基于R語言數據挖掘探究國家專利中藥復方防治尿路感染的用藥規律

[摘要] 目的 通過數據挖掘技術分析中藥復方專利防治尿路感染（urinary tract infection，UTI）的用藥規律。方法 以國家知識產權局網站專利公布公告模塊中防治UTI的中藥復方專利為數據來源。運用Excel 2021、IBM SPSS Modeler 18.0及IBM SPSS Statistics 27.0統計分析平臺，對復方中藥開展藥物使用頻次計算、四氣五味屬性研究、配伍規則挖掘、組方聚類分析，最后通過Cytoscape3.7.2及RStudio完成可視化分析。結果 共納入方劑179首，涉及466味中藥。排序前5位高頻藥物：蒲公英、黃柏、甘草、金銀花、萹蓄；藥性以寒、平為主；藥味以甘、苦、辛為主；歸經以肝、肺、腎最為常見。常用對藥有瞿麥–萹蓄、甘草–萹蓄；常用角藥為車前子–瞿麥–萹蓄、甘草–瞿麥–萹蓄，聚類分析共獲得5個高頻藥物組合。結論 """""本研究初步揭示中醫藥治療UTI的配伍及用藥規律，為臨床辨證施治體系優化及新處方研發提供數據支持。

[關鍵詞] 尿路感染；國家專利；R語言；數據挖掘；用藥規律

[中圖分類號] R259" """"[文獻標識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2025.21.013

Exploration on medication rules of national patents of traditional Chinese medicine compound for prevention and treatment of urinary tract infection based on R language data mining

PEI Chenyang¹， ZHONG Guanghui²， SONG Yuwei¹， WANG Chenchen¹， MAO Qingyun¹， ZHANG Rongrong¹， XU Xin¹， WAN Yifan¹

1.Ningbo Clinical Medical College， Zhejiang Chinese Medical University， Ningbo 315010， Zhejiang， China; 2.Department of Nephrology， Ningbo Municipal Hospital of Traditional Chinese Medicine， Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University， Ningbo 315010， Zhejiang， China

[Abstract] Objective To analyze the medication rules of traditional Chinese medicine compound patents for the prevention and treatment of urinary tract infection （UTI） through data mining technology. Methods The patents of traditional Chinese medicine compounds for the prevention and treatment of UTI in patent announcement module of China National Intellectual Property Administration website as data sources. The statistical analysis platforms of Excel 2021， IBM SPSS Modeler 18.0 and IBM SPSS Statistics 27.0 were used for frequency of use， medicinal properties， association rule analysis， and systematic clustering analysis and finally visualized by Cytoscape 3.7.2， RStudio. Results Through screening， a total of 179 compound patents met the inclusion criteria， involving 466 kinds of Chinese materia medica， and the top 5 high-frequency drugs were Pugongying， Huangbai， Gancao， Jinyinhua， Bianxu. The medicinal properties are mainly cold and mild; The medicinal taste is characterized by sweetness， bitterness， and bitterness; The main meridians of drugs are liver， lung and kidney meridians. Common couplet medicines included Qumai-Bianxu， Gancao-Bianxu and the three herb drug combinations included Cheqianzi-Qumai-Bianxu， Gancao-Qumai-Bianxu. A total of 5 high-frequency combinations of traditional Chinese medicine were obtained by cluster analysis. Conclusion This study preliminarily reveals the compatibility and medication rules of traditional Chinese medicine in the treatment of UTI， which provides data support for the optimization of clinical syndrome differentiation and treatment system and the development of new prescriptions.

[Key words] Urinary tract infection; National patent; R language; Data mining; Medication rule

尿路感染（urinary tract infection，UTI）指由細菌、真菌或支原體等病原微生物侵襲泌尿系統黏膜或深層組織引發的炎癥反應，根據診斷標準及臨床分型，包括急、慢性腎盂腎炎和急、慢性膀胱炎及無癥狀性菌尿。流行病學顯示UTI全球年發病例數超2.5億，已成為繼呼吸道感染后發病率排名第2位的感染性疾病^[1-2]。基于中國1990—2019年疾病負擔研究，中國UTI發病呈逐年增加趨勢，女性發病率顯著高于男性，其引發的排尿功能障礙、慢性盆腔疼痛綜合征等并發癥嚴重影響患者的生活質量^[3]。目前，在美國上述感染引起的醫療保健及誤工時間成本每年約35億美元^[4]。抗生素作為UTI的傳統一線用藥，近年來隨著尿道病原菌的耐藥性，UTI已不易被控制和徹底治愈，單純抗生素治療已無法達到理想的臨床效果，大量臨床研究發現中藥抗耐藥菌潛力顯著，臨床應用前景廣闊^[5-6]。

國家專利中藥復方作為中醫藥創新體系的核心載體，既是中藥新藥研發的戰略性資源，又是臨床診療經驗的科學化凝練，具有實用性、新穎性、創造性的特點^[7]。當下，尚缺乏對專利中藥復方防治UTI相關用藥規律的研究報道，本研究采用數據挖掘技術對專利復方治療UTI的有效方劑進行整理、分析、總結，進而探討現代醫家診治UTI的核心藥對及配伍規律等，為構建UTI精準化中醫診療方案提供理論支持。

1" 資料與方法

1.1" 數據來源

在“國家知識產權公告服務平臺–中國專利公布公告”界面，構建高級查詢策略進行檢索：在“專利類型”中限定“發明公布”和“發明授權”兩項，在文本欄“名稱”和“摘要”選項中檢索式設置為“尿路感染or泌尿感染or尿道感染”and“中藥or中醫or草藥”，設定檢索時段為自建庫至2024年12月31日。

1.2 "納入與排除標準

納入標準：①專利項目名稱中限定防治UTI的中藥復方；②專利項目名稱中未明示防治UTI，但在摘要或詳情頁中記載該中藥復方具有防治UTI的適應證；③專利中所記載的中藥復方需有完整的藥物組成，且藥物組成相同的多個專利僅選擇一個進行分析。排除標準：①治療藥物為單味中藥或中成藥的專利；②中藥復方使用方法為外治的專利，如中藥熏蒸、敷膏、灌腸等；③涉及食品、飲品、保健品類專利；④出現合并其他疾病的專利。

1.3 "數據錄入及規范

根據納排標準對符合要求的專利復方采用Excel 2021進行系統化數據管理，構建“防治UTI的專利中藥復方數據庫”。依據《中華人民共和國藥典：一部》^[8]及《中華本草》^[9]對中藥名稱標準化調整：""" ①對中藥的簡寫、別名、俗稱等進行規范化處理，如“丹皮”統一為“牡丹皮”、“烏賊骨”統一為“海螵蛸”；②對炮制方法雖有差異但功效相似的中藥進行規范，如“制僵蠶”統一為“僵蠶”、“炒蒼術”統一為“蒼術”；③對以產地命名的藥物，將其名稱統一規范為通用名稱，如“川斷”統一為“續斷”、“云苓”統一為“茯苓”。

1.4" 數據挖掘分析

采用Excel 2021對篩選出中藥復方藥物的頻次、性味歸經進行頻次分析；采用IBM SPSS Modeler 18.0 進行關聯規則分析，結合Cytoscape3.7.2構建中藥復方高頻藥物共現網絡；使用IBM SPSS Statistics 27.0對高頻中藥進行系統聚類，并通過RStudio實現可視化。

2" 結果

2.1 "中藥專利公布情況

對國家專利數據庫防治UTI的中藥復方進行初步檢索，共檢索到741項相關專利（其中發明公布576項，發明授權165項），基于納排標準，篩選后獲得179項有效專利。

2.2 "頻次統計分析

對179項符合標準的有效專利復方分析顯示共涵蓋466味中藥，累計使用2064次。其中，使用頻次gt;20次的中藥共計24味，使用頻率最高的前5味中藥分別為蒲公英、黃柏、甘草、金銀花、萹蓄，見表1。

2.3 "性味歸經分析

根據《中華人民共和國藥典：一部》^[8]及《中華本草》^[9]對99味中藥（頻次≥5次）開展性味歸經統計分析。結果顯示四氣分布以寒性藥物為主導（743次），其次為微寒（314次）和平性（238次）；在五味分布中，甘味藥物頻次居首（918次），苦味（728次）、辛味（237次）次之；在歸經分布中，排名前3位依次為肝經（635次）、肺經（634次）、腎經（513次）。

2.4 "關聯規則分析

采用IBM SPSS Modeler 18.0，基于Apriori算法對中藥進行關聯規則分析（參數：支持度≥8%，置信度≥50%，前項數≤2），挖掘獲得56條強關聯配伍規則，其中包含對藥組合22條，角藥組合34條，按支持度大小進行排序，對藥組合排序前2名依次為瞿麥–萹蓄、甘草–萹蓄，角藥組合排序前2名依次為車前子–瞿麥–萹蓄、甘草–瞿麥–萹蓄，見表2。采用Cytoscape3.7.2構建核心藥物配伍網絡圖，見圖1，并通過RStudio生成關聯規則圖集，依次為點圖、平行坐標圖、網狀圖，見圖2至圖4。

2.5 "聚類分析

使用IBM SPSS Statistics 27.0對高頻中藥（頻次gt;20次）進行系統聚類，生成垂直譜系圖，見圖5。獲得5組藥物組合：①萹蓄、瞿麥、梔子、甘草、滑石、地黃、木通、車前子、澤瀉；②白茅根、白花蛇舌草、黃柏、車前草、金錢草、牛膝；③石韋、海金沙、黃芩；④金銀花、連翹、蒲公英；⑤山藥、茯苓、黃芪。基于RStudio對高頻藥物進行Phi相關性分析及可視化，見圖6。

3" 討論

通過對專利復方防治UTI的中藥使用頻次分析發現，gt;20次的中藥共計24味，其中蒲公英以31.28%的使用頻率高居首位，其性寒，味苦甘，入肝、胃經，為臨床常用的清熱解毒藥，兼具消腫散結、利濕通淋之效，其成分主要含黃酮類化合物、萜類化合物、甾醇類化合物等活性物質^[10]。現代研究已證實蒲公英提取物對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病菌具有明顯抑菌作用，臨床實踐證實其對UTI有治療價值^[11]；其次為黃柏、甘草、金銀花、萹蓄、瞿麥、車前草、石韋、車前子、黃芪等，主要涉及清熱藥、利尿通淋藥、補虛藥三大類，體現UTI初期以濕熱等實證為主，待病勢遷延，日久正氣虧虛，出現虛實夾雜的證候。黃柏性寒味苦，歸腎、膀胱經，屬清熱燥濕類中藥，對濕熱瀉痢、熱淋澀痛等濕熱證候臨床療效確切。現代藥理學證實黃柏及其炮制品水提物在體內外實驗中均表現出不同程度的抑菌活性，該藥因其苦寒之性，長于清泄下焦濕熱，可改善患者的尿頻、尿急、尿痛等濕熱蘊結下焦的癥狀^[12-13]。

統計藥物的性味歸經發現，藥性以寒、平為主，與UTI濕熱蓄結下焦的核心病機不謀而合，平性藥物因其藥性平和、不偏不倚的特性，其臨床應用范圍廣，寒熱虛實證型皆可配伍運用，現代藥理研究表明平味藥物具有抗菌、抗炎的活性^[14]。藥味以甘、苦、辛為主，甘味藥具有補益、調和、緩急的作用，對UTI病勢遷延導致后期出現氣陰兩傷、正氣虧損、臟腑功能失調可起到補益的效果，同時對UTI患者出現的尿頻、尿急、尿痛的臨床癥狀具有緩急止痛的作用，苦辛藥合用，可清利解毒、泄化瘀熱，對本病急性發作期達到驅除病因、防治病邪深入的效果。中藥歸經以肝經、肺經、腎經最為常見。UTI為前陰之疾。《黃帝內經·靈樞》^[15]記載“肝足厥陰之脈……過陰器”，故該病與肝經有關，研究發現臨床從肝論治UTI具有一定效果^[16]。肺為腎之母，肺主通調水道，若上焦不利，則下焦氣化失司，腎為水臟，通過調控膀胱的開闔功能實現其對水液的調節作用，若腎氣不足，可致水液代謝失常，濕熱內生，阻滯膀胱氣化，發為淋證；與此同時，淋證遷延不愈，熱邪耗陰、濕邪損陽而致腎虛，腎虛日久，濕熱濁邪乘虛侵襲膀胱，形成惡性循環，致病情反復。

中藥關聯分析發現，常用對藥有瞿麥–萹蓄、甘草–萹蓄，角藥有車前子–瞿麥–萹蓄、甘草–瞿麥–萹蓄，反映出瞿麥、萹蓄在配伍中占主導地位，二者屬利尿通淋類中藥，均性寒味苦，配伍可協同清熱利濕通淋，主治熱淋、血淋所致小便不通、淋瀝澀痛。現代藥理研究顯示瞿麥含皂莢類、黃酮類及環肽類等活性成分，具有抗菌、抗炎、抗氧化等作用，臨床上被廣泛應用于泌尿系統及生殖系統等疾病^[17]。《神農本草經》^[18]記載“主治關格諸癃結，小便不通，出刺，決癰腫，明目去翳，破胎墮子，下閉血”。《滇南本草》^[19]記載萹蓄“利小便，治五淋，白濁，熱淋，瘀精，澀閉關竅”。現代藥理學研究表明萹蓄的主要成分是黃酮類化合物及其苷類，具有抑菌殺蟲等活性，網絡藥理學研究表明萹蓄在治療UTI過程中可能通過雌激素受體1、白細胞介素-6、半胱氨酸蛋白酶3、V-Myc骨髓細胞瘤病毒癌基因同源物等蛋白作為主要作用靶點，經由磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B通路、高級糖基化終末產物受體通路、腫瘤壞死因子通路等途徑發揮療效^[20-21]。

聚類分析結果顯示核心藥物組合可歸納為5類。第1組包含萹蓄、瞿麥、梔子、甘草、滑石、地黃、木通、車前子及澤瀉9味中藥，屬八正散化裁方。基于多項隨機對照試驗的Meta分析研究證實，八正散聯合抗生素可顯著提升UTI的臨床療效，有效改善患者的尿頻尿痛及小腹拘急癥狀，降低復發頻次^[22]；第2組由白茅根、白花蛇舌草、黃柏、車前草、金錢草及牛膝6味藥物組成，以清熱利濕、通淋瀉火為主；第3組含石韋、海金沙及黃芩強化利尿排石；第4組為金銀花、連翹、蒲公英側重清熱解毒；第5組為山藥、茯苓、黃芪，共奏補益脾腎，顧護正氣之效，適用于UTI病程遷延日久損耗正氣或年老體衰、腎氣不足的“勞淋”患者。

中醫將UTI歸為“淋證”范疇，按臨床表現分為熱淋、石淋、氣淋、血淋、膏淋、勞淋6種證型，本病多表現為腎氣不足、濕熱下注的虛實夾雜狀態，其治療當遵循實則清利、虛則補益的原則^[23]。雖然當前抗生素仍是UTI的一線治療手段，但長期應用可導致耐藥性增加及二重感染風險等問題，中醫藥對治療UTI有其獨特的優勢，可縮短療程，降低復發率，調節免疫功能^[24-25]。本研究基于國家專利數據庫分析防治UTI的專利中藥復方，總結用藥規律，不足之處在于未明確區分UTI急性發作期和緩解期的用藥差異，后期研究將結合UTI的不同階段進行深入研究，為UTI的治療提供參考。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

[參考文獻]

[1]"" RONALD A R， NICOLLE L E， STAMM E， et al. Urinary tract infection in adults： Research priorities and strategies[J]. Int J Antimicrob Agents， 2001， 17（4）： 343–348.

[2]"" JEAN S S， COOMBS G， LING T， et al. Epidemiology and antimicrobial susceptibility profiles of pathogens causing urinary tract infections in the Asia-Pacific region： Results from the Study for Monitoring Antimicrobial Resistance Trends （SMART）， 2010—2013[J]. Int J Antimicrob Agents， 2016， 47（4）： 328–334.

[3]"" 朱聰， 訾豪， 黃橋， 等. 1990—2019年中國人群尿路感染的疾病負擔分析[J]. 現代泌尿外科雜志， 2021， 26（5）： 376–381， 386.

[4]"" FLORES-MIRELES A L， WALKER J N， CAPARON M， et al. Urinary tract infections： Epidemiology， mechanisms of infection and treatment options[J]. Nat Rev Microbiol， 2015， 13（5）： 269–284.

[5]"" KAUR R， KAUR R. Symptoms， risk factors， diagnosis and treatment of urinary tract infections[J]. Postgrad Med J， 2021， 97（1154）： 803–812.

[6]"" 苗蓓亮， 馬文欣， 李靜， 等. 中醫藥治療復發性尿路感染的研究進展[J]. 現代中西醫結合雜志， 2024， 33（20）： 2891–2896.

[7]"" 邵郡， 姚崢嶸. 我國中藥復方專利保護現狀研究[J]. 南京中醫藥大學學報（社會科學版）， 2023， 24（5）： 324–329.

[8]"" 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典： 一部[M]. 北京： 中國醫藥科技出版社， 2020.

[9]"" 國家中醫藥管理局中華本草編委會. 中華本草[M]. 上海： 上海科學技術出版社， 1999.

[10] 劉亦菲， 劉兆薇， 任一冉， 等. 蒲公英化學成分、藥理作用研究進展及質量標志物預測分析[J]. 中華中醫藥學刊， 2024， 42（8）： 132–141， 291.

[11] 樊富華， 閆圣坤， 劉洋， 等. 蒲公英多糖的化學結構、提取分離、生物活性及其應用研究進展[J/OL]. 中華中醫藥學刊， [2025-03-29]. http：//kns.cnki.net/kcms/ detail/21.1546.R.20240904.1250.008.html.

[12] 馮媛， 牛敏格， 張清清. 關黃柏化學成分與藥理活性研究進展[J]. 中國現代中藥， 2021， 23（8）： 1486–1498.

[13] 李小寧， 田輝， 曾媛媛， 等. 黃柏炮制歷史沿革及其藥理作用研究[J]. 遼寧中醫藥大學學報， 2024， 26（3）： 194–199.

[14] 于舒雁， 白明， 苗明三. 藥性平特點及其現代研究[J]. 中醫學報， 2013， 28（6）： 860–862.

[15] 張玉萍．黃帝內經·靈樞[M]. 福州： 福建科學技術出版社， 2016．

[16] 吳亞男. 龍膽瀉肝湯合五味消毒飲治療急性腎盂腎炎臨床觀察[D]. 成都： 成都中醫藥大學， 2019.

[17] 齊曉， 荊明， 田景民， 等. 瞿麥的化學成分、藥理作用及臨床應用研究進展[J]. 遼寧中醫藥大學學報， 2024， 26（11）： 188–197.

1. 孫星衍. 神農本草經[M]. 呼和浩特： 內蒙古人民出版社， 2006.
2. 蘭茂. 滇南本草（第一卷）[M]. 《滇南本草》整理組， 整理. 昆明： 云南人民出版社， 1978.