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数据挖掘技术在中药研究中的应用
李凌艳1 ,李认书2 ,孙 　鹤1 ,2 3 ①
(1. 天津大学药物科学与技术学院 药事管理系 ,天津 　300072 ;2. 天津天士力集团 ,天津 　300410)
摘　要 :数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据集中识别有效的、新颖的、潜在有用的以及
最终可被理解的模式的非平凡过程。阐述了数据挖掘技术一些基本概念以及中医药信息的特点 ,并探讨了数据挖
掘技术在中医药文献研究、药对配伍规律研究、中药谱效关系、药品不良反应评价以及新药开发等领域的应用。采
用数据挖掘等信息处理技术进行知识的获取研究 ,从而带动中医药学术水平的提高 ,是加速推进中医药现代化的
有效途径。
关键词 :中医药 ;数据挖掘 ;知识发现
中图分类号 :R28411 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :025322670 (2010) 052附 16203
　　我国传统中医药是祖国光辉灿烂文化宝库中的瑰宝之
一 ,中药复方是中医用药的主要形式 ,虽然中医药已有数千
年的临床实践 ,但由于人类认识水平和科学技术条件的限
制 ,中药研究水平相对于西药来说 ,还有非常大的差距。
中医药经过数千年的发展积累了大量的各种类型的数
据 ,这些庞杂的数据在提供丰富信息的同时 ,也体现出明显
的海量信息特征。如何对众多的中药药资源进行去伪存真、
去粗取精 ,以促进中医药事业的发展是摆在研究者面前的一
个重要的课题。数据挖掘技术正是为解决“数据丰富但知识
贫乏”的状况而兴起的边缘学科之一 ,在中医药研究领域日
·附 16 ·　　　　　　中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 5 期 2010 年 5 月 　　　　　　　　
①收稿日期 :2009208221　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
作者简介 :李凌艳 ,博士在读 ,天津大学药物科学与技术学院药事管理系。　E2mail :tianjinlingyan @sina. com3 通讯作者　孙　鹤　Tel : (022) 26735089 　E2mail :henrysunusa @gmail . com
益受到重视。
1 　数据挖掘技术
数据挖掘是指从数据集合中自动抽取隐藏在数据中的
那些有用信息非平凡过程 ,它可帮助决策者分析历史数据及
当前数据 ,并从中发现隐藏的关系和模式 ,进而预测未来可
能发生的行为. 数据挖掘的过程也叫知识发现 ( knowledge
discovery in database , KDD)的过程 [1 ] 。
数据挖掘的分析方法可以分为两类 :直接数据挖掘和间
接数据挖掘。直接数据挖掘的目标是利用可用的数据建立
一个模型 ,再用这个模型对剩余的数据进行描述。间接数据
挖掘的目标中还没有选出某一具体的变量 ,用模型进行描
述 ;而是在所有的变量中建立起某种关系。
数据挖掘处理过程共分为 9 个处理阶段 ,这 9 个处理阶
段分别是数据准备、数据选择、数据预处理、数据缩减、KDD
目标确定、挖掘算法确定、数据挖掘、模式解释及知识评价。
数据挖掘常用的方法有统计方法、关联规则、聚类分析、决策
树方法、神经网络、遗传算法和粗糙集等 [2 ] 。
数据挖掘技术在中医药领域的应用必将促进中医药的
现代化进程 ,使古老的中医药事业焕发出新的生机与活力。
2 　中医药信息的特点
2. 1 　数量庞杂 ,形式多样 :由于历史久远 ,中医药著作资源
数量足以用“海量”来形容。仅古代中医药文献 (泛指辛亥革
命前)我国曾发行过近 2 万册中医学文献 ,同时民间还流传
着大量的验方、秘方和中医药诊疗技术等宝贵的医药资源。
新中国成立后 ,我国中医药业迅速发展 ,出版的中医药图书
品种相当于建国以前刊出的总量 [3 ] 。
在文献的形式上也由过去线装书、口头传授等发展到了
各类纸质书籍、期刊、电子文件、音频视频文件等多种形式。
在文字上 ,不同时代的语言文字在表达和术语使用上也存在
着很大的差别 ,再加上古体字、通假字和避讳字的出现 ,这些
都给信息的表达和处理带来了很大困难。
2. 2 　信息模糊 ,术语不规范 :在中医药研究中 ,无论是对药
物、诊疗过程 ,还是疾病症状的描述都存在着大量的定性描
述和相当多的模糊概念。
在药物的描述上 ,一药多名与异药同名的现象也很普
遍 [4 ] 。如仙鹤草 ,贵州称刀口药 ,湖南称路边鸡 ,江西又称子
不离母 ,而山东则称群兰败毒草 ,辽宁称狼牙草 ,福建称其为
泻痢草等。
中医学对疾病的诊断是通过望、闻、问、切的四诊合参 ,
获取有用信息 ,再结合医生的经验 ,对疾病做出诊断。症状
的模糊性不仅表现在获得信息的形式多样 ,还表现在中医症
状存在着一症多名和多症一名的现象。这种模糊性模式加
大了中医药数据挖掘的难度。
2. 3 　中药成分复杂 ,物质基础不明确 :中药是一个高度复杂
的化学物质体系 ,其复杂性不仅表现在组成方剂的化学成分
的复杂性 ,也体现在方剂与人体相互关系的复杂性。中药是
在中医理论指导下应用的复杂系统。中药的复杂性 [5 ] 主要
表现在 3 个方面 : (1) 中药方剂的多样性 ; (2) 中药质量的差
异性 ; (3)临床用药的灵活性。
尽管几千年的临床实践证实了中药临床有效 ,但中药发
挥作用的物质基础是什么以及作用的机制是什么并不明确。
3 　数据挖掘在中医药研究中的应用
现代中医药信息资源数量激增 ,但其庞杂而又无序的状
况与专业技术人员对信息需求的专指性之间形成了严重的
矛盾。解决这一矛盾的一个重要途径就是将各种信息进行
加工处理 ,建立中医药信息资源数据库。而将数据挖掘技术
引入中医药现代化研究 ,正是计算机技术运用于中医药现代
化研究的又一新尝试。近年来 ,中药复方研究是国内外学者
研究的一个热点问题 ,关于这方面的论著也颇多 ,也取得了
一定成绩。
3. 1 　中医药信息化和中医药文献研究 :对中医药理论和实
践进行信息化、数字化、知识化能够克服中医名词术语过于
繁杂造成的中医发展障碍 ,对于中医药信息进行文本数据挖
掘是促进中医药信息结构化的途径之一。该问题的解决 ,将
会克服中医发展的最大障碍 ,极大地促进中医药现代化发展
的进程 [6 ] 。
3. 2 　药对配伍规律研究 :数据挖掘技术在方剂配伍规律上
的研究大概有 3 种模式 [7 ] :以分类为主的数据挖掘研究、以
聚类为主的数据挖掘研究和以关联为主的数据挖掘研究。
在以分类为主的研究模式中 ,其常用的分类方法主要
有 :回归、决策树、神经网络等。分类器的构造方法有统计方
法、机器学习方法、神经网络方法等。这种研究模式是通过
参考现行已知的方剂分类标准 ,将研究对象中的方剂按照组
方药物的功效、性味或归经等分成若干类 [8 ] 。
以聚类为主的数据挖掘研究是根据药物本身潜在的特
性 ,通过聚类把一个数据集合中的个体按照相似性归成若干
类别 ,使其“物以类聚”,将数据库中的记录划分为一系列有意
义的子集 ,然后结合领域知识对方剂的制方要素进行分析[9 ] 。
以关联为主的研究模式是数据挖掘的一种常用方式 ,也
是分析中医药复方中隐含的关联规则的一项必要的研究工
作[10 ] 。由于专家对病、证在认识上的差异、用药习惯的不同 ,
以及辨证论治的特点 ,使得在治疗药物的选择及配伍方面呈
现出百花齐放的局面。关联规则用于方剂配伍研究主要功能
是探寻核心药群 ,寻找药物之间的相互联系[11 ]和整体用药规
律。这样能够在宏观层次上认识中药复方配伍的特点。
3. 3 　中药指纹图谱及中药谱效关系的研究 :中药指纹图谱
技术根据其采集手段的不同 ,可分为物理图谱、化学图谱及
物理化学和分子生物学图谱等多维多息图谱。由于中药指
纹图谱具有专属性、可量化性、稳定性、重现性和再现性、有
效性、完整性和细节处理的模糊性等特点 ,中药指纹图谱分
析在中药材真伪鉴别、质量评价等方面已取得了大量成果 ,
也为谱效关系的数据挖掘打下了基础。
数据挖掘技术是发现和解析中药指纹图谱潜在信息的
有力工具 ,通过对中药指纹图谱进行数据挖掘可以从中提取
隐含的及具有潜在应用价值、最终可理解的信息的过程 [12 ] 。
其中比较典型的解析方法有模式识别、人工神经网络等 [13 ] 。
　　　　　　　　中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 5 期 2010 年 5 月 　　　　　　·附 17 ·
中药谱效关系是 2001 年由中医药界研究者提出的全新
的 ,处于学术前沿的中药现代化研究思路。谱效关系研究是
以中药指纹图谱研究为基础 ,同时又比指纹图谱更深入一层
的科学研究方向 [14 ] 。中药指纹图谱中变量参数包括顺序变
量、数值变量和名义变量。谱效关系研究将标示物质群特征
峰的中药指纹图谱与药效结果相对应起来 ,将中药指纹图谱
中各种变量的变化与中药药效指标变量结果联系起来 ,并进
行变量之间的模式聚类 ,从而全面、系统地揭示中药已知和
未知药理作用的物质成分 ,为中药质控、分类和成药处方解
析与优化、寻找新的药源植物与药物设计等提供借鉴 [15 ,16 ] 。
3. 4 　药品不良反应评价 :目前 ,我国药品不良反应报告数量
逐年递增 ,但缺少对其科学、深入的分析与评价。药品不良
反应是指药品在预防、诊断、治病或调节生理功能的正常用
法、用量下 ,出现的有害的和意料之外的反应。药品不良反
应评价是药品上市后再评价的最重要内容 ,是正确、全面认
识药品安全性的重要手段。数据挖掘技术在不良反应研究
领域的应用具有广阔的空间 ,数据挖掘技术使不良反应信息
分析与筛选的自动化程度大大提高。许多方法如贝叶斯网
络、决策树算法和 Apriori 算法等均可作为深入研究药品不
良反应数据库信息的有力工具。
但目前 ,数据挖掘方法主要应用于不良反应信号的发现与
筛选 ,其在不良反应发生规律方面的应用研究尚报道不多[17] 。
3. 5 　开发新药 :中药经过中国历代医药学家的医疗实践 ,具
有明确的性味归经、功效主治 ,从中寻找新的活性成分或先
导化合物是开发创新天然药物的有效途径。数据挖掘技术
有助于增加在寻找新药过程中的主动性、避免盲目性 ,真正
做到有的放矢 [18 ] 。利用数据挖掘技术从数百种、数千种药
用植物中进行挖掘 ,可能对新药开发具有指导、启发作用。
4 　结语
采用合理的数据挖掘模型及算法 ,可以有效地推动中医
药信息化进程 ,具有深远意义。无论是在学术研究上 ,还是在
实际应用领域中 ,该领域研究都有着十分重要的研究意义 ,有
着广阔的研究与应用前景。当然 ,同其他任何一种研究方法
一样 ,数据挖掘不是万能的。数据挖掘研究结果的准确性受
数据库质量等多种因素影响 ,其研究结果也要在相关领域专
家的指导下进行解释与评估 ,并需要在实践中予以验证。
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姜黄素的抗氧化和抗炎作用研究进展
狄建彬1 ,2 ,顾振纶1 ,2 3 ,赵笑东3 ,钱培刚1 ,2 ,蒋小岗1 ,2 ,郭次仪4①
(11 苏州大学医学部 药理学系 ,江苏 苏州 　215007 ; 21 苏州中药研究所 ,江苏 苏州 　215007
31 苏州市中医医院 ,江苏 苏州 　215003 ;41 香港保健协会 ,香港)
摘 　要 :姜黄素 (curcumin)是从姜科姜黄属植物姜黄、郁金、莪术的干燥根茎中提取的一种天然有效成分 ,药理作用
广泛 ,毒性低 ,耐受性好 ,由于其经济价值 ,已成为开发热点。现代医学研究发现人体众多疾病的形成与自由基的
形成、炎症反应的参与有关 ,姜黄素的多种药理活性与其抗氧化、抗炎作用有关。姜黄素的抗氧化活性和抗炎作用
已引起国内外学者的广泛关注 ,就近年来姜黄素在抗氧化、抗炎两方面的有关研究予以综述。
关键词 :姜黄素 ;抗氧化 ;抗炎
中图分类号 :R282171 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :025322670 (2010) 052附 18204
·附 18 ·　　　　　　中草药 　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 5 期 2010 年 5 月 　　　　　　　　
①收稿日期 :2009211203　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
基金项目 :香港保健协会心血管疾病研究资助项目 ( H K2007090821) ;苏州市科技局应用基础研究计划 ( YJ S0939)
作者简介 :狄建彬 (1983 —) ,男 ,江苏常州人 ,硕士研究生 ,研究方向 :心血管药理学。
Tel : (0512) 65190599 　E2mail :dijianbin83 @126. com3 通讯作者　顾振纶　Tel : (0512) 65190599 　E2mail :zhenlungu. 2003 @163. com