基于文本聚類(lèi)的中風(fēng)病方藥規(guī)律研究

基于文本聚類(lèi)的中風(fēng)病方藥規(guī)律研究

醫(yī)學(xué)信息的增加是醫(yī)學(xué)信息領(lǐng)域的一個(gè)活躍分支。在該領(lǐng)域中,聚類(lèi)方法是一項(xiàng)核心技術(shù),是探索性數(shù)據(jù)分析和模式發(fā)現(xiàn)的一種重要手段。聚類(lèi)分析是一個(gè)將數(shù)據(jù)集劃分為若干類(lèi)的過(guò)程,其結(jié)果是使得同一類(lèi)內(nèi)的對(duì)象具有較高的相似度,而不同類(lèi)中的對(duì)象是不相似的。在統(tǒng)計(jì)分析和模式識(shí)別領(lǐng)域,聚類(lèi)已被廣泛研究,提出了大量的理論和方法,并取得了豐碩的研究成果。雙向聚類(lèi)(biclustering)源于Hartigan提出的同時(shí)聚類(lèi)算法,是一種對(duì)數(shù)據(jù)矩陣中的實(shí)例和變量同時(shí)進(jìn)行聚類(lèi)的新型數(shù)據(jù)分析方法,可同時(shí)使用對(duì)象及其屬性來(lái)提取它們的聯(lián)合信息,對(duì)稀疏和高維矩陣尤其有效,在應(yīng)用上具有很多優(yōu)勢(shì)。該方法在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的首次應(yīng)用見(jiàn)于基因表達(dá)譜的分析,隨后在微陣列和生物信息學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。而將雙向聚類(lèi)方法應(yīng)用于中醫(yī)信息分析則剛剛起步,相關(guān)研究較少,筆者以中風(fēng)病中醫(yī)治療組方配伍規(guī)律知識(shí)發(fā)現(xiàn)為例,對(duì)該領(lǐng)域內(nèi)方-藥兩方面數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向聚類(lèi),在對(duì)復(fù)方聚類(lèi)的同時(shí)反映其配伍信息,以揭示其組方配伍規(guī)律。1數(shù)據(jù)和方法1.1數(shù)據(jù)來(lái)源1.2數(shù)據(jù)收集1.3藥名的產(chǎn)生及規(guī)范納入資料標(biāo)準(zhǔn):主治病證中明確出現(xiàn)針對(duì)中風(fēng)、半身不遂、偏枯、神識(shí)昏蒙、言語(yǔ)蹇澀、口眼歪斜及其同義詞或近義詞等主癥,或與已知的中風(fēng)病因病機(jī)符合的方劑。排除資料標(biāo)準(zhǔn):所治癥狀可明確為其他因素所引起偏枯、偏癱等,無(wú)主癥或主癥不符合,以及屬于治療外感表證和類(lèi)中風(fēng)的中風(fēng)方劑。經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾及整理后,共得到有效記錄648條。首先對(duì)文本進(jìn)行處理得到方名和藥物組成兩項(xiàng)信息,再對(duì)部分藥名后不相關(guān)信息進(jìn)行清洗,最后對(duì)藥名進(jìn)行規(guī)范和統(tǒng)一。本文涉及的中藥異名,主要參考《中藥學(xué)》及《中藥大辭典》進(jìn)行規(guī)范處理。1.4高頻低頻詞界分使用BICOMB的提取功能進(jìn)行方名和藥名的識(shí)別和抽取。通過(guò)頻次分析,初步歸納出不同藥物在診療中使用情況。為確定核心藥頻次閾值,使用Donohue根據(jù)齊普夫定律推導(dǎo)出的高頻低頻詞界分公式進(jìn)行計(jì)算。其中,I1為詞頻為1的詞個(gè)數(shù),T為高頻詞中的最低頻次數(shù)。再使用BICOMB系統(tǒng)的進(jìn)行藥方和藥名統(tǒng)計(jì),構(gòu)建“方-藥”向量矩陣,矩陣的行為高頻藥名,列為相關(guān)方號(hào)。1.5類(lèi)間比較及多特征采用gCluto對(duì)上述矩陣的行和列同時(shí)聚類(lèi)。將之前導(dǎo)出的高頻矩陣導(dǎo)入gCluto中,聚類(lèi)算法采用重復(fù)二分法(repeatedbisection),類(lèi)數(shù)量設(shè)置先后測(cè)試了從10(默認(rèn))到2,本著ISim(表示類(lèi)間的緊密程度)盡量高而Esim(表示類(lèi)間的離散程度)盡量低的原則,經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)4類(lèi)效能最佳。相似性函數(shù)(similarityfunction)采用相關(guān)系數(shù)。判別函數(shù)(criterionfunction)采用I2。聚類(lèi)結(jié)果的類(lèi)內(nèi)和類(lèi)間特征以描述度和區(qū)分度屬性表示。根據(jù)各類(lèi)對(duì)象中描述度(descriptive)較高同時(shí)區(qū)分度(descriminating)較低的原則來(lái)篩選效能最佳的各類(lèi)代表方,作為方證對(duì)應(yīng)判別的主要依據(jù)。2結(jié)果2.1植物組分藥物組成預(yù)處理后得到有效記錄648條,如:NO.1[方名]化風(fēng)丹。[藥物組成]白附子,天麻,羌活,防風(fēng),撫芎,人參,陳皮,石菖蒲,荊芥,甘草。NO.2[方名]化風(fēng)丹。[藥物組成]白附子,天麻,防風(fēng),荊芥,羌活,獨(dú)活,人參,細(xì)辛,川芎,木香。NO.3[方名]化滯丸。[藥物組成]荊三棱,蓬莪術(shù),桔梗,大黃,陳皮,半夏,白術(shù),旋覆花,鱉甲,葶藶子,紫蘇葉,木香,沉香,麥芽,檳榔,舶上茴香,硼砂。2.2統(tǒng)計(jì)結(jié)果T近似等于14,共抽取出藥物100味(累計(jì)百分比為71.95%),見(jiàn)表1。2.3矩陣生成見(jiàn)表22.4g聚類(lèi)和垂合藥物的組成方聚類(lèi)得到Cluster0~3共4組類(lèi)別(見(jiàn)圖1),各類(lèi)代表方如下。Cluster0類(lèi):191號(hào)方-龍珠丹(描述度2.3%):[藥物組成]川烏,虎骨,牛膝,敗龜,全蝎,白芷,附子,楓香脂,躑躅花,獨(dú)活,藿香葉,僵蠶,麻黃,當(dāng)歸,白花蛇,地龍,萆薢,金毛狗脊,天麻,川芎,凌霄花,犀角,沒(méi)藥,朱砂,牛黃,麝香,乳香,龍腦。Cluster1類(lèi):567號(hào)方-再造丸(描述度7.8%):[藥物組成]蘄蛇肉,全蝎,地龍,僵蠶,穿山甲,豹骨,麝香,水牛角濃縮粉,牛黃,龜甲,朱砂,天麻,防風(fēng),羌活,白芷,川芎,葛根,麻黃,肉桂,細(xì)辛,附子,油松節(jié),桑寄生,骨碎補(bǔ),威靈仙,萆薢,當(dāng)歸,赤芍,片姜黃,血竭,三七,乳香,沒(méi)藥,人參,黃芪,白術(shù),茯苓,甘草,天竺黃,制何首烏,熟地黃,玄參,黃連,大黃,化橘紅,青皮,沉香,檀香,廣藿香,母丁香,冰片,烏藥,豆蔻,草豆蔻,香附,兩頭尖,建曲,紅曲。Cluster2類(lèi):341號(hào)方-獨(dú)活湯(描述度5.8%):[藥物組成]獨(dú)活,芍藥,遠(yuǎn)志,薏苡仁,甘草,麻黃,丹參,陳皮,熟地黃,桂枝,菊花,人參,防風(fēng),茯神,山萸肉,天門(mén)冬,厚樸,牛膝,五加皮,羚羊角,麥冬,山芋,白術(shù),秦艽,黃芪,川芎,附子,石膏,升麻,防己,地骨皮,石斛。Cluster3類(lèi):207號(hào)方-奪命還真丹(描述度3.0%):[藥物組成]天麻,人參,木香,白術(shù),菟絲子,藁本,獨(dú)活,川芎,僵蠶,黃芩,全蝎,半夏,熟地黃,蔓荊子,甘草,桂枝,生地黃,地骨皮,薄荷,黃連,菊花,防風(fēng),茴香,知母,杜仲,茯苓,柴胡,桔梗,陳皮,枳殼,石膏,當(dāng)歸,羌活,白芍,麻黃,細(xì)辛,蛤蚧,金箔。gCluto生成的可視化矩陣中,水平方向?yàn)楦哳l藥物聚類(lèi),垂直方向?yàn)檫@些藥物的方聚類(lèi)。方藥矩陣中的四類(lèi)樹(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)生成的山峰圖見(jiàn)圖2。3討論3.1汞靈丹的配伍使用將高描述度代表方和該類(lèi)結(jié)果中的高區(qū)分度方進(jìn)行藥物組配比對(duì),并結(jié)合可視化矩陣的類(lèi)內(nèi)藥物聚類(lèi)樹(shù)結(jié)構(gòu)分布,挖掘該類(lèi)方中的核心藥/藥組,最后查閱文獻(xiàn)進(jìn)行方解和功效分析,梳理出方藥證治規(guī)律。以Cluster0為例,將191號(hào)方-龍珠丹與類(lèi)內(nèi)區(qū)分度最高的341號(hào)方-獨(dú)活湯進(jìn)行組配比對(duì),得到獨(dú)活、牛膝、麻黃等藥物為非該類(lèi)代表藥,排除在外。方解如下。191號(hào)方-龍珠丹出自《楊氏家藏方》卷一,316號(hào)方-金汞靈丹出自《續(xù)易簡(jiǎn)》卷四,此二方都有祛風(fēng)化痰、活絡(luò)通經(jīng)、開(kāi)竅止痙的功效,主治風(fēng)中經(jīng)絡(luò),口眼ue81f斜。主要成分有犀角、牛黃、麝香、朱砂等,該配伍應(yīng)用的代表方為安宮牛黃丸。方中牛黃、麝香為主藥。牛黃味苦甘,性涼,氣味芳香,具有清心豁痰、開(kāi)竅、涼肝、熄風(fēng)解毒的功效;麝香辛散溫通,為開(kāi)竅之首藥,與牛黃配合突出了清熱解毒、芳香開(kāi)竅的特點(diǎn)。藥性上,牛黃與麝香一溫一涼、相反相成。朱砂鎮(zhèn)靜安神通心竅,龍腦芳香開(kāi)竅,能化痰墮痰,輔佐主藥加強(qiáng)鎮(zhèn)心、定驚、安神的作用。同類(lèi)內(nèi)描述度次之的316號(hào)方由牽正散加味轉(zhuǎn)化而來(lái),其主要成分為白附子、僵蠶、全蝎等。主要針對(duì)風(fēng)痰阻絡(luò)、經(jīng)隧不利之證,祛風(fēng)化痰、通絡(luò)止痙。方中白附子辛甘而熱,功能祛風(fēng)化痰,為君藥;全蝎、僵蠶有祛風(fēng)搜風(fēng)、通絡(luò)止痙之功,其中全蝎長(zhǎng)于通絡(luò)止痙,僵蠶優(yōu)于化痰驅(qū)絡(luò)中之風(fēng),共為臣藥。三藥合用,藥少力專(zhuān),使風(fēng)除痰消,經(jīng)絡(luò)通暢,則病證可愈。其余方也都側(cè)重于祛風(fēng)化痰通絡(luò),共同點(diǎn)為都重用牛黃、麝香、龍腦、白附子、僵蠶、全蝎等祛風(fēng)化痰、開(kāi)竅通絡(luò)的藥物。該類(lèi)方藥適用于痰熱腑實(shí)、風(fēng)痰上擾證,體現(xiàn)了清熱化痰、熄風(fēng)開(kāi)竅、急下通腑的治法治則。痰熱腑實(shí)、風(fēng)痰上擾證為本虛標(biāo)實(shí)、上盛下虛之證,雖有本虛之證,但以風(fēng)、痰、火等標(biāo)實(shí)之候?yàn)橹?。此時(shí)邪盛,證偏實(shí),按急則治其標(biāo)的原則,當(dāng)治以熄風(fēng)化痰通絡(luò)、清熱通腑之法,速去其邪。其余類(lèi)別均可按此法進(jìn)行比對(duì)分析。3.2中醫(yī)病因病(1)外風(fēng)初中經(jīng)絡(luò)證:治法治則為祛風(fēng)扶正、活血通絡(luò),標(biāo)本兼顧。組方以祛風(fēng)通絡(luò)、辛溫發(fā)散藥為主,配伍養(yǎng)血調(diào)血活血益氣藥。代表方為奪命還真丹、保命延壽燒酒方、大秦艽湯。常用藥對(duì)為:半夏+陳皮、羌活+防風(fēng)、蒼術(shù)+白芷、當(dāng)歸+川芎等。(2)痰熱腑實(shí)風(fēng)痰上擾證:治法治則為清熱化痰、熄風(fēng)開(kāi)竅、急下通腑。組方以側(cè)重祛風(fēng)化痰通絡(luò)。代表方為龍珠丹、金汞靈丹、安宮牛黃丸。核心藥/藥組為:朱砂+麝香+牛黃、僵蠶+全蝎+白附子等。(3)氣虛血瘀證:治法治則為益氣活血。組方側(cè)重用補(bǔ)氣藥,并伍以活血化瘀藥。代表方為再造丸、神效活絡(luò)丸、大活絡(luò)丹。核心藥對(duì)為:大黃+黃連、熟地黃+肉桂等。(4)肝腎虧損,陰虛風(fēng)動(dòng)證:治法治則為滋補(bǔ)肝腎、熄風(fēng)潛陽(yáng)。組方重用牛膝、杜仲等補(bǔ)益肝腎藥,輔以丹參等益氣養(yǎng)血藥,攻補(bǔ)兼施,標(biāo)本同治。代表方為獨(dú)活湯、茯苓菊花浸酒。核心藥對(duì)為:附子+干姜、遠(yuǎn)志+石菖蒲、牛膝+杜仲等。結(jié)果表明該方法可成功抽取中醫(yī)方劑數(shù)據(jù)庫(kù)中的方藥信息、結(jié)合不同證型配伍用藥特點(diǎn)探索方劑制方要素,梳理出中醫(yī)中風(fēng)病方藥證治規(guī)