冠心病(Coronary heart disease,CHD)是指冠状动脉粥样硬化使血管管腔狭窄、堵塞或体力过强、精神应激时,冠状动脉供血不足,导致心肌缺血缺氧引起的临床综合征,亦称缺血性心脏病,心绞痛作为冠心病的一种最常见类型,其属于中医学“胸痹心痛”范畴。中医药在该类疾病辨证治疗方面积累了丰富经验,中医医案作为名老中医学术思想和临证经验的载体,医案研究是深入挖掘名医临床治验,切实提高冠心病心绞痛临床疗效的重要智库资源。随着信息科学技术的发展,面对名医医案中海量的数据,合理运用医案数据挖掘隐藏于显性经验背后的隐性知识、学术思想及辨证用药规律具有重要意义。目前数据挖掘(Data mining,DM)技术如贝叶斯算法、聚类分析、支持向量机等在医学领域的应用已十分广泛,结合中医“理法方药”相关性思维,以中医基础理论为指导,选取名医在冠心病心绞痛治疗中临床一手医案资料,采用现代数据挖掘技术揭示病、证、症、法、方、药辨证施治规律,不仅有利于提高冠心病心绞痛临床证治水平,也为基于临床的创新药物研发及名老中医经验传承提供有益示范。随着数据挖掘技术在中医药领域运用的广泛和深入,医学和计算机工作者开始利用数据挖掘结果进行综合分析,思考如何将先进的计算机科学技术与传统中医诊疗相结合,使我国宝贵医学遗产更好的传承和发扬。中医临床诊断系统、专家诊疗系统等的建立为中医诊疗智能化研究提供了很好的示范,但均存在一定的缺陷,未能在临床很好的应用。吴以岭教授在国内首次系统构建“络病证治”、“脉络学说”、“气络学说”,形成完整的络病理论体系,其中脉络学说作为指导血管病变防治的系统理论,提出其核心理论——营卫理论,属重大理论创新。胸痹心痛病位在心之脉络,属于脉络病变研究范畴,以脉络学说为指导,基于“营卫理论”探讨该病病因病机及有效治疗方药,提出该病基本病机为络气虚滞/郁滞引起脉络瘀阻、脉络绌急,导致脉络瘀塞的病变进程。并指出调和营卫气血保持脉络通畅是胸痹心痛的重要治则,首次提出“搜剔疏通”冠心病心绞痛用药规律,首创将虫类搜风解痉药用于冠心病心绞痛的治疗研制通心络胶囊,实验研究证实其具有血液-血管-心肌组织三重保护作用,临床研究表明对冠心病心绞痛具有显著疗效。导师围绕冠心病心绞痛的系列研究,体现了中医学“理论+临床+新药”一体化学科发展规律和特色,传承创新,融汇新知,以其2009年-2016年络病门诊诊疗的346例冠心病心绞痛患者临床医案为素材,基于贝叶斯算法、聚类分析等数据挖掘技术对医案中患者的证型分类、证型-症状间关联性、核心方药深入分析,利用上述病案资料结合导师经验及脉络学说理论建立冠心病辅助诊疗系统,并基于网络药理学方法对治疗冠心病代表性中成药通心络胶囊进行研究,挖掘其治疗疾病的靶点及通路,以期对其学术思想传承发扬。第一部分脉络学说指导冠心病心绞痛防治理论探讨目的:以脉络学说为指导探讨冠心病心绞痛的防治理论。方法:通过文献检索与资料整理,在深入挖掘中医文献基础之上,分析总结以脉络学说为指导治疗冠心病心绞痛理法方药研究及通心络胶囊作用机制。结果:在脉络学说指导下,对冠心病心绞痛“络气虚滞/络气郁滞、脉络瘀阻、脉络绌急”病机及“络以通为用”的治则进行了概述,并分析了其调“营卫气血”、“五脏特性”、“搜剔疏通”用药特色,对脉络学说指导冠心病治疗代表药物通心络胶囊基础实验及临床循证研究进展进行总结概括,为后续结合临床医案的数据挖掘分析及冠心病辅助诊疗系统建立提供理论支持。小结:本部分研究围绕冠心病心绞痛这一代表性脉络病变,溯源探流、系统梳理历代医家关于该病病名、病因病机、治法治则、用药等方面的认识,提炼导师以脉络学说为指导,关于该病病因病机、治法治则、用药规律等学术思想,以期为后续结合临床医案的数据挖掘分析提供理论支持。第二部分基于数据挖掘技术的吴以岭教授治疗冠心病心绞痛346例临床医案研究与分析目的:采用临床回顾性研究,利用贝叶斯算法、聚类分析及频数分析方法,系统分析导师治疗冠心病心绞痛临床病案,挖掘该病证候类型、证型-症状间关联性、高频药物及各证型核心方药。方法:病案资料来源于河北医科大学附属以岭医院2009年1月-2016年12月在络病门诊由导师诊疗的冠心病心绞痛患者,根据冠心病心绞痛中、西医诊断标准、病案纳入及排除标准,纳入医案共346例。将病案原始资料进行系统整理:电子录入、纠错与填补、症状规范等,对其中的药物、治法、症状等要素进行数据挖掘,探索分析吴教授治疗冠心病心绞痛的组方规律。利用贝叶斯算法(?)对证候-症状关系进行分析,用概率定量P表示关联性的强弱程度,利用SPSS19.0统计软件对346条记录中药物的功效进行分类,对用药频率、四气五味、归经进行频数分析,利用聚类分析方法提取各证型核心方药。结果:1.冠心病心绞痛证候类型、证型-症状关联性研究采用贝叶斯数据挖掘方法,结合导师的临证经验,统计出8个证型,按出现频次由高到低排序依次为:气阴两虚证(54例)、络气虚滞证(51例)、痰浊阻肺心络瘀阻证(49例)、肾虚络瘀心络瘀阻证(47例)、络气郁滞证(45例)、心络绌急证(35例)、肝郁气滞心络瘀阻证(33例)、脾困胃逆心络瘀阻证(32例),揭示了其治疗冠心病心绞痛的辨治规律。在此基础上“人机结合”分析了冠心病心绞痛各个证型与症状之间的关联性,结果显示:(1)络气虚滞证:主要症状:心胸隐痛(0.75),神疲乏力(0.50),脉沉细(0.51);次要症状:心悸懒言(0.48),舌有齿痕(0.39);兼夹证:①手足不温(0.27),心痛遇寒加重(0.17),②口干(0.28),舌嫩红(0.21)。(2)络气郁滞证:主要症状:胸痛阵作(0.74);次要症状:情志抑郁(0.49),脉弦滑(0.43);兼夹证:①舌有瘀斑(0.29),②烦躁易怒(0.21),苔黄(0.24)。(3)心络绌急证:主要症状:突发胸部闷痛(0.79);次要症状:畏寒肢冷(0.46),得温痛减(0.37),烦躁易怒(0.44),脉弦(0.46);兼夹证:①善太息(0.29),两胁不舒(0.22)。(4)气阴两虚证:主要症状:心胸憋闷疼痛(0.68),痛引肩背内臂(0.65),自汗(0.52);次要症状:倦怠懒言(0.43),头晕目眩(0.31),脉细数无力(0.39);兼夹证:①心悸失眠(0.18)。(5)肝郁气滞心络瘀阻证:主要症状:胸胁闷胀疼痛(0.79),后背及两臂攻疼(0.49),脉弦(0.54);次要症状:脘胀(0.37),舌质黯(0.39);兼夹证:①口苦(0.22),心烦(0.15)。(6)脾困胃逆心络瘀阻证:主要症状:饭后胸闷胸痛(0.62),食欲不振(0.75),脉濡(0.65);次要症状:恶心欲呕(0.45),口黏腻不爽(0.34);兼夹证:①胃气上逆(0.27),②舌苔白厚腻(0.22)。(7)痰浊阻肺心络瘀阻证:主要症状:胸闷痛如窒(0.64),咳唾痰浊(0.72),脉滑(0.61);次要症状:喘促(0.46),形体肥胖(0.39);兼夹证:①湿痰量多(0.23),②咳痰黄稠(0.16),脉滑数(0.20)。(8)肾虚络瘀心络瘀阻证:主要症状:胸闷胸痛(0.50),腰膝酸软(0.84),脉上盛下虚(0.89);次要症状:耳聋(0.32),心悸盗汗(0.32),五心烦热(0.48);兼夹证:①头胀痛(0.18),②神疲乏力(0.20),③下肢水肿(0.27)。2.治疗冠心病心绞痛高频药物研究应用频数分析方法研究导师治疗冠心病心绞痛的用药特色,结果显示病案中前30味的高频药物为丹参、降香、全蝎、水蛭、生黄芪、桂枝、川芎、薤白、赤芍、半夏、粉葛根、西洋参、延胡索、瓜萎、枳实、炒枣仁、陈皮、白芍、山茱萸、泽泻、五味子、石莒蒲、旋覆花、麦冬、茯苓、蝉蜕、合欢花、桑寄生、浙贝母、天麻,根据“脉络学说”常用通络治疗药物按照功能进行统一分类,分为流气畅络药、化瘀通络药、祛痰通络药、祛风通络药、荣养脉络药、解毒通络药。3.冠心病心绞痛代表证型症状频数分析利用频数及描述性分析方法统计各个证型高频症状,选取每个证型症状表现前五位,结果如下:(1)络气虚滞证:心胸隐痛、动则更甚,胸闷气短,神疲乏力,舌淡红,苔薄白;(2)络气郁滞证:胸痛,胸闷,情志抑郁,舌红,舌苔黄;(3)心络绌急证:突出胸闷或胸痛,两胁不舒,脉弦,善太息,畏寒肢冷;(4)气阴两虚证:心胸憋闷疼痛,心慌气短,舌淡红,痛引肩背内臂,脉细数无力;(5)肝郁气滞心络瘀阻证:胸闷胸痛,脉弦,胸胁闷胀、疼痛,情绪激动,后背、两臂攻疼;(6)脾困胃逆心络瘀阻证:胸闷胸痛饱食后加重,食欲不振,脘腹胀满、食后加重,恶心欲呕,脉濡。(7)痰浊阻肺心络瘀阻证:胸闷痛如窒,咳唾痰浊,舌苔厚腻,喘促,脉滑;(8)肾虚络瘀心络瘀阻证:胸闷胸痛,脉上盛下虚,腰膝酸软,头晕耳鸣,五心烦热;4.冠心病心绞痛代表证型核心方药分析利用聚类分析方法提取的各证型所用方剂的核心方药,分别为:(1)络气虚滞证:西洋参、生黄芪、桂枝、赤芍、瓜萎、薤白、丹参、降香、水蛭、全蝎、川芎、元胡;(2)络气郁滞证:枳实、薤白、桂枝、赤芍、瓜萎、半夏、丹参、降香、水蛭、全蝎;(3)心络绌急证:桂枝、白芍、丹参、降香、全蝎、蜈蚣、蝉蜕、川芎、元胡、炙甘草;(4)气阴两虚证:西洋参、生黄芪、麦冬、五味子、山茱萸、炒枣仁、丹参、降香、水蛭、全蝎;(5)肝郁气滞心络瘀阻证:柴胡、枳实、白芍、桂枝、丹参、降香、水蛭、全蝎、旋复花、香橼、佛手;(6)脾困胃逆心络瘀阻证:苍术、厚朴、陈皮、清半夏、旋复花、丹参、降香、水蛭、全蝎、川芎、石菖蒲。(7)痰浊阻肺心络瘀阻证:瓜蒌、薤白、清半夏、橘红、陈皮、茯苓、枳实、浙贝母、丹参、降香、水蛭、蝉蜕、石菖蒲;(8)肾虚络瘀心络瘀阻证:桑寄生、赤白芍、山茱萸、炒枣仁、粉葛根、泽泻、丹参、降香、水蛭、全蝎、天麻、生龙牡;小结:本部分研究选取346例患者,对病案中出现的92个症状进行贝叶斯证型分析,研究各个证型-症状间的关联性,选取较强关联性的症状作为本证型的典型症状。结果表明:(1)关于冠心病心绞痛证型分类结合了营卫理论、实证虚证、气机气化的特点及五脏的特性,共分为络气虚滞证、络气郁滞证、心络绌急证、气阴两虚证、肝郁气滞心络瘀阻证、脾困胃逆心络瘀阻证、痰浊阻肺心络瘀阻证、肾虚络瘀心络瘀阻证八个证型。(2)结合各证型-症状间的强弱关联性分析主要症状、次要症状及兼夹证症状,对于证型判定具有重要价值。(3)利用频数分析方法得到吴教授治疗冠心病心绞痛的医案中的高频药物,对高频药物根据“脉络学说”常用通络治疗药物按照功能进行统一分类,归为流气畅络药、化瘀通络药、祛痰通络药、祛风通络药、荣养脉络药、解毒通络药。(4)应用聚类分析提取各证型的核心方药,体现其治疗冠心病心绞痛各证型病、证、症、法、方、药各要素间相关性,为冠心病心绞痛辨证论治提供客观数据支持。第三部分吴以岭教授治疗冠心病心绞痛辅助诊疗系统的建立及临床验证研究目的:将医案数据整理分析方法与吴教授临证经验相结合,构建“病-证-症-方”模型,建立体现吴教授临证诊疗特色的可用于智能诊疗的系统软件,并对诊疗系统证型判断的准确度及开具处方的相似度进行验证。方法:利用导师治疗346例冠心病心绞痛患者病案,采用计算机网络工程相关技术,开发智能的冠心病辅助诊疗系统。通过计算证候模型和病案模型来构建“病-证-症-方”模型,证候模型的建立利用专家经验,运用NDSi={si0,Si1,…,sin}完成特定疾病下证候的主症和次症内容的梳理,并根据症状的信息含量构建疾病证候模型;病案模型的建立,主要是通过贝叶斯方式(?)计算证候与症状的关联,利用公式(?)、(?)预测中药在症状和证候下的关联性;再将病证症经验模型合并;采用随机对照的方法,收集冠心病心绞痛患者40例,由导师、冠心病辅助诊疗系统分别诊治,验证其证型判断的准确度,并利用SPSS19.0软件中Pearson相关分析方法计算开具处方的相似度。结果:1.基于病案内容及专家经验,成功研发了“冠心病辅助诊疗系统”,智能辅助诊疗模块、智能诊疗管理模块、临床数据管理模块、数据统计分析模块、基础数据管理模块、注册用户审查模块、分属机构管理模块、综合信息管理模块及个人信息管理模块为该系统的重要组成部分,为冠心病心绞痛临床证据的大数据采集和研究奠定了基础。2.采用随机对照的方法,选取40例冠心病心绞痛患者,验证证型判断准确度及开具处方的相似度,结果显示,证型判断的准确度为75%。开具处方的相关系数分别为 0.554、0.324、0.232、0.065、0.495、0.335、0.551、0.102、0.941、0.093、0.001、0.366、0.325、0.519、0.889、0.747、0.924、0.465、0.192、0.253、0.944、0.161、0.212、0.881、0.506、0.087、0.243、0.875、0.348、0.486、0.017、0.235、0.428、0.344、0.098、0.278、0.340、0.103、0.263、0.178,其中高度相关有6例,中度相关有5例,低度相关有11例,弱相关有18例。小结:成功研发了集成软件及硬件一体的冠心病诊疗系统,搭建了冠心病心绞痛临床证据从病案转化应用到临床,再采集临床证据进一步转化应用服务临床的平台。经临床验证与导师临证用药吻合度较高,借助该辅助系统,传承发展脉络学说指导下冠心病心绞痛临证治验,随着数据的累积,必将促进冠心病心绞痛诊疗模式发展和提高其临床服务水平,为后续升级研发提供支撑,对于名老中医经验的传承延续具有重要的意义。第四部分基于网络药理学的通心络胶囊作用机制研究目的:采用网络药理学方法,以通心络胶囊为研究载体,构建“中药化合物成分(中药成分)-药物靶标”网络,并对靶点通路进行富集分析,探讨通心络胶囊的作用机理。方法:通过文献检索及TCMSP数据库、TCMDatabase@Taiwan数据库、Chemspider数据库、Chemical book数据库多个数据库联用检索通心络胶囊药物组成成分Molfile(*.mol)结构,基于CTD数据库检索和下载中药成分-靶标的对应关系,利用Cytoscape(3.4.0)软件构建中药成分-药物靶标网络,进一步对网络中分子与靶基因间相互关系网的介数、紧密度、节点度进行分析,并基于R语言(R3.3.1)对通路进行富集分析以阐释通心络胶囊的分子作用机制。结果:1.通心络胶囊中筛选出的化合物信息通心络胶囊12味组成药物中,人参查询到241种中药成分,水蛭查询到74种中药成分,全蝎查询到12种中药成分,赤芍查询到123种中药成分,蝉蜕查询到10种中药成分,土鳖虫查询到81种中药成分,蜈蚣查询到23种中药成分,檀香查询到149种中药成分,降香查询到127种中药成分,乳香查询到132种中药成分,酸枣仁查询到47种中药成分,冰片查询到46种中分成分。2.与通心络胶囊中化合物相关的靶基因用上述方法预测得到通心络胶囊中的12味药物共涉及3025个作用靶点,包括 ADORA3、SFTPA1、IRGM、RNASEL、XRCC1、ALPI、SFTPA2、NR0B2、SERPINE1、CYP2A13 等。3.构建的中药成分-药物靶标网络展示及网络特征分析在构建的所有中药成分-药物靶标网络中,节点度排名前20的化合物分别为 resveratrol、Arbutin、Ethanol、Hydroquinone、daidzein、Eugenol、Toluene、Palmitic Acid、Kaempferol、Phenol、Apigenin、inAdenosine Triphosphate、Ellagic Acid、Luteolin、Cholesterol、Sodium Dodecyl Sulfate、Histamine、Taurine、Dibutyl Phthalate、selenomethylselenocysteine,利用Cytoscape(3.4.0)软件进一步对网络中分子与靶基因间的相互关系网的分析发现,此网络具有小世界特性(y=111.67x-1.032,correlation:0.907,R-squared:0.688),说明分子与靶标构成的关系网具有良好的稳定性,提示通心络胶囊中这些活性成分能纠正疾病状态下的机体平衡网络促使其形成新的机体平衡,进而可能起到调控机体的治疗作用。4.与靶基因相关的通路富集分析基于R语言(R3.3.1)进行通路富集分析。分析结果显示:与通心络胶囊靶基因相关通路主要集中在新陈代谢作用、遗传信息过程、环境信息过程、细胞代谢过程、生物过程及人类疾病。参与的新陈代谢作用包括Retinol metabolism、Metabolism of xenobiotics by cytochrome P450、Steroid hormone biosynthesis、Ascorbate and aldarate metabolism 等;参与的遗传信息过程包括 Ribosome、RNA transport、mRNA surveillance pathway、DNA replication等;参与的环境信息过程包括TNF、VEGF、AMPK、PI3K-Akt、Splhingolipid、NF-kappa B、HIF-1、ErbB、MAPK 等信号通络;参与的细胞代谢过程包括 Focal adhesion、Apoptosis-multiple species、Apoptosis、Cell cycle及p53信号通路等;参与的生物过程包括Progesterone-mediated oocyte maturation、Osteoclast differentiation、Longevity regulating pathway-multiple species、Adipocytokine、Toll-like receptor、NOD-like receptor、RIG-I-like receptor、PPAR信号通路等;参与的人类疾病包括癌症、肌萎缩侧索硬化症(ALS)、朊病毒疾病、菌痢、沙门氏菌感染、百日咳、军团病、利什曼病、查加斯病(美洲锥虫病)、疟疾、弓形虫病、结核、丙型肝炎、乙型肝炎、麻疹、甲型流感、HTLV感染单纯疱疹病毒的感染、爱泼斯坦-EB病毒感染、病毒致癌、化学致癌、微小RNA癌症、结直肠癌、肾细胞癌、胰腺癌、子宫内膜癌、胶质瘤、前列腺癌、甲状腺癌黑色素瘤、膀胱癌、慢性粒细胞白血病急性髓系白血病、小细胞肺癌、非-小细胞肺癌、乳腺癌、糖尿病并发症、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、胰岛素抵抗、Ⅱ型糖尿病、铂耐药、内分泌疾病等。小结:本部分研究收集了通心络胶囊上千种药物成分,并通过网络药理学方法构建中药成分-靶标网络,构建中药成分-药物靶标网络,利用Cytoscape(3.4.0)软件进一步对网络中分子与靶基因间的相互关系网进行分析,并基于R语言对通路进行富集分析以阐释通心络胶囊的分子作用机制。通过网络分析通心络胶囊中介数和网络度较高的成分,发现这些成分具有抗炎、抗血小板聚集、解热镇痛、抗肿瘤以及免疫调节等作用。研究发现通心络胶囊主要活性成分靶点主要参与炎症反应、能量代谢、信号传导、离子结合、酶反应等分子反应。进一步的通路富集分析发现这些靶点基因所在的生物通路多涉及到脂质代谢、炎症反应,血管舒张、血管内皮细胞保护、心肌细胞保护等方面,而这可能是通心络胶囊治疗心脑血管疾病的主要机制。结论:1.以脉络学说为指导,围绕冠心病心绞痛这一代表性脉络病变,提炼导师以脉络学说为指导,关于该病病因病机、治法治则、用药规律等学术思想,提出该病病位在心之脉络,“络气郁滞/虚滞、脉络瘀阻、脉络绌急”为其主要病机,总结其在“络以通为用”治则下治疗冠心病心绞痛“调营卫气血”、顺“五脏特性”、“搜剔疏通”用药规律和特色,为后续结合临床医案的数据挖掘分析提供理论支持。2.系统整理导师治疗冠心病心绞痛346例临床医案,采用贝叶斯分析,结合专家经验,提出冠心病心绞痛临床络气虚滞证、络气郁滞证、心络绌急证、气阴两虚证、肝郁气滞心络瘀阻证、脾困胃逆心络瘀阻证、痰浊阻肺心络瘀阻证、肾虚络瘀心络瘀阻证8类证候类型,结合各证型-症状间强弱关系分析各证型主症、次症、兼夹证;采用频数分析方法总结治疗该病高频用药,运用聚类分析提取各证型核心方药,对于基于脉络学说指导冠心病心绞痛临证辨证分型及药物选用具有重要价值。3.以导师治疗冠心病心绞痛专家经验建立专家经验模型,利用贝叶斯算法提取346例冠心病心绞痛临床医案中“病-证-症-法-方-药”核心要素,建立证候模型,并将病证症经验模型融和,建立具有辅助诊疗功能的智能系统。采用随机对照的试验方法,选取40例冠心病心绞痛患者,由导师及诊疗系统分别诊断、开具处方,验证诊疗系统证型判定准确度及处方相似度。结果显示其冠心病证型准确度判断高达75%,且针对冠心病心绞痛方药与其处方相似度较高,进一步证实了其临床实用性。4.选取脉络学说指导下治疗冠心病代表药物通心络胶囊,通过网络药理学方法,利用Cytoscape(3.4.0)软件构建该药中药成分-靶标网络,进一步对网络中分子与靶基因间的相互关系网进行分析,并基于R语言对通路进行富集分析以阐释通心络胶囊的分子作用机制。通过网络分析通心络胶囊中介数和网络度较高的成分,发现其具有抗炎、抗血小板聚集、解热镇痛、抗肿瘤以及免疫调节等作用。主要活性成分靶点参与炎症反应、能量代谢、信号传导、离子结合、酶反应等分子反应。进一步的通路富集分析发现这些靶点基因所在的生物通路多涉及到脂质代谢、炎症反应,血管舒张、血管内皮细胞保护、心肌细胞保护等方面,而这可能是通心络胶囊治疗心血管疾病的主要机制。