云计算在预防中药不良反应发生的应用探讨

肖丽，王世宇，钱前，张贵红

云计算在预防中药不良反应发生的应用探讨

肖丽1，王世宇2，钱前1，张贵红3

中药不良反应已成为困扰广大医药工作者的一个难题。计算机云计算技术的飞速发展为预防中药不良反应的发生提供了一条新途径。云计算可以凭借虚拟化技术和资源整合，降低预防中药不良反应所需的时间和资金成本。

中药不良反应；云计算；成本

中医药以其独特的理论体系和显著的疗效被广泛接受。中药具有疗效好、副作用小、毒性低、使用安全等优点，在预防治疗疾病及养生保健领域发挥着重要的作用。由于中医药产业的快速发展和中药使用不当等因素的影响，对中药不良反应的报道日趋增多。因此，如何有效地减少中药不良反应，使其更好地为人类健康事业服务已成为广大中医药工作者的一个重要研究课题[1,2]。

1 中药不良反应概况

1.1 中药不良反应的现状

人们过去倾向于认为中药相对西药来说安全而无副作用。但随着研究的深入，对中药不良反应的报道也日趋增多。通过文献检索，发现从2000年～2005年、2005年～2010年、2010年～2012年，发表中药不良反应的报道分别为478篇、752篇和339篇，文献增长的速度和数量无疑都说明了中药不良反应正越来越受到广泛的关注[3]。中药不良反应成为仅次于抗生素而位居第二的药物所引起的不良反应。近年来，随着中药注射剂的广泛使用，其不良反应呈现快速增长的趋势，其中以鱼腥草注射液、莪术油注射液、刺五加注射液、茵栀黄注射液、双黄连注射液、葛根素注射液、清开灵注射液等中药注射剂引发的不良反应居多，最常见的是皮疹、过敏性休克等过敏反应。

1.2 减少中药不良反应的措施

中药不良反应的发生多是由于人们对中药认识的不足及缺乏科学严格的规范所致[4]。因此，笔者认为可以通过以下措施的综合使用，达到有效减少中药不良反应发生的目的。

1.2.1 加强中药材的规范化种植和制定科学的中药质量标准 “药材好，药才好”。因此，应根据中药材生长的特性，选择适当的地理环境，实现中药材的规范化和科学化种植，以保证中药材的质量。

目前，中药质量标准存在的问题相当多（如含量测定方法的科学性不强、可控指标少、标准不完善、缺乏原料的质量标准等），严重地影响了中药的临床安全性和有效性。因此，应用现代科学技术，制定科学可行的中药质量标准就势在必行了。

1.2.2 加强中药基础性研究 首先，应重视中药毒理学的研究。在中药现代药理毒理的研究、中药有效成分与毒性成分的研究、中药毒代动力学的研究、应用血清药理学方法对中药毒理学的研究、用分子生物学方法对中药毒理学的研究等领域加大研究的力度，特别应重视传统有毒中药的研究。

其次，应加强中药剂型改革及研制，提高制剂水平。新剂型不仅能提高疗效也能降低毒性，如四逆汤煎剂与缓释片剂的毒性比较，缓释片剂毒副作用明显小于四逆汤煎剂。中药制剂不仅包括剂型的选择，还包括成型前的处理工艺（如药物的炮制、提取、净化、分离过程）都会影响药物的疗效与不良反应。因此，中药剂型改革的思路应是在遵循中医药理论体系的前提下，还必须重视传统中药剂型的科学内含。

1.2.3 加强中药的流行病学和药源性疾病研究 中药流行病学是指应用流行病学的原理及方法，研究人群中中药的疗效和不良反应的一门应用学科。中药流行病学的重点是收集实际用药人群的安全性资料，分析用药过程中发生的不良反应事件与中药本身的内在联系，寻求中药对疾病预后的影响。我们应该注重对中药不良反应资料的全面收集，并运用流行病学的原理与方法进行分析研究，为临床安全、有效、合理用药提供科学依据。

中药药源性疾病是指应用中药后致使某个或几个器官或组织产生功能性或器质性损害而引起的疾病。它是中药不良反应在一定条件下产生的后果，包括正常用法用量下所产生的不良反应，也包括超量、超时、滥用、误服等不正确使用中药所引起的疾病。

1.2.4 坚持辨证论治与合理配伍用药 在中医的治疗中，坚持辨证论治与合理配伍用药的思想。通过科学的配伍可以有效地降低或消除毒性，如用于治疗肝硬化腹水的十枣丸，方中用大枣来缓和大戟、甘遂、芫花的峻下作用，就是利用甘草缓解各药毒性。药理实验证明甘草的甘草甜素有解毒作用，揭示了“甘草解百毒”理论的实验依据。

2 云计算发展概况

2.1 云计算简介

云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源，是处理海量数据最有效的方法。云是网络、互联网的一种比喻说法。通过将计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业单位数据中心的运行将与互联网更相似。便于用户能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。

云计算按服务类型大致可分：将基础设施作为服务（Infrastructure as a Service, IaaS）、将平台作为服务（Platform as a service, PaaS）、将软件作为服务（Software as a service, SaaS）3种类型。

至今为止，亚马逊、Google、微软、SUN和IBM等IT商业巨头都推出了自己的云计算平台，运用不同的技术和系统框架来实现上述云计算的应用目标（见表1）。

表1 有代表性的云计算平台之间的主要特性对比

2.2 云计算的优势特色

凭借虚拟化技术和资源整合，云计算可以实现资源的按需分配，从而提高资源利用效率，同时降低用户的设备投入和使用成本。云计算具有下述的优势特色。

2.2.1 动态的高可扩展性 “云”的规模可以动态伸缩，根据用户需求动态的增减IT资源。满足应用和用户规模增长的需要。

2.2.2 虚拟化的超大规模 “云计算管理系统”具有相当的规模，Google云计算[5,6]已经拥有100多万台服务器， Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

2.2.3 高可靠性 “云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更可靠。

2.2.4 通用性 云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以满足不同应用的需求，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

2.2.5 按需服务 “云”是一个庞大的资源池，用户可以按需购买，实现类似自来水、电和煤气的计费。

2.2.6 资源复用，成本廉价 由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，节约大量的时间和资金。

2.3 云计算在减少中药不良反应的应用

将云计算技术引入对中药不良反应的风险控制中，以中药不良反应临床实验数据为基础，构建一个中药不良反应信息集成原型，该原型用以实现离散的中药信息系统中各类异构数据信息的采集、共享、有效整合及应用。采用服务数据对象的形式将各类异构中药不良反应数据信息封装为与平台无关的医学数据服务，利用云计算强大的分布式存储与运算能力，实现中药不良反应数据服务资源的有效整合及应用。

针对中药临床反应的特点，收集大量的临床数据和文献资料进行分析。发现中药大黄的毒性成分蒽醌类化合物可引起全身过敏反应及消化系统、神经系统等不良反应。体外实验和动物实验证实，蒽醌类泻药有潜在的致病变致癌现象。数据以中药大黄在复方中配伍剂量、功效和毒性为例，进行临床治疗方案决策研究。在急性毒性试验中：大黄煎剂给小鼠灌胃8 g/kg．d，连续5 d，小鼠谷丙转氨酶(ALT)、γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)明显升高，且随剂量增大而加剧，对肝脏的毒害作用主要表现为肝细胞脂肪变性。而在长期毒性试验中：大鼠以大黄总蒽醌4.5 g/kg．d，连续26 w灌胃后，红细胞计数、血红蛋白含量、红细胞压积指数、Na+含量降低，尿素氮、总胆固醇、尿酸、尿β-微球蛋白的含量显著升高。大黄主要毒性反应在肾脏，表现为近曲小管上皮细胞不同程度肿胀坏死。将搜集到的大量的中药不良反应数据信息,整理成云计算平台能处理的数据格式。

分析云计算的应用原理与可行性，采用云计算分布式文件系统构建分布式存储和计算平台，以Hadoop[7]/Mapreduce[8～10]作为平行计算的框架，并行计算大规模海量数据，将把工作流分划到大量的机器上去。MapReduce是将一个大作业拆分为多个小作业的框架（大作业和小作业应该本质是一样的，只是规模不同），用户需要做的就是决定拆成多少份，以及定义作业本身。

云计算环境研究需要运用关联分析、聚类、回归等方法进行分析比较，找到适合中药不良反应风险控制的有效处理方法，获取有益临床治疗方案决策的结果信息。

建立基于云计算技术的中药不良反应信息集成中心原型，并对云计算配置环境作出适当的调整和优化，以满足中医学的应用需求，更加有效地集成、管理和分析大规模的中医学信息数据，从而推动计算机科学、中医药学的发展。

3 展望

云计算技术将改变医疗卫生行业信息化方式，为中药学数据信息和资源整合提供新途径。基于云计算的资源库整合方案，将所有中药不良反应的数据资源作为“云服务”提供给医院、医生和教学资源用户，而各级各类用户可以很快捷地找到需要的资源和相应功能，并能在云端很容易地控制和处理。用户可以使用“云服务”在任何时间、地点学习某方面的知识，查到云端的各种多媒体资源，随时进行模拟实验环境进行中药不良反应的模拟实验等。

总之，随着云计算的飞速发展及在中药不良反应控制方面研究的逐步深入，必将提高中药的利用水平，有效减少中药的不良反应，极大地促进中医药事业的健康快速发展。

[1] 李峥嵘,董靖.浅谈中药不良反应产生的原因及其对策[J].中医临床研究,2011,3(10):113.

[2] 邬占慧.浅谈中药不良反应的表现、原因及预防[J].中国医药指南,2011,9(6):283．

[3] 张春燕.中药不良反应监测的现状及改进 [J].黑龙江医药,2013,26(6):1045．

[4] 李会银.中药不良反应的现代研究进展[J].湖南中医药大学学报,2013,33(10):109．

[5] Barroso LA,Dean J,Hölzle U.Web search for a planet:The Google cluster architecture[J].IEEE Micro, 2003,23(2):22.

[6] Brin S,Page L.The anatomy of a large-scale hypertextual Web search engine[J].Computer Networks, 1998,30(1-7):107.

[7] Apache.Apache hadoop.[EB/OL].[2009-9-18].http://hadoop. apache.org/core.

[8] Dean J, Ghemawat S. MapReduce: Simplifed data processing on large clusters. In: Proc. of the 6th Symp. on Operating System Design and Implementation[J]. Berkeley: USENIX Association, 2004: 137.

[9] Dean J,Ghemawat S.MapReduce: Simplifed data processing on large clusters[J].Communications of the ACM, 2005,51(1): 107.

[10] 陈海勇,伏汉荚.基于Jetspeed的网格门户系统的设计[J].微计算机信息,2005,21(30):61.

（责任编辑：蒋淼）

图1 中药复方作用机制

4 结论

通过对中药复方对机体发挥作用的机制分析，可以看出若保证中药复方能更好的发挥出治疗疾病目的性，需注意以下几点:首先要保证药物基本功效的稳定，包括药物的产地、采收、炮制等都需要严格把关，医者当阅读大量本草文献，掌握历代医家对单味药物的认识与经验，只有充分把握了单味中药的特点，才能灵活运用，加减变化；其次是要充分认识机体本身的复杂系统，不拘泥于经方、时方，也不排斥现代研究与古章古法，博采众家之所长，通过对不同的辩证体系的把握和充分理解，进行调整影响中药复方作用的目的，从而制定效如浮鼓的中药复方，由此可见，所谓的“一招鲜吃遍天”的模式是不足为取的，从中药到复方再到机体，如此复杂的系统，对初始值的设定极其敏感，在一个中医复方中，也许几克的药物剂量的变化都会对整个疾病产生不小的影响。第三，不能忽略复方作用于机制后的反馈效应，要发挥复方作用机制中的协调反馈功能，药物服用后，一般会给病人带来一定反应，无论有效、无效都具有一定意义，根据患者机体的变化可以调节复方系统结构关系，以达最佳目的。

[参考文献]

[1] 邓中甲,李冀,连建伟,等.方剂学[M].上海:上海科学技术出版社,2008.

[2] 阳光明,郭卫,王青.遨游系统的海洋——系统方法谈[M].上海:上海交通大学出版社,2001．

[3] 张廷模,邓家刚,周祯祥,等.临床中药学[M].上海:上海科学技术出版社,2006.

[4] 李川,闫洁.大黄的主要功效探析[J].国际中医中药杂志,2013,35(2):181.

（责任编辑：蒋淼）

Discussion on application of adverse reaction of traditional Chinese medicine prevention by cloud computing

XIAO Li1, WANG Shi-yu2, QIAN Qian1, ZHANG Gui-hong3/(Medicinal Information Engineering College, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine Chengdu 611137, Sichuan; 2. Offce of Teaching Affairs, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, Sichuan; 3. School of Computer Science, Leshan Normal University, Leshan 614000, Sichuan)

Adverse drug reaction of traditional Chinese medicines has become a problem troubling medicine professionals. The rapid development of the computer technology of cloud computing provides a new way for the prevention of adverse drug reaction of traditional Chinese medicines. Relying on virtualization technology and integration of resources, cloud computing can reduce costs of time and funds required for the prevention of adverse drug reaction of traditional Chinese medicines.

Adverse drug reaction of traditional Chinese medicines; cloud computing; costs

R 285.1

A

1674-926X(2015)04-009-04

四川省教育厅科研基金项目（13SB0299）

1.成都中医药大学医学信息工程学院，四川 成都 611137；2.成都中医药大学教务处，四川 成都611137；3.乐山师范学院计算机科学学院，四川乐山 614000

肖丽(1976-)，女，硕士，主要从事中医药数字化方面的研究Tel:18011563500 Email:xiaolichengdu@163.com

张贵红(1973-)，女，硕士，主要从事数据挖掘方面的研究Tel:18781443880 Email:zhangcjw@163.com

2014-11-05