MathJax.Hub.Config({tex2jax: {inlineMath: [['$','$'], ['\\(','\\)']]}}); 基于中医个体化诊疗平台和无尺度网络的2型糖尿病中药性味网络分布特征分析
  天津中医药大学学报  2017, Vol. 36 Issue (2): 107-112

文章信息

肖月星肖月星, 闫秀峰闫秀峰, 倪青倪青, 冯春鹏冯春鹏
XIAO Yue-xing, YAN Xiu-feng, NI Qing, FENG Chun-peng
基于中医个体化诊疗平台和无尺度网络的2型糖尿病中药性味网络分布特征分析
Analysis on the distribution characteristic of the taste and nature of traditional Chinese herbs treating type 2 diabetes mellitus based on the TCM individualized diagnosis and treatment platform and Scale-Free network model
天津中医药大学学报, 2017, 36(2): 107-112
Journal of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine, 2017, 36(2): 107-112
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1673-9043.2017.02.08

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收稿日期: 2016-12-06
基于中医个体化诊疗平台和无尺度网络的2型糖尿病中药性味网络分布特征分析
肖月星, 闫秀峰, 倪青, 冯春鹏     
中国中医科学院广安门医院, 北京 100053
摘要: [目的] 通过研究实际临床中治疗2型糖尿病的中药运用情况,以“以方(药)测证”和“以方(药)说理”的“药-证”关系理论及方法,来逆向探寻中医对2型糖尿病的证候分类。 [方法] 采用中医个体化诊疗平台(中医药临床信息采集系统)收集2型糖尿病住院病历信息,以“病-症-证-治-药-效”模型将其构建数据仓库,采用无尺度网络分析的方法对其治疗药物加以分类,从中找出主要治则,一方面为糖尿病的中药治疗提供参考,另一方面从中推导糖尿病的中医证候分类。 [结果] 共有3247例2型糖尿病住院病历信息(起自2004年6月-2006年12月)被纳入研究,从中显现出三大网络结构,其中每个网络中常用的60种中药,其中心分别为:1)“清热凉血、养阴生津”中药,如生地、麦冬、玄参、赤芍、知母等,其中寒凉类药物为主;2)“益气养阴”中药,以生地、太子参、白术、茯苓、白芍、麦冬为主;3)“活血、行气、利水、渗湿、温阳化气”中药。这三大网络结构提示,三阶段糖尿病证型分别为阴虚热盛、气阴两虚,和阴阳两虚三大证候,同时还兼夹了瘀血、痰湿、水饮等证候因素。 [结论] 实际临床中2型糖尿病的中医证候分类实质为阴虚热盛、气阴两虚和阴阳两虚三大证候,并可兼夹瘀血、痰湿等邪气,为当前国内最为广泛的3型辨证理论体系提供重要的临床证据,同时,本研究结果中的药物,也将成为临床糖尿病治疗中的重要参考。
关键词个体化诊疗平台     2型糖尿病     证候分类     无尺度网络     中药性味    
Analysis on the distribution characteristic of the taste and nature of traditional Chinese herbs treating type 2 diabetes mellitus based on the TCM individualized diagnosis and treatment platform and Scale-Free network model
XIAO Yue-xing, YAN Xiu-feng, NI Qing, FENG Chun-peng     
Guanganmen Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100053, China
Abstract: [Objective] By retrieval of the traditional Chinese herbs appled to treat type 2 diabetes mellitus (T2DM) in real world, with "detecting syndrome by therapeutic herbs (formulas)" method and "interpreting theory by therapeutic herbs (formulas)" philosophical idea in "herb-syndrome" theory and method, to reversely probe intoTCM syndrome differentiation or classification on T2DM in real world. [Methods] Inpatient medical record information of T2DM collected by the TCM individualized diagnosis and treatment platform (clinical information collection system of traditional Chinese medicine), with the "disease-symptom-differentiation syndrome-treatment-herb-effect" model, was constructed into a data warehouse, by using scale-free network model, the taste and nature of these therapeutic herbs were classified, and from the classifications, the main treatment principles were find out, as on the one hand to provide reference for TCM berb choice in treating diabetes, on the other hand, to derive the TCM syndrome differentiations from these classifications. [Results] Medical record information of 3 247 cases of T2DM inpatients were included in the study, and three network structures of characteristic distribution emerged, where 60 commonly used herbs in each network were shown. The centers of these network structures respectively were as follows:1) herbs of "eliminating heat and cooling blood, nourishing Yin and producing body fluid" in nature, such as ShengDiHuang (Radix Rehmanniae), MaiDong (Radix Ophiopogonis), XuanShen (Radix Scrophulariae), ChiShao (Radix Paeoniae Rubra), ZhiMu (Rhizoma Anemarrhenae), etc., mainly herbs of cold in nature; 2) herbs of "the supplementing qi and nourishing Yin" in nature, such as ShengDiHuang (Radix Rehmanniae), TaiZiShen (Radix Pseudostellariae), BaiZhu (Rhizoma Atractylodis Macrocephalae), FuLing (Poria cocos), BaiShao (Radix Paeoniae Alba), MaiDong (Radix Ophiopogonis), etc.; 3) herbs of "invigorate the circulation of blood and Qi, expelling retained fluid and dampness, warming Yang to produce Qi" in nature. Three big network structures suggested that the syndrome types of T2DM in three stages were respectively excess heat and Yin deficiency; both Qi and Yin deficiency; and Yin and Yang deficiency, often accompanied with syndromes of blood stasis, phlegm, dampness, and retained fluid, etc. [Conclusion] In real world, the clinical essence of TCM Syndromes of T2DM are three major syndromes, i.e., excess heat and Yin deficiency, both qi and Yin deficiency, and Yin and Yang deficiency, which may be accompanied with blood stasis and phlegm and/or dampness pathogens, as can provide important clinical evidence for the "three-typed" syndrome differentiation theory system currently most extensively applied in domestic. Besides, the herbs found in this real-world based study may provide useful reference for TCM berb choice in treating diabetes.
Key words: TCM Individualized Diagnosis and Treatment Platform     T2DM     syndrome classification     scale-free network model     property and flavor of traelitional Chinese medicine    

中医辨证本身往往是一种基于其临床表现的患者分类,而患者群体的宏观临床表现集中组合则往往提示疾病的证候固有规律。然而,临床上由于药物性味的选择理论上与证型相对应(即方从证出),有些时候所选药物的性味,更能间接反映出该患者的证型,糖尿病的中医药研究领域也不例外,这就是中医研究中“以方(药)测证”和“以方(药)说理”的传统“药(方)-证”关系理论及方法[1-3]。本研究基于北京市科委重大项目--“中医药防治重大疾病临床个体诊疗评价体系的研究”的子课题之一“利用个体化诊疗平台评价中医药延缓糖尿病血管并发症疗效的研究”所依托的中医个体化诊疗平台(中医药临床信息采集系统),将实际临床中海量的2型糖尿病及其并发症的中医临床信息构建数据仓库,进行基于大数据的糖尿病选药分析,并试图寻找糖尿病的整体证候分布规律。

1 数据库一般临床资料

笔者通过“个体化诊疗平台”共纳入2型糖尿病住院患者3 247例(起自2004年6月-2006年12月)。其中,中国中医科学院广安门医院995例,占30.64%;中国中医科学院西苑医院695例,占21.40%;北京中医药大学东方医院492例,占15.15%;北京大学第一医院200例,占6.16%;济南军区总医院195例,占6.01%;上海中医药大学附属上海龙华医院150例,占4.62%;北京朝阳医院145例,占4.47%;北京中医药大学东直门医院143例,占4.40%;北京中西医结合医院135例,占4.16%;卫生部北京医院97例,占2.99%。男1 625例,占50.05%;女1 622例,占49.95%。年龄 < 20岁,7例,占0.22%,20~29岁,143例,占4.40%,30~39岁,387例,占11.92%,40~49岁,603例,占18.57%,50~59岁,769例,占23.68%,60~69岁,872例,占26.86%,≥70岁,466例,占14.35%。病程≤2 a,632例,占19.46%;2~ 5 a,736例,占22.67%;5~10 a,903例,占27.81%;10 a以上976例,占30.06%。

在所有入组的3 247例患者中,男性1 625例(50.05%),女性1 622例(49.95%),男女比例无明显差异。其中,年龄分布中以60~69岁居多(26.86%),病程大于10年者占主体(30.06%)。

2 数据分析方法

无尺度网络现象反映了复杂网络在一定驱动力的影响下动态的自组织过程宏观规律。基于古方及当代临床复方数据的分析表明,中医药理论指导下的复方配伍过程具有无尺度复杂网络现象。这对中医药理论如复方配伍、药物相互作用以及药性理论等的研究提供了实证基础,为进行中医特色的科学研究提供了方法学启发,且为其他相关学科复杂系统的组织原则研究提供了现实参考。

Newman[4-5]基于几个大规模的数据库对不同领域的科研作者合作进行了研究,表明科研合作网络具有小世界网络的所有特性如很小的最短路径、比相同规模的E-R随机图大得多的集聚系数,而且度分布具有幂律特性。中药方剂也是典型的合作网络,具有严谨的组配结构的方剂,体现了各组成药物之间的合作关系。笔者在研究复方组配结构时以合作网络的形式对复方集合进行建模,即所有单个复方的所有药物之间的关系是一种完全图关系。基于个体化诊疗平台的数据挖掘已经证明中药方剂是一个无尺度网络[6-7],并研究实现了基于无尺度网络的数据挖掘算法。该算法基于无尺度网络现象的核心药物配伍结构发现旨在寻找一定代表性和覆盖度的某名老中医的共性处方配伍网络[8-10]。当针对某一病证或在总的日常诊疗过程中,某名老中医的处方配伍网络表达了该老中医的处方思路或首选处方结构,是其临床经验和处方“偏好“信息的表现[11]。同时,可以根据处方配伍网络中的节点度分布,发现处方配伍网络的核心节点,并根据这些节点在处方中的同现频度计算其覆盖度[12-13]

无尺度网络的重要特征是:组成复杂系统的各元素被认为是多个结点的有机集合体,大部分结点间只有少数几个连结,某些结点却拥有与其他结点的大量连结。具有大量连结的结点被称为“集散结点”。集散结点与周围结点间连接的边的长短可以衡量结点间的紧密关系。几个或多个结点间的连接关系形成了一个结构相对完整、具备一定功能作用的网络结构,并成为网络整体的重要组成部分之一,其功能特征可以完整或部分地反映整体的特性。

为了进一步对糖尿病主要证型-三型的分类依据进行深入探讨,本研究基于“药-证”关系理论[14-16],运用无尺度网络模型,结合药物功效、性味及药对关系分析每一证候类型下的中药网络分布特征,为三型辨证分类的科学性提供佐证[17-19],并为临床提供选方用药思路。

3 结果和讨论 3.1 2型糖尿病患者应用中药出现频率

表 1

表 1 2型糖尿病患者应用中药出现频率
序号 中药名称 频次(次) 出现率(%)
1生地1 53047.12
2茯苓1 32240.71
3丹参1 30840.28
4麦门冬1 27139.14
5炒白术1 05032.34
6当归1 04332.12
7赤芍99730.71
8陈皮97530.03
9白芍91128.06
10太子参88827.35
11川芎88327.19
12玄参87827.04
13知母79924.61
14蜜黄芪74622.98
15葛根73322.57
16法半夏73222.54
17五味子71922.14
18泽泻70821.80
19牡丹皮68721.16
20苍术68221.00
21生黄芪67220.70
22川牛膝66320.42
23牛膝65320.11
24山茱萸64519.86
25黄连62819.34
26生甘草59618.36
27瓜蒌59518.32
28蜜甘草58718.08
29炒枳实57817.80
30薏苡仁54416.75
31柴胡51815.95
32黄芩51015.71
33山药50015.40
34桃仁48214.84
35天花粉47414.60
36车前子45313.95
37红花45013.86
38黄柏43913.52
39厚朴43413.37
40砂仁43413.37
41石膏43413.37
42熟地黄39612.20
43大黄39012.01
44地龙34810.72
45鸡血藤34110.50
46菊花33510.32
47桂枝33310.26
48炒苦杏仁33010.16
49熟大黄3109.55
50连翘3089.49
51桔梗3049.36
52党参2999.21
53栀子2989.18
54北沙参2969.12
55木瓜2918.96
56郁金2908.93
57枸杞子2858.78
58火麻仁2818.65
59金银花2818.65
60炒枳壳2788.56
3.2 基于无尺度网络的第1类(阴虚热盛证)患者中药用药分析

图 1。在网络结构的中心,主要以生地、麦门冬、玄参、茯苓、太子参、当归、赤芍、知母、丹参、生黄芪10种为主要药物,其功用分别是生地-清热凉血、养阴生津;麦门冬-润肺养阴,益胃生津;玄参-清热利湿,凉血止血,解毒消肿;茯苓-利水渗湿、健脾;太子参-养阴生津;当归-补血、活血;赤芍-清热凉血、祛瘀止痛;知母-清热泻火、滋阴润燥;丹参-清热、解毒、利咽;生黄芪-固表止汗,补气利尿,托毒敛疮,其中寒凉类药物为9种。在网络结构的外周,以辛温药多见,包括具有活血化瘀、理气、除湿等功效的药物。

图 1 第1类(阴虚热盛证)患者中药无尺度网络结点关系分布图 灰色-寒、凉类药;黑色-辛、温类药;白色-平、甘类药

药对关系表分析,见表 2。前7个药对中几乎均属于养阴清热药。其中“玄参-麦门冬”、“麦门冬-生地”、“麦门冬-丹参”、“生地-丹参”、“生地-玄参”等药对的使用频次均居前列。同时表 2也显示,清热养阴药与活血化瘀、理气、除湿等药的配对使用也比较常见。提示此阶段的2型糖尿病证候在以阴虚热盛为基本或主要证型的基础上,还兼夹了瘀血、痰湿、水饮等证候因素,提示此样本群体以阴虚热盛为主要证候特征,同时凸现其多种兼夹证候的个体化特点。

表 2 第1类(阴虚热盛证)患者中药核心药物配伍频数表(前40对)
序号 配伍药物 频数(次)
1玄参麦门冬146
2麦门冬生地138
3麦门冬丹参137
4茯苓泽泻117
5生地丹参114
6生地玄参113
7麦门冬太子参109
8赤芍当归108
9赤芍白芍105
10茯苓白术102
11赤芍川芎101
12麦门冬五味子101
13知母生地95
14玄参丹参94
15陈皮茯苓91
16丹参太子参90
17当归麦门冬89
18麦门冬知母88
19川芎当归86
20当归茯苓85
21川芎丹参84
22赤芍丹参83
23茯苓丹参83
24白芍当归83
25茯苓山茱萸82
26牡丹皮茯苓80
27川牛膝生地79
28山茱萸泽泻78
29当归丹参77
30茯苓太子参76
31麦门冬川牛膝75
32茯苓麦门冬74
33牡丹皮泽泻73
34茯苓山药73
35赤芍麦门冬73
36赤芍生地73
37玄参当归72
38当归生地71
39茯苓半夏70
40丹参五味子69
3.3 基于无尺度网络的第2类(气阴两虚证)患者中药用药分析

图 2。生地、太子参、白术、丹参、茯苓、白芍、麦门冬处于网络模型的中心,结合功效分析,主要以益气养阴为主;炙黄芪、赤芍、当归、陈皮等距离网络中心较近,集中体现了补气养阴之法;模型外围较为散在的药物如天花粉、生石膏、半夏、黄连、地龙、五味子、川牛膝的使用,是临床诊疗个体化的具体体现,符合中医临床“有是‘证’用是药”的治疗原则,同时也说明临床糖尿病患者兼夹证候的多样化与复杂性,反映了糖尿病并发症的多样性和多种并发症并存的特点。

图 2 第2类(气阴两虚证)患者中药无尺度网络结点关系分布图 灰色-寒、凉类药;黑色-辛、温类药;白色-平、甘类药

气阴两虚型的药对特征,见表 3。从表 3中看出,“白术-茯苓”、“白芍-赤芍”、“麦门冬-生地”、“麦门冬-丹参”、“太子参-麦门冬”、“麦门冬-五味子”等药对的运用具有很高的使用频次,结合药物功效分析,其所对应的主要证候类型与气阴两虚相吻合。同时其他药对如“陈皮-茯苓”、“苍术-白术”、“茯苓-半夏”、“红花-桃仁”等的使用也体现了2型糖尿病证候兼夹多样、复杂的特点。

表 3 第2类(气阴两虚证)患者中药核心药物配伍频数表(前40对)
序号 配伍药物 频数(次)
1白术茯苓145
2白芍赤芍139
3麦门冬生地139
4麦门冬丹参136
5太子参麦冬135
6当归赤芍135
7丹参生地132
8麦门冬玄参131
9麦门冬五味子129
10川芎赤芍127
11川芎当归122
12太子参丹参113
13丹参赤芍112
14生地赤芍105
15陈皮茯苓105
16丹参茯苓104
17茯苓泽泻103
18川芎丹参99
19茯苓当归98
20白芍当归98
21丹参玄参96
22太子参五味子95
23丹参当归94
24茯苓太子参93
25赤芍茯苓92
26生地玄参92
27苍术白术91
28牡丹皮茯苓90
29麦门冬赤芍89
30生地当归88
31茯苓半夏86
32麦门冬知母86
33茯苓白芍84
34丹参五味子84
35生地知母84
36红花桃仁82
37川芎白芍82
38白芍生地80
39麦门冬茯苓80
40炙黄芪当归79
3.4 基于无尺度网络的第3类(阴阳两虚证)患者中药用药分析

图 3。分布于网络中心的药物主要有太子参、生地、麦门冬、丹参、白术、茯苓、白芍等,结合功效分析,仍以益气养阴为主;从其外围的中药分布如炙黄芪、赤芍、知母、当归、泽泻、陈皮等的分布看,针对阳虚证的药物使用较少,而主要以活血、行气、利水、渗湿药物为主。结合临床实际分析,2型糖尿病住院患者阴阳两虚证型的出现多见于合并严重的糖尿病肾病及冠心病并发症个体,此类个体一般病程较长、并发症多样,其所占比例较小,因而从中药的药效、性味关系分析不足以反映此阶段的证型特征,尤其是主要的或基本证候特征。

图 3 第3类(阴阳两虚证)患者中药无尺度网络结点关系分布图 灰色-寒、凉类药;黑色-辛、温类药;白色-平、甘类药

同样,药对配伍分布情况从药物功效分析,仍以益气养阴活血为主,温阳化气的药物较为少见。这可能与患者群体的病程较短、并发症较轻有关。其他药对如“川芎-赤芍”、“川芎-当归”等药的使用提示活血化瘀的使用在2型糖尿病的临床治疗中占有重要地位。见表 4

表 4 第3类(阴阳两虚证)患者中药核心药物配伍频数表(前40对)
序号 配伍药物 频数(次)
1丹参麦门冬277
2麦门冬生地232
3麦门冬五味子216
4生地丹参203
5白术麦门冬181
6丹参茯苓180
7太子参麦门冬180
8白术茯苓169
9丹参川芎169
10丹参赤芍167
11茯苓泽泻164
12炙黄芪麦门冬159
13丹参葛根156
14丹参太子参152
15玄参生地149
16丹参玄参147
17丹参五味子146
18牡丹皮茯苓145
19白芍赤芍144
20熟地黄茯苓143
21知母生地140
22当归麦门冬140
23川芎当归134
24白术丹参133
25太子参五味子133
26川芎赤芍133
27当归生地132
28丹参知母132
29赤芍麦门冬132
30麦冬葛根130
31川芎麦门冬124
32葛根生地123
33茯苓陈皮122
34丹皮泽泻121
35赤芍当归121
36麦门冬茯苓120
37生石膏知母119
38太子参茯苓115
39茯苓生地114
40丹参白芍111
4 结论

基于无尺度网络模型及“药-证关系”来分析2型糖尿病的治疗选药的网络结构和药对关系,为判断2型糖尿病证型分布提供了依据。研究表明,2型糖尿病的证候类型主要以阴虚热盛、气阴两虚为主;阴阳两虚是疾病发展的必然趋势,但在临床上阴阳两虚个体的发生率并不少见,可以预测的是,随着病程的延长,并发症越多,出现阴阳两虚证型的趋势增加。益气养阴药使用贯穿于疾病的每一个证候类型,提示气阴两虚贯穿于糖尿病始终;此外,活血化瘀药的使用在每一个证候类型中的应用也比较广泛,提示血瘀证是2型糖尿病的主要兼夹证候,预示2型糖尿病可以从活血化瘀药的使用中获益。基于“药-证”关系理论,运用无尺度网络模型,结合药物功效、性味及药对关系分析每一证候类型下的中药网络分布特征,是非常有效的研究方法,为“阴虚热盛、气阴两虚和阴阳两虚”的3型辨证分类的科学性提供佐证,并对临床选方用药提供思路和参考。

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