基于数据挖掘技术的喉癌方剂配伍规律分析

方彩珊，高张，王森，綦向军，周敏，黄海，陈新荣，谢淼，阮岩，李春桥

1.广州中医药大学，广东 广州 510405；2.广州中医药大学第一附属医院耳鼻喉科，广东 广州 510405

喉癌是常见的头颈部恶性肿瘤之一[1]。喉癌大多起病隐匿，患者常在出现颈部淋巴结转移时才开始诊疗[2]。目前，我国喉癌的标化发病率为1.1/10万，较世界各国喉癌的发病率、死亡率仍处于较低水平，我国近几年的喉癌发病率、死亡率变化不明显，部分地区发病率略呈上升趋势[3]。喉癌属于中医学“喉瘤”“喉菌”“喉百叶”等范畴[4]。喉癌的治疗主张以手术为主的综合治疗，手段包括手术、放疗、化疗及免疫治疗等[5]。中医药在防治癌症及癌前病变方面具有独特的优势和用药特色，在减轻放化疗的副作用、减少肿瘤转移、提高生存率以及生存质量等方面均能发挥重要作用[6]。目前中药配伍治疗喉癌的相关报道较少，中药治疗喉癌尚无完整的数据报道和临床研究，因此，收集整理喉癌方剂并利用数据挖掘技术深入探究其治疗喉癌的用药规律具有重要临床意义和价值。

1 资料与方法

1.1 资料来源

《肿瘤方剂大词典》[7]《肿瘤良方大全》[8]以及《中国药典》[9]。

1.2 纳入和排除标准

纳入标准：①方剂信息完整，方药组成、药物剂量完备；②方剂的主治病症为喉癌及其同义词（如：喉部肿瘤、声带癌、声门癌等）；③用法为内服的方剂。

排除标准：①食疗方；③组成重复的方剂；④组成中药的剂量不完整的方剂。

1.3 数据预处理以及数据提取

1.3.1 资料预处理

参照“十三五”规划教材《中药学》[10]、2020年版《中国药典》[9]对中药名称进行规范，将异名同药的中药统一为规范名称，如将“壁虎”规范为“守宫”，将“酒大黄、川军”规范为“大黄”，将“贝母”规范为“川贝母”等。

1.3.2 资料提取

严格按照纳入与排除标准对医案进行筛选后，提取中成药处方中的方药信息，录入Microsoft Excel 2010软件，以横坐标为中药名称，纵坐标为纳入的方剂名称，以二分类变量的形式记录中药信息，即中药出现一次则在相应单元格输入“1”，未出现则输入“0”，录入完成后，对数据进行双人交叉核对以确保信息准确无误。

1.4 数据分析

运用Microsoft Excel 2010进行中药频次统计和功效分类（功效分类参照“十三五”规划教材《中药学》和周岱翰主编的《中医肿瘤学》[11]），然后将规范化后的数据录入SPSS Clementine 12.0软件。

1.4.1 采用Apriori模块进行关联规则分析

根据实际情况，设置最低支持度为5%，最低置信度为80%，提升度＞1，最大前项数从1逐渐增加至5，直至不再产生新的频繁项集，分别提取中药药对关联规则和中药药组关联规则。支持度表示前项和后项同时出现的概率，支持度越高，表示该药对或药组在所录入的处方中出现的频率越高。置信度表示指定个体对指定命题合理性的量度，置信度越高，表示该药对或药组出现的合理性越大，可信度越高。提升度反映了前项和后项的相关性，当提升度＞1且越高表明二者正相关性越大，提升度＜1且越低表明二者负相关性越大，提升度=1表明二者没有相关性。

1.4.2 采用Ochiai算法进行聚类分析、因子分析

对频次≥8的高频中药进行聚类分析，采用系统聚类法中的二分类变量资料的Ochiai算法，生成聚类分析树状图；对频次≥8的高频中药进行因子分析。结果显示：Bartett’s球形检验的F值为1 607.851，P=0.000（P＜0.001），表明存在内部因子结构；KMO的值为0.565，表明适合进行因子分析。采用主成分分析法、进行方差最大化旋转，特征根大于1时，累计贡献率为76.762%。为获得具有实际意义的公因子，提取出对用载荷系数绝对值大于0.4的中药变量组成公因子。所有公因子组成所示载荷系数均大于0.4。

2 结果

2.1 方剂纳入结果

经筛选后获得喉癌方剂126条，126个方剂共涉及中药226种。

2.2 中药频次统计结果

对所有中药进行频次统计后将频次≥8的中药进行降序排列，得到高频中药37种，见表1。其中清热解毒药15种，清热化痰药3种，清热凉血药3种，疏散风热药3种，清热燥湿药2种，清热泻火药2种，补阴药2种，开窍药2种，息风止痉药2种，理气药1种，化瘀止血药1种，攻毒杀虫止痒药1种，详见表2。

表1 治疗喉癌的方剂中高频中药频次表Table 1 Frequency table of TCM prescriptions for laryngeal cancer

表2 治疗喉癌的方剂中高频中药功效表Table 2 Efficacy table of high-frequency TCM prescriptions for laryngeal cancer

2.3 关联规则分析结果

关联规则反映不同中药处方中一种中药与其他中药之间的相互依存性和关联性。提取中药药对关联规则和中药药组关联规则，分别得到药对关联规则24条，3味中药药组关联规则38条，4味中药药组关联规则25条，5味中药药组关联规则5条。支持度较高的常用药对规则有蛇莓→龙葵、桔梗→甘草、重楼→锦灯笼、黄芩→桔梗等，置信度较高的药对规则有栀子→黄芩、龙葵→蛇莓、栀子→桔梗、蛇莓→龙葵、锦灯笼→重楼、桔梗→甘草、栀子→甘草、金荞麦→龙葵、锦灯笼→龙葵、锦灯笼→蛇莓、白英→龙葵等；3味中药药组中支持度较高的规则有桔梗+甘草→黄芩、金荞麦+龙葵→锦灯笼等；4味中药药组19组支持度、置信度均相同；5味中药药组有5组支持度、置信度均相同。所有规则提升度均＞1。详见表3、表4、表5、表6。

表3 药对关联规则表Table 3 Association rules of drug pairs

表4 三味中药药组关联规则Table 4 Association rules of Chinese medicine groups

表5 四味中药药组关联规则Table 5 Association rules of four TCM drug groups

表6 五味中药药组关联规则Table 6 Association rules of five TCM drug groups

对治疗喉癌方剂中所取得的关联药对进行关联规则可视化分析。设置最低支持度为5%，置信度为80%，绘制治疗喉癌的中药关联规则网络图。图中的节点大小代表置信度，节点面积越大，置信度越高；节点颜色代表提升度，颜色越深，提升度越高。结果见图1。

图1 治疗喉癌方剂中药对关联规则分析网络可视图Figure 1 Association rule analysis network of prescription Chinese medicines for laryngeal cancer

2.4 聚类分析

聚类分析是根据不同中药处方之间的相似度将中药分成相应的类。对频次≥8的高频中药生成聚类分析树状图，见图2。聚类图中横轴代表“距离”，中药相聚时“距离”越小，共性越大，据此对树状图进行分类，根据聚类分析结果，可将治疗喉癌的高频中药分成8组，即得到8个治疗喉癌的潜在核心基础方，详见表7。

图2 治疗喉癌的方剂中药成分聚类分析图Figure 2 Clustering of TCM components in prescription for laryngeal cancer

表7 治疗喉癌的方剂中中药成分聚类分析树状图中药分类结果Table 7 Cluster analysis of TCM components in prescription for treatment of laryngeal cancer

2.5 因子分析

因子分析就是指从不同中药处方中提取具有共性和代表性的中药组合。对频次≥8的高频中药进行因子分析，得出10组具有相关性的中药基础方，详见表8，其中药对2组，多味药8组。

表8 治疗喉癌的方剂中中药成分因子分析结果Table 8 Factor analysis results of TCM components in prescription for laryngeal cancer

3 讨论

本研究中药用药频次统计结果显示，获得用于治疗喉癌的高频中药（频次≥8次）共37味，以具有清热、解毒、泻火功效的中药占多数。用药频次最高的5味中药分别是甘草、玄参、山豆根、蛇莓、龙葵。玄参性味甘、苦、咸、微寒，归肺胃肾。咸能下，能软，可软坚散结，治疗癥瘕积聚、瘿瘤、白喉、痈肿疮毒等疾病。山豆根性味苦、寒、有毒，归肺胃经，具有清热解毒、利咽消肿的功效。有药理研究证实玄参、山豆根、蛇莓和龙葵的多种有效单体成分对肿瘤细胞增殖有显著的抑制作用[12-14]。其中蛇莓已广泛应用于恶性肿瘤的治疗，并且现代中医已有16项含有蛇莓的发明专利，以及含有蛇莓的抗癌中药复方和中成药，但其配伍规律仍然缺乏系统的认识[15]。龙葵对喉癌、咽癌、肺癌等癌症均有明显疗效，可以通过抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、阻滞细胞周期、抑制肿瘤转移和血管生成以及改善免疫功能等多种途径发挥其抗肿瘤的功效[16]。中医认为，热毒内蕴可煎灼津液，津液耗损则血液凝结，久则成块，结为肿瘤。有研究证实，玄参的多种有效成分具有明显抗肿瘤活性的作用[17]。甘草味甘，性平，归心、肺、脾、胃经，具有清热解毒、补中益气、调和诸药的功效。在针对喉癌“脏腑热毒”等基本病机的同时，还可以扶助正气，减少其他抗肿瘤药物对身体的攻伐。《外证医案汇编》明确提出“正气虚则成岩”，因此扶正固本以增强自身免疫力，可减少喉癌复发率，延长生存期具有重要意义[18]。关联规则分析中，无论是在药对、3味中药，或是4味中药组合，清热解毒药与清热解毒药之间均存在较大的关联性，表明喉癌的中医治疗以清热解毒为核心治法。《尤氏喉科秘书·咽喉脉证通论·喉菌》中提到，“此证因食膏粱炙煿，厚味过多，热毒积于心脾二经，上蒸于喉，结成如菌……”，由此可见，喉癌的主要病机为热毒瘀结。故当毒热经由肺胃上熏咽喉时，应使用清热解毒药，如金荞麦、锦灯笼、龙葵、重楼、蛇莓等，热毒得以清解，方能消散结肿以阻止喉菌进一步发展。有研究表明，清热解毒药在抑制肿瘤发展，以及减少炎症、水肿等癌症并发症均有一定疗效，对肿瘤的综合治疗及改善患者生活质量具有重要意义[19]。

关联规则分析可视化网络图左侧6味药，分别为重楼、锦灯笼、金荞麦、龙葵、蛇莓、白英，均为清热解毒之味，热毒内蕴，灼液成痰，气血痰浊壅阻经络脏腑遂成肿瘤。其中齐白富喜用白英配伍蛇莓，认为二者相须为用以清热解毒、散结消肿，适用于有湿热毒聚之象的肿瘤患者[20]。孙桂芝亦认为，在喉癌的治疗中，脏腑经络内生之热毒是贯穿喉癌始终的关键着眼点[21]。右侧分别为甘草、桔梗、栀子、牛蒡子、黄芩、连翘、玄参、生地黄、升麻，其中大部分药味入肺经，具有清泻肺热之功。手太阴肺经，过膈肌，属肺，循行至喉部。喉乃肺系所属，若肺热壅盛，循经上蒸咽喉，火毒蕴结日久，不得宣泄，局部气血壅滞不畅，则可变生癌肿。因此，治疗喉癌尤其重视宣肃肺气，善用桔梗一药，取其质轻上行，引药入经，开宣肺气，利咽开音，消聚除痰[21]。

根据聚类分析得到8个治疗候癌的潜在核心基础方。这8个潜在核心基础方的配伍体现了喉癌治疗以泻火解毒、行气活血、软坚散结、健脾益气、化痰等为治法。因子分析提取出治疗喉癌的10组基础方。其配伍规律同聚类分析，而聚类分析的结果与关联规则分析结果基本一致。稍有不同的是，聚类分析结果C2、C8组合中配伍了诸多化痰散结药，如陈皮、浙贝母、夏枯草、山慈菇，体现了喉癌是以脾胃失于健运，而致水饮痰浊内生，阻滞脉络，久则凝聚而成肿块的病机，治疗当化痰散结以消肿物。C3、C4、C7组合中有大对清热解毒药，其中黄连、连翘、金银花、黄芩、甘草、牛蒡子、硼砂、冰片等均可清解中上焦之热，栀子更可治三焦之热，充分体现了喉癌热毒瘀结的核心病机特点，治疗上当以清热泻火解毒为主。C6组合中麝香则体现了行气活血化瘀的特点。

综上所述，喉癌的主要病机为心、肺、脾胃热毒瘀结。中医治疗喉癌的核心用药规律是清热解毒药的使用，在此基础上，可根据不同时期证型的变化和病情轻重，酌情配合清热凉血、养阴生津、活血化瘀、解毒散结、通络止痛、利咽消肿等治法。在本研究中，金荞麦、锦灯笼、重楼、蛇莓、龙葵等作为重要的道地药材，在喉癌的中医药治疗中具有较好的疗效，可为喉癌的中医治疗以及中成药的开发提供参考。