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預(yù)測中藥缺失藥性的初步研究
預(yù)測中藥缺失藥性的初步研究中藥理論體系中，藥物的藥性與功能是一個整體，前者從整體上表述了藥物的作用性質(zhì)、趨向和途徑，后者則表明了中藥對人體調(diào)節(jié)作用的結(jié)果，兩者既具有明顯的差別，又具有緊密的聯(lián)系。利用信息技術(shù)研究中藥藥性，是中藥藥性理論研究的重要內(nèi)容[1].利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對中藥藥性與功能數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，可發(fā)現(xiàn)藥性與功效之間的明確關(guān)系[2].
中藥藥性主要包括藥物四氣、五味、歸經(jīng)、毒性和升降浮沉，是中醫(yī)用藥的核心指導(dǎo)原則，是對藥物臨床作用的高度概括，是中醫(yī)學(xué)與中藥學(xué)理論連接的橋梁，是區(qū)分中藥與天然藥物的基本依據(jù)。然而很多中藥，特別是大部分近現(xiàn)代中藥的藥性是缺失不全的。在《中華本草》[3]8 980味中藥中，缺失性味描述的約7%,缺失歸經(jīng)描述的約75%.這嚴(yán)重影響了藥性理論在中藥現(xiàn)代化和臨床實(shí)踐中指導(dǎo)作用的發(fā)揮，影響中藥的療效。本研究以藥性與功能記錄完備的藥物為基礎(chǔ)，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析這些藥物，建立模型，得到“功能-藥性”關(guān)聯(lián)關(guān)系，預(yù)測藥物的缺失藥性，為藥性的進(jìn)一步確立、藥物研究與使用提供有力的支持。筆者以建立歸肝經(jīng)預(yù)測模型為例，探討中藥缺失藥性的完善方法。
1 資料與方法
1.1 數(shù)據(jù)來源
根據(jù)2005版《中華人民共和國藥典》（一部 ）[4],篩選藥性與功能記錄齊備的507味藥物建立數(shù)據(jù)庫，每味藥物包括四氣、五味、歸經(jīng)和功能屬性，屬性記錄包括“有”、“無”兩種。507味藥物中，歸肝經(jīng)藥物為249味。隨機(jī)分出95味藥為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，其余412味藥為建模數(shù)據(jù)。待預(yù)測藥物為有功能與性味記錄、無歸經(jīng)記錄的20味中藥，預(yù)測其是否歸肝經(jīng)。
1.2 數(shù)據(jù)挖掘方法
采用C4.5決策樹算法[5].本研究考察參數(shù)為The minimum number of instances per leaf,其含義為所建立的決策樹每個葉結(jié)點(diǎn)必須覆蓋的最小實(shí)例數(shù)量，簡稱MNIPL,其余參數(shù)采用默認(rèn)值。采用十折交叉驗(yàn)證優(yōu)選模型參數(shù)，確定最佳模型；再以95個檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步考察所建模型的可靠性。
在考察總體誤差估計的同時，根據(jù)誤差矩陣分析該預(yù)測模型對歸經(jīng)預(yù)測的靈敏度與特異性。總體誤差估計計算為模型將檢驗(yàn)集正確分類的百分比，代表模型總體分類效果；敏感度計算為模型將檢驗(yàn)集中歸肝經(jīng)的實(shí)例正確分類的百分比，代表預(yù)測模型的捕捉范圍；而特異性計算為檢驗(yàn)集中被預(yù)測為歸肝經(jīng)的實(shí)例正確分類的百分比，代表預(yù)測結(jié)果的可信度。
2 結(jié)果
選擇不同MNIPL所建立模型結(jié)果，評價參數(shù)為預(yù)測模型節(jié)點(diǎn)數(shù)、靈敏度、特異性和交叉驗(yàn)證總體誤差估計。結(jié)果見表1.表1 不同參數(shù)模型考察表（略）
模型規(guī)模方面，模型2決策樹節(jié)點(diǎn)數(shù)為41,模型3節(jié)點(diǎn)數(shù)為55,模型2比模型3更具簡潔性，更符合最短描述長度原理[5].
綜上認(rèn)為模型2更具有優(yōu)勢。數(shù)據(jù)庫中藥味總數(shù)為507,其中歸肝經(jīng)藥249味，采用隨機(jī)分類的特異性為49.11%,而模型2為74.76%.
利用95味藥的藥性數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?,模型敏感性為66.00%,特異性為84.62%,總體誤差為75.79%.其總體誤差估計與表1相當(dāng)；敏感性降低，其源于95個檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集偏小，歸肝經(jīng)實(shí)例為50個，敏感性66%與70%之間相差僅2例分類錯誤，應(yīng)屬于正常波動。
選擇模型2為肝經(jīng)決策樹預(yù)測模型，其各層節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)見表2. 表2 預(yù)測模型2各層節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)表（略）
中醫(yī)認(rèn)為，肝主藏血、主疏泄，肝對血液的運(yùn)行、氣機(jī)運(yùn)動、脾胃運(yùn)化、情志活動等都有重要影響。《素問·至真要大論》謂：“諸風(fēng)掉眩，皆屬于肝”,肝與“風(fēng)證”有密切關(guān)系。由表2可見，各節(jié)點(diǎn)屬性大多與肝經(jīng)有關(guān)系，與中醫(yī)理論相一致。其中補(bǔ)肝、平肝、疏肝、清肝與肝有直接關(guān)系，和血、活血、涼血、散結(jié)、散瘀與血液運(yùn)行相關(guān)，解痙與“風(fēng)”相關(guān)，而定驚、通經(jīng)絡(luò)等都與肝經(jīng)有一定關(guān)系。挖掘結(jié)果也強(qiáng)調(diào)了這種關(guān)系。
根據(jù)模型2預(yù)測2005版《中華人民共和國藥典》（一部）[4]17味歸經(jīng)記錄缺失藥結(jié)果見表3,如“天山雪蓮”歸肝經(jīng)的概率為81.8%;沙棘歸肝經(jīng)的概率為100%;而藏菖蒲不歸肝經(jīng)的概率為80.8%.亦有文獻(xiàn)報道，天山雪蓮注射液具有較強(qiáng)的抑制乙型肝炎病毒復(fù)制的作用[6];沙棘對于小兒急性黃疸型肝炎具有較好的療效[7].表明此挖掘結(jié)果與臨床使用有較好的一致性。表3 缺失歸經(jīng)記錄藥預(yù)測結(jié)果表（略）
3 結(jié)論
本研究從藥物功能與藥性的關(guān)系出發(fā)，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立了肝經(jīng)歸經(jīng)的預(yù)測模型，為藥物缺失藥性的補(bǔ)充提供了新的思路和方法。
本研究采用交叉驗(yàn)證法結(jié)合旁置驗(yàn)證法考察模型。507個數(shù)據(jù)并不是十分充足，為解決訓(xùn)練集與檢驗(yàn)集之間數(shù)量的矛盾，采用得到普遍認(rèn)可的十折交叉驗(yàn)證法[5];同時，隨機(jī)分離部分?jǐn)?shù)據(jù)，采用旁置法驗(yàn)證模型，進(jìn)一步確保了模型的可靠性。
中醫(yī)藥是復(fù)雜體系，須從復(fù)雜性科學(xué)的角度認(rèn)識中藥，從多環(huán)節(jié)、多因素開展研究[8].本研究得出的模型正是中醫(yī)藥一些局部規(guī)律性的體現(xiàn)，其預(yù)測結(jié)果并非已經(jīng)確立藥物的歸經(jīng)，而是為藥物在臨床中歸經(jīng)的最終確立提供了重要參考信息，也為藥物歸經(jīng)研究提供了重要支持。
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