基于R语言探讨古代中医文献中治疗骨质疏松症的中药用药规律

胡容瑞， 曾智君， 关宏刚， 梁晓静

（1.广州中医药大学第八临床医学院，广东佛山 528000；2.广州中医药大学针灸康复临床医学院，广东广州 510006；3.佛山市中医院，广东佛山 528000；4.广东黄埔卫生职业技术学校，广东广州 510006）

骨质疏松症（osteoporosis，OP）是一种以骨组织微结构损坏、骨量减少，进而骨脆性增加、以骨折多发为特征的全身性骨病[1]，其发病率与年龄增长密切相关。随着社会人口的老龄化，骨质疏松症和骨质疏松性骨折发病率不断上升。中国骨质疏松症流行病学调查结果表明，我国65 岁人群骨质疏松症患病率至2018 年已高达32.0%[2]。骨质疏松症早期通常无明显的临床表现，随着病情的进展，患者会出现脊柱变性、骨痛、骨折等症状。其中骨质疏松性骨折的危害最大，是导致老年患者致残和致死的主要原因之一[3]。现代医学防治骨质疏松症的措施主要包括调整生活方式等基础干预措施、药物干预、康复治疗等，其中药物治疗多采用阿仑膦酸钠、唑来膦酸、利塞膦酸钠、狄诺塞麦等，但这些药物均有不同程度的不良反应[4]。

中医学将骨质疏松症归属为“骨痿”“骨枯”“肾痿”等范畴。骨痿在《素问·痿论》即有记载：“腰脊不举，骨枯而髓减，发为骨痿”，此处的骨痿为其广义的概念，为“五体痿”之一。肾主骨，古今医家均认为骨痿的发病与肾亏髓减密切相关[5]。现代研究[6-7]表明，中药可通过多靶点、多途径、多器官、多环节对骨代谢进行调节，改善骨稳态，从而达到防治骨质疏松症的目的，且不良反应少，患者易于接受。中药防治骨质疏松症的疗效确切，但涉及方药众多，目前暂未见中药防治骨质疏松症用药规律的报道。

《中华医典》收录了中国历代医学古籍1 156部，是对历代中医古籍进行全面系统整理而制成的大型电子丛书，汇集了新中国成立前的历代主要中医著作。R语言是一款可进行数据处理、计算和制图的软件系统，运用相应程序包可实现对数据库数据的处理分析及可视化。本研究通过收集第5版《中华医典》古代文献中中药治疗骨质疏松症的方药信息，运用R 语言挖掘中药治疗骨质疏松症的用药规律，以期为其临床用药提供借鉴。

1 资料与方法

1.1 文献数据来源与检索策略以“骨痿”“骨枯”“肾痿”为关键词，对第5 版《中华医典》中“方书类-综合方书”部分的中医典籍进行检索。

1.2 方药数据的筛选纳入以下方药：（1）方药针对的是符合《中医病证诊断疗效标准》“骨痿”“骨枯”“肾痿”诊断的患者；（2）为内服方剂，剂型不限；（3）方剂组成相同，药物剂量不同的亦纳入；（4）引用前人或互相引用的方剂只纳入最早出现的方剂；（5）方剂组成相同但名称不同的方剂仅纳入1 次。

排除以下方药：（1）有证候或方名，但无具体药物组成的方剂；（2）外用的中药方剂；（3）重复的方药；（4）以“骨痿”“骨枯”“肾痿”关键词作为修饰性词语，实际与骨痿等无关的条文下的方药。

1.3 中药名称规范化本研究参照《中华人民共和国药典》（2020 年版）[8]和《中药学》[9]，对纳入文献方药中的中药名称进行规范化处理，如将“山萸肉”统一规范为“山茱萸”，将“破故纸”统一规范为“补骨脂”等。

1.4 数据处理与分析方法由两名研究人员独立提取文献中涉及的中药方剂并输入Excel 表，建立数据库，并由双方交叉核对以保证数据的准确性。基于R 语言（V4.2.1）统计分析的功能，对数据库中的中药数据进行处理：（1）通过reshape 函数实现中药数据的二分类量化，其中方剂名称、中药名称分别作为该数据库的行名及列名，根据某个方剂中的中药的使用情况进行数字化标记，使用的中药标记为“1”，未使用的中药标记为“0”。（2）通过ggplot2 函数实现中药使用频次分析，并根据研究需要分析高频中药的用药情况，揭示治疗骨痿的有效中药。（3）通过arules、arulesViz 函数实现药物之间的关联规则分析及关联规则的可视化。（4）中药数据的聚类分析通过利用函数包，选择合适的聚类数目，并分析每类中药功效特点，以探讨治疗骨痿的方药组方规律。

2 结果

通过检索第5版《中华医典》并对检索得到的文献资料进行筛查，最后得到方药88 首，中药183 味，用药总频次为902次。

2.1 高频中药的频次分析对筛选得到的治疗骨质疏松症方剂中的中药进行频次统计，其中高频中药（使用频次≥10 次）有25 味，使用频次居于前5 位的依次为牛膝（41 次）、熟地黄（37 次）、菟丝子（33 次）、肉苁蓉（32 次）、杜仲（30 次）。高频药物的频次及频率（频次/188×100%）分布见表1。

表1 古代中医文献中治疗骨质疏松症方剂中的高频药物分布（使用频次≥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 高频中药的功效分析根据《中药学》[9]中的药物分类标准，对上述25 味高频药物进行分类，结果见表2。由表2 可知，治疗骨质疏松症的药物类别主要为补虚药、利水渗湿药、收涩药、清热药、温里药、祛风湿药。

表2 古代中医文献中治疗骨质疏松症方剂中的高频药物的功效归类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 高频中药的关联规则分析关联规则的强度采用支持度、置信度和提升度度量，其中支持度是指事务中同时包含甲和乙的百分比；置信度是指包含甲的事务中同时包含乙的百分比；提升度是用于判断规则甲＝＞乙中的甲和乙是否独立，当提升度＞1时表示甲与乙相互独立，提升度越大提示关联性越强。应用R 语言的arules 程序包，采用Apriori 算法，设置支持度≥0.1，置信度≥0.51，共得出281 条关联规则（图1）。关联规则支持度居前20 位的结果如表3 所示。关联规则的可视化网络图见图2。其中关联度最高的前5 个药对为熟地黄-牛膝、菟丝子-肉苁蓉、菟丝子-牛膝、肉苁蓉-牛膝、杜仲-牛膝。

图1 古代中医文献中治疗骨质疏松症方剂中的高频药物关联规则平行坐标图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

图2 古代中医文献中治疗骨质疏松症方剂中的高频药物的关联规则网络展示图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 古代中医文献中治疗骨质疏松症方剂中的高频药物的关联规则（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 高频中药的聚类分析对治疗骨质疏松症方剂中的高频中药进行层次聚类分析，主要可聚为八类，结果见图3。从聚类结果中提取得到的常用药物组合为鹿茸-萆薢-附子、肉桂-黄芪、黄柏-石斛-巴戟天-人参、知母-泽泻-木瓜-白芍-补骨脂、龟甲-山茱萸、牛膝-熟地黄、杜仲-菟丝子-肉苁蓉、当归-茯苓-五味子-山药，这些药物常与其他药物组合搭配使用治疗骨质疏松症。

图3 古代中医文献中治疗骨质疏松症方剂中的高频药物的层次聚类分析结果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 讨论

3.1 药物频次分析本数据挖掘基于《中华医典》采用R 语言对古代中医文献中治疗骨质疏松症的方药进行分析，结果共得到治疗骨质疏松症的方剂88 首，总使用频次为902 次。使用频次≥10 次的高频中药有25 味，其中居于前5 位的依次为牛膝、熟地黄、菟丝子、肉苁蓉、杜仲，均为具有补肾功效的药物，这与目前中医多从肾虚论治骨质疏松症的思路相吻合。牛膝可逐瘀通经、补肝肾、强筋骨，主治腰膝酸痛、肝肾亏虚等。现代药理学研究[10]表明，牛膝中的甾酮、牛膝含药血清可促进成骨细胞的增殖，怀牛膝总皂苷可提高骨质疏松症大鼠血钙含量、血清骨钙素（BGP）水平；增强碱性磷酸酶（ALP）活性，同时还可降低尿中羟脯氨酸水平，从而改善骨质疏松症大鼠的骨代谢。熟地黄补血滋阴、益精填髓；菟丝子补益肝肾、固精缩尿。现代药理学研究[11-12]表明，熟地黄提取物（RGX）和菟丝子总黄酮均可促进成骨细胞的增殖、分化及成熟，诱导破骨细胞凋亡，进而改善骨质疏松。肉苁蓉补肾阳、益精血；肉苁蓉提取液可增加小鼠骨小梁数量，改善骨小梁形态，具有抗骨质疏松作用[13]。杜仲具有补肝肾强筋骨的功效；杜仲皮及杜仲叶可通过调节雌激素水平，防止因雌激素缺乏引起的骨丢失和骨小梁结构的恶化，改善股骨的骨小梁微结构及股骨生物力学性能；杜仲种子中的总苷主要成分属于环烯醚萜类，能显著提高骨密度，增加股骨骨小梁的骨质面积，且可不同程度增加股骨中钙、磷、锶、锌、镁、铁元素的含量[14]。

治疗骨质疏松症的高频中药按其功效主要可分为补虚药、利水渗湿药、收涩药、清热药、温里药、祛风湿药，其中大部分药具有补肾的作用，如菟丝子、肉苁蓉、杜仲、肉桂、附子、鹿茸、巴戟天、补骨脂补肾阳，五味子、石斛、龟甲滋肾阴，人参、黄芪益肾气，牛膝、熟地黄、山茱萸可滋养肾精。气属阳，精归阴，这些高频药物能从肾阴肾阳两方面进行补肾，体现了“阴中求阳，阳中求阴”的特点。补肾阳中药多趋向于调节骨吸收相关蛋白的表达，具有与骨吸收相关的植物雌激素样作用[15]；补肾中药可通过调节成骨细胞和破骨细胞的功能，改善骨重建过程中的骨形成和骨吸收，实现“阴成形，阳化气”的骨重建[16]。此外，高频药物中的萆薢、黄柏、泽泻、知母可泻肾火，这与《素问·痿论》中的“肾气热……今水不胜火，则骨枯而髓虚，故足不任身，发为骨痿”的病机特点相符合，即骨痿与患者在过劳状态下外感邪热进而累及肾精有关，通过泻肾之邪热可治疗骨痿。骨痿的发生，肾虚为主要病因，肝虚、脾虚、血瘀均为重要因素[17]。《灵枢·本藏》曰：“经脉者，所以行血气而营阴阳，濡筋骨，利关节者也。”气血通过经脉濡养骨骼，若气血瘀滞，瘀阻经脉，可致筋骨关节失养而出现痿废。同时，气血虚弱时，无以濡养骨骼关节，也会导致筋骨萎软无力。高频药物中的牛膝、当归活血补血，白芍养血，黄芪、人参益气行血，这些药物可通过益气养血而活血治疗骨痿。脾为后天之本，肾为先天之本，先天之精有赖后天水谷精微的不断充养，才可滋养骨骼。脾虚及肾，也可以诱发骨质疏松症。此外，骨痿鲜有急症，多为沉疴旧疾，患者肾虚日久，必会影响到脾，所以通过补肾来治疗骨痿时，需兼顾健脾，以充养气血生化之源。同时，脾虚易生湿，湿邪侵袭，易生骨痛，用茯苓、木瓜健脾祛湿，健脾与利湿同行，改善骨痿。

3.2 组方特色分析聚类分析结果显示，治疗骨质疏松症的高频中药主要聚为八类。聚类1（鹿茸-萆薢-附子）中的鹿茸、附子补肾之真阳，萆薢利湿泻浊，扶正祛邪，标本兼治。聚类2（肉桂-黄芪）具有温通经脉、益气行滞通痹之功。聚类3（黄柏-石斛-巴戟天-人参）可滋肾阴补肾阳益肾气，调和阴阳。聚类4（知母-泽泻-木瓜-白芍-补骨脂）具有泻热舒筋之功。聚类5（龟甲-山茱萸）中的龟甲益肾强骨、固精止崩，山茱萸补益肝肾、收涩固脱，补敛并用。聚类6（牛膝-熟地黄）可补肾填精，二药且同归肝经，肝肾同源；牛膝偏运，还可逐瘀通经；熟地黄偏补，可补血滋阴，两者共用，补运并行，使得血行通畅，濡养骨髓。聚类7（杜仲-菟丝子-肉苁蓉）的药物均为补阳药，补肝肾强筋骨，相须为用。聚类8（当归-茯苓-五味子-山药）中的当归补血，五味子、茯苓、山药益气，气血同调，扶正祛邪。

关联规则分析结果显示，熟地黄-牛膝、菟丝子-肉苁蓉、菟丝子-牛膝、肉苁蓉-牛膝、杜仲-牛膝为关联度最高的前5个药对，均具有补益肝肾之功。菟丝子-牛膝中的菟丝子还可固精，取补敛并用之意，肉苁蓉-牛膝二药均有补肾益精之功，牛膝偏于补肾精，肉苁蓉偏于温肾阳，从阴引阳，从阳引阴，达到阴阳双补之功。这些药物组合通过搭配可增强疗效，均遵循了“补肾益髓”之原则，体现了古代医家治病求本的思路。

4 小结

本数据挖掘结果显示，古代中医文献中治疗骨质疏松症方药以补虚药为主，重视利水渗湿药、益气活血药、收涩药的使用，牛膝、熟地黄、菟丝子、肉苁蓉、杜仲为其核心药物；提示古代医家治疗骨质疏松症遵循补肾的基本原则，同时不忘湿浊、血瘀、脾虚等病因的治疗。高频药物均有补肾作用，在骨质疏松症的不同阶段通过加减配伍方药来侧重补肾阴或补肾阳，以精准治疗骨质疏松症。挖掘得到的核心药物组合可为骨质疏松症的中药治疗和新药研发提供一定的参考。

由于本数据挖掘仅基于第5版《中华医典》中的古代中医文献进行筛选，其结论代表性较局限。今后需扩大文献数据来源（如纳入现代中医文献），将中医证型与用药剂量纳入分析，以使其结论更具代表性。