运用数据可视化分析肾系疾病用药规律

唐丽佳，潘 静

(湖北中医药大学，湖北 武汉 430000)

中医药治疗肾系疾病在改善症状、延缓疾病进展、减少复发等方面具有明显优势，但用药规律缺乏系统整理分析。复杂网络是以网络化建模的形式研究复杂现象的一种分析方法[1]，宏观结果分析研究显示，中医理论指导下的复方配伍过程具有无尺度复杂网络现象。复杂网络分析方法已在中医临床研究领域有较多应用[2-5]，可反映用药特点及药物相互作用关系[6-7]，结果可视化清晰，表达效果好。故本文拟以《中医内科学》中肾系疾病各病种代表方药为研究对象，统计其中各病种辨证论治代表方中药物的使用频次、类别、性味及归经，运用复杂网络分析探讨肾系疾病的用药特点，为肾系疾病的治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料

《中医内科学》[9]将肾系疾病分为水肿、淋证、尿浊、癃闭、关格、阳痿、遗精、早泄共8个疾病，统计每种病辨证论治各证候的代表方中药物的性味、归经、类别。

1.2 规范化处理

参照《中华人民共和国药典》[9]《中药学》[10]统一药名及性味归经，如仙灵脾统一为淫羊藿，山栀归为栀子，生草梢、炙甘草统一为甘草，橘红、橘皮统一为陈皮，茯神、茯苓皮统一为茯苓等。

1.3 数据库建立

经前期整理和规范录入数据后形成数据库，构建适合数据分析挖掘的形式。

1.4 数据统计分析

本文运用apriori算法对数据库药物进行关联规则分析。关联规则是研究用药规律的一种成熟有效的方法[11]，指从大量数据中发现项集之间的相互关系、因果结构及项集的频繁模式。支持度和置信度是关联规则中的两个重要概念，关联规则形如X⟹Y的蕴含式，支持度描述X和Y两个项集同时出现的概率，置信度表示出现项集X时项集Y也同时出现的概率。

1.5 复杂网络构建

采用Gephi(Version 0.9.2；The Gephi Consortium，Paris，France)软件构建复杂网络图。Gephi是基于JVM的开源免费跨平台复杂网络分析软件[12]，其主要用于各种网络和复杂系统，其可视化特点使内容表达直观、清晰。在复杂网络中以复方组成药物作为节点，边代表药物之间的配伍频次关系，以Fruchterman Reingold布局形式进行可视化展示，越重要的节点越接近网络中心点，可提示处方配伍网络中的核心药物及核心配伍。采用软件统计模块计算节点平均度、紧密度、特征向量中心度及PageRanks[12-13]：①节点度指1个节点所拥有的邻居节点的数目，节点度越大，说明此节点越重要；②节点紧密度是评价网络中1个节点到达其他节点难易程度的参数，节点紧密度越高，与其他节点的关系越近；③特征向量中心度指网络中的重要节点，与其他节点相互关联，而且与其相连的节点也是较重要的节点；④Pageranks是根据网页之间连接关系对网页重要性进行评分的算法，可用于说明节点的重要性。

2 结果

2.1 肾系疾病数据基本特征

共纳入中医方剂48首，涉及中药124味，总频次409次。

2.2 药物频次

按频次从高到低对124味中药进行排序，筛选出频次≥3的中药共42味。按药物出现频率[频率=(频次/方剂总数)×100%]从高到低进行排序，结果使用频率≥10%的中药共25味。使用频率≥10%的25味中药及相关信息见表1。使用频率≥50%的中药有茯苓，使用频率30%～50%的中药有甘草、白术、人参，使用频率20%～30%的中药有当归、泽泻、生姜、车前子，使用频率 10%～20%的中药有陈皮、山药、生地黄、附子、大枣、白芍、熟地黄、木通、山茱萸、黄芪、柴胡、滑石、栀子、黄柏、莲子、远志、石菖蒲。

表1 肾系疾病的使用频率≥10%的中药

2.3 药物分类

对上述统计出的25味药进行归纳可知，中医内科肾系疾病治疗方剂主要由补虚药(包括补气类、补血类)、利水渗湿药(利尿通淋、利水消肿)、清热药、收涩药、理气药等组成。

2.4 药物四气、五味与归经

对统计出的药物进行四气、五味和归经分析，见图2、图3、图4。可知，中医内科治疗肾系疾病常用的中药主要为寒性、温性和平性药，占96.00%，以温性药最多，达44.00%。药味主要是甘、苦和辛，占82.00%。进行归经统计时，将表里经合并计算，如膀胱经归于肾经、小肠经归于心经等，肾系疾病使用的中药主要归经为脾、肾、心，总占比为71.01%。

2.5 药物关联规则分析

设定最小支持度为15%，最小置信度为43%，运用数据挖掘中的apriori算法对409次用药频次进行关联规则分析，结果见表2。可知，泽泻-茯苓、当归-甘草、白术-茯苓、人参-甘草几味药同时出现的频率较高。

图2 药物在四气中所占的频次比重

图3 药物在五味中所占的频次占比

图4 药物归经使用频次占比

表2 肾系疾病药物关联规则分析 (%)

2.6 肾系疾病治疗药物复杂网络展示

复杂网络中共247个节点，256条边，肾系疾病药物复杂网络如图5所示，越重要的节点越大且越接近网络中心点，提示为处方配伍网络中的核心药物。从图中可以看出，茯苓、甘草、白术、泽泻、人参等药物是肾系疾病的核心治疗药物。

图5 肾系疾病药物复杂网络

网络平均节点度为4.129，247个节点中大于平均节点度的共有31个。将节点度>7的节点拓扑特征参数列于表3，表明茯苓、甘草、白术、人参、当归、生地黄、山药、熟地黄、车前子、木通是网络核心节点。其中茯苓的节点度最高，为24，紧密度为0.399，特征向量中心度为1，PageRanks为0.3603 6，是网络中最核心的中药节点。

表3 肾系疾病用药的网络拓扑性质分析

此外，对网络中节点之间边的权重进行计算，边的权重即药物配伍频次，在一定程度上体现了药物之间配伍应用的强度。边权重越大，代表相连的2个药物之间的关系越紧密，将权重值≥10的节点图展示如下(图6)。可以看出，配对频度较高的是茯苓-白术、当归-甘草、泽泻-茯苓、茯苓-山药、生姜-甘草，其次是人参-茯苓、人参-附子、熟地黄-山药、白术-甘草。

图6 肾系疾病用药关系复杂网络

3 讨论

本研究归纳得出治疗肾系疾病的核心药物为茯苓、泽泻等利水类，甘草、白术、山药等补虚类，生地黄等清热类，山茱萸等收涩类药物，提示在治疗肾病中，补虚利湿为第一关键，清热收涩为第二关键。肾为先天之本，位居下焦，内寓真阴真阳，为生命活动之根。肾精封藏则人生机旺盛，肾精失固则人衰，肾虚气化失司则水液运化失常，水液潴留，郁而生热，湿热错杂遍生百病，故治疗以补虚养精为主，利水化湿清热通调水道，使气机恢复正常，疾病后期邪气已祛，稍加收涩敛其耗散，固其根本。

肾为脏腑之本，与其他脏腑关系密切，又以心、脾最为紧密。心肾关系可追溯于《周易》，五脏之肾居下焦，应北方，主水，其性属阴，故肾对应坎，为坎水；五脏之心居上焦，应南方，主火，其性属阳，故心对应离，为离火[14]。人体心肾关系上，正如《慎斋遗书》中云：“心肾相交，全凭升降。而心气之降，由于肾气之升；肾气之升，又因心气之降。”故心肾阴阳水火升降互济，可维持周身阴阳的协调平衡。脾肾分别为先后天之本，存在先天促后天、后天养先天的关系。肾为坎脏、乃真阴真阳之府，水火共存之宅，封藏固摄功能尤重。脾为坤土，是后天气血化生之要，其功能健旺，则泽沃四方。故肾系疾病的治疗上以补虚、利水、清热、收涩药物为主，且归经上重视与心、脾之间的关联。根据复杂网络分析得出的核心药物可体现肾系疾病治疗思想：茯苓利水健脾、宁心安神；甘草补脾益气、清热解毒；白术补气健脾、利水渗湿；泽泻、车前子、木通利水泻热；山药益气、补脾肺、涩精止带；人参大补元气；当归、熟地黄补血；生地黄清热；山药补脾肾。药物配伍中，泽泻-茯苓共奏利水之功；当归-甘草气血同补，白术-茯苓健脾宁心，人参-甘草补虚力强。

药物性味方面，肾系疾病治疗用药应重用温、寒、平性药，以甘、苦、辛味为主。《素问·水热穴论》云：“肾司开阖，肾气从阳则开……从阴则阖。故寒温药物相合，辛开苦降，可调理开阖，斡旋升降，使周身和合。”

综上所述，采用复杂网络分析对中医数据进行网络化建模并挖掘分析，可从复杂方药数据中得出共性信息，从而加深对中医临床诊疗的认知，并可对药物进行分析筛查，发现核心和一般共性的复杂药物配伍知识，对中医临床知识的客观化、深入化、系统化有直观、清晰的表达，是目前的必然应用趋势。