中国园林稿件信息
基于关联规则和复杂系统熵聚类的腰椎间盘突出症外治方剂组方分析和新方发现
邓文仕，张家立，唐翠娟，李奕军，廖俊诚，陈德强
(广西中医药大学第一附属医院，广西，南宁，530000)
【摘要】目的：基于中医药遗产支持平台（TCMISS）研究治疗腰椎间盘突出症（Lumbar disc herniation,LDH)的中药处方。方法：从（中国知网、维普数据库、万方医学网，百度学术网）公开发表的文献及专利中检索中药外用治疗LDH的处方，应用复杂系统熵聚类方法、关联规则Apriori算法、无监督的熵层次聚类核心算法，在TCM系统继承辅助系统软件中的应用，获取外用中医药治疗腰椎间盘突出症规律及处方，并根据结果绘制用药关联规则网络图、处方核心组合网络图及新处方组合网络图。结果：对筛选出的151个处方进行分析，共使用中药269味，其中使用≥5次的中药为72味，1542味次，根据疗效，72味中药可分为祛风湿药19味、活血化瘀药17味、补虚药8味、解表药5味，其他功效药各占少量比重，药味辛、苦、甘出现累计频率达91.6%，药性以“温、平”为主，累计频率达77.5%，药物归经以肝、脾、肾为主，累计频率达62.6%。并基于改进互信息法提取关联规则53条，挖掘出了LDH外用处方核心组合28个和新处方14首。结论：组方用药以祛风湿药、活血化瘀药、补虚药为主，这是治疗LDH的基本配伍，同时结合兼证辅以解表药、温里药、清热药、化痰开窍药、平肝息风药，常用中药主要归肝、脾、肾经，性味以辛、苦、甘、温平为主。TCMISS是一个有价值的中医药研究辅助工具，可对中药处方的进行数据录入、管理、查询和分析，有利于中医中药的传承。
【关键词】腰椎间盘突出症；关联规则；外治；组方规律；新方发现
Analysis of Prescriptions for External Treatment of Lumbar Disc Herniation Based on Association Rules and Entropy Clustering of Complex Systems and New Discovery
DEG Wen-shi,TANG Cui-juan
【Abstract】 Objective：Based on Traditional Chinese Medicine Inheritance Assisted Platform (TCMISS), the rule of application of traditional Chinese medicine (TCM) on the treatment of Lumbar disc herniation (LDH) was studied. Method：To retrieve prescriptions for external use of Chinese medicine for LDH from published documents and patents (China HowNet, Weipu Database, Wanfang Medical Network, Baidu Academic Network), and apply complex system entropy clustering method, association rule Apriori algorithm and unsupervised entropy hierarchical clustering core algorithm in TCM system inheritance assistant system software. To obtain the rules and prescriptions of external Chinese medicine in the treatment of lumbar intervertebral disc herniation, and draw the network diagram of drug association rules, core prescription combination network and new prescription combination network according to the results. RESULTS: 151 prescriptions were screened out and 269 Chinese medicines were used, of which 72 were used more than 5 times and 1542 times. According to the curative effect, 72 Chinese medicines could be divided into 19 flavors of rheumatism-dispelling drugs, 17 flavors of blood-activating and stasis-removing drugs, 8 flavors of deficiency-tonifying drugs and 5 flavors of surface-relieving drugs. Other effective drugs each accounted for a small proportion, with spicy, bitter and sweet taste. At present, the cumulative frequency is 91.6%. The medicinal properties are mainly "warm and flat". The cumulative frequency is 77.5%. The medicinal meridians are mainly liver, spleen and kidney, and the cumulative frequency is 62.6%. Based on the improved mutual information method, 53 association rules were extracted, and 28 core combinations of LDH external prescriptions and 14 new prescriptions were mined. CONCLUSION: Rheumatism-dispelling drugs, blood-activating and Stasis-Resolving drugs and deficiency-invigorating drugs are the main prescriptions for LDH, which are the basic compatibility for LDH. At the same time, combined with concurrent syndromes, supplemented by exterior-relieving drugs, Wenli drugs, heat-clearing drugs, phlegm-resuscitating and resuscitating drugs, and Liver-Calming and wind-calming drugs. The commonly used traditional Chinese medicines mainly belong to the liver, spleen and kidney meridians TCMISS is a valuable assistant tool for TCM research. It can input, manage, query and analyze the data of TCM prescriptions, which is beneficial to the inheritance of TCM.
【Key words】 Lumbar disc herniation; clustering algorithm; association rules; external treatment; prescription rule; newer discovery
腰椎间盘突出症（Lumbar disc herniation,LDH) 又称“腰突症”，是指多种原因造成腰椎间盘纤维环破裂导致髓核突出压迫并刺激神经根及周围组织所引起的包括腰疼痛、下肢放射痛、感觉异常、马尾神经症状、肌肉萎缩等一系列症状或体征［］，是脊柱外科临床中较为常见的疾病之一。我国有近1/4的人受到该类疾病的困扰，给患者身心造成严重的不良影响，甚至降低了患者的生活质量。目前LDH治疗主要分为三方面：经皮髓核切吸术/髓核激光气化术、手术治疗以及非手术治疗。对于早期，LDH患者应做到早诊断，早治疗。对于LDH患者，病情十分严重且符合手术指征者(约10%)一般建议采取手术疗法[2]，而绝大多数LDH患者在早期可通过卧床结合物理疗法、腰椎牵引疗法、腰部核心稳定肌训练、针灸推拿、佩戴腰围等非手术手段治疗，可达到较满意的效果，近些年来，在中医中药领域占有重要地位的中医外治法以中医基础理论为指导，在治疗LDH上发挥了重要作用，为治疗LDH提供了安全有效、简捷，经济实用的特色疗法。中医药内服法治疗LDH的实验研究在单味中药筛选、复方研究及中医药治疗腰突症的病因病机研究等方面都取得了相应的进展，然而关于中药处方外用治疗LDH的用药和规律分析的研究比较欠缺，而方剂是中医临床治疗经验传承的有效载体，数据挖掘技术利于方剂在治病过程中的用药规律分析而进一步可以发现潜在的药物相互作用的科学依据及隐含的有价值信息[3]，对中医药学术继承和创新具有非常重要的意义。故本研究以几大中文数据库中公开发表文献中外用治疗LDH的中医药处方为研究对象，旨在通过中医传承辅助系统中关联规Apriori算法、复杂系统熵聚类等无监督数据挖掘方法，分析外用治疗LDH的处方中药物使用频次、关联规则以及其内在的处方规律，以期为临床治疗LDH提供较客观的依据和参考。
1 资料与方法
1.1 数据收集及检索方法 检索中国知网（CNKI）和万方中文数据库和维普中文期刊数据库（VIP）及百度学术网数据库建库以来收录中药处方外用治疗LDH相关论文，包括中医名家用药经验、临床报导、临床随机对照研究、病例报告、专利等。中文数据库以“LDH”、“腰突症““外敷”、“外用“、”敷贴“、“涂擦”、“热熨”、“洗浴”为检索词进行篇名或主题检索，再严格根据排除及纳入标准进行人工筛选。
1.2 纳入标准 （1）处方用法必须为外用；（2）有相应的药物组成（药味数量≥2）；（3）临床随机对照研究，经统计学手段处理表明中药组或中药联合西药组与单纯西药组比较有较显著优势。
1.3 排除标准 （1）动物实验研究；（2）文献综述；（3）文献数据明显错误或重复发表的雷同文献；（4）中医药疗效不确切。
1.4 数据录入与核对 按上述标准进行数据录入与核对，筛选后所得的文献收集其中的处方，先录入Excel表格，执行第一次数据整理并统一规范名称，然后输入TCMISS软件V1.1，数据录入及数据审核由2人负责，以确保数据的准确性。
1.5 软件支持 本研究的相关操作基于中国中医科学院中药研究所研发的TCMISS V1.1完成。该系统软件可根据名老中医经验传承和中药新药研发的基本需求，利用现代信息技术的数字化、智能化和综合化手段，设置有临床信息采集系统、平台数据管理系统、资料管理系统、数据检索系统、统计报表系统、数据挖掘分析系统等6个系统，集“数据录入-数据管理-数据查询-数据分析-网络化可视化展示”等功能于一体，以人工智能、数据挖掘、网络科学等学科的方法和技术为支撑,实现多层次、多维度数据的关联和融合。易于使用、功能强大、界面友好，形成面向服务架构的开放式自助服务软件。平台软件对中医药传承、临床医师经验总结和中药新药处方发现中发挥重要支撑作用。它极大的地解决了中医传承过程中出现的非标准化，丰富了传承模式,更好的满足了中医中药传承和发展的需求[4]。
1.6 数据处理 对收集到的数据，根据普通高等教育“十二五“国家规划教材《中药学》进行统一规范命名。（1）由于产地不同而名称不同者，统一用该味药的正名。（2）中药经过炮制后药效相似者仍用原名；（3）中药入药部位不同但功效相类似者仍用原名；比如川革薜——绵萆薢、土元/地鳖虫——土鳖虫、藏红花——西红花、生半夏或姜半夏——半夏、黄/樟/广丹——铅丹、木别子——木鳖子、棘豆——镰形棘豆、甲珠/生甲片——穿山甲、僵/姜虫——僵蚕、夜交藤——首乌藤、天丁——皂角刺、守宫——壁虎、二/双花——金银花、落得打——蒴藋、奏韭——韭菜子、归尾——当归、炙麻黄——麻黄等（破折号后为统一名称）。经过数据整理后的处方共151首，药物269味。
1.7 数据分析 应用中TCMISS 软件中“数据分析“模块中的”方剂分析“功能，通过数据查询功能，按指定处方命名“外用治疗LDH“录入软件的处方151首，然后点击相应功能键进行组方规律分析（包括聚类分析，提取核心组合、提取常用药对、网络视图展示等）、新方分析及药物出现频次统计。数据分析过程中使用的统计方法为改进的互信息法和复杂系统熵聚类等。并运用Excel表格录入 数据制作相关统计图，以便更直观的观察结果。
2结果
2.2.1 用药频次 对外敷治疗LDH的151首方剂中269味药物频次进行统计，使用频次在5次以上有72味，使用频次排在前五位分别是红花、当归、乳香、没药、川乌、草乌、川芎、独活、牛膝、透骨草。详见表1。
表1腰突出症间盘外治处方中频次≥5次的（总频次1542次）
2.2.2常用中药分类使用情况及分析 基于表一中使用频次≥5的中药72味，总使用频次为1542次，其中所用主要药物按功效分依次为活血化瘀药、祛风湿药、补虚药、解表药四类，四类药累计频率达78.6%。见表2，统计分析图见图1。
表2常用中药分类及使用频率统计分析表
|
中药分类 |
味数 |
频次 |
频率 |
累计频率 |
|
祛风湿药 |
19 |
428 |
27.6 |
27.6 |
|
活血化瘀药 |
17 |
475 |
30.8 |
58.4 |
|
补虚药 |
8 |
173 |
11.3 |
69.7 |
|
解表药 |
5 |
139 |
9.0 |
78.6 |
|
温里药 |
4 |
69 |
4.5 |
83.1 |
|
化痰止咳平喘药 |
3 |
50 |
3.2 |
86.3 |
|
开窍药 |
3 |
47 |
3.1 |
89.4 |
|
平肝熄风药 |
3 |
44 |
2.9 |
92.3 |
|
清热药 |
3 |
32 |
2.1 |
94.4 |
|
止血药 |
2 |
33 |
2.1 |
96.5 |
|
杀虫止痒药 |
2 |
13 |
0.8 |
97.3 |
|
泻下药 |
1 |
23 |
1.5 |
98.8 |
|
化湿药 |
1 |
10 |
0.7 |
99.5 |
|
理气药 |
1 |
6 |
0.4 |
100 |
|
合计 |
72 |
1542 |
100 |
100 |
图1
2.2.3中药的性味使用情况分析 对72味常用中药的性味进行统计分析。结果发现中药味以辛、苦、甘为主，累计频率达91.6%，药性以温药所占比例为最高达59.2%，其次是性平（18.3%）及性寒（15.5）的药，温热药（64.8%）比例大于寒凉药（16.9%），见表3，统计分析图，见图2，图3。
表3常用中药性味频率统计分析表
|
药味 |
频次 |
频率 |
累计频率 |
药性 |
频次 |
频率 |
累计频率 |
|
辛 |
45 |
38.5 |
38.5 |
温 |
42 |
59.2 |
59.2 |
|
苦 |
40 |
34.2 |
72.7 |
平 |
13 |
18.3 |
77.5 |
|
甘 |
22 |
18.9 |
91.6 |
寒 |
11 |
15.5 |
93 |
|
咸 |
7 |
5.9 |
97.5 |
热 |
4 |
5.6 |
98.6 |
|
酸 |
3 |
2.5 |
100 |
凉 |
1 |
1.4 |
100 |
|
淡 |
0 |
0 |
100 |
合计 |
71 |
|
|
|
涩 |
0 |
0 |
100 |
|
|
|
|
|
合计 |
117 |
100 |
100 |
|
|
|
|
图2
图3
2.2.4常用药物的归经分布情况 对72味常用中药的归经进行统计，归经以肝、脾、肾经为主，累计频率达62.6%，心、胃、肺、膀胱、大肠等亦各占有相应的比例。见表4，统计分析图如图4所示。
表4常用中药的归经频率统计分析
