基于R语言数据挖掘探讨徐浩教授治疗慢性心力衰竭的用药规律

2024-04-30万颖颖尚青华徐浩

中西医结合心脑血管病杂志 2024年5期

万颖颖尚青华徐浩

摘要目的：探討徐浩教授治疗慢性心力衰竭的用药规律。方法：将403首徐浩教授治疗慢性心力衰竭的中药处方运用Microsoft Excel 2016 建立数据库，使用R语言对中药处方进行频次分析、关联规则分析和聚类分析。结果：共纳入403首中药处方，共177味中药，用药频次5 982次。使用频次居前5位的分别为黄芪、党参、茯苓、陈皮、知母。功效排名居前5位的依次为补虚药、活血化瘀药、化痰止咳平喘药、解表药、清热药；归经排名居前6位的分别为肺、脾、肝、心、胃、肾经。关联规则分析结果显示，知母→黄芪为中药支持度最高的组合。聚类分析得到5类药物组合。结论：徐浩教授治疗慢性心力衰竭重视病证结合，认为本病基本病机为“虚、瘀、水”，治疗时重视气机、气血同调、标本兼顾、多法合用。

关键词慢性心力衰竭；数据挖掘；R语言；用药规律；徐浩

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2024.05.002

Medication Rules of Professor Xu Hao for the Treatment of Chronic Heart Failure Based on R Language Data Mining

WAN Yingying， SHANG Qinghua， XU Hao

Xiyuan Hospital， China Academy of Chinese Medical Sciences， National Clinical Research Center for Chinese Medicine Cardiology， Beijing 100091， China

Corresponding Author XU Hao， E-mail： xuhaotcm@hotmail.com

Abstract Objective：To explore the medication rules of Professor Xu Hao for the treatment of chronic heart failure.Methods：Four hundred and three traditional Chinese medicine prescriptions of Professor Xu Hao for the treatment of chronic heart failure were used to establish a prescription database using Microsoft Excel 2016，and the frequency analysis，association rule analysis and cluster analysis of traditional Chinese medicine prescriptions were performed using R language.Results：A total of 403 traditional Chinese medicine prescriptions were included，with 177 Chinese herbs，and 5 982 times.The top 6 Chinese herbs were Radix Astragalus，Codonopsis codonopsis，Poria Tuckahoe，Tangerine peel and rhizome.The top 5 types of Chinese herbs were tonifying deficiency，promoting blood circulation and removing blood stasis，resolving phlegm and relieving cough and asthma，relieving surface and clearing heat.The top 6 channel entry were lung，spleen，liver，heart，stomach and kidney.The results of association rule analysis showed that Radix Astragalus→Radix Astragalus was the most popular combination of traditional Chinese medicine.Five types of drug combinations were obtained by cluster analysis.Conclusion：Professor Xu Hao thinked that for the treatment of chronic heart failure，attention should be paid to the combination of disease and syndrome.He believed that the basic pathogenesis of chronic heart failure was "deficiency，blood stasis，and water".For the treatment of chronic heart failure，attention should be paid to the Qi mechanism，the harmony of Qi and blood，the consideration of specimens，and the combination of multiple methods.

Keywords chronic heart failure; data mining; R language; medication rules; Xu Hao

基金项目中国中医科学院科技创新工程项目（No.CI2021B004）；国家自然科学青年基金项目（No.82104677）

作者单位中国中医科学院西苑医院，国家中医心血管病临床医学研究中心（北京 100091）

通讯作者徐浩，E-mail：xuhaotcm@hotmail.com

引用信息万颖颖，尚青华，徐浩.基于R语言数据挖掘探讨徐浩教授治疗慢性心力衰竭的用药规律［J］.中西医结合心脑血管病杂志，2024，22（5）：778-785.

慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）是由心脏结构和/或功能异常引起的一种复杂临床综合征，主要表现为呼吸困难、疲乏和液体潴留等，是多种心脏病的终末期［1］。根据左室射血分数（LVEF）临床分为射血分数保留的心力衰竭（LVEF≥50%）、射血分数轻度降低的心力衰竭（LVEF 41%～49%）和射血分数降低的心力衰竭（LVEF≤40%）［2］。2019年我国心力衰竭流行病学调查结果显示，35岁以上居民心力衰竭患病率为1.3%［3］，住院病人病死率为2.8%，5年全因死亡率为55.4%，病因以冠心病和高血压为主［4］。慢性心力衰竭在中医学归属于“心衰”范畴，中医药在改善慢性心力衰竭病人临床症状、生活质量等方面具有一定的优势［5-8］。徐浩教授为中国中医科学院西苑医院心内科主任医师，博士生导师，首都中青年名中医，全国第3批中医优秀临床人才，师从国医大师陈可冀院士，从事中西医结合防治心血管疾病的研究工作20余年，在心血管疾病的研究和治疗方面有丰富的临床经验。本研究运用R语言对徐浩教授治疗慢性心力衰竭的中药处方进行数据挖掘，分析其用药规律，以期为临床治疗慢性心力衰竭提供参考。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集2015年7月—2022年7月中国中医科学院西苑医院经徐浩教授诊治的慢性心力衰竭门诊病历。中医诊断参照《慢性心力衰竭中西医结合诊疗专家共识2016》［9］；西医诊断参照《中国心力衰竭诊断和治疗指南2018》［10］。

1.2 纳入标准

符合中医、西医诊断标准；經徐浩教授诊治并予中药汤药治疗的病人。

1.3 排除标准

书写字体无法明确辨认的病历；病人一般信息、病史、诊断及中药处方等相关信息记录不明确的病历。

1.4 资料的收集与整理

收集慢性心力衰竭门诊病历，记录病人就诊时间、性别、年龄、诊断、处方等。共收录符合相关诊断标准及纳入标准的处方403首。

1.5 数据库的建立与规范

使用Microsoft Excel 2016建立数据库，进行信息采集、录入，对所有中药处方进行编号。本研究对录入人员进行相关培训，二人独立录入，第三人进行校对，保证录入内容的准确性。

1.6 中药术语规范

参照《中国药典》（2020版）和《中华本草》。对病历资料中的中药处方进行术语规范化处理。详见表1。

1.7 数据处理及统计方法

运用R语言（V4.1.3）对数据库进行统计分析。采用itemFrequency函数进行中药频数统计分析，提取使用频次较高的中药绘制条形图；基于Apriori算法及arules、arulesViz函数对处方进行关联分析与可视化处理。运用factoextra函数、parameters函数和NbClust函数进行最佳聚类个数分析，运用K-means函数进行处方层次聚类及可视化展示。

2 结果

2.1 中药频数

对纳入的403首处方进行频数分析，涉及177味中药，用药频次5 982次。其中使用频次≥100次的中药21味，使用频次居前5位的分别为黄芪（308次）、党参（229次）、茯苓（211次）、陈皮（208次）、知母（203次）。详见图1。

2.2 中药功效频数

按照“十二五”《中药学》（第9版）进行功效分类。统计结果显示，177味药物分为17类。前10类药物使用次数为5 371次，使用频率为89.79%。详见图2。

2.3 中药归经频数

177味药物均纳入分析。一味中药多个归经均纳入频数分析。统计结果显示，十二经用药均有。根据使用频数排序，肺、脾、肝、心、胃、肾经的药物使用频数较多，使用频率为87.07%，其中归肺经的药物最多。详见图3。

2.4 关联规则

基于Apriori算法及arules、arulesViz函数，对所有中药进行关联分析，支持度表示药物组合（A和B）在所有药物中出现的概率；置信度表示在含有A的项集中，含有B的可能性（即A出现的条件下出现B的概率）；提升度表示含有A的条件下，同时含有B的概率，与含有B的概率之比，提升度＞1为有效规则。设置支持度≥0.1，置信度≥0.8，提升度＞1。经过关联分析，其中2种药物关联规则有37条，3种药物关联规则有268条，4种药物关联规则有455条。支持度居前10位的关联规则见表2～表4。将关联规则进行可视化分析（见图4），圆圈大小代表支持度大小，颜色代表提升度，箭头指向最多的表示使用次数较多的核心药物。结果显示：知母→黄芪，知母、桔梗→黄芪，知母、麦冬、五味子→黄芪为关联规则中支持度最高的组合。网状图中10个最大的圆圈与支持度居前10位的中药二阶关联规则的结果对应，分别为黄芪、知母、桔梗、麦冬、五味子、白术、丹参、茯苓、桑白皮。

2.5 聚类规则分析

对使用频数＞50次的40味中药进行聚类分析，使用factoextra函数、parameters函数和NbClust函数进行最佳聚类个数分析。factoextra函数分析结果未显示最佳聚类个数（见图5）；parameters函数分析结果显示最佳聚类个数为2（见图6），由于2类较少，无法全面展示药物组合，故舍弃该结果；最后使用NbClust函数，经过综合分析并结合临床，确定最佳聚类个数为5（见图7）。运用K-means函数进行层次聚类，聚类结果见表5，可视化结果见图8，使用pheatmap函数将聚类结果转化为聚类热图（见图9）。

3 讨论

慢性心力衰竭在中医学归属于“心衰”范畴，徐浩教授治疗心衰重视病证结合，认为本病基本病机为“虚、瘀、水”，本虚多为气虚，兼有阳虚、阴虚，标实以血瘀为重，兼有水饮、痰浊，以本虚标实为主。临床分为气虚血瘀证、气阴两虚血瘀证、阳气亏虚血瘀证3种基本证型，均可兼痰饮证［11］，治疗时重视气机、气血同调、标本兼顾、多法合用［12］。

3.1 重视气机，气血同调

3.1.1 重视补气

徐浩教授认为心衰本虚以气虚为主，气是维持人体生命活动的基本物质，具有推动、温煦和固摄的作用。人体的脏腑经络，依赖气的推动以维持其正常的机能，气虚则脏腑功能减退，心神失养，临床常出现乏力、心悸等症状，治疗时应重视补气。对所有中药进行功效频次分析，可见徐浩教授临床使用补虚药的频次位居前列；对使用频数≥100次的21味中药进行频数分析，使用频次居前2位的中药为黄芪和党参。徐浩教授临床常用黄芪、党参、白术、西洋参、红景天、山药等补气药以固护正气。对所有药物进行关联分析，从网状图可见黄芪、白术为徐浩教授临床常用药对，黄芪配白術以健脾益气、脾胃健运，脾升胃降，纳运相得，运化腐熟五谷，气血生化之源充足。

3.1.2 升举大气

徐浩教授认为气虚无力升举，进一步发展导致大气下陷，以气短为辨证要点，治以升举大气，以升陷汤加减，组方包括黄芪、知母、升麻、柴胡、桔梗。本研究对使用频数＞50次的40味中药进行聚类分析，结果显示分为5类，第1类包括麦冬、五味子、升麻、柴胡、益母草、知母、桔梗。可见，徐浩教授临床常用升陷汤加减治疗心衰。升陷汤出自《医学衷中参西录》［13］，用于治疗“胸中大气下陷，气短不足以息，或努力呼吸，有似乎喘，或气息将停，危在顷刻”。徐浩教授临床常用黄芪-知母，升麻-柴胡-桔梗等药对。黄芪-知母为益气养阴清热常用药，黄芪甘温益气，知母甘寒，为滋阴降火要药，二者配伍寒热并用，缓解黄芪温热之性。升麻-柴胡-桔梗为调理气机、升举大气的常用药。《医学衷中参西录》记载：“柴胡为少阳之药，能引大气之陷者自左上升；升麻为阳明之药，能引大气之陷者自右上升；桔梗为药中之舟楫，能载诸药之力上达胸中，故用之为向导也”。升麻柴胡调理气机，桔梗引药上行。有研究显示，升陷汤可能通过介导磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B（PI3K-AKT）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、Toll样受体（TLR）、缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）、细胞周期等信号通路以调节细胞周期、细胞凋亡、自噬、氧化应激、炎症反应等多种生物过程治疗心力衰竭［14］。升陷汤可能通过降低N末端脑钠肽前体（NT-proBNP）、超敏C反应蛋白、内皮素和同型半胱氨酸水平，改善中医证候积分及病人血管内皮功能、炎症反应和心功能状况，提高病人生活质量［15］。

3.1.3 调畅气机

徐浩教授认为心衰以气虚为主，临床常见气滞。气虚无力推动血液运行而致血瘀，气虚与血瘀引起气机不畅，气机不畅则水液输布异常，滞于体内，水液停滞导致气滞。气机升降异常则脾不升清、胃不降浊，引起脾胃腐熟运化功能失常。临床表现为食欲不振、胃脘胀等，治以调畅气机，常用陈皮、大腹皮等。陈皮健脾开胃，大腹皮行气宽中，二者合用以调畅气机、健脾开胃。从网状图可见，陈皮-大腹皮为徐浩教授常用药对。

3.1.4 气血同调

《仁斋直指方》记载：“盖气，血之冲也。气行则血行，气止则血止，气温则血滑，气寒则血凝，气有一息之不运，则血有一息之不行”。血液的正常循行，依赖于气的推动、温煦和固摄作用。气为血之帅，血为气之主。气虚无力推动血液运行导致血瘀。气虚与血瘀也会引起气机不畅，气机升降异常导致脾胃功能失司，人体之气血生成乏源，气血亏虚无法濡养脏腑，同时进一步加重气虚。临床上徐浩教授补虚药和活血化瘀药的使用频数居前2位，可见徐浩教授治疗心衰时注重气血同调。黄芪-丹参为益气活血常用药对。黄芪具有抗炎、抗氧化应激、抗纤维化、调整糖脂代谢、调节钙钾离子转运、促进血管生成等多重心血管作用［16］。丹参的主要提取物丹参酮Ⅱ可增加冠状动脉血流量，治疗心肌肥厚，抗动脉粥样硬化，预防心肌细胞凋亡［17-18］。

3.2 标本兼顾，多法合用

徐浩教授认为心衰基本病机为“虚、瘀、水”，本虚标实，本虚多为气虚，兼有阳虚、阴虚，标实以血瘀为重，兼有水饮、痰浊。气损及阳而致阳气亏虚，气损及阴而致气阴两虚。气虚则血液运行受阻导致血瘀、阳虚运化水液无力，导致水湿停聚、泛溢肌肤，甚则水饮凌心。气虚无力推动血液运行而致血瘀，气虚与血瘀引起气机不畅。《血证论·阴阳水火气血论》记载：“气行水亦行”。气机不畅则水液输布排泄异常，水湿停聚，水液停滞引起气机不利，“虚、瘀、水”相互影响。徐浩教授认为治疗心衰时应标本兼顾、多法合用。

分析中药功效与归经，结果显示，徐浩教授治疗心衰用药范围广，使用频次前10类的中药分别为补虚药、活血化瘀药、化痰止咳平喘药、解表药、清热药、理气药、利水渗湿药、安神药、温里药、袪风湿药，占总频次的89.79%。肺、脾、肝、心、胃、肾经的药物使用频数较多，占总频次的87.07%，其中归肺经的药物最多。通过聚类分析发现，第1类和第4类是调理气机的常用药物，如升陷汤加减，气虚时可升举大气；第2类桑白皮、大腹皮、防己、葶苈子、泽兰、附子、生姜是温阳行气利水的常用药物；第3类和第5类是补气活血、益气滋阴、安神定志的常用药物，如黄芪、丹参可补气活血，远志、茯神可安神。这些数据说明徐浩教授治疗心衰时补气、理气、活血、利水等多法合用，标本兼顾、气血同调。

徐浩教授治疗心衰气虚证常用黄芪、党参、白术、西洋参、红景天、山药等补气药以固护正气，常用升陷汤加减以升举大气。兼有阳虚证时，常用附子、桂枝、肉桂以温阳。兼有阴虚时常用熟地黄、黄精、麦冬、五味子滋阴，临床常用生脉饮加减以益气养阴。生脉饮出自《医学启源》，由人参、麦冬、五味子组成，是益气养阴的代表方，可用于气阴两虚证型心力衰竭的治疗。徐浩教授认为人参性偏温热，临床常用党参或西洋参代替人参。相关研究显示，生脉散通过改善线粒体功能、抑制心室重塑及心肌纤维化、减轻心肌细胞的炎症反应保护心脏，改善心功能，并增加24 h尿量，改善利尿剂抵抗，从而治疗心力衰竭［19-22］。麦冬-五味子养阴生津以补心血，还可宁心安神，与党参同用以补心之气血。药理研究显示，麦冬通过抑制细胞凋亡、促进血管再生、抗炎症、抗氧化等机制发挥治疗心血管疾病的作用，其中麦冬皂苷类、麦冬多糖类成分活性最显著［23］。五味子主要通过提高能量代谢、调节自噬及抑制细胞凋亡、抗氧化、调节神经递质及昼夜相关基因等机制发挥抗脑血管疾病的作用［24］。标实以血瘀为主，常用丹参、泽兰、莪术、三七等活血化瘀药。兼有水饮时，常用桑白皮、大腹皮、防己、葶苈子、桑寄生、远志、泽兰以利水消肿；兼有痰浊时，常用瓜蒌清热涤痰，瓜蒌兼能润燥滑肠，导邪从下排出；延胡索、陈皮、大腹皮、枳壳调理气机；心力衰竭病人常有夜寐不安等症状，常用远志、茯神、牡蛎以安心神。这些数据说明徐浩教授治疗心衰时重视气机、气血同调、标本兼顾、多法合用。

4 小结

本研究运用R语言数据挖掘方法，从多维度、立体化、数字化对徐浩教授治疗慢性心力衰竭的临床用药进行分析，总结徐浩教授治疗慢性心力衰竭的用药规律及临床经验，有助于分析并传承名医的临床经验，为中医治疗慢性心力衰竭提供参考。

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