数据挖掘在中医治疗帕金森病中的运用和展望

赵亚伟,张 睿,苏志伟,陈领然

(1. 河北省中医院,河北 石家庄 050011;2. 河北中医学院,河北 石家庄 050011)

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)又称为震颤麻痹,属于祖国医学“内风”“颤病”的范畴,古籍记录有“颤”“震”“掉”“摇”之称[1],是一种常见于中老年的神经系统变性疾病。西医认为其是一种常见的神经退行性疾病,具有进行性、多发性和起病隐匿等特点[2],多发于中老年人。该病的病因及发病机制尚未完全明了。目前,口服多巴丝肼仍然是帕金森病的首选治疗方法,但服药过程中常出现肌肉痉挛、痠痛,精神障碍,运动失调,以及白细胞、血小板减少等不良反应[3]。中医治疗帕金森病具有独特优势,可以明显提高疗效,减轻西药不良反应,尤其在疾病早期和改善帕金森病症状方面,中医药及其特色疗法具有明显的治疗优势[4]。西医治疗药物以及方法较为单一,不少的患者随疾病进展到中后期,不断增加服用药物的时间、剂量或种类,服用药物所产生的毒副作用也随之增加,最终对患者的生活质量造成严重的影响[5]。而中医治疗帕金森病存在着疾病证型繁琐、治疗药物以及方法多样等现状,利用数据挖掘技术找出核心证型,归纳出核心组药、针刺的核心选穴以及配伍,从而改进中医对帕金森病的治疗,提高帕金森病的临床疗效具有较大的意义。现将基于数据挖掘技术探索中医治疗帕金森病的研究概况总结如下。

1 数据挖掘的本质和过程

数据挖掘是一种新型的数据分析技术,随着信息化时代的不断发展,数据挖掘技术在各行各业中的应用也随之越来越广泛[6]。数据挖掘是从大量的、不完整的信息中提取出有意义的模式知识的过程[7],它基于统计学、人工智能和数据库对海量数据进行选择,运用统计学的知识对所选择的大量数据进行处理、分析,最后得出在大量数据背后隐匿的,不被人注意或者发现的规律,针对这些在挖掘后得出的信息来做出较为科学的判断、决策以及预测[8]。

数据挖掘的具体过程大致分为四个阶段:第一阶段是确定目标。目标的选择起着基石的作用,是整个工作的根基,后续所有的工作都是在为达到目标而开展。第二阶段是数据的准备和选择。此阶段是开展数据挖掘工作的关键一项,也是所占工作比重最大的阶段。在进行该阶段工作时可以通过合理的设计将其化整为零,分割为几个小的步骤,从而使挖掘工作实现较为科学的建设和处理。第三阶段就是数据挖掘本身。即开展数据挖掘的具体工作。数据挖掘针对不同的资料采取不同的挖掘方式,例如频数统计、聚类分析、关联规则、因子分析、卡方检验、神经网络、贝叶斯、决策树等,通过选择合适的方法,做完上述的准备工作,就可以具体实施挖掘工作。第四个阶段就是将挖掘出来的信息加以整合、解释和评估[8]。

2 数据挖掘的运用在中医治疗帕金森病中的背景

目前帕金森病主要分为两大类临床表现,其一是运动症状,多以静止性震颤、肌强直、运动性迟缓及姿势步态障碍为主要表现,其二是非运动症状,主要表现为感觉障碍、自主神经功能障碍以及精神和认知障碍[9],且本病在终末期给患者带来包括躯体和精神心理上的各种困扰[10]。中医在治疗帕金森病的过程中有着明显的优势,例如可以改善患者的症状、延缓疾病发展的进程、减少后期并发症等,但同时也存在诸如中医对帕金森病的辨证分型繁琐复杂、治疗方案的多样,缺乏统一的标准,一些文献和报道,基于个案,存在临床疗效偶然性较大,结果重复较为困难等问题。因此可以利用数据挖掘技术来统一证候的分型,改进帕金森病的中医治疗方案。随着医学不断地发展与变化,在当今时代学习和继承发扬名医名家的学术经验,需要我们顺应当代的发展潮流,运用新的、先进的技术手段对其进行研究[11]。中医对帕金森病的认识与治疗自古至今留下了丰富的文献资料,将这些文献资料和现代计算机方法相结合,可以开拓新的领域,将各种资料的信息内容进行重新排列,可以为中医治疗帕金森病拓展新的方法和思路。

3 数据挖掘在中医治疗帕金森病中的应用

3.1数据挖掘对于规范帕金森病证型的运用《中医老年颤证诊断和疗效评定标准(试行)》[12]试行草案规范了帕金森病的中医证型分类,但由于中医学辨证论治的特点,各医家在诊断帕金森病时所划分的证型依旧有所差异,因此可以采用数据挖掘来总结前人及现代医者的诊断证型,将帕金森病所有证型去繁化简,归于一致。方铭等[13]殷洪峰[14]采取多标签分类算法并分别提出DEML模式和PNCC模式来提供挖掘帕金森证型的方式。DEML模式具有较低的时间复杂度且在一定程度上能够反映主证和次证之间的关系,PNCC模式能够提升分类的准确性。两者都能够在一定程度上将医生的诊断经验模型化,优化数据挖掘证型的方式,探讨证型之间的关联性。詹秀菊[15]通过调取广东省中医院2009—2012三年被记录存档的帕金森患者的病例资料并参考英国PD协会脑库临床诊断标准[16-17],筛选出符合标准的相关病例资料,采取回顾性研究方案采集并整理出相关数据,利用Microsoft Access 2003数据库技术整合完善数据资源,初步建立了广东省中医院帕金森病临床信息数据库,并通过利用数据库中被完善整合的数据来探索帕金森病的证候要素分布规律,利用数据挖掘技术,总结出该病基本的证候要素及证候类型。陈宏志等[18]收集了山东和上海两地的3家医院共计277例帕金森病患者临床病例、病案资料,从所提取资料中摘选相关信息并依据相关会议及指南规范有关帕金森病的诊断标准,证候及症状名称规范按照《中医药学名词》[19]、《中医药学名词》、《中医诊断学》[20]规范。其诊断标准具有高度的可信性和科学性,根据所制定诊断标准纳入符合相关标准患者。利用回顾性调查方法以及应用SPSS 19.0统计软件,首先对临床病例以及病案中的中医证候、中医的诊断方法进行频数描述性统计,再利用聚类分析中系统聚类方法在获取分类结果后并对望、闻、问、切四诊信息进行归纳总结,最后降频处理将原始病例病案的75个证候名称规范至5个证候,综合相关指南以及频数统计所得到的证型,归纳出本次数据挖掘所得到的4大核心证型,分别为痰热动风证、气血两虚证、肝肾阴虚证、阳气虚衰证。通过对两地3家医院的277例临床资料进行分析可以得出此次3所医院帕金森病患者临床病例、病案资料在数据挖掘后所得出的证型以虚证居多,此种结果的主要原因是该病的患者群体多为老年人且这3所医院的帕金森病住院患者病程迁延、加之久病损及肝肾,故以虚证居多。

陈宏志等[21]对30多年来研究帕金森病的现代研究文献进行数据挖掘,利用SPSS 17.0统计软件对其收集的信息进行频数、聚类以及因子分析归纳总结出帕金森病的四大证候,分别为痰热动风证、血瘀动风证、肝肾阴虚证、气血两虚证。该四种证型具有一定的代表性且在一定程度上将期刊文献的诊断证型模型化,但该结果是从期刊文献中挖掘所得,因此需要进一步的完善和临床验证。张丽萍等[22]对裘昌林教授全部出诊门诊所记录的帕金森病患者病例资料进行数据挖掘,利用 SAS9.3、SPSS17.0 以及SPSS Clementine12.0软件对其门诊采取电子病历采集系统所收集以及手写处方等共计305例资料进行频次分析后归纳总结出5大证型,分别为风阳上扰证、痰热动风证、气血不足证、肝肾不足证以及阴阳两虚证,本次挖掘所得出的结果与帕金森病的中医病因病机较为符合,在中医的理论中帕金森病发病与脑髓相关,以肝脾肾为根本,发病多由肝脾肾亏虚、筋脉失养、阴虚风动而致。

目前中医学界已基本确立了颤病的证型,随着中医不断地发展,对于帕金森病的研究和认知也在不断地完善,因此采用数据挖掘技术来更新并补充帕金森病的证型具有重要的意义。

3.2数据挖掘对于总结中药治疗帕金森病的运用中药治疗帕金森病具有独特的优势,临床疗效显著,改善非运动症状作用效果突出。张丽萍等[23]纳入2012年8月—2014年8月来自裘昌林工作室门诊的所有帕金森患者电子及手写处方资料,通过建立该工作室专用的数据库,对其数据库中65例帕金森患者使用的305首方剂进行数据挖掘,对于单味药物采用频次分析得出裘昌林教授经常使用的中药,其中天麻、钩藤、木瓜、萸肉等使用频率较高,排列至高频率用药的前四。对于药对采取聚类分析的方法,得到了复杂网络关系图,涉及159味中药最终得出裘教授经常使用的排名前十的药对。采用频次分析法得出裘教授所采用的305方剂中频率最高的10首处方。通过挖掘分析,过滤节点频度≥150,得到10味组成方剂。在用药方面通过数据挖掘中频次分析和聚类分析可以总结出裘昌林教授在治疗时注重补益肝肾、滋阴息风,并注重使用理气润肠、宁心安神等药物,此说明裘昌林教授在治疗帕金森病时兼顾患者出现的运动症状及非运动症状。在挖掘处方的结果中可以看出滋阴息风汤的使用频率最高,其功效和主治符合帕金森病的中医治疗大法:滋阴息风、标本兼治。张丽萍等[23]通过建立数据库并筛选数据库中的305首处方,利用数据挖掘专用软件SAS 9.3、SPSS 17.0以及SPSS Clemen-tine 12.0,采用频数分析得到裘昌林教授治疗帕金森病中使用频率最高的经验方剂,分别为滋阴息风汤、天麻钩藤饮、自拟方、缩泉丸等,其中以滋阴息风汤使用频率最高,体现了裘昌林教授重视补益肝肾、滋阴息风、宁心安神等治疗原则。虽经验方滋阴息风汤使用频率最高,但其余各方仍能体现裘昌林教授辨证论治、随证治之以及个体化治疗的特点。

孙忠义等[24]检索中国知网选取纳入治疗帕金森的中药方剂并排除诊断及治疗不明确的中药方剂,利用专业数挖掘软件对纳入的108首方剂进行数据挖掘,通过利用中医传承辅助平台中的频次分析模块归纳总结出治疗帕金森病的药物,其中使用频次大于20的药物共17种。通过该软件归纳总结出上述108首方剂的组方规律,并通过频次分析归纳总结出治疗帕金森病常用的中药药对配伍。通过复杂系统熵聚类分析,可以演化出3～4味中药的药物核心配伍,并在该基础上进行层次聚类分析,能够得到14个备选新方。通过分析可以发现使用频次较高的如白芍、天麻、熟地等药物与帕金森病的中医病因病机相符合,白芍具有酸甘养阴的功效,天麻、熟地能够平肝息风、补血滋阴。通过药物的配伍及组方规律分析得出这108首帕金森病方剂中以甘温、苦寒、平性药物居多,甘温和平性药物偏补,提示帕金森病中医病机以虚为主且与多数中医学家认为帕金森病的中医病机一致。裴文慧等[25]从《普济方》和《中医方剂大辞典》收集相关并排除不符合标准的方剂共94首,通过利用中医传承辅助平台对94首方剂中222味中药进行频次分析,从结果中可以看出用药频次≥5次的药物为甘草、人参、防风、当归、麻黄等。通过应用关联规则分析,对该94首方剂进行组方规律分析可以归纳出常用药对及中药组合共19个。在熵聚类挖掘方法中基于改进的互信息法的药物间关联度分析可以归纳总结出50个药对的关联系数>0.02,并在该基础上进行复杂系统熵聚类分析,可以演化出共计32个3～4味药的核心组合。在上述工作完成的基础上通过无监督熵层次聚类的新处方分析,可以得到18个新方聚类的组合。通过挖掘分析可以看出使用频次靠前的药物多以补益为主,兼有祛风、清热之效,且使用频率靠前的药对既可以补益肝肾、气血又可以祛风祛瘀,体现中医治疗帕金森病标本兼治的原则,通过无监督熵层次聚类挖掘得到的新处方能体现出中医治疗帕金森病扶正祛邪的基本大法。常学辉等[26]研究李鲤教授的处方,对124味药物进行频数分析,经过分析后可以得出李锂教授有34味药物的使用频率在20次以上,并在该基础上进行聚类分析得到4组聚类组方,其中当归、茯苓、甘草、白芍是使用频次最高的药物,反映出李锂教授治疗帕金森病补虚缓急并重。通过挖掘分析李锂教授处方可以看出其在治疗帕金森病时灵活施治,注重辨证施治、标本兼顾,同时注重补泻结合的特点。

由此可见运用数据挖掘可以发现古籍和名老中医的组方规律以及背后的学术思想,实现对古籍、名老中医经验的记录和传承,对古籍和名老中医的组方进行数据挖掘还可以总结出新处方,对总结和创新中医治疗帕金森病具有重要的推动作用。

3.3数据挖掘对于总结针灸治疗颤病的运用 针灸诊疗是中医治疗帕金森病的重要组成部分,改善症状明显且显效迅速。李哲等[27]运用数据挖掘技术分析国内外现代化临床针灸治疗帕金森病的经穴选用规律,运用频次分析及关联规则分析总结出对于治疗帕金森病,医者所选取的腧穴主要位于头颈部及四肢且督脉为所选最多的经脉。通过数据分析得出现代临床针灸治疗帕金森病多重视头部选穴,注重祛肝风、补气血、养筋脉,善用上下配穴法。关兆华等[28]搜索相关期刊文献网站,核对并筛选符合标准的文献共101篇,并在该基础上建立针灸治疗帕金森病的文献数据库,建立数据库之后进行数据挖掘。对腧穴、经脉以及特定穴运用频次统计分析,可以归纳总结出所选腧穴多集中在四肢及躯干。对腧穴配伍进行关联分析可以总结归纳出太冲、合谷-风池在此101篇文献里的245条针灸处方中使用频率最高。通过挖掘后分析发现帕金森病的治疗多以平肝养肝、息风柔筋,兼以补益气血、活血化瘀为原则,注重标本兼治,且注重特定穴的使用,并初步总结出了古今治疗帕金森病的针刺规律。治丁铭等[29]从知网、万方等期刊数据库中针灸治疗帕金森病的相关文献,制定纳入和排除标准所得文献55篇,运用中医传承辅助系统软件进行挖掘分析。对腧穴、取穴所属经脉、选穴部位以及特定穴进行频次分析,归纳总结出治疗帕金森病的穴位选取多集中在头颈部及四肢,特定穴的选取多为交会穴、原穴以及下合穴。通过对取穴配伍进行关联分析可以得出合谷-太冲、太冲-百会、合谷-足三里等为治疗帕金森病的常用穴位配伍。通过挖掘分析可以发现治疗帕金森病的腧穴的选取多注重补益气血、调和阴阳,腧穴的配伍多为上下配伍和局部配伍,上下配伍可以起到调和阴阳升降之功,局部配伍可以疏通局部经络之气。卢安明等[30]通过中国知网、万方等期刊数据库筛选相关文献共91篇,对主配穴腧穴、穴位归经进行频次分析,归纳总结出所选取帕金森病运动症状的治疗穴位多集中在头部及四肢。通过对针刺处方进行双向聚类分析可以发现舞蹈震颤区和百会,顶颞前斜线、阳陵泉、太溪和曲池为帕金森病运动症状治疗的常用穴位配伍。卢安明等[30]通过研究分析发现针刺治疗帕金森病选穴多样,但在治疗过程中医者对于针刺选穴具有一定的倾向性。通过穴位归经频次分析发现督脉、足少阳经、足阳明经、手阳明经、足太阳经为最常用的5条经脉,督脉上脑通髓,故针刺其可改善精神和运动症状,阳明经多气多血可起益气养血、柔经通络之功,足少阳经循行于侧头部且旁络阳维脉,既能安神开窍又能平息内外风。足太阳经能够扶助正气、调神止颤。通过对针刺处方进行双向聚类分析发现十二正经与经外奇穴搭配共奏平肝息风、益气养血、通经活络止颤之功。

通过对针刺治疗帕金森病的数据分析可以得出临床针灸治疗帕金森病的选穴规律、经验穴并为针刺治疗帕金森病的研究提供较为科学的依据。

4 小 结

近年来不少学者在中医治疗帕金森病方面进行了多方位、多角度、多层次的阐述,中医治疗帕金森病具有毒副作用小、用药更安全等优势。现阶段,中医药对于治疗帕金森病存在一些不足,可以通过数据挖掘在海量文献中发现新知识,总结出经典古籍、医案以及现代医家诊治帕金森病的规律。通过数据挖掘可以为中医治疗帕金森病提供相对具象且客观的证据,并且能够促进中医治疗帕金森病新剂型的研制,甚至研究出治疗帕金森病的特效中药方剂,可以为中医治疗帕金森病的现代研究创造条件,与现代医学相结合开展综合治疗,最终提高帕金森病的临床治疗疗效,为人类医疗事业做出贡献。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突。