土家醫藥半結構化數據的功效挖掘及可視化研究＊

余羊羊，彭芳勝，田華詠，曾商禹，郭維加，張 藝，劉秀華＊＊

（1. 成都中醫藥大學民族醫藥學院 成都 611137；2. 湘西自治州民族醫藥研究所 吉首 416000；3. 成都中醫藥大學民族醫藥學術傳承創新研究中心 成都 611137）

土家族是我國人口較多的少數民族，排在全國少數民族人口數的第7 位。據國家統計局網站公布，2010 年全國第6 次人口普查數據土家族人口為835萬。土家族古稱“巴人”、“烏蠻”、“板盾蠻”，主要居住在武陵山區的湘鄂渝黔四省市交界處。因其獨特的生態環境，藥材豐富，品種達2600余種，較常用及有特色的土家藥約有600 個品種，目前醫療機構常用土家藥有170 余個品種，被稱為“華中的天然藥庫”[1]。19世紀80 年代，田華詠、萬定榮等民族醫藥工作者開展了土家藥匠（醫生）的用藥經驗、單方驗方、藥材標本等土家醫藥的田野調查和發掘整理工作，并對收集的手抄本、“口述”資料進行總結整理，相繼出版了《土家族醫藥學》[2]《醫療機構處方常用土家藥手冊》[3]等專著。2018 年7 月10 日，中國民族醫藥學會官網發布了236條“土家醫藥名詞術語”、8種土家醫療效評價標準及診療指南等技術標準的通知。為推動土家醫醫師資格“開考”工作，湘西土家族苗族自治州民族中醫院開展了特色常用土家藥的炮制規范、土家醫藥名詞術語、土家醫醫療技術等醫藥技術標準與規范研究。趕酒火療法、滾蛋療法等土家族特色醫療技術的整理總結，在很大程度上補充了民族地區現代醫療活動中的不足，為患者提供了方便、有效的治療方法[4]。據2019年《中國民族藥辭典》最新民族藥品種統計結果，含有確切拉丁名的土家藥有1453 種，排在全國民族藥第2位。

半結構化數據是介于結構化數據（如關系數據庫、面向對象數據庫）和非結構化數據（如聲音文件、圖像文件等）之間的數據形式，讓“正常人不必費力獲取”人們快速獲取所需的信息[5]。本文針對半結構化土家醫藥文獻數據信息提取，構建土家醫藥原始數據庫，并通過對土家藥的品種整理和“藥物-功效-主治”隱性關系分析，對土家醫藥的民間用藥經驗進行了初步探究。

1 資料與方法

1.1 構建土家醫藥原始數據庫

根據土家醫藥數據特性確定其字段和編目的提取方法，建立土家醫藥原始數據庫，包含拉丁學名、別名、性味、毒性、功效、主治疾病等數據信息。為確保數據源準確，安排兩人校對相同數據并審核。同時，利用VFP9.0（Visual FoxPro 9.0）軟件編寫程序，將校對的土家醫藥“標準化”數據錄入數據庫。

1.2 數據來源

根據《中國民族藥辭典》[6]、《土家醫方劑學》[7]、《土家醫治毒藥物集》[8]、《土家族醫藥學》[2]、《醫療機構處方常用土家藥手冊》[3]等專著，篩選得到土家藥共1453味，方劑共771首。

1.3 數據標準化

在校對土家醫藥數據源的過程中發現，土家醫藥仍存在藥名不規范現象。首先，對已收集的土家醫藥的藥物名稱、處方等信息進行整理和數據清洗，然后參照《中國民族藥辭典》[6]和《醫療機構處方常用土家藥手冊》[3]中的藥材基原記載，對原始數據庫中的藥名進行規范化處理。對于方劑中無法根據基原記載進行藥名規范的藥物，仍保留其原有藥名。

1.4 數據分析

半結構化數據是相對結構化數據而言的，是伴隨著互聯網應用產生的一種新的數據形式[9]。本文從半結構化數據的土家醫藥文本轉化為結構化數據，并建立土家醫藥原始數據庫。同時，利用中醫傳承輔助系統（Traditional Chinese Medicine Inheritance Support System,TCMISS）(V2.5)的“數據分析”模塊中的“方劑分析”功能，對土家醫臨床常用方劑進行分析；借助Cytoscape3.6.1 和Gephi0.9.2 軟件，對土家藥“藥物-功效-主治”的隱性關聯關系進行可視化和知識發現分析。

2 結果

2.1 土家藥品種整理

利用VFP9.0構建土家醫藥原始數據庫，對關鍵字段“標準”進行識別和提取。篩選得到1454味土家藥，其中九頭獅子草Peristrophe japonica(Thunb.)Bremek.、六月雪Serissa serissoides(DC.) Druce.等土家藥被地方標準收載。《湖北省中藥材質量標準》（2009版）、《湖南省中藥材質量標準》（2009 版）和《貴州省中藥材、民族藥材質量標準》（2003 版）各收載土家藥49 種、27 種及43 種（表1）。本文將最具代表性且被標準收錄的18種土家藥通過Cytoscape 3.6.1 軟件將其“藥性-藥味-功效”進行網絡化展示（圖1）。土家藥主要以“寒（涼）、平”性偏多，苦味藥頻次最高，其次是辛味藥、甘味藥；清熱敗毒、趕風除濕等功效出現頻次最高。

2.2 常用土家醫方劑關聯分析

利用TCMISS(V2.5)對《土家醫方劑學》中771首方劑的臨床常用方劑“表出劑”、“清敗劑”、“松祛劑”、“撒開劑”等158首方劑進行關聯分析。將“支持度”設為2%，“置信度”設為0.9時，得到核心組合60個，其中前20 排名的核心藥對（表2，圖2）。土家醫常用方劑中主要以散熱發表、疏風發表的土家藥偏多，其次是清熱敗毒（清熱解毒）、趕風勝濕（祛風除濕）等功效。

2.3 土家藥主治病癥統計

在整理土家醫藥文獻過程中發現，土家醫藥對“疾病”的認識多為應用經驗，一種土家藥治療疾病從一種到十幾種不等。對關鍵詞“主治病癥”進行識別和提取關鍵詞，得出其主治病癥的統計表（表3），可以看出治療皮膚瘡癬、婦科疾病、蛇蟲咬傷的土家藥較多。

2.4 土家醫“藥物-主治”關聯度分析

土家族地區以植物藥為主，草本植物居首位，多為鮮用。土家族醫民間用藥經驗豐富，總結出了許多關于藥物防病治病的諺語、口訣和歌謠，如藥物功能的口訣有“打得地上爬，離不開四兩麻。打在地下困，離不開五虎進”[7]。本文就“藥物”、“主治”字段提取信息，利用Gephi0.9.2軟件從土家藥的“藥物-主治”角度進行關聯分析兩者之間的關系是十分必要的（圖3）。從圖中看出，字段節點越大，代表其出現關聯程度越大；線條越粗，代表兩個關鍵詞節點之間的關聯關系越深。以“皮膚濕疹”、“跌打損傷”、“咽喉腫痛”等疾病與藥物的關聯程度較為密切。

2.5 土家醫“功效-主治”關聯度分析

在整理土家醫藥文獻時，發現對土家藥的功效和應用主治有大量的文字記錄。本文就“功效”、“主治”字段提取信息，利用Gephi0.9.2 軟件對土家藥的“功效-主治”之間的關聯關系進行分析（圖4）。從圖中可以看出，以“清熱敗毒”功效為中心的線條最粗，說明“清熱敗毒”與咽喉腫痛、瘡癰腫毒等多種主治疾病相關聯，這也與土家醫對藥物和疾病的認識相關。名老土家醫彭芳勝在《土家醫毒氣病學》[14]書中寫道，“土家醫認為毒邪為百病之首，萬惡之源。把毒邪分為天毒、玍毒、蔫毒3大類，風毒、寒毒、熱毒、濕毒、火毒、膿毒等18種。”祛風除濕、利水毒等功效的關聯度排名稍偏前。而在主治疾病中，“瘡癰腫毒”和“痢疾”與功效之間的關聯度最高，說明土家醫治療“瘡瘍腫毒”和“痢疾”的疾病數量最多。同時痔瘡、濕疹、月經不調等疾病也是關聯數量較多的疾病。通過對土家藥“功效-主治”隱性關系分析，可以加強對土家族地區多發病的認識，完善相應的醫療技術。

表1 最具代表性18種土家藥統計分析

3 討論

土家醫藥研究始于1978年，我國土家醫藥專家學者對土家藥的歷史、資源、用藥經驗進行發掘整理及開發利用，取得了較好成效[15]。土家醫藥工作者就歷代文獻和“口述”資料進行整理，并對土家醫藥民間用藥經驗進行田野調查，總結出土家醫藥對藥物的分類、命名、性味、功效、主治應用等土家藥學理論[16]。楊娜娜[17]通過對湘西自治州民族醫衛生資源調查，發現其土家族等民族醫的傳承主要依靠“口耳相傳”，師承和祖傳的學習方式占全州民族醫學習方式的88.85%，其中84%無傳承人，且僅62人存有手抄本資料或者古書典籍。民族醫學傳承人越來越少、傳承人所習得的知識和經驗也越來越少。許多民間名醫積累的獨特醫療經驗都隨時間而消失，使民族醫藥文化的流失等問題隨之出現，保護和傳承民族醫藥知識迫在眉睫而任重道遠。

表2 土家醫臨床方劑中的常用藥物配伍（支持度≥2%，置信度≥0.9）

表3 土家醫主治病癥統計表

本文以“半結構化數據”的土家醫藥資料為基礎，參照最新出版且權威的《中國民族藥辭典》和《醫療機構處方常用土家藥手冊》兩本專著進行了土家醫藥數據的規范化處理。同時借助VFP9.0 構建土家醫藥原始數據庫，對“關鍵字段”進行識別和提取，并對其進行土家藥的品種規范和功效挖掘。據統計，《湖北省中藥材質量標準》（2009 版）、《湖南省中藥材質量標準》（2009 版）和《貴州省中藥材、民族藥材質量標準》（2003 版）各收載土家藥49 種、27 種及43 種。利用Cytoscape 3.6.1 軟件，對地方標準收載最多的18 種土家藥進行“性-味-藥-功效”網絡圖可視化，表明土家藥主要以“寒（涼）、平”性偏多，苦味藥頻次最高，其次是辛味藥、甘味藥；清熱敗毒、趕風除濕等功效出現頻次最高。同時，借助TCMISS(V2.5)對臨床常用158 首方劑進行關聯分析，其中核心藥對頻次最高是“水燈草-水竹葉”“水燈草-車前草”。水燈草Juncus effususL.具有走表利竅、清血熱的功效，主治鼻塞、流淚等疾病[5]；水竹葉Murdannia triquetra(Wall.)Bruckn.具有清熱敗毒、利尿通便的功效，主治咽喉腫痛、肺熱咳喘等疾病[5]；車前草Plantago depressaWilld.具有清熱明目、利尿的功效，主治咳喘、小便不利等疾病[5]。通過“主治病癥”字段檢索，獲悉土家族人民生活中皮膚瘡癬、婦科疾病以及蛇蟲咬傷等疾病最常為出現，這與土家族生活在武陵山區息息相關。在提取“藥物-主治”、“功效-主治”兩組數據時，可以知曉土家醫在用藥和治療疾病時，射干Belamcanda chinensis(L.) Redoute、地苦膽Tinospora sagittata（Oliv.）Gagnep.等清熱敗毒藥常與咽喉腫痛疾病關聯程度高；虎杖Reynoutria japonicaHoutt等趕風勝濕（祛風除濕）藥常與風濕疾病關聯程度高。

圖2 土家醫“表出劑”、“清敗劑”等常用方劑的關聯分析圖

圖3 土家藥“藥物-主治”關聯關系可視化展示圖

本研究在構建土家醫藥原始數據庫時，發現土家藥還存在“同物異名”“同名異物”的情況，如三葉青為葡萄科植物三葉崖爬藤Tetrastigma hemsleyanumDiels&Gilg 的干燥塊根，別名是石猴子、金錢吊葫蘆，但在《醫療機構處方常用土家藥手冊》[2]中，白藥子為防已科植物金線吊葫蘆Sphonin arnhoHayata 的干燥塊根。利用半結構化土家醫藥文獻數據構建數據庫，雖然可以減少人工錄入的工作量，但在快速提取不同版本土家醫藥文獻時，忽視了不同地區土家族對藥物使用和疾病治療的差異性，尚不能較好的反映當地實際醫藥衛生情況，還仍需向權威的土家族民族醫藥專家進行咨詢。土家族民間用藥經驗歷史悠久，目前的數據挖掘技術對土家族用藥經驗的探究還處在起步階段，但為完善土家藥信息化研究提供了新的方向，促進了土家醫藥的傳承和發展。

圖4 土家藥“功效-主治”關聯關系可視化展示圖