Study on compatibility rule of marine Chinese medicine in the treatment of cough and panting based on data mining
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摘要:目的 运用数据挖掘技术分析海洋中药治疗咳喘的配伍规律。方法 从相关数据库、书籍中筛选出100个治疗咳喘的海洋中药处方。运用中医传承辅助平台(V2.5)软件，分析处方中中药的使用频次以及药物之间的关联规则，挖掘药物核心组合，获得新的治疗咳喘的海洋中药处方。结果 100个治疗咳喘的海洋中药处方中，使用频率较高的海洋中药有蛤壳、海浮石、海藻、昆布、牡蛎等；最常用的药物组合里，蛤壳常与杏仁、贝母、甘草、桑白皮、青黛、黄芩、麻黄、半夏、桔梗、橘红相组合使用。用于新方聚类的核心组合有杏仁-蛤壳-麻黄、甘草-昆布-蛤壳、甘草-蛤壳-麻黄。基于熵层次聚类的新处方有杏仁-蛤壳-麻黄-石膏-紫苏子、甘草-昆布-蛤壳-麻黄。结论 收集到的海洋中药治疗咳喘的中药处方中，蛤壳使用频次最高，常与蛤壳相组合的药物多以清泄肺热、软坚散结、化痰止咳为主要功效。Abstract:Objective To analyze the compatibility of marine Chinese medicine in the treatment of cough and panting by using data mining technology.Methods A total of 100 marine Chinese prescriptions for the treatment of cough and asthma were screened out from relevant databases and books. Traditional Medicine Inheritance System (V2.5) software was used to analyze the frequency of use of traditional Chinese medicine in prescriptions and association rules among herbs, dig out the core combination of herbs, and obtain new marine Chinese prescriptions for cough and asthma.Results Among the 100 marine Chinese prescriptions for the treatment of cough and asthma, the marine traditional Chinese herbs with high frequency of use included Geqiao, Haifushi, Haizao, Kunbu and Muli and so on. In the most commonly used herb combinations, Geqiao is often combined with Xingren, Beimu, Gancao, Sangbaipi, Qingdai, Huangqin, Mahuang, Banxia, Jiegeng and Juhong. The core combinations used in the new method cluster included core combination of Xingren-Geqiao-Mahuang, Gancao-Kunbu-Geqiao and Gancao-Geqiao-Mahuang. The new formulae based on entropy hierarchical clustering included core combination of Xingren-Geqiao-Mahuan-Shigao-Zisuzi and Gancao-Kunbu-Geqiao-Mahuang.Conclusion Among the collected marine Chinese prescriptions for the treatment of cough and asthma, Geqiao is the most frequently used herbs, and the herbs often combining with Geqiao is mainly effective in clearing lung heat, softening and dispersing hard mass, resolving phlegm and relieving cough.
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Keywords:
- marine Chinese herb /
- cough and asthma /
- medication rules /
- frequency
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海洋中药是指在传统中医药理论指导下，用于防治疾病的天然海洋药物，包括了植物类、矿物类、动物类等。海洋药物挖掘前景广阔，有着“蓝色药库”之称，海洋中药医疗价值突出，在临床治疗与新药研发等海洋生物医药领域有巨大潜力[1]。海洋中药的功效以清热解毒、软坚散结、补虚、化痰止咳为主[2], 但目前海洋中药的临床应用仍然较局限。本研究运用数据挖掘技术，根据海洋中药治疗咳喘的处方数据，研究相关处方的组方变化，总结其用药规律，现报告如下。
1. 资料与方法
1.1 处方收集
通过读秀学术搜索查阅《中华海洋本草》[3]《海洋药物与效方》[4]等书籍，从《中华海洋本草》[3]《海洋药物与效方》[4]中分别筛选出39、41个可用于治疗咳喘的海洋中药方剂。并以“海洋中药”“海洋药物”“咳喘”“喘证”“咳”以及《海洋药物与效方》[4]中“止咳平喘类”药物作为主题词，在中国知网全文数据库、维普中文科技期刊数据库中进行检索，时间范围设定在1990—2020年，共得到82个相关处方。排除单味药、药物不完整、药物重复的处方，最终筛选出符合临床使用的中药处方共100个。
1.2 数据录入
将符合要求的中药处方数据依次录入“中医传承辅助平台(V2.5)”软件(由中国中医科学院中药研究所与中国科学院自动化研究所联合开发)。录入数据前将药名进行统一化处理，如海蛤壳、文蛤、蛤粉、海蛤统一为蛤壳，浙贝母、川贝母、贝母统一为贝母，瓜蒌仁、瓜蒌皮统一为瓜蒌。录入完成后由双人进行数据核查，以确保数据的准确性。
1.3 数据分析
通过中医传承辅助平台中“数据分析”系统里“方剂分析”功能，使用功能中的“数据查询”，按指定中医疾病“咳喘”得出录入系统的中药处方100个。再根据功能面板中“组方分析”模块，依次点击药物频次统计、组方规律(包括聚类分析、提取组合、网络化展示等)、新方分析功能按钮。统计分析方法为该软件自带的挖掘算法，包括关联规则apriori算法和复杂系统熵聚类等[5]。
2. 结果
2.1 用药频次统计
100个含海洋中药的治疗咳喘的处方中涉及药物200味，使用频次前30的药物有蛤壳、贝母、杏仁、甘草、桑白皮、青黛、桔梗、半夏、黄芩、海浮石、麻黄、茯苓、五味子、橘红、百部、陈皮、瓜蒌、北沙参、薏苡仁、前胡、牡蛎、葶苈子、鱼腥草、紫苏子、海藻、金银花、麦冬、地龙、昆布、芥子。
2.2 基于关联规则组方规律分析
运用“数据分析”系统中“组方规律”功能按钮，设置支持度为12, 置信度为0.6, 共得到常用药对15条，见表 1。再进行规则分析，得到常用药对两两药物之间的关联度，见表 2。
表 1 含海洋中药的治疗咳喘处方中常用药物组合序号 药物模式 出现频次/次 1 杏仁，蛤壳 29 2 蛤壳，贝母 28 3 甘草，蛤壳 27 4 桑白皮，蛤壳 18 5 青黛，蛤壳 17 6 黄芩，蛤壳 15 7 甘草，杏仁 14 8 麻黄，蛤壳 14 9 半夏，蛤壳 14 10 桔梗，蛤壳 13 11 麻黄，杏仁 12 12 杏仁，贝母 12 13 橘红，蛤壳 12 14 桑白皮，贝母 12 15 甘草，杏仁，蛤壳 14 表 2 含海洋中药的治疗咳喘处方中常用药对关联规则序号 药对 置信度 1 桔梗→蛤壳 0.722 2 2 半夏→蛤壳 0.777 8 3 麻黄→杏仁 0.800 0 4 贝母→蛤壳 0.800 0 5 甘草→蛤壳 0.871 0 6 杏仁→蛤壳 0.878 8 7 青黛→蛤壳 0.894 7 8 桑白皮→蛤壳 0.900 0 9 麻黄→蛤壳 0.933 3 10 黄芩→蛤壳 0.937 5 11 甘草，杏仁→蛤壳 1.000 0 2.3 基于无监督的熵层次聚类新处方分析
应用“数据分析”系统中“新方分析”功能按钮，使用无监督的熵层次聚类算法，设定相关度为8，惩罚度为4，进行聚类分析，得出用于新方聚类的核心药物组合12个，见表 3; 进一步提炼得出2个新方组合，见表 4。
表 3 含海洋中药的治疗咳喘处方中用于新方聚类的核心组合序号 核心组合 1 陈皮，半夏，苍术 2 杏仁，蛤壳，麻黄 3 贝母，橘红，北沙参 4 薏苡仁，黄芩，皂角刺 5 甘草，昆布，蛤壳 6 黄芩，茯苓，鳖甲 7 陈皮，半夏，白术 8 杏仁，麻黄，石膏，紫苏子 9 贝母，黄芩，桑白皮 10 薏苡仁，黄芩，鳖甲 11 甘草，蛤壳，麻黄 12 黄芩，茯苓，桑白皮 表 4 基于熵层次聚类的含海洋中药治疗咳喘的新方组合序号 新方组合 1 杏仁，蛤壳，麻黄，石膏，紫苏子 2 甘草，昆布，蛤壳，麻黄 3. 讨论
从药物频次统计中可知，治疗咳喘疾病用药频次较高的海洋药物有蛤壳、海浮石、海藻、昆布、牡蛎等。这几味海洋中药分布于近海、浅海，较易获取，故应用较多; 而远离陆地的海洋药物，不易获取，导致其应用有限[6]。蛤壳在咳喘治疗方面用药历史悠久，首次出现在《神农本草经》[7]中，具有清热化痰，软坚散结，制酸止痛之功，“主咳逆上气，喘息，烦满，胸痛，寒热”。海浮石最初见于《本草拾遗》[8], 其表面凹凸不平，有数个浅窝，色白体轻，玲珑如肺，性味咸寒，归肺经，为软坚化痰之品，具有软坚散结、清肺化痰、清金降火、下气的功效，可用于治疗咳喘、消渴等。海浮石主要成分为二氧化硅，现代药理研究[9]显示海浮石可促进支气管分泌物排出，小海石为海浮石中的一种，有明显镇咳作用。临床上，海藻、昆布常以药对的形式相须而用，二者均为味咸，性寒，归肝、胃、肾经，具有消痰软坚散结、利水消肿之功效。研究[10]表明，海藻多糖和昆布多糖均具有抑菌抗炎作用，相关动物实验也证实了昆布多糖对哮喘小鼠有一定的治疗作用。《本草纲目》曰牡蛎“化痰软坚，清热除湿，止心脾气痛……”，牡蛎性味咸、涩，微寒，归肝、肾经，生用有益阴潜阳、软坚散结之功，煅用有收敛固涩、制酸止痛之效。牡蛎常与龙骨相配伍用于痰饮喘咳，如《医学衷中参西录》中的从龙汤，即小青龙汤加牡蛎、龙骨、生杭芍、清半夏、苏子、牛蒡子，方中牡蛎合龙骨起到平喘、定咳、治痰之功。
本研究表 1、表 2可知，蛤壳使用频次最高，在最常用的药物组合里，蛤壳常与杏仁、贝母、甘草、桑白皮、青黛、黄芩、麻黄、半夏、桔梗、橘红相组合使用。从表 3可见，用于新方聚类的核心组合有杏仁-蛤壳-麻黄、甘草-昆布-蛤壳、甘草-蛤壳-麻黄。蛤壳在应用于咳喘治疗时，与化痰止咳平喘药、清热药配伍使用居多，此类药物多用于治疗痰热咳喘、痰热闭肺等热性咳喘，这与海洋药物药性偏寒相顺应，热者寒之，以蛤壳为主药，加以配伍清热化痰、止咳平喘之品，以清热止咳、宣肺平喘。痰热型咳喘多为痰积于肺，郁而化热，痰热互结，肺失清肃所致，治以清热肃肺、化痰止咳之法，代表方为《医学统旨》里的清金化痰汤加减，加以蛤壳入药，蛤壳搭配杏仁、紫苏子、贝母、半夏、橘红、甘草等清肺化痰止咳，佐以黄芩、桑白皮等清泄肺热，化痰与清热并重，若痰热闭肺明显，适当加上麻黄以宣肺平喘。蛤壳在治疗顽固性痰核时，常与海藻、昆布、蛤壳、夏枯草搭配使用，疗效显著。肝郁化火，上逆侮肺所致的肝火犯肺型咳喘，常用黛蛤散和泻白散加减清肺泄肝，顺气平喘。青黛与蛤壳共用治疗肝火犯肺之咳嗽胸痛。黛蛤散治疗痰热咳喘时，常配伍瓜蒌、贝母等清热化痰之品。
本研究结果显示，基于熵层次聚类的治疗咳喘新处方有杏仁-蛤壳-麻黄-石膏-紫苏子、甘草-昆布-蛤壳-麻黄。新处方杏仁-蛤壳-麻黄-石膏-紫苏子，与《伤寒论》中的麻杏甘石汤相似，方中麻黄宣肺平喘，石膏清泄肺热，二药一宣一清，合而为用，共为君药; 杏仁与麻黄相配以宣降相因，与石膏相伍以清肃协同，蛤壳苦咸寒，入肺、胃经，清肺化痰，软坚散结，是为臣药; 紫苏子降气消痰，止咳平喘，为佐药; 诸药相伍，共奏清肺化痰，宣肺平喘之功，可用于肺热咳喘。新处方甘草-昆布-蛤壳-麻黄，方中昆布咸能软坚，其性润下，寒能除热散结，主12种水肿; 蛤壳善清肺热，化痰软坚，又可利水消肿，共为君药; 配以麻黄上宣肺气平喘，下输膀胱利水，为臣药; 甘草祛痰止咳，调和诸药，功为佐使; 诸药合用，起到宣肺祛痰，利水消肿之功，可用于水湿郁热而致咳喘气急等。
综上所述，蛤壳配伍应用的药物多以清泄肺热、软坚散结、化痰止咳为主要功效，可提高蛤壳治疗咳喘疾病的临床疗效。
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表 1 含海洋中药的治疗咳喘处方中常用药物组合
序号 药物模式 出现频次/次 1 杏仁，蛤壳 29 2 蛤壳，贝母 28 3 甘草，蛤壳 27 4 桑白皮，蛤壳 18 5 青黛，蛤壳 17 6 黄芩，蛤壳 15 7 甘草，杏仁 14 8 麻黄，蛤壳 14 9 半夏，蛤壳 14 10 桔梗，蛤壳 13 11 麻黄，杏仁 12 12 杏仁，贝母 12 13 橘红，蛤壳 12 14 桑白皮，贝母 12 15 甘草，杏仁，蛤壳 14 
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表 2 含海洋中药的治疗咳喘处方中常用药对关联规则
序号 药对 置信度 1 桔梗→蛤壳 0.722 2 2 半夏→蛤壳 0.777 8 3 麻黄→杏仁 0.800 0 4 贝母→蛤壳 0.800 0 5 甘草→蛤壳 0.871 0 6 杏仁→蛤壳 0.878 8 7 青黛→蛤壳 0.894 7 8 桑白皮→蛤壳 0.900 0 9 麻黄→蛤壳 0.933 3 10 黄芩→蛤壳 0.937 5 11 甘草，杏仁→蛤壳 1.000 0
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表 3 含海洋中药的治疗咳喘处方中用于新方聚类的核心组合
序号 核心组合 1 陈皮，半夏，苍术 2 杏仁，蛤壳，麻黄 3 贝母，橘红，北沙参 4 薏苡仁，黄芩，皂角刺 5 甘草，昆布，蛤壳 6 黄芩，茯苓，鳖甲 7 陈皮，半夏，白术 8 杏仁，麻黄，石膏，紫苏子 9 贝母，黄芩，桑白皮 10 薏苡仁，黄芩，鳖甲 11 甘草，蛤壳，麻黄 12 黄芩，茯苓，桑白皮
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