治療的用藥特點(diǎn),由此驗(yàn)證了關(guān)聯(lián)規(guī)則分析在中醫(yī)藥方劑專(zhuān)利挖掘中的有效性,為中醫(yī)藥傳統(tǒng)知識(shí)保護(hù)與技術(shù)挖掘提供了可行性途徑。

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