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Article de recherche

Analyse des règles de prescription de médicaments à base de plantes chinoises pour l'exacerbation aiguë de la fibrose pulmonaire idiopathique basée sur l'exploration de données

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DOI :

10.3791/71558

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1 septembre 2026

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Dans cet article

Résumé

Cette étude a appliqué des approches de fouille de données pour caractériser les schémas de prescription de la médecine traditionnelle chinoise lors de l'exacerbation aiguë de la fibrose pulmonaire idiopathique (AE-IPF). À partir de 84 prescriptions issues de la pratique clinique du professeur Xu Zhiying, des plantes médicinales à haute fréquence, des associations fondamentales et des formules potentielles ont été identifiées, fournissant des indications structurées pour des validations cliniques et expérimentales futures.

Résumé

L'exacerbation aiguë de la fibrose pulmonaire idiopathique (EPA-FPI) est une complication potentiellement mortelle, pour laquelle les options thérapeutiques efficaces sont limitées et dont la mortalité est élevée. Bien que la médecine traditionnelle chinoise soit de plus en plus utilisée comme approche complémentaire, les schémas de prescription et les principes thérapeutiques potentiels des praticiens expérimentés de médecine traditionnelle chinoise pour l'EPA-FPI restent insuffisamment caractérisés. Cette étude visait à décrire les schémas de prescription de médecine traditionnelle chinoise utilisés par le professeur Xu Zhiying pour l'exacerbation aiguë de la fibrose pulmonaire idiopathique (EPA-FPI), à l'aide de techniques de fouille de données. Les dossiers médicaux des patients diagnostiqués avec une EPA-FPI et traités à l'Hôpital provincial de médecine traditionnelle chinoise du Zhejiang entre septembre 2019 et décembre 2020 ont été analysés de manière rétrospective. Un total de 84 prescriptions provenant de 42 patients ont été collectées et saisies dans la Plateforme informatique de transmission de la médecine traditionnelle chinoise. Les caractéristiques des prescriptions ont été analysées par analyse de fréquence, extraction de règles d'association et clustering hiérarchique par entropie. Parmi les 112 plantes médicinales identifiées, la fréquence cumulée atteignait 3 004, et 22 plantes ont été utilisées plus de 50 fois. Les plantes les plus fréquemment utilisées incluaient Radix Scutellariae, Bulbus Fritillariae Thunbergii Miq., Pinellia ternata, Forsythia suspensa, Radix et Rhizoma Salviae Miltiorrhizae et Magnolia officinalis. Les distributions prédominantes concernaient les méridiens du poumon, de l'estomac, de la rate, du foie et du gros intestin. L'analyse des règles d'association a permis d'identifier 11 combinaisons fondamentales de plantes, dont les valeurs de support variaient entre 50 et 84, les valeurs de confiance entre 0,82 et 1,00, et les valeurs d'elevation supérieures à 1, indiquant des associations positives stables entre les combinaisons de plantes. Le clustering hiérarchique par entropie a permis de générer quatre formules candidates caractérisées par des effets de dissipation de la chaleur, de résolution des glaires, d'élimination des toxines et de soutien de la rate. Cette étude a caractérisé de manière systématique les schémas de prescription d'un expert pour l'EPA-FPI et fournit des hypothèses pouvant être validées ultérieurement par des études cliniques et expérimentales.

Introduction

La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est le type le plus fréquent de pneumonie interstitielle idiopathique. Cette affection pulmonaire fibrosante progressive et irréversible est provoquée par une lésion épithéliale, une activation des fibroblastes et un dépôt excessif de matrice extracellulaire, entraînant finalement une détérioration de la fonction pulmonaire et une insuffisance respiratoire1. Malgré les progrès réalisés dans les traitements antifibrosants, notamment le pirfénidone et le nintédanib, le pronostic clinique de la FPI reste sombre, en particulier chez les patients présentant une exacerbation aiguë de la FPI (EA-FPI), un événement clinique dévastateur caractérisé par une détérioration rapide et une forte mortalité. Ses manifestations cliniques incluent une dyspnée progressive et une diminution de la fonction pulmonaire, entre autres2. Actuellement, le taux d'incidence de la FPI augmente, avec une incidence annuelle mondiale variant de 0,2 à 93,7 cas pour 100 000 personnes3. Lors d'une EA-FPI, il se produit une intensification rapide de la réponse inflammatoire, impliquant une apoptose excessive des cellules épithéliales alvéolaires, une inflammation neutrophile et une activation anormale de cytokines telles que l'IL-23 et l'IL-17A4, conduisant souvent au décès par insuffisance respiratoire, avec un taux de mortalité pouvant atteindre 50 %5. Toutefois, les stratégies thérapeutiques actuelles contre l'EA-FPI restent insuffisantes. Bien que les corticostéroïdes soient largement utilisés en pratique clinique, leur efficacité fait débat, et un traitement immunosuppresseur peut s'accompagner d'effets indésirables importants6,7. De plus, aucune intervention pharmacologique standardisée n'a été établie pour prévenir efficacement la progression de la maladie ou améliorer la survie durant les épisodes d'EA-FPI. Par conséquent, l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques dotées d'un potentiel de régulation multi-cibles est devenue une priorité de recherche majeure.

Dans la prise en charge clinique à long terme de la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI), la médecine traditionnelle chinoise (MTC) est de plus en plus étudiée comme approche thérapeutique complémentaire. Selon la théorie de la MTC, la pathogenèse fondamentale de la FPI est l’obstruction des collatéraux pulmonaires. L’exacerbation aiguë de la FPI (AE-FPI) se manifeste souvent par des syndromes tels que l’obstruction pulmonaire par des glaires troubles, l’intrication de glaires et de chaleur, ou une double déficience du Qi et du Yin8,9. Des preuves croissantes indiquent que des formules composées d’herbes chinoises basées sur la différenciation des syndromes peuvent réguler les réponses inflammatoires, le stress oxydatif, le déséquilibre immunitaire et la progression fibreuse par des mécanismes multi-composants et multi-cibles. Plusieurs études cliniques et expérimentales ont montré des effets bénéfiques potentiels des médicaments à base de plantes chinoises pour améliorer les symptômes respiratoires et ralentir la progression de la fibrose pulmonaire. Toutefois, la plupart des études antérieures se sont concentrées sur la FPI à un stade stable, tandis que les principes thérapeutiques et les caractéristiques des prescriptions spécifiquement ciblées contre l’AE-FPI restent insuffisamment étudiés. Des associations d’herbes tonifiantes (telles que Astragalus membranaceus), d’herbes résolvant les glaires (telles que Bulbus Fritillariae Thunbergii Miq.) et d’herbes éliminant la chaleur (telles que Radix Scutellariae) peuvent atténuer de manière significative les symptômes cliniques chez les patients atteints de FPI10,11. Néanmoins, plusieurs lacunes importantes persistent. Premièrement, les études existantes sur les médicaments à base de plantes chinoises pour la FPI portent principalement sur la prise en charge des maladies chroniques, tandis que les investigations systématiques ciblant la phase d’exacerbation aiguë sont limitées. Deuxièmement, l’expérience clinique traditionnelle est souvent transmise par des rapports de cas individuels ou par consensus d’experts, et des approches objectives permettant d’identifier les profils de prescription et les associations fondamentales d’herbes font encore défaut. Troisièmement, les principes thérapeutiques potentiels et les formules candidates utilisés par les cliniciens expérimentés pour l’AE-FPI n’ont pas été suffisamment caractérisés à l’aide d’approches analytiques modernes. Les données actuelles portent principalement sur la phase stable de la FPI, avec un manque d’exploration systématique des profils de différenciation des syndromes, des principes thérapeutiques et des mécanismes d’action durant l’AE-FPI12. En outre, la transmission des formules empiriques traditionnelles repose souvent sur des synthèses de cas, et les analyses de fouille de données à grand échantillon sont rares, ce qui entrave la standardisation et la diffusion des connaissances en MTC13,14.

Le professeur Xu Zhiying, spécialiste principal en médecine respiratoire au centre hospitalier provincial de médecine traditionnelle chinoise du Zhejiang, a accumulé une longue expérience clinique dans la différenciation des syndromes et la gestion des prescriptions pour les maladies pulmonaires interstitielles, notamment la fibrose pulmonaire idiopathique (IPF) et ses exacerbations aiguës (AE-IPF)11. Son approche thérapeutique intègre des théories traditionnelles de la MTC, telles que la chaleur-phlegme obstruant le poumon et l'obstruction des collatéraux pulmonaires, combinées à une prise de décision clinique individualisée. Des études antérieures ont indiqué que l'expérience prescriptive de praticiens expérimentés en MTC peut offrir des aperçus précieux pour la standardisation et la transmission de stratégies complexes de traitement à base de plantes médicinales, grâce à des approches d'analyse de données. Toutefois, la présente étude ne vise pas à établir les prescriptions du professeur Xu comme des règles thérapeutiques universelles ni à confirmer leur efficacité clinique, mais plutôt à caractériser systématiquement ses schémas prescriptifs comme une expérience clinique représentative, afin de générer des hypothèses et permettre une validation ultérieure. Les méthodes d'analyse de données (DM) offrent une approche systématique pour analyser des ensembles de données cliniques complexes et extraire des schémas thérapeutiques cachés11. Grâce à l'analyse des règles d'association, aux algorithmes de regroupement et à la visualisation en réseau, les méthodes DM permettent d'identifier les plantes médicinales fréquemment utilisées, les combinaisons clés et les formules potentiellement nouvelles, facilitant ainsi la transformation des connaissances cliniques empiriques en stratégies thérapeutiques structurées et fondées sur des preuves13,14. Cette étude avait donc pour objectif de caractériser systématiquement les schémas prescriptifs de médecine traditionnelle chinoise utilisés par le professeur Xu Zhiying dans le traitement de l'AE-IPF, en s'appuyant sur des techniques d'analyse de données. Plus précisément, elle s'est concentrée sur l'identification des plantes médicinales fréquemment utilisées, des schémas d'association et des combinaisons de formules potentielles, sans évaluer l'efficacité thérapeutique. Les résultats visent à fournir des informations structurées sur l'expérience clinique d'un expert et à générer des hypothèses destinées à être validées par des études cliniques et expérimentales ultérieures. Nous avons émis l'hypothèse que l'analyse par fouille de données pourrait révéler des caractéristiques prescriptives cohérentes, identifier des combinaisons végétales fondamentales et proposer des formules candidates reflétant les principes thérapeutiques du traitement de l'AE-IPF. L'originalité de cette étude réside dans son accent mis sur la phase d'exacerbation aiguë de l'IPF, dans l'intégration de données prescriptives cliniques à grande échelle avec des approches analytiques modernes, ainsi que dans l'identification systématique de règles médicamenteuses issues de l'expérience d'un clinicien expert. Ces résultats pourraient fournir des informations structurées sur les caractéristiques des prescriptions et soutenir des études futures de validation clinique et expérimentale.

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Protocole

Cette étude a été approuvée par le Comité d'éthique de l'Hôpital affilié n°1 de l'Université de médecine chinoise du Zhejiang (n° d'approbation : 2020-KL-072-01). En raison du caractère rétrospectif de l'étude et de l'utilisation de dossiers médicaux existants, le consentement éclairé a été dispensé. La confidentialité des patients a été préservée tout au long de l'extraction et de l'analyse des données, et seule une information anonymisée a été utilisée à des fins de recherche.

Source des données

Les dossiers médicaux des patients diagnostiqués avec une FPI-AG et traités par le professeur Xu au Centre hospitalier provincial de médecine traditionnelle chinoise du Zhejiang entre septembre 2019 et décembre 2020 ont été révisés de manière rétrospective. Au total, 96 patients atteints de FPI-AG ont été initialement sélectionnés. Après application des critères prédéfinis d'inclusion et d'exclusion, 42 patients éligibles ont été retenus, et 84 ordonnances complètes de médecine traditionnelle chinoise ont été obtenues pour une analyse ultérieure par extraction de données. Ces 84 ordonnances provenaient de 42 patients, chaque ordonnance représentant un ajustement clinique indépendant fondé sur la différenciation des syndromes et reflétant les décisions réelles de prescription pendant la période de traitement de la FPI-AG. Chaque ordonnance a été considérée comme une unité d'analyse indépendante, et toutes les ordonnances provenaient de la pratique clinique réelle durant la phase d'exacerbation aiguë. Critères diagnostiques : Le diagnostic de FPI-AG a été établi selon les critères diagnostiques pour les maladies pulmonaires interstitielles publiés par la Société européenne de pneumologie (ERS) et la Société américaine de thoracologie (ATS) en 201815, ainsi que selon le consensus d'experts chinois sur le diagnostic et le traitement de l'exacerbation aiguë de la fibrose pulmonaire idiopathique élaboré par le groupe des maladies pulmonaires interstitielles de la Société chinoise de pneumologie16. Les critères d'inclusion comprennent : répondre aux critères diagnostiques de la FPI et se trouver en phase d'exacerbation aiguë ; satisfaire aux critères diagnostiques de la FPI-AG selon la théorie par stades du professeur Xu pour le traitement de la FPI, avec une différenciation des syndromes en médecine traditionnelle chinoise identifiée comme un syndrome de chaleur-phlegme obstruant le poumon ou un syndrome de phlegme-humidité obstruant le poumon ; présenter une aggravation respiratoire typique ou une détérioration aiguë survenue dans le mois précédent ; un scanner thoracique à haute résolution (HRCT) révélant de nouvelles opacités en verre dépoli ou des condensations superposées aux réticulations ou à la cloisonnement préexistants ; absence d'infection pulmonaire confirmée. Les critères d'exclusion incluent les patients souffrant de maladies primaires graves telles que des troubles cardiovasculaires ou cérébrovasculaires, des maladies du système hématopoïétique ou des troubles psychiatriques ; les patients présentant une cor pulmonale ou une insuffisance respiratoire ; les femmes enceintes ou allaitantes, ainsi que celles ayant une allergie connue à l'un des composants du médicament étudié ; les patients présentant une mauvaise observance (incapacité à suivre le traitement comme requis, ou arrêt volontaire du traitement).

Étant donné qu'il s'agissait d'une étude observationnelle rétrospective fondée sur des dossiers médicaux existants, la randomisation et l'aveugle n'étaient pas applicables. Le plan de l'étude visait à identifier les schémas de prescription plutôt qu'à évaluer l'efficacité du traitement. Par conséquent, les résultats cliniques tels que le taux d'amélioration des symptômes, la durée d'hospitalisation et les critères d'évaluation prédéfinis n'ont pas été analysés dans cette étude de fouille de données.

Normalisation de la nomenclature des herbes médicinales chinoises

La nomenclature des médicaments à base de plantes a été normalisée selon la Pharmacopée chinoise (édition 2015)17 et la deuxième édition de la Materia Medica chinoise (Nouvelle édition du siècle)18. Chaque plante a été convertie en un format codé normalisé avant l'analyse statistique. Les différents synonymes, formes de transformation et variations régionales de dénomination désignant le même matériau médicinal ont été regroupés en une seule entrée standardisée. Le jeu de données final normalisé a été examiné indépendamment par deux chercheurs avant d'être importé dans la plateforme d'analyse. Les matériaux médicinaux dont les méthodes de transformation n'étaient pas précisées — comme la racine de pivoine blanche, le rhizome d'atractylode blanc et l'éphédra — ont été enregistrés sous leur forme brute. Pour les plantes possédant plusieurs noms n'affectant ni leur efficacité ni leurs indications, une norme de dénomination unique a été appliquée.

Saisie et vérification de la prescription

Les médicaments sélectionnés ont été saisis dans une plateforme informatisée d'analyse des ordonnances et de transmission de la médecine traditionnelle chinoise, afin de procéder à une analyse de fouille de données ultérieure. Afin d'assurer l'exhaustivité et la précision, une procédure normalisée de gestion des données a été mise en œuvre. Deux chercheurs indépendants ont effectué séparément l'extraction et la saisie des données, et les divergences ont été examinées et résolues par un clinicien expérimenté disposant de plus de 15 ans d'expérience en médecine respiratoire et en pratique de la MTC. Les informations extraites concernant les ordonnances ont été vérifiées par comparaison avec les dossiers médicaux électroniques originaux. Les dossiers présentant des composants d'ordonnance incomplets, des noms de plantes non clairs ou des informations sur les médicaments incohérentes ont été exclus avant l'analyse. Les profils de prescription ont été explorés à l'aide des fonctions d'analyse de cas médicaux et d'analyse d'ordonnances intégrées à la plateforme de fouille de données.

Flux de travail de l'exploration de données et évaluation des résultats

Le flux de travail analytique global comprenait quatre étapes séquentielles. Premièrement, les données standardisées de prescriptions ont été importées dans la plateforme informatisée d'analyse de données en médecine traditionnelle chinoise. Deuxièmement, une analyse de fréquence a été réalisée afin d'identifier les herbes couramment utilisées, la fréquence des herbes et la fréquence cumulative d'application étant considérées comme les principaux critères d'évaluation. Troisièmement, une analyse des règles d'association fondée sur l'algorithme Apriori a été effectuée pour déterminer les associations principales d'herbes, les valeurs de support et de confiance servant d'indicateurs quantitatifs d'évaluation. Enfin, une analyse de regroupement par regroupement entropique a été menée afin de générer des formules potentiellement nouvelles, et les associations extraites ont été interprétées selon la théorie de la MTC et des données pharmacologiques antérieures.

Étant donné que cette étude visait à identifier les schémas de prescription plutôt qu'à comparer les effets d'interventions, les statistiques classiques de test d'hypothèse n'étaient pas applicables. Des analyses statistiques descriptives ont été réalisées afin de résumer les fréquences des plantes médicinales et les catégories thérapeutiques. La robustesse des règles d'association a été évaluée à l'aide de plusieurs indicateurs quantitatifs, notamment le support, la confiance et le lift. Le support reflétait la fréquence d'apparition des associations de plantes, la confiance représentait la probabilité conditionnelle entre les plantes associées, et des valeurs de lift supérieures à 1 indiquaient des corrélations positives allant au-delà d'une co-occurrence aléatoire. Ces paramètres quantitatifs ont été utilisés pour évaluer la force et la fiabilité des schémas de prescription identifiés. La force des associations a été évaluée quantitativement à l'aide des valeurs de support, de confiance et de lift, tandis que des paramètres de regroupement fondés sur l'entropie ont été utilisés pour identifier d'éventuelles combinaisons de formules.

Analyse de fréquence des plantes médicinales

La fréquence des plantes médicinales a été définie comme le nombre cumulé d'occurrences de chaque plante dans l'ensemble des 84 prescriptions. Une analyse de fréquence a été réalisée à l'aide d'un graphique croisé dynamique Excel afin de classer les plantes selon leur nombre total d'occurrences, et les plantes présentant les fréquences les plus élevées ont été regroupées dans une liste de haute fréquence. À partir de ces résultats de fréquence, nous avons approfondi l'analyse des propriétés médicinales des plantes, incluant les quatre natures (froid, chaud, tiède, frais), les cinq saveurs (acide, amer, doux, piquant, salé) et l'affinité pour les méridiens (par exemple, méridiens du poumon, de la rate), afin de résumer les caractéristiques générales des prescriptions et les principes de combinaison du point de vue de la théorie des propriétés en médecine traditionnelle chinoise.

Analyse des règles relatives aux médicaments sur ordonnance

L'analyse des règles d'association a été réalisée à l'aide de l'algorithme Apriori dans le logiciel IBM SPSS Modeler. Chaque prescription a été considérée comme une «transaction» et chaque plante comme un «élément». Les combinaisons fréquentes de médicaments ainsi que leurs relations internes ont été explorées par analyse de réseau complexe. Les paramètres principaux ont été définis préalablement à l'analyse. Le seuil minimal de support a été fixé à 50 prescriptions, garantissant ainsi que seules les combinaisons de plantes fréquemment observées soient conservées. Étant donné que le jeu de données comprenait 84 prescriptions, la fréquence absolue de support ne pouvait excéder 84 occurrences. Le seuil de confiance a été fixé à 0,8, ce qui signifie que lorsque la plante A était présente, la probabilité de co-apparition de la plante B dépassait 80 %, assurant ainsi la fiabilité des règles d'association extraites. Toutefois, comme la confiance est asymétrique et peut être influencée par la fréquence de base de la plante conséquente, des valeurs de lift ont été calculées en complément afin de déterminer si la co-apparition observée excédait les attentes aléatoires. Une valeur de lift supérieure à 1 indiquait une association positive, une valeur égale à 1 indiquait une indépendance, et une valeur inférieure à 1 indiquait une association négative. Les règles satisfaisant les critères de support ≥50, confiance ≥0,80 et lift >1 ont été considérées comme significatives et conservées pour interprétation. Les règles retenues ont été exportées puis classées selon leurs valeurs de support, de confiance et de lift afin de résumer systématiquement les combinaisons principales de plantes et les schémas de compatibilité potentiels pour l'AE-IPF.

Analyse de formule nouvelle

Par la suite, une analyse de formule novatrice a été réalisée à l'aide de la méthode de regroupement par entropie du système complexe. Cette analyse a été effectuée à l'aide de la plateforme informatisée de fouille de données en médecine traditionnelle chinoise. Premièrement, en utilisant la matrice de données formule–plante précédemment construite, nous avons fixé le degré de corrélation à 8 afin de contrôler le nombre et la cohésion des combinaisons centrales de plantes, et le degré de pénalité à 2 afin de limiter l'intensité des associations, garantissant ainsi la pertinence clinique des combinaisons extraites. Après la configuration des paramètres, le “Combinaisons d'extraits” Une fonction du logiciel a été appliquée afin d'identifier automatiquement des associations centrales implicites et fortement corrélées entre plantes médicinales, selon une méthode d'information mutuelle améliorée et un algorithme de regroupement par entropie complexe. La plateforme a ensuite regroupé et intégré ces associations centrales afin de générer finalement des formules novatrices potentielles pour le traitement de la FPI-AG. La fiabilité des associations centrales extraites et des formules candidates a été évaluée selon trois approches : une évaluation de la cohérence avec les résultats concernant les plantes médicinales à haute fréquence d'utilisation ; une comparaison avec les principes thérapeutiques classiques de la médecine traditionnelle chinoise (MTC) appliqués à la FPI-AG ; et une interprétation fondée sur les mécanismes pharmacologiques précédemment rapportés pour des plantes médicinales représentatives. Ces procédures ont été utilisées comme approches de validation interne afin d'améliorer l'interprétabilité clinique des profils de prescriptions identifiés.

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Résultats

Analyse de fréquence des plantes médicinales

Un total de 112 sortes d'herbes ont été identifiées à partir du même jeu de données analytiques composé de 84 ordonnances de MTC provenant de 42 patients atteints de FPI-EP. Une analyse de fréquence a été effectuée sur ce jeu de données afin de caractériser la répartition générale et les schémas de récurrence de l'utilisation des herbes. Parmi les 112 médicaments à base de plantes identifiés, 22 herbes ont été utilisées plus de 50 f...

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Discussion

La fibrose pulmonaire idiopathique (IPF) est une maladie pulmonaire fibrosante chronique et progressive, et une affection réfractaire du système respiratoire. Elle est principalement provoquée par une structure anormale du tissu pulmonaire et par le dépôt de matrice extracellulaire dans les poumons19. Les patients atteints de IPF présentent souvent des caractéristiques typiques telles qu'une inflammation chronique, une diminution de la fonction pulmonaire et une fibrose pulmonaire

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu’ils n’ont aucun conflit d’intérêts.

Remerciements

Cette étude a reçu un financement dans le cadre du projet de recherche sur le schéma thérapeutique du traitement étagé du professeur Xu Zhiying appliqué à la fibrose interstitielle pulmonaire idiopathique, fondé sur des méthodes d'exploration de données (numéro de projet 2020ZB094).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Système de dossier médical électroniqueZhejiang Provincial Hospital of Traditional Chinese MedicineN/ASystème d'information hospitalier ; Base de données cliniques interne
IBM SPSS ModelerIBM Corp., Armonk, NY, USAVersion 18.0IBM SPSS Modeler 18.0
Microsoft ExcelMicrosoft Corporation, USAMicrosoft Office 2019Logiciel Microsoft Office
Plateforme de calcul et d'héritage en médecine traditionnelle chinoiseChina Academy of Chinese Medical SciencesVersion 3.5Plateforme logicielle commerciale
Plateforme de calcul et d'héritage en médecine traditionnelle chinoiseChina Academy of Chinese Medical SciencesVersion 2.5Plateforme logicielle commerciale

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