基于中医传承辅助系统的治疗慢性心力衰竭方剂组方规律分析

    [摘要】  目的：基于中医传承辅助系统软件，应用数据挖掘技术研究临床治疗慢性心力衰竭方剂的用药规律。方法：收集北京地区两所三甲医院中西医结合心内科治疗慢性心力衰竭病历272份，采用频次统计法、改进的互信息法、复杂系统熵聚类、无监督的熵层次聚类等无监督数据挖掘方法，对其处方进行数据挖掘研究。结果：临床治疗慢性心力衰竭使用频率较高的药物有78味，使用频次均在12次以上；常用药对32个，其关联系数均在0．02以上；演化得到核心组合26个，新处方13个。结论：复杂系统熵聚类、无监督的熵层次聚类等无监督数据挖掘技术分析治疗慢性心衰方剂的用药规律具有一定的科学性；中医传承辅助系统实现对方剂录入、管理和分析，对于研究中药组方规律和发现新处方有要意义。

   [关键词]  慢性心力衰竭；数据挖掘技术；中医传承辅助系统；组方规律

   慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)是由于多种原因引起的心肌收缩功能和(或)舒张功能不全的一种综合征，是各种心脏病的主要并发症及终末期表现。根据其临床特征，属于中医学“水肿”“喘证”等病范畴。研究表明，临床运用中药治疗该病可显著改善症状、提高有效率。中国中医科学院中药研究所新药设计课题组既往采用改进的互信息法 ]、复杂系统熵聚类 。]、无监督的熵层次聚类等无监督数据挖掘方法，应用于中药组方规律和处方发现。为了便于应用，集成以上算法，中药新药设计课题组开发了中医传承辅助系统软件。本研究基于该系统对临床治疗慢性心衰的方剂的用药规律进行分析，旨在研究治疗心力衰竭方剂的组方规律和发现新处方。

1 资料及方法

1．1  一般资料 收集272例临床病例，所有病例来源于2006年1月～2011年12月在中日友好医院中西医结合心内科和中国中医科学院广安门医院心内科住院治疗、临床确诊为慢性心力衰竭的患者，研究期间反复住院者以最后一次住院资料计算。

1．2 病例选择标准

1．2．1  中医诊断标准  慢性心力衰竭诊断参考Framingham 的心衰诊断标准(1971年)  ，心功能分级标准参照美国纽约心脏病学会(NYHA)提出的心功能分级法。。 。

1．2．2 中医诊断标准  参照1993年卫生部发布《中药新药治疗心力衰竭的临床研究指导原则》慢性心力衰竭诊断标准⋯。

1．2．3 排除标准  合并有肺、肝、肾和造血系统等严重原发疾病患者。

1．3 处方的录入与核对 将收集的病案的人院首剂处方录人中医传承辅助系统，考虑录入过程中可能出现的纰漏，在完成录入后，再由双人负责录入数据源的审核，以确保数据源的准确，而为数据挖掘结果的可靠性提供保障。

1．4 数据分析 通过“中医传承辅助系统”中“数据分析”的“方剂分析”功能，进行组方规律分析。第一步在中医疾病查询项中查询“心衰”，将治疗心力衰竭的方剂提取出来。第二步药物频次统计，将方剂中每味药物的出现频次按照由大到小排序，并可以导出Excel文件。第三步药物规则分析，自动计算药物的出现频率后，系统自主选择合适的相关系数(54)和惩罚系数(70％)，然后点击规则分析按钮，可导出6条规则，见表1。

第四步组方分析，首先进行聚类分析(核心算法包括改进的互信息法、复杂系统熵聚类)，在聚类分析前，选择合适的相关系数和惩罚系数；然后点击提取组合按钮，发现新方(核心算法是无监督的熵层次聚类)并可以实现网络可视化展示，见图1。

2  结果

2．1 用药频次 两所医院治疗慢性心衰的272个方剂包含289种药物，进行“频次统计”，可得到治疗慢性心衰药物频次从高到低的排序。使用频次在12次以上的药物有78味，见表2。

2．2 基于改进的互信息法的药物间关联度分析

根据本次治疗慢性心衰方剂数量、结合经验判断和不同参数提取出数据的预读，选择相关系数为10，惩罚系数为5进行聚类分析，得到治疗慢性心衰方剂中289味中药两两之问的关联度，将其中关联系数  大于0．02的32个药对提取，见表3。

2．3 基于复杂系统熵聚类的核心组合分析  以改进的互信息法分析结果为基础，按照相关系数与惩罚系数的约束，基于复杂系统熵聚类，演化出3～4味药的核心组合，共计26个，见表4。并且可以利用软件的“网络”展示功能，导出网络可视化展示，直观展示出药物不同组合之间的关系，见图2。

2．4 基于无监督的熵层次聚类的新处方分析 在以上核心组合提取的基础上，点击系统中“提取组合”按钮，通过无监督的熵层次聚类算法，有26组核心组

3 讨论

近年来，随着人口老龄化，心力衰竭的发病率有明显增高，严重危害人们的健康，有抽查  表明我国35～74岁城镇居民的发病率达到了0．9％，因此，研究如何预防和治疗此病有重要意义。中医药治疗心力衰竭有较好疗效，目前已被医学界公认。但中医药治疗心衰的治则治法多样化，所用药物也极为繁杂¨ 。因此在分析中药复方治疗心力衰竭大量临床资料的基础上，对中药治疗该病的用药规律作初步探讨，以更好地指导临床用药，提高临床疗效，并希望能对心力衰竭治则治法的研究提供一定的科学依据。既往分析方剂组方规律常常以用药频次为基础，该类方法用于发现显性经验，难以有创新性发现与认识¨ 。中国中医科学院中药研究所新药设计课题组多年来致力于采用改进的互信息法、复杂系统熵聚类、无监督的熵层次聚类等无监督数据挖掘方法，分别实现对药物之问关联性的定量描述、核心组合演化与提取、新处方发现等功能。所采用的方法强调相关性分析，可以提取低频次高相关的组合，

更适合隐形经验的挖掘与发现¨ 。本文采用中药新药设计课题组开发的“中医传承辅助系统”软件，录入临床治疗慢性心力衰竭的方剂，分析得到治疗心力衰竭的药物使用频次，基于互信息法提取出药对及关联系数，演化26个核心组合，进一步演化出13个新方。

从用药频率可以看出l临床治疗慢性心衰常用中药主要是以益气、活血、利水、养阴为主；从使用频率前3O的药物可见，既有益气、升陷之党参、黄芪、柴胡、桔梗、升麻，又有活血、利水之丹参、桃仁、当归、川芎、三棱、莪术、泽兰、益母草、茯苓、白术、泽泻、葶苈子等，还有养阴之麦冬、五味子、白芍、山茱萸，化痰之瓜蒌，温通之桂枝。体现了以益气升陷、活血利水为主的用药特点，体现了以益气升陷、活血利水为主的用药特点，与慢性心衰以宗气不足，血瘀水停为主要病机，在不同的病理阶段又常兼阳虚、阴虚、痰浊的认识是  致的 引。现代药理研究也证实n 益气、活血中药对心力衰竭大鼠神经内分泌系统有明显的抑制作用。

从药物关联可以看出临床常用组合有益气、升陷药黄芪、党参、升麻、柴胡与郁金、桃仁、三棱、半夏、车前子等配伍，体现了益气、升陷与活血、利水、化痰相互补充、标本兼顾的治法，还有升麻与桔梗、知母与山茱萸、莪术与红花等功能相近的药物配合同用，相辅而行，互相发挥其特长，从而增强其药效。从核心药物和新方可以看出，生脉饮、葶苈大枣

泻肺汤、麻黄附子细辛汤、小陷胸汤、瓜蒌薤白半夏汤等益气养阴、泻肺利水、温补心肾、化痰泻浊经典方药是临床治疗慢性心衰的核心，这符合传统的中临床经验。核心组合和新生方剂为临床或基础提供了有益的线索，我们将通过临床和实验研究进一步探讨其疗效和作用机制。