中醫(yī)古籍芳香類方藥外治數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用

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芳香類方藥在古代中國(guó)疫病防治過(guò)程中具有重要作用，以“辟穢”“除惡”為典型[1-2]。元代許國(guó)禎所撰《御藥院方》記載芳香類方藥不僅用于中風(fēng)、脾胃、瘡腫、折傷等疾病，而且在治療婦、兒、五官諸種病癥有顯著療效[3]。現(xiàn)代臨床中，芳香類方藥的單方、驗(yàn)方、秘方得到傳承[4]，如以芳香開竅藥物為主創(chuàng)立的“芳香類方藥三寶”，即蘇合香丸、至寶丹、紫雪丹，在高熱神昏痙厥急危病人搶救，及溫?zé)嵋卟〉闹委熤杏兄豢赡绲墓?jī)[5]。尤其在2003年，以芳香類方藥為主藥的方劑在SARS肆虐期間起到了西藥無(wú)法取代的防治效果。

目前學(xué)界對(duì)芳香類方藥防治疾病的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究屢見不鮮，不論是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)還是現(xiàn)代研究均發(fā)現(xiàn)芳香類方藥在疾病尤其是外治中有顯著效果，但是其防治知識(shí)存在于歷代文獻(xiàn)和醫(yī)家的臨床經(jīng)驗(yàn)記載中，信息分散且疏于整理。

若能在大數(shù)據(jù)集成基礎(chǔ)上與現(xiàn)代數(shù)據(jù)挖掘方法相結(jié)合，圍繞芳香類方藥外治證治規(guī)律，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理予以集中存儲(chǔ)，并對(duì)其中特色方藥外治證治規(guī)律及古文獻(xiàn)中內(nèi)涵的學(xué)術(shù)價(jià)值予以分析挖掘，不僅便于學(xué)習(xí)、傳承和應(yīng)用，而且通過(guò)臨床驗(yàn)證反過(guò)來(lái)促使其不斷優(yōu)化，真正做到古為今用，進(jìn)而促進(jìn)芳香類方藥外治理論與實(shí)踐的發(fā)展，為中醫(yī)外科學(xué)、方劑學(xué)提供可信的文獻(xiàn)學(xué)依據(jù)，具有及其重要的意義。

1 數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)構(gòu)建

1.1 總體思路

數(shù)據(jù)挖掘又稱“數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)”，是從海量數(shù)據(jù)中，提取、轉(zhuǎn)換、分析一些潛在的、有價(jià)值的信息或知識(shí)的過(guò)程。近年來(lái)數(shù)據(jù)挖掘在中醫(yī)藥領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[6-9]。以歷代中醫(yī)典籍中芳香類方藥資源的分析利用和知識(shí)發(fā)現(xiàn)為目的，基于南京中醫(yī)藥大學(xué)特色數(shù)據(jù)庫(kù)——中醫(yī)藥古籍全文數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)應(yīng)用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、人工智能、認(rèn)知模型、數(shù)據(jù)挖掘等方法與思路，利用頻數(shù)分析、因子分析、R型(指標(biāo))聚類分析等分析方法，遵循“數(shù)據(jù)挖掘-原生態(tài)信息再現(xiàn)-保護(hù)性利用-理論指導(dǎo)實(shí)踐”的研究模式，建立相關(guān)數(shù)據(jù)平臺(tái)，從多維角度分析挖掘中醫(yī)典籍中芳香類方藥外治用藥經(jīng)驗(yàn)與組方規(guī)律。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

主要基于南京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥古籍全文數(shù)據(jù)庫(kù)，該庫(kù)是目前國(guó)內(nèi)較全面的古籍?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，現(xiàn)收錄有線裝中醫(yī)藥古籍2 300多種，其中珍善本300多種、孤本10余種，還有各家抄、稿本，此外還收錄了綜合性匯編叢書中的中醫(yī)古籍，如《四庫(kù)全書》《中醫(yī)古籍孤本大全》《中華善本再造》。《外科正宗》《瘍科心得集》《瘍醫(yī)大全》《太平圣惠方》等古籍文獻(xiàn)資源為構(gòu)建芳香類方藥學(xué)科體系奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建思路、框架及流程

數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建主要包括數(shù)據(jù)收集與整理建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；書目元數(shù)據(jù)分配、標(biāo)引及分類、原文圖像掃描、文本錄入構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；癥、方、藥、法-證關(guān)聯(lián)分析建立數(shù)據(jù)挖掘分析系統(tǒng)，其構(gòu)建思路與流程如圖1所示。按照《中醫(yī)古籍書目元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)古籍元數(shù)據(jù)源進(jìn)行收集，包括朝代、書名、著者、版本、卷號(hào)、摘要、醫(yī)案名(按照醫(yī)家、病者及病證特點(diǎn)命名)、出版年等；“以方列病、以方列法”收集方劑名稱、劑型、中藥名、方劑組成、外治方法等；“以病列法、以病列方”對(duì)疾病名稱、證候、病機(jī)等重新排列組合。對(duì)于同一病案中同一疾病相關(guān)的多次診療記錄，記為不同方案，予以分別收集。對(duì)于同一醫(yī)家醫(yī)案所治疾病相同，且用藥用方相同時(shí)，予以采集，但是不予重復(fù)統(tǒng)計(jì)。

圖1 芳香類方藥數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建思路與流程

1.4 病案文本的規(guī)范

中醫(yī)典籍記載往往包括模糊化的病史、癥狀、體征、治療情況等，以及發(fā)病季節(jié)、發(fā)病影響因素，體質(zhì)等信息[10]。且由于歷代醫(yī)家典籍醫(yī)案疾病表述，方藥記載名稱有諸多相異之處，以致中醫(yī)藥數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化一直顯得非常復(fù)雜。在南京中醫(yī)藥大學(xué)古籍全文數(shù)據(jù)庫(kù)中，除了典籍醫(yī)案本身具有的類型繁多、關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)之外，由于不同流派、不同醫(yī)家臨床診斷和治療的思維決策過(guò)程的個(gè)體化特色非常明顯，這種個(gè)性化特色一方面代表了典籍醫(yī)案所折射的證治思想實(shí)質(zhì)所在，另一方面，也造成了這種“以人為綱”的典籍醫(yī)案的數(shù)據(jù)分析挖掘與“以病為綱”的基于流行病學(xué)癥候調(diào)查基礎(chǔ)上的一般意義上的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘的巨大差異。

在典籍病案信息的規(guī)范化方面，為了體現(xiàn)方法的客觀性，既要遵照中醫(yī)界現(xiàn)有的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行取舍、合并或分解，又要與醫(yī)家流派的特色緊密結(jié)合，以保證規(guī)范后的信息不偏離名醫(yī)醫(yī)案的本質(zhì)，只有這樣才能從源頭上保證挖掘結(jié)果不失真。參照《中國(guó)中醫(yī)藥主題詞表》《中醫(yī)癥狀鑒別診斷》《方劑學(xué)大辭典》《中華本草》等工具書對(duì)中藥名、外治方法等進(jìn)行規(guī)范處理，如古籍中記載的藥物名稱“良姜”規(guī)范為“高良姜”。

1.5 文獻(xiàn)整理、歸納與分類

在數(shù)據(jù)庫(kù)框架構(gòu)建的基礎(chǔ)上對(duì)芳香類方藥古籍文獻(xiàn)信息進(jìn)行篩選、整理和有序化處理，如文獻(xiàn)的標(biāo)引、自動(dòng)分詞，按照《中醫(yī)外科學(xué)》[11]中傳統(tǒng)分類方法分別納入，如瘡瘍、乳房疾病、肛門直腸疾病等。同時(shí)根據(jù)《中藥學(xué)》教材，將常用66種芳香類方藥，按照6種功效，即芳香解表、芳香化濕、芳香溫里助陽(yáng)、芳香理氣、芳香開竅、芳香活血分別進(jìn)行歸類分析。對(duì)古籍中存在“同書異名”“同名異書”現(xiàn)象，以及處方中方藥描述存在“異藥同名”“同藥異名”現(xiàn)象，采用改進(jìn)的編輯距離算法，對(duì)數(shù)學(xué)名稱進(jìn)行自動(dòng)化、智能化的規(guī)范處理[12]。對(duì)病案中繁體字、異體字、古今字及通假字等參照《漢字簡(jiǎn)化字總表》要求進(jìn)行整理統(tǒng)一。同時(shí)對(duì)古籍原文中較難理解的內(nèi)容進(jìn)行注釋、釋義，按照古籍整理通則的要求對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行整理、歸納，將具體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和規(guī)范化處理，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別處理的語(yǔ)言。

芳香類方藥外治文獻(xiàn)具有一定的特殊性，數(shù)據(jù)收集的質(zhì)量將直接影響數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建，因此必須對(duì)文獻(xiàn)收集工作進(jìn)行質(zhì)量控制，以提高文獻(xiàn)收集整理的準(zhǔn)確度與可信度。

1.6 挖掘方法的選擇、組合與優(yōu)化

名醫(yī)特色體現(xiàn)在“理-法-方-藥”的各個(gè)層面。要研究典籍芳香類方藥外治證治特色，就需要從其典籍醫(yī)案信息的不同角度對(duì)其中蘊(yùn)含的相關(guān)性和規(guī)律性信息進(jìn)行全面探討。在中醫(yī)經(jīng)驗(yàn)繼承中[13]，運(yùn)用單用一種方法試圖實(shí)現(xiàn)臨證證治經(jīng)驗(yàn)的全面繼承是不現(xiàn)實(shí)的，多種分析挖掘方法相結(jié)合才有可能在古籍全文數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)中尋找模式，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，歸納隱含的邏輯關(guān)系，發(fā)現(xiàn)多個(gè)信息單元之間相互關(guān)聯(lián)規(guī)則。如證的規(guī)律、治的規(guī)律、防的規(guī)律、方的規(guī)律、藥的規(guī)律，以及病、證、治、防、方、藥相互之間關(guān)系的規(guī)律等。并可通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析進(jìn)行癥狀序列模式、疾病轉(zhuǎn)歸的異常和趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)性研究。本文中，我們將優(yōu)化分析挖掘方法組合中存在的不足予以算法優(yōu)化與重新組合，從癥候、治法、方藥信息入手，通過(guò)藥物配伍、藥癥相關(guān)、癥-證相應(yīng)等角度對(duì)其診療經(jīng)驗(yàn)作深入分析，通過(guò)“理-法-方-藥”之間多維關(guān)系的揭示，分析其用藥特色、組方結(jié)構(gòu)與配伍規(guī)律，以更好更客觀地反映典籍醫(yī)案中的隱含知識(shí)。

2 應(yīng)用示范

2.1 功能界面操作

用戶登錄芳香類方藥外治數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，進(jìn)入數(shù)據(jù)挖掘操作界面(圖2)。首先錄入數(shù)據(jù)，將目標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)表中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。可根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘類型分別選擇組方分析(頻次統(tǒng)計(jì)、組方規(guī)律、新方分析)、方證分析(網(wǎng)絡(luò)展示、關(guān)鍵藥物、關(guān)鍵癥狀)、癥候分析(癥狀排序、癥狀規(guī)律、癥狀聚類)等選項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)多維關(guān)聯(lián)規(guī)則分析。

圖2 芳香類方藥外治數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)操作界面

2.2 藥物頻數(shù)分析

以《醫(yī)宗金鑒》為例，對(duì)古籍中40種芳香類方藥進(jìn)行頻次分析，得出總頻次為837次，其中使用頻次在4次以上的中藥有26味，頻數(shù)為808次，占總頻數(shù)的96.5%，是《醫(yī)宗金鑒》外治用藥的主要芳香類藥物。使用頻數(shù)最多的前10味藥物，按照頻率遞減順序排列分別是麝香、當(dāng)歸、沒(méi)藥、白芷、川芎、藏紅花、蒼術(shù)、木香、血竭、細(xì)辛(表1)。

表1 藥物頻數(shù)及頻率

2.3 藥類頻數(shù)分析

對(duì)頻數(shù)在4次以上的26味芳香類方藥，按照功效進(jìn)行分類。在《醫(yī)宗金鑒》外治用藥中芳香類方藥中占主導(dǎo)地位的是芳香活血類藥物，頻數(shù)為392次，占總用藥的48.5%；其次是芳香解表類藥物，頻數(shù)為129次，占總用藥的16.0%；第3位是芳香開竅類藥物，頻數(shù)為125次，占總用藥的15.5%，詳見表2。

表2 藥類頻數(shù)及頻數(shù)

2.4 藥物關(guān)聯(lián)分析

構(gòu)建26種藥物關(guān)聯(lián)網(wǎng)狀圖，清晰、直觀地反映藥物之間的關(guān)聯(lián)程度(圖3)。如圖3所示，藍(lán)色粗線代表關(guān)聯(lián)程度較強(qiáng)，反之，藍(lán)色細(xì)線代表關(guān)聯(lián)程度較弱。其中當(dāng)歸與白芷，當(dāng)歸與沒(méi)藥，當(dāng)歸與川芎，當(dāng)歸與肉桂，沒(méi)藥與川芎，沒(méi)藥與肉桂，沒(méi)藥與血竭，沒(méi)藥與藏紅花的關(guān)聯(lián)程度最強(qiáng)。

圖3 藥物關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

2.5 藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則分析

對(duì)頻次在4次以上的26種藥物進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析，設(shè)置支持度>20%，置信度>80%，共獲得關(guān)聯(lián)規(guī)則12條，結(jié)果見表3。支持度表示箭頭前后藥物(對(duì))同時(shí)出現(xiàn)的概率；置信度表示箭頭前藥物出現(xiàn)條件下，箭頭后藥物(對(duì))出現(xiàn)的幾率。結(jié)果顯示當(dāng)當(dāng)歸或沒(méi)藥二者其中一味出現(xiàn)時(shí)，另一味中藥和肉桂出現(xiàn)的概率為100%。

表3 高頻次藥物關(guān)聯(lián)規(guī)則分析結(jié)果

3 小結(jié)

芳香類方藥外治文獻(xiàn)整理與利用研究是中醫(yī)外科、方劑學(xué)研究的重要組成部分，本文利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，針對(duì)芳香類方藥外治醫(yī)案，探索性地構(gòu)建基于關(guān)聯(lián)規(guī)則方法分析的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，對(duì)芳香類方藥予以調(diào)査梳理，根據(jù)獲得的結(jié)果確定數(shù)據(jù)采集、分類與標(biāo)引的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，便于對(duì)可獲取的病案信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化處理，深入挖掘芳香類方藥外治用藥規(guī)律，旨在為中藥學(xué)芳香類方藥理論及實(shí)踐發(fā)展提供新的嘗試。后期將在繼續(xù)查找相關(guān)古籍完善數(shù)據(jù)庫(kù)、使芳香類方藥外治數(shù)據(jù)庫(kù)信息全面化的同時(shí)，補(bǔ)充摘要、主題分類等信息，使數(shù)據(jù)庫(kù)更加完善，使標(biāo)引更加細(xì)致化。