洪海藍(lán)，王書怡，李文林，2?，楊麗麗

（1.南京中醫(yī)藥大學(xué)，江蘇 南京 210023；2.江蘇省中醫(yī)外用藥開發(fā)與應(yīng)用工程研究中心，江蘇 南京 210023）

知識(shí)圖譜是一種用于表達(dá)知識(shí)的模型，主要由實(shí)體和實(shí)體之間的關(guān)系組成，其中的三元組（實(shí)體、關(guān)系、實(shí)體）可以通過一系列的操作來表達(dá)知識(shí)［1-2］。中醫(yī)藥知識(shí)圖譜是基于中醫(yī)藥知識(shí)的專業(yè)背景予以構(gòu)建，主要包括病證、證候、病因、病機(jī)、效方配伍等內(nèi)容［3］。知識(shí)圖譜在中醫(yī)藥領(lǐng)域不斷發(fā)展，已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥智能搜索、智能問答、診療經(jīng)驗(yàn)挖掘、輔助決策等應(yīng)用。知識(shí)補(bǔ)全可提升知識(shí)圖譜的質(zhì)量［3-4］。知識(shí)圖譜補(bǔ)全是指在知識(shí)圖譜中，通過預(yù)測出三元組中缺失的部分，使知識(shí)圖譜變得更加完整，該任務(wù)可以分為實(shí)體補(bǔ)全和關(guān)系補(bǔ)全兩類［5-7］。根據(jù)三元組中的實(shí)體和關(guān)系是否在已有的知識(shí)圖譜中，知識(shí)圖譜補(bǔ)全可以分為靜態(tài)知識(shí)圖譜補(bǔ)全和動(dòng)態(tài)知識(shí)圖譜補(bǔ)全兩種［8-9］。靜態(tài)知識(shí)圖譜補(bǔ)全是補(bǔ)全已知實(shí)體之間的隱含關(guān)系或補(bǔ)全存在于知識(shí)圖譜中的實(shí)體屬性；動(dòng)態(tài)知識(shí)圖譜補(bǔ)全是能夠建立知識(shí)圖譜與外界的關(guān)聯(lián)，從而擴(kuò)大知識(shí)圖譜的實(shí)體集、關(guān)系集以及三元組集［9-12］。當(dāng)前大多數(shù)中醫(yī)藥知識(shí)圖譜實(shí)現(xiàn)了圖譜的構(gòu)建，并沒有對(duì)知識(shí)圖譜進(jìn)行補(bǔ)全完善。為此，針對(duì)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的特點(diǎn)提出了一種融合知識(shí)圖譜與數(shù)據(jù)挖掘方法的領(lǐng)域知識(shí)圖譜補(bǔ)全方法。并以海洋中藥知識(shí)圖譜（CMMKG）為數(shù)據(jù)源，獲取數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，將挖掘結(jié)果補(bǔ)充到海洋中藥知識(shí)圖譜中，以提升海洋中藥知識(shí)圖譜的質(zhì)量。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 海洋中藥知識(shí)圖譜的挖掘技術(shù)線路

本研究以海洋中藥知識(shí)圖譜為數(shù)據(jù)源，按照智能檢索、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等流程實(shí)現(xiàn)海洋中藥挖掘和海洋中藥知識(shí)圖譜補(bǔ)全。具體流程見圖1。

圖1 海洋中藥知識(shí)圖譜的數(shù)據(jù)挖掘流程

智能檢索：首先根據(jù)輸入的檢索詞對(duì)海洋中藥知識(shí)圖譜進(jìn)行智能檢索。檢索詞可以是功效詞、主治詞、海洋效方類型等，判斷檢索詞選擇對(duì)應(yīng)的nGQL 語句檢索海洋效方。其次根據(jù)從海洋中藥知識(shí)圖譜中檢索出的其他概念類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，將檢索到的所有數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源。

數(shù)據(jù)清洗：將從海洋中藥知識(shí)圖譜中檢索到的數(shù)據(jù)源進(jìn)行清洗。如刪除效方配伍中中藥的單位屬性（g、mL、適量、個(gè)、具）等；對(duì)異名同義的中藥進(jìn)行術(shù)語規(guī)范和其他類型術(shù)語規(guī)范；剔除用藥僅為一味中藥或一種提取物的海洋中藥相關(guān)效方等。

數(shù)據(jù)挖掘：將篩選出來的最終數(shù)據(jù)利用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法，根據(jù)不同的挖掘需要，設(shè)置支持度、置信度進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。如找出具有某種功效或主治某種病癥的海洋中藥相關(guān)效方的藥物配伍關(guān)系中隱含的規(guī)律，或者具有某種功效和治療某種疾病的海洋中藥的性味歸經(jīng)、營養(yǎng)成分。

數(shù)據(jù)分析：從中醫(yī)藥或者現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的角度對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘結(jié)果進(jìn)行分析，并將關(guān)聯(lián)關(guān)系補(bǔ)充到海洋中藥知識(shí)圖譜庫中，為海洋中藥知識(shí)圖譜提供更豐富的知識(shí)表示方式，形成更為完備的海洋中藥知識(shí)圖譜。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究以前期構(gòu)建的海洋中藥知識(shí)圖譜為數(shù)據(jù)源，目前海洋中藥知識(shí)圖譜以海洋中藥相關(guān)效方和海洋中藥為核心，包含實(shí)體18 744 個(gè)，關(guān)系30 664 條［13-14］。以補(bǔ)腎功效為例，以“壯陽補(bǔ)腎”“補(bǔ)腎壯陽”“暖腎壯陽”“補(bǔ)腎”“補(bǔ)腎壯腰”“補(bǔ)腎固精”“溫腎”“補(bǔ)腎壯骨”“補(bǔ)腎生血”等40 個(gè)補(bǔ)腎功效詞語為檢索詞，檢索補(bǔ)腎類海洋中藥和海洋中藥相關(guān)效方，并分析海洋中藥的性味歸經(jīng)、營養(yǎng)成分、功效、主治和海洋中藥相關(guān)效方的配伍、功效、主治。

2 海洋中藥知識(shí)挖掘

知識(shí)圖譜和關(guān)聯(lián)規(guī)則是數(shù)據(jù)挖掘和人工智能領(lǐng)域的重要工具，它們的有效結(jié)合可以提供更豐富的知識(shí)表示，從而推斷出更多的見解和理解［4，15］。知識(shí)圖譜可以用作關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的數(shù)據(jù)源，而關(guān)聯(lián)規(guī)則算法挖掘出的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以補(bǔ)充知識(shí)圖譜，并幫助驗(yàn)證和修正已有的實(shí)體和關(guān)系。本研究將關(guān)聯(lián)規(guī)則、聚類和知識(shí)圖譜結(jié)合，在海洋中藥知識(shí)圖譜中從功效、主治、成分、配伍、性味歸經(jīng)等角度進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，并對(duì)挖掘結(jié)果進(jìn)行分析和對(duì)海洋中藥知識(shí)圖譜的知識(shí)補(bǔ)全［16］。

2.1 基于知識(shí)圖譜的海洋中藥數(shù)據(jù)挖掘

每一味海洋中藥都具有性味歸經(jīng)、功效主治、化學(xué)成分等屬性特征。不同中藥在配伍應(yīng)用時(shí)，其屬性特征之間也形成了多維的配伍關(guān)系。為多角度揭示海洋中藥配伍應(yīng)用時(shí)隱含的配伍規(guī)律，本研究對(duì)藥物屬性特征之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行了分析挖掘。使用nGQL 語句共檢索到鮸魚、烏賊魚蛋、海狗腎、鮑魚肉、對(duì)蝦、海牛、海馬等補(bǔ)腎類海洋中藥51 味。結(jié)果見圖2。

圖2 補(bǔ)腎類海洋中藥

檢索51 味補(bǔ)腎類海洋中藥的主治經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，能夠治療178種疾病或癥狀。結(jié)果見圖3。

圖3 補(bǔ)腎類海洋中藥的主治

檢索51味補(bǔ)腎類海洋中藥的性味歸經(jīng)見圖4。對(duì)這些性味歸經(jīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，一共獲得21 個(gè)性味歸經(jīng)詞，見表1。對(duì)51 味補(bǔ)腎類海洋中藥的性味歸經(jīng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則，設(shè)置支持度大于等于20%和置信度大于等于85%，結(jié)果見表2，將挖掘結(jié)果提交中醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)＜以u(píng)價(jià)，表明補(bǔ)腎類海洋中藥以性溫，味咸，歸肝、腎兩經(jīng)為主。

表1 補(bǔ)腎類海洋中藥的性味歸經(jīng)關(guān)聯(lián)規(guī)則

表2 相關(guān)效方的海洋中藥表

圖4 補(bǔ)腎類海洋中藥的性味歸經(jīng)

2.2 基于知識(shí)圖譜的海洋中藥相關(guān)效方核心配伍挖掘

海洋中藥知識(shí)圖譜含有大量具有補(bǔ)腎作用的海洋中藥相關(guān)效方，使用nGQL 語句進(jìn)行查詢，從中檢索到補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方123 首，結(jié)果見圖5。

圖5 補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方

進(jìn)一步檢索發(fā)現(xiàn)123 首補(bǔ)腎類的海洋中藥相關(guān)效方來自梅花參、海狗腎、海龍、海馬、海參等54味海洋中藥結(jié)果見圖6。通過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，海馬、海狗腎、海參、石首魚是補(bǔ)腎效方中的常用海洋中藥，結(jié)果見表2。

圖6 補(bǔ)腎類海洋中藥及相關(guān)效方

分析海洋中藥相關(guān)效方的主治信息，表明123 首海洋中藥相關(guān)效方主治147 種病癥，頻次由高到低的前10個(gè)依次為陽痿、遺精、小兒遺尿、早泄、糖尿病、腎虛陽痿、氣血雙虧、高血壓、體虛、淋巴結(jié)核等。結(jié)果見圖7。

圖7 補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方的主治

對(duì)123 首海洋中藥相關(guān)效方的配伍藥物進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，剔除補(bǔ)腎類僅為一味中藥或一種提取物的海洋中藥相關(guān)效方，最終獲得補(bǔ)腎類效方83 首。對(duì)效方的配伍進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，將中藥和食材名稱進(jìn)行規(guī)范，結(jié)果見表3。

表3 中藥名稱規(guī)范化記錄

本研究共納入與海洋中藥相關(guān)的補(bǔ)腎類效方83 首，涉及275 味中藥，如肉蓯蓉、海馬、巴戟天、海狗腎、當(dāng)歸、海參、枸杞子、菟絲子、破故紙、杜仲等。頻次統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，海參、海馬和海狗腎這3 味海洋中藥是較為常用補(bǔ)腎海洋中藥，與有多首海洋中藥相關(guān)效方的海洋中藥基本一致。巴戟天、當(dāng)歸、肉蓯蓉、菟絲子、枸杞子、破故紙、杜仲常與補(bǔ)腎類海洋中藥配伍使用。結(jié)果見圖8。

圖8 補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方的前10味中藥統(tǒng)計(jì)圖

對(duì)83 首補(bǔ)腎類海洋中藥效方中出現(xiàn)頻次＞5 的21 味中藥進(jìn)行層次聚類分析，并生成樹狀圖，結(jié)果見圖9。圖中縱坐標(biāo)代表中藥之間的距離，橫標(biāo)則代表相對(duì)應(yīng)的中藥，中藥聚為同一集合的距離越短，表明其關(guān)聯(lián)性就越強(qiáng)。當(dāng)縱坐標(biāo)坐標(biāo)距離取2.1 時(shí)，得到4 組補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方的核心中藥組合。組1：黃芪、山藥、海狗腎；組2：當(dāng)歸、龜甲、牡蠣、海參、糧酒；組3：杜仲、枸杞子、菟絲子、巴戟天、補(bǔ)骨脂、牛膝；組4：肉蓯蓉、黑附子、丁香、人參、鹿茸、海馬、熟地黃。

圖9 藥頻次大于5的層次聚類分析樹狀圖

設(shè)置置信度大于80%，支持度大于等于4.5%，對(duì)補(bǔ)腎類效方的配伍進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，結(jié)果顯示：海洋中藥知識(shí)圖譜中共隱含有50 項(xiàng)補(bǔ)腎類關(guān)聯(lián)項(xiàng)集，其中置信度為100%的15項(xiàng)關(guān)聯(lián)項(xiàng)集見表4。

表4 補(bǔ)腎類效方的中藥關(guān)聯(lián)規(guī)則

將83 首補(bǔ)腎類效方關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果轉(zhuǎn)換成三元組補(bǔ)充到海洋中藥知識(shí)圖譜中，2 項(xiàng)關(guān)聯(lián)關(guān)系以丁香-＞肉蓯蓉為例，轉(zhuǎn)換成1個(gè)三元組（丁香，補(bǔ)腎核心配伍，肉蓯蓉）。3 項(xiàng)關(guān)聯(lián)關(guān)系以丁香，巴戟天-＞肉蓯蓉為例，轉(zhuǎn)換成3個(gè)三元組［（丁香，補(bǔ)腎核心配伍，巴戟天）（丁香，補(bǔ)腎核心配伍，肉蓯蓉）（巴戟天，補(bǔ)腎核心配伍，肉蓯蓉）］建立補(bǔ)腎核心配伍關(guān)系，形成更為完整的補(bǔ)腎類海洋中藥核心配伍關(guān)系，結(jié)果見圖10。結(jié)合層次聚類的分析結(jié)果，表明補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方是多以海馬、丁香、肉蓯蓉；海馬、肉蓯蓉、熟地黃、鹿茸和杜仲、枸杞子、菟絲子、巴戟天、牛膝等核心藥為中心進(jìn)行藥味的加減擴(kuò)展。

3 小結(jié)

知識(shí)圖譜作為一種能夠使領(lǐng)域知識(shí)有效管理和應(yīng)用的新技術(shù)，在中醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。當(dāng)前中醫(yī)藥領(lǐng)域構(gòu)建了規(guī)模不等的領(lǐng)域知識(shí)圖譜，但大多數(shù)研究成果僅實(shí)現(xiàn)了圖譜的構(gòu)建，并沒有進(jìn)行知識(shí)圖譜補(bǔ)全。而對(duì)知識(shí)圖譜進(jìn)行分析挖掘，知識(shí)補(bǔ)全，不僅可提升知識(shí)圖譜的質(zhì)量，也可為基于知識(shí)圖譜形成的語義化數(shù)據(jù)源有效開展知識(shí)服務(wù)提供支撐。

本研究以構(gòu)建的海洋中藥知識(shí)圖譜為數(shù)據(jù)源，提出了一種針對(duì)領(lǐng)域知識(shí)圖譜的特點(diǎn)提出了一種融合知識(shí)圖譜與數(shù)據(jù)挖掘方法的領(lǐng)域知識(shí)圖譜補(bǔ)全方法。并以補(bǔ)腎功效為例，通過從知識(shí)圖譜中進(jìn)行補(bǔ)腎類海洋中藥及其效方的檢索，對(duì)知識(shí)圖譜中隱含的補(bǔ)腎類海洋中藥及其構(gòu)成的海洋中藥相關(guān)效方進(jìn)行了分析?；谶@種思路，共從知識(shí)圖譜中分析出具有補(bǔ)腎功效的海洋中藥51 味，以這些海洋中藥為中心的補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方123 首，進(jìn)一步對(duì)這些海洋中藥的成分、性味歸經(jīng)分析。通過對(duì)海洋中藥相關(guān)效方中核心方藥及其配伍關(guān)系的發(fā)現(xiàn)，挖掘補(bǔ)腎類效方83 首、涉及相關(guān)中藥一共275 味。層次聚類和關(guān)聯(lián)規(guī)則分析結(jié)果表明，83 首補(bǔ)腎類海洋中藥相關(guān)效方中存在4 組核心藥組合。將這些新發(fā)現(xiàn)的海洋中藥相關(guān)效方、效方中的核心藥組補(bǔ)充到海洋中藥知識(shí)圖譜中，有效提升了海洋中藥知識(shí)圖譜的完整性及知識(shí)圖譜的質(zhì)量，相關(guān)結(jié)果不僅為中醫(yī)藥領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘及知識(shí)圖譜補(bǔ)全提供了參考，也為進(jìn)一步促進(jìn)海洋中藥知識(shí)的傳播與應(yīng)用提供了更全面的知識(shí)平臺(tái)。