基于关联规则和复杂系统熵聚类探讨60份全国名老中医医案中论治类风湿性关节炎规律

2016-07-07刘孟敏李远李施新

广州中医药大学学报 2016年3期

关键词：聚类算法类风湿性关节炎关联规则

刘孟敏，李远，李施新

（河北大学中医系，河北保定　071002）

基于关联规则和复杂系统熵聚类探讨60份全国名老中医医案中论治类风湿性关节炎规律

刘孟敏，李远，李施新

（河北大学中医系，河北保定071002）

摘要：【目的】探讨全国名老中医对类风湿性关节炎的证治用药规律。【方法】从中国知网医药卫生科技领域数据库中筛选出60份全国名老中医治疗类风湿性关节炎的医案。基于中医传承辅助系统软件，采用关联规则apriori算法、复杂系统熵聚类等数据挖掘方法，测定医案中各种药物的使用频次及药物之间的关联规则，分析全国名老中医治疗类风湿性关节炎的辨证和用药规律。【结果】对筛选出的60个医案进行分析，确定医案中各证候出现频次、药物的使用频次和药物之间的关联规则。证候频次前3位分别是湿热阻络、瘀血阻络、风盛行痹证，使用频次前3位的中药分别是白芍、桂枝、防己。通过聚类分析挖掘出了多组核心组合，如阴阳双补的熟地黄、桑寄生、仙茅，祛风湿活筋骨的羌活、独活、秦艽等。在核心组合提取的基础上，通过无监督熵层次聚类算法得到5个新处方，分别针对类风湿性关节炎患者阴阳两虚证、阳虚湿盛证、寒湿阻痹证、阳虚血瘀证和瘀血阻痹证。【结论】全国名老中医治疗类风湿性关节炎经验在辨证上都统一于寒湿、湿热、瘀血等本虚标实的病机之上，辨证用药时常用祛风湿、活血化瘀、温经通阳等功效的药物，应用灵活，配伍严谨。

关键词：类风湿性关节炎/中药疗法；关联规则；聚类算法；全国名老中医；医案

全国名老中医是临床经验丰富、疗效卓著、在患者和中医行业中享有盛誉并为国家行政主管部门认可的中医群体，代表中医的最高水平。如何科学地、系统地研究名老中医经验，对于中医的发展，有重要的意义。本研究通过收集、整理全国名老中医治疗类风湿性关节炎医案，进而基于中医传承辅助系统软件，采用关联规则apriori算法、复杂系统熵聚类等无监督数据挖掘方法，分析医案中证候频次、药物的使用频次及证候与药物、药物之间的关联规则，探讨名老中医治疗类风湿性关节炎的辨证用药规律，以期为阐明和传承全国名老中医类风湿性关节炎辨证与用药规律提供参考。现报道如下。

1　资料与方法

1.1医案来源与筛选本研究以国家中医药管理局认定的1～5批全国名老中医药学术经验工作指导老师（以下简称全国名老中医）的临床医案为研究对象，以每位名老中医的姓名为检索词，以作者和篇名为检索条件，从中国知网文献分类目录中的医药卫生科技领域中的中医学检索1949年至2014年间所有相应文献共22 845篇，并以此建立全国名老中医经验文献数据库。此名老中医经验文献数据库包括疾病的名称、相对应的西医疾病、证候、治法以及方药和用量。本课题组从文献学数据库中以“类风湿性关节炎”为检索词，检索出含有“类风湿性关节炎”为标题的文献，逐篇阅读，共选取符合纳入标准的名老中医临床医案60份。

1.2纳入与排除标准①类风湿性关节炎诊断明确；②医案理法方药记录完整；③疗效判断有效。同时符合以上3条者，即可纳入本研究。不符合纳入标准之一者，即不纳入本研究。

1.3数据处理60份名老中医医案中相关术语的规范化处理主要依据《中医症状鉴别诊断学》［1］、《中医诊断学》［2］、《中医证候鉴别诊断学》［3］、《中医内科学》［4］、《中药新药临床研究指导原则》［5］等相关工具书。分析软件为“中医传承辅助系统（V2.5）”软件，由中国中医科学院中药研究所提供。筛选后的医案数据录入“中医传承辅助系统（V2.5）”，录入完成后由双人负责数据的审核，以确保数据的准确性。数据录完进行整理，确认无误后，锁定备用。

1.4数据分析采用“中医传承辅助系统（V2.5）”软件中“数据分析”和“统计报表系统”模块中的“医案分析”和“医案统计”，进行辨证和用药规律挖掘。中医传承辅助系统软件是计算机科学和中医药学的有机结合，以智能信息处理方面的研究成果为支撑，基于临床数据的循证传承理念，围绕名老中医学术思想的总结和经验传承、中药新药处方筛选与处方发现等方面的信息进行积极的探索［6］。

1．4.1提取数据源在“西医疾病”项中输入“类风湿性关节炎”，提取出类风湿性关节炎的医案。

1.4.2用药与证候频次统计分析将类风湿性关节炎医案中每味药和每种证候的出现频次从大到小排序，并将“频次统计”结果导出。

1.4.3组方规律分析“支持度个数”设为11，“置信度”设为0.6，按药物组合出现频次从大到小的顺序进行排序；运用软件“规则分析”功能，分析得到药物之间的关联规则。

1.4.4药证相关规律与新方分析首先进行聚类分析，其核心算法包括改进的互信息法和复杂系统熵聚类。在聚类分析前，把“支持度”设为11［支持度：指药物组合在所选处方中出现的频次（本参数≤处方总数）］，“置信度”设为＞0.6（置信度：左边为A，右边为B，当A药物出现，B药物出现的概率），“相关度”设为7（相关度：方剂或处方是由若干个药物组成的，一个药物与另一个药物必然存在一定的关联性。根据改进的互信息法的数学算法，药物与药物之间的关联可以进行定量描述。相关度设置为“7”，表示设计药物7味，仅取排序在前面的1～6味的药物与药物之间的关联度，然后进行聚类挖掘），“惩罚度”设为4（惩罚度是为了减少负面数据信息干扰的一个参数。药物与药物之间的关联有正相关和负相关。惩罚度就是将药物之间的负相关排除。如惩罚度为“4”，表示4个药物至少在已有的方剂或处方中同时出现，这样对于那些在所有处方中都没有同时出现的药物进行了排除）。然后点击“提取组合”按钮，发现新组方（基本算法是无监督的熵层次的聚类）。

2　结果

2.1一般情况纳入分析的60份医案涉及44位名老中医，分别是胡翘武（安徽）、刘炳凡（湖南）、汪履秋（江苏）、吴生元（云南）、张琪（黑龙江）、李少川（河北）、娄多峰（河南）、房定亚（北京）、冯兴华（北京）、范永升（浙江）、方炳福（安徽）、路志正（河北）、宋绍亮（山东）、马武开（贵阳）、魏中海（山西）、彭培初（上海）、王焕禄（北京）、沈丕安（上海）、宋欣伟（浙江）、王庆国（北京）、王顺贤（江苏）、杨霓芝（广东）、吴志成（辽宁）、张春馀（江西）、栗德林（北京）、周学平（浙江）、陈杨荣（福建）、侯振民（山西）、焦树德（河北）、周翠英（山东）、陈湘君（浙江）、周承明（湖北）、吕兰凯（山东）、杨英（安徽）、何永生（四川）、黄宗勖（福建）、金实（江苏）、郭宪章（甘肃）、张沛虬（浙江）、赵健雄（甘肃）、鲁贤昌（浙江）、裴正学（甘肃）、阎小萍（北京）、颜文明（湖南），其中杨霓芝、周学平、周翠英、陈湘君、杨英、阎小萍为女性。

2.2证候频次对60份名老中医医案中治疗类风湿性关节炎的证候频次进行统计，共涉及36种证候，证候频次高于3的有13种，证候频次前3位分别是湿热阻络、瘀血阻络、风盛行痹证，提示名老中医在类风湿性关节炎辨证上均以寒湿、湿热、瘀血等本虚标实证为主。结果见表1。

表1　频次高于3的证候分布　n

2.3用药频次对60份名老中医医案治疗类风湿性关节炎的药物频次进行统计，共用药物179种，使用频次高于18的有13味药，使用频次居前3位的分别是白芍、桂枝、防己，提示名老中医治疗类风湿性关节炎常用祛风湿、活血化瘀、温经通阳等功效的药物。结果见表2。

2.4基于关联规则的药物组合按照药物组合出现频次由高到低排序，前5位分别是“羌活，独活”，“桂枝，防己”，“当归，白芍”，“独活，秦艽”，“白芍，桂枝”。结果见表3。

2.5药物组合的关联规则按设定好的支持度和置信度，分析出医案中药物组合关联规则，按照药物组合出现频次由高到低排序，前5位分别是“羌活-＞独活”、“当归-＞白芍”、“独活-＞羌活”、“青风藤-＞白芍”、“红花-＞威灵仙”，结果见表4。关联规则网络图见图1。

经过关联算法和聚类算法的分析得到表4、表5和图1，提炼出了国家级名老中医治疗类风湿性关节炎的常用药物组合有羌活—独活，桂枝—防己，当归—白芍，独活—秦艽，白芍—桂枝等。表5和图1显示：名老中医治疗类风湿性关节炎的中药关联最为密切的药集中于白芍、桂枝、独活的加减，又酌情加了秦艽，再配伍当归、红花活血化瘀，威灵仙、羌活、青风藤等祛风湿通经络，共奏活血、化瘀、通络之效。

2.6基于熵聚类的医案组方规律分析

图1　关联规则网络展示图（支持度11，置信度0.6）

表2　使用频次高于11的中药频次表　n

表3　支持度为11条件下的组方规律　n

表4　处方中药物组合关联规则（置信度＞0.6）

2.6.1基于改进的互信息法的药物间关联度分析

依据医案数量，结合经验判断和不同参数提取数据的预读，按设定好的相关度与惩罚度，进行聚类分析，得到医案中两两药物间的关联度，将关联系数0.043以上的药对列表。结果见表5。由表5可见，基于改进的互信息法的关联度较大的组合有：羌活—伸筋草，桑寄生—蕲蛇，桑寄生—山茱萸，桑寄生—黄精，羌活—雷公藤等。

2.6.2基于复杂系统熵聚类的药物核心组合分析

以改进的互信息法的药物间关联度分析结果为基础，按照相关度与惩罚度约束，基于复杂系统熵聚类，演化出3味药核心组合。结果见表6。由表6可见，通过聚类分析挖掘出了多组核心组合，如阴阳双补的熟地黄、桑寄生、仙茅，祛风湿活筋骨的羌活、独活、秦艽等。每组核心组合都有其所治的病机，在临床上要求医者辨证论治，选择适合的药对。2.6.3基于无监督熵层次聚类的新处方分析在核心组合提取的基础上，运用无监督熵层次聚类算法，得到5个新处方，结果见表7。5个新处方各有其相对应的证候类型。如方1针对类风湿性关节炎阴阳两虚者；方2针对类风湿性关节炎阳虚湿盛者；方3针对类风湿性关节炎寒湿阻痹者；方4针对类风湿性关节炎阳虚血瘀者；方5针对类风湿性关节炎瘀血阻痹者。5个新处方归纳总结了60名老中医治疗类风湿性关节炎的用药特点。当然，应用关联规则和聚类研究得到的新处方还需进一步临床验证，数据挖掘方法亦有其局限性，需结合中医药理论与实践进行综合分析与评价［7］。

表5　基于改进的互信息法的药物间关联度分析结果

表6　基于复杂系统熵聚类的中药核心组合

表7　基于熵层次聚类的类风湿性关节炎新处方与主要针对证型

3　讨论

数据挖掘分析主要采用频繁项集、关联规则和聚类分析等方法。关联规则是寻找同一事件中不同项的相关性，运用关联分析可以挖掘隐藏在数据间的相互关系，探测以前未发现的隐藏着的模式，当其中满足一定的可信度时就具有一定的普遍性规则［8］。名老中医积累多年经验，其治验疗效可靠。本研究借助中医传承辅助平台软件，运用数据挖掘技术分析了60份国家级名老中医医案中治疗类风湿性关节炎的用药规律。结果显示名老中医治疗类风湿性关节炎涉及的主要证型有湿热阻络证、瘀血阻络证和风盛行痹证。该结果在一定程度上反映了类风湿性关节炎人群的主要证型。使用频次大于20的药物如白芍、桂枝、防己、甘草、独活、桑枝，还有其他使用频次较高的药物，可用于临床辨证论治，随症加减；较高频率的药物组合如羌活—独活、桂枝—防己、当归—白芍等，对临床有重要借鉴意义。利用中医传承辅助系统还可根据以上数据得出新处方，例如针对类风湿性关节炎后期阴阳两虚的患者，可采用新方1进行加减，在临床上可能会有意想不到的效果。

在数据整理过程中，发现中医术语普遍存在多词一义的现象，故在医案数据导入数据库后，逐项审议各词条的意思并分别进行规范处理。如证候中气血两虚与气阴两虚统一命名为气阴两虚；热邪内蕴、湿热阻痹和痰热瘀阻统一命名为痰热瘀阻。同时在临床上患者的证型往往呈现动态变化，故应结合临床，四诊合参，辨证论治，随症加减。

本研究结果挖掘出了类风湿性关节炎的验方与单药味之间的关联规则和药对，反映了名老中医在治疗类风湿性关节炎上重视祛风湿、通经络及活血化瘀的普遍规律。从方法学层面来看，在具体的挖掘过程中，因最小支持度和最小可信度设为多大暂无定论，若无相关的专业知识，较难设置合适的最小支持度阈值以得到理想的结果［9］。故个别中医的独特用药分析容易被数据分析遗漏。运用中医传承辅助系统作为平台研究名老中医群体经验，并不否认研究名老中医个人经验的价值。相反，名老中医群体的经验是建立在名老中医个人经验基础上，某些名老中医的独特经验也并非群体经验所能替代。如名老中医周承明教授临证重视卫气的阴阳，卫气阴阳失衡则发病。周承明教授认为类风湿性关节炎发病时每因邪气直中卫气，扰乱卫气内部阴阳平衡协调而引发触动宿有的痰浊、瘀血，并促进其进一步产生，卫气阴阳紊乱，流注于关节，凝筋成痰，阻络为瘀时，则发为病；其在临床上善于以雷公藤全根制剂治疗类风湿性关节炎的方剂［10］。因此，将中医传承辅助系统平台对名老中医群体经验的规律研究与个别名老中医独特经验结合起来，将更有利于全面深刻地认识疾病的本质，更好地辨证用药。

本研究是对60份医案中患者的首诊进行的数据分析，信息量上具有一定的局限性。研究提示：大部分患者的病案记录不仅有首诊，还有2诊和3诊的诊治信息，综合这些诊治信息才能较好地挖掘名老中医动态的治疗思想。后续研究将分析患者首诊和2诊、3诊的数据的动态变化规律，以更深入地研究名老中医的临床治疗思路和用药规律，指导临床治疗。

参考文献：

［1］姚乃礼.中医症状鉴别诊断学［M］.北京：人民卫生出版社，2000.

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［4］王永炎.中医内科学［M］.北京：人民卫生出版社，2003.

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［6］卢朋，李建，唐仕欢，等.中医传承辅助系统软件开发与应用［J］.中国实验方剂学杂志，2012，18（9）：1.

［7］吴嘉瑞，张冰，杨冰，等.基于关联规则和复杂系统熵聚类的颜正华教授治疗风湿痹症用药规律研究［J］.中华中医药杂志，2013，28（11）：3416.

［8］张京春，陈可翼，刘玥.基于关联规则的清宫胸痹医案用药规律研究［J］.中医杂志，2013，54（9）：789.

［9］李文林，赵国平，陆建峰，等.关联规则在名医临证经验分析挖掘中的应用［J］.南京中医药大学学报，2008，24（1）：21.

［10］李拥，周祖山，周承明.周承明对类风湿性关节炎病机的独特认识及其意义［J］.湖北中医杂志，2000（7）：4.

【责任编辑：贺小英】