基于关联规则和复杂系统熵聚类研究的视网膜静脉阻塞组方规律研究

秦睿，明静，谢立科，黄少兰

视网膜静脉阻塞（retinal vein occlusion，RVO）是继糖尿病视网膜病变第二位的视网膜血管性疾病，可严重损害患者的视功能[1-2]。RVO的特征表现为视网膜静脉迂曲扩张，沿受累静脉有视网膜出血、视网膜水肿、渗出等，其病程缓慢冗长，最常见的并发症是黄斑囊样水肿和新生血管形成，是导致患者视力丧失的主要原因[3]。然而中医药治疗RVO的方剂庞杂，虽然体现了中医辨证论治的灵活性，但也给中医药规范治疗RVO带来了挑战。目前，对于方剂的配伍使用，组方规律性，仍存在一定的争议。为此，本研究基于中医传承辅助系统（V2.5），收集各数据库从建库至今中医药治疗RVO的相关文献，运用频数分析、关联分析、复杂系统熵聚类等分析方法，初步探索中医药治疗RVO的核心用药和配伍关系，为临床遣方用药和新药的开发提供前期基础。

1 对象与方法

1.1 研究对象

从各数据库建库—2018年在中国期刊全文数据库（CNKI）、万方数据库、维普中文科技期刊数据库 （VIP）、PubMed数据库发表的文献中治疗RVO的方剂。以“视网膜”“静脉阻塞”为主题词进行第一次检索，在CNKI、万方、VIP分别搜索到文献3233篇、5125篇、2606篇；后在检索的文章中以“中医”“中药”为检索词，进行第二次检索，在CNKI、万方、VIP中分别搜索到文献1023篇、1161篇、810篇。以“retinal vein occlusion” or “retinal vein occlusion” or“central retinal vein occlusion” or “branch retinal vein occlusion”and"Traditional Chinese Medicine"检索式检索PubMed数据库，搜索到文献4篇。

1.2 纳入标准与排除标准

1.2.1纳入标准 （1）符合RVO诊断；（2）中医和中西医结合治疗RVO的相关文献，包括前瞻性及回顾性研究及临床试验、病例等，以及专家学术思想研究等文章中含有对RVO进行论治并提供治疗方剂的文献；（3）明确药物组成的中成药，如复方血栓通胶囊等。

1.2.2排除标准（1）明显与检索词无关的文献；（2）重复出现的文献；（3）文献综述、动物实验、护理、药理研究、科普保健、药物不良事件报道等；（4）方剂具体药物组成及剂量不完整的文献；（5）少数民族医药如藏药、苗药等治疗RVO的文献。

1.3 数据标准化

本研究主要参考高学敏主编的新世纪（第二版）全国高等中医药院校规划教材《中药学》[4]进行标准化处理：（1）中药名称：主要针对存在异名、别名、省略、拆分、合并等情况进行规范，如坤草、云母草统称为益母草；杭芍、白芍药统称为白芍；如生黄芪、生芪等统称黄芪；三七粉、田三七、参三七统称为三七；丹皮记作牡丹皮；草决明记作决明子；夜交藤记作首乌藤；旱莲草记作墨旱莲。（2）炮制方法：中药炮制方法主要有净制及切制，如中药表述中含“粉”“片”“嫩”“鲜”等，直接予以舍去；对于属炮制方法的表述，如姜半夏、法半夏、清半夏，功效略有偏重，但总体疗效趋向一致，本研究中统一规范为半夏。生山楂、焦山楂等统称山楂；制何首乌、制首乌统称何首乌。

1.4 方剂的录入与核对

选择中医传承辅助系统的数据管理模块中的“方剂管理”，将整理好的方剂数据由专人逐一录入，考虑到方剂录入过程中可能出现的纰漏，在完成录入后，再由双人负责录入数据源的审核，以确保数据源的准确性。

1.5 分析软件

“中医传承辅助系统（V2.5）”软件，由中国中医科学院中药研究所提供，软件集关联规则、聚类算法、频次统计等算法、功能于一体，可用于文献中处方的储存、分析、挖掘。

1.6 数据分析

通过中医传承辅助系统中的数据分析模块中的“方剂分析”进行统计分析，包括药物频次统计、组方规律分析、新方分析。

1.6.1药物频次统计 在检索的相关文献中筛选出所有含有方剂的符合研究条件的期刊文献，进行筛选整理，录入Excel表中，进而对得到的方剂药物频次进行统计，其中用药频次≥10的中药进行记录。

1.6.2组方规律分析在中医传承辅助系统的“方剂分析”界面上，点击“组方规律”，在软件中将“支持度个数”设置为84（表示某药对或某组合至少在84首方剂中出现，约相当于整体数据的20%），置信度设置为0.9（表示A药出现时B药出现的概率，本参数越接近1，A出现后B出现的概率越大）。再分别点击“用药模式”“规则分析”“网络展示”按键，即得出相应分析结果。

1.6.3药物的关联度分析根据方剂数量，结合经验判断和不同参数提取出数据的预读，设置相关度为8，惩罚度为2，进行聚类分析，得到治疗RVO方剂中216味中药两两之间的关联度，将关联系数＞0.015的药对进行列表。

1.6.4核心组合分析 以改进的互信息法的药物间关联度分析结果为基础，按照相关度与惩罚度的约束，基于复杂系统熵聚类，演化出核心组合。

1.6.5新方分析在以上核心组合的基础上，点击系统中“提取组合”按钮，通过无监督的熵层次聚类算法，提取用于新方聚类的核心组合，进一步聚类并进行网络展示。

2 结果

2.1 用药频次

在检索的相关文献中筛选出所有含有方剂的符合研究条件的期刊文献，通过筛选整理后共得出420条方剂，包含216味中药。对得到的方剂药物频次进行统计，其中用药频次≥10的中药共计75味，排在前15位的中药分别是当归、赤芍、川芎、生地黄、丹参、红花、桃仁、三七、牛膝、茯苓、甘草、柴胡、牡丹皮、枳壳、蒲黄（表1）。

2.2 基于关联规则的组方规律分析

表1 治疗RVO方剂中使用频次≥10的药物

续表

2.2.1用药模式共得出64种药物组合模式。其中，2味药的药对组合26条；3味药的核心组合22条；4味药及以上的核心组合模式16条。所有模式中共包含中药10味，即红花、赤芍、川芎、桃仁、当归、生地黄、柴胡、牛膝、丹参、甘草（表2、3）。

表2 治疗RVO的方剂药物组合模式（一）（支持度为20%）

表3 治疗RVO的方剂药物组合模式（二）（支持度为20%）

2.2.2关联规则分析 通过挖掘方剂内部中药间的关联性，共得出48条关联规则（表4）。

2.2.3网络展示通过该软件的网络展示功能，将支持度20%所体现的用药模式中所包含的中药药物之间的关联性进行网络可视化展示。生地黄、川芎、赤芍、当归、桃仁、红花、牛膝、丹参、柴胡、甘草为该疾病用药的常用组合，居于中心的药物有当归、赤芍、川芎、生地黄（图1）。

表4 治疗RVO药物间组合的关联规则

图1 治疗RVO常用药物组合网络图

2.3 基于熵聚类的方剂组方规律分析

2.3.1基于改进的互信息法的药物间关联度分析 分析治疗RVO方剂中216味中药两两之间的关联度，得到关联系数在＞0.015的药对共37对（表5）。

2.3.2基于复杂系统熵聚类的药物核心组合分析 以改进的互信息法的药物间关联度分析结果为基础，按照相关度与惩罚度的约束，基于复杂系统熵聚类，演化出3～5味药的核心组合，共计78个（表6）。

表5 基于改进的互信息法的药物间关联度分析

表6 药物提取核心组合分析

续表

2.4 基于无监督的熵层次聚类的新处方分析

在以上核心组合的基础上，点击系统中“提取组合”按钮，通过无监督的熵层次聚类算法，提取用于新方聚类的核心组合26个，进一步聚类后可得到13个新处方（表7、8，图2）。

表7 用于新方聚类的核心组合

表8 基于熵层次聚类的治疗RVO新处方分析

续表

图2 治疗RVO新方药物网络图

3 讨论

RVO属于祖国医学“络损暴盲”范畴。近年来，对RVO的研究虽然已经逐步开展，但其病因和发病机制仍不甚清楚[5]。中医治疗RVO具有很大潜力，但目前尚缺少详尽的药理机制和足量临床试验研究对其疗效和安全性予以评价，而且中医药治疗RVO辨证仍较为繁杂，方剂中的配伍亦不甚清晰。中医传承辅助平台（V2.5）能够通过大数据分析方法系统查询和分析疾病的用药规律，在眼科很多疾病都有应用[6-7]。本研究尝试使用中医传承辅助平台的频次分析、关联分析和复杂系统熵聚类方法进行整合解析，从而科学评价该疾病中医药治疗的用药规律和配伍规律。

通过频次分析发现，频数在前15位的药物为当归、赤芍、川芎、生地黄、丹参、红花、桃仁、三七、牛膝、茯苓、甘草、柴胡、牡丹皮、枳壳、蒲黄。从方剂学角度分析，前15味药物中包含了血府逐瘀汤、桃红四物汤的主要药物，这些方剂主要从活血化瘀、行气角度遣方。从药物药效角度分析，桃仁、红花、当归、川芎、生地黄、赤芍、丹参、三七、牡丹皮、蒲黄具有活血化瘀的作用，其中桃仁入心、肝血分，善泄血滞，祛瘀力强，为治疗多种瘀血阻滞病证的常用药物，常与红花相须为用；生地黄、牡丹皮、赤芍入血分，善泄血分郁热，而奏凉血止血之功；川芎活血行气、调畅气血，以助活血之功；丹参功善活血祛瘀，能祛瘀生新而不伤正，《本草纲目》[8]谓：“能破宿血，补新血”，《妇人明理论》有“一味丹参，功同四物汤”之说[8]；三七、蒲黄，功善止血，有止血不留瘀，化瘀不伤正的特点。血液的运行需要肺气的输布、肝气的疏泄，“气行则血行”，所以治疗RVO的方剂中常常加入柴胡、枳壳等疏理气机的药物[4]。RVO的病理关键为血瘀，活血化瘀是本病的基本治则，无论辨证属于哪一型或哪一期，都应酌加活血化瘀药物。本研究频次分析的结果能够针对RVO的基本病机特点，符合临床上治疗本病的基本原则。

本研究通过对方剂的严格筛选，入选方剂420首，涉及中药216味，用药比较分散，表明中医药数据的离散型特点。由于这一特点，为常用药对和核心组合的分析带来一定困难，支持度（至少出现的频次）设置过高，药对和组合较集中，但符合要求的数量较少；支持度设置过低，则符合要求的数量较多，但比较分散，指导意义下降。为确保提取的常用药对和核心组合既有一定数量，又有一定的指导意义，本次分析通过适当的参数设置，同时挖掘出了本病2味药药对组合、3味药核心组合以及4味药的核心组合，并发现13个治疗RVO的新处方。本研究在总结和传承了经典方剂的基础上，进一步开拓创新了遣方用药的新视角。

对得到的结果进行分析，治疗RVO的常用核心组合有凉血止血、活血化瘀类，如侧柏叶、白茅根配伍牡丹皮，侧柏叶、茜草配伍牡丹皮，桃仁、红花配伍牡丹皮；有理气化痰类，如半夏、陈皮配伍茯苓；有清热化痰、软坚散结类，如竹茹、浙贝母配伍昆布、海藻；有平肝熄风类，如天麻、钩藤配伍石决明、牛膝；有疏肝理气类，如柴胡、枳壳、桔梗配伍当归等；有利水渗湿类，如猪苓、泽泻、茯苓、白术、桂枝；有扶正明目类，如楮实子、菟丝子、五味子等。这些药物多数为历代名方或名方中的主要药物，如血府逐瘀汤、桃红四物汤、通窍活血汤、五苓散、天麻钩藤饮、二陈汤、知柏地黄丸、补阳还五汤等。近代结合眼底检查，根据眼底出血，大多从“血瘀证”论治，气血相关，气为血之帅，血为气之母，调理气血，活血通络是本病的治疗大法，在此基础上参照病因、病性和病程治疗。此外，从发病原因和基础疾病分析，患者往往有高血压病史，又有情绪波动、烦躁易怒或过度劳累等诱因，所以发病初期应从肝火上逆、阴虚火旺论治，前者以天麻钩藤饮加减为主，后者以滋阴降火汤加减治疗为主[9]。统观高频次药物、药物核心组合及新处方，配伍以活血化瘀、凉血止血为主，理气化痰、健脾利湿、软坚散结、平肝潜阳、扶正明目为辅，这符合临床上RVO的治疗原则。

本研究基于中医传承辅助系统的组方规律分析总结出，RVO中药治疗的总体用药特点以活血化瘀、行气为主，辨证施治，分析得出的药对组合和候选新方可为临床治疗和基础研究提供一定的线索与参考。但此次分析尚未对不同证型的RVO用药规律进行分类论述，核心组合以及候选新方的临床应用价值也有待临床疗效观察和临床试验研究的进一步评价，因此期待更多学者在今后完善相关研究，为RVO临床治疗与新药开发提供更多依据与指导。