Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico dell'Ospedale Affiliato N. 1 dell'Università di Medicina Cinese di Zhejiang (Numero di approvazione: 2020-KL-072-01). A causa della natura retrospettiva dello studio e dell'utilizzo di cartelle cliniche esistenti, il consenso informato è stato omesso. La riservatezza dei pazienti è stata mantenuta durante l'estrazione e l'analisi dei dati, e soltanto informazioni anonime sono state utilizzate a fini di ricerca.
Fonte dei dati
Sono state esaminate retrospettivamente le cartelle cliniche dei pazienti diagnosticati con AE-IPF (fibrosi polmonare idiopatica in esacerbazione acuta) trattati dal Professor Xu presso l'Ospedale Provinciale di Medicina Tradizionale Cinese del Zhejiang da settembre 2019 a dicembre 2020. Inizialmente sono stati selezionati 96 pazienti con AE-IPF. Dopo l'applicazione dei criteri predeterminati di inclusione ed esclusione, sono stati inclusi 42 pazienti idonei, dai quali sono state ottenute 84 prescrizioni complete di medicina erboristica cinese per l'analisi successiva mediante data mining. Le 84 prescrizioni derivano da 42 pazienti, ognuna rappresentante un aggiustamento clinico indipendente basato sulla differenziazione sindromica e riflettente decisioni terapeutiche reali durante il periodo di trattamento dell'AE-IPF. Ogni prescrizione è stata considerata come un'unità analitica indipendente, e tutte le prescrizioni derivano dalla pratica clinica reale durante la fase di esacerbazione acuta. Criteri diagnostici: La diagnosi di AE-IPF è stata stabilita in base ai criteri diagnostici per le malattie polmonari interstiziali pubblicati dalla European Respiratory Society (ERS) e dalla American Thoracic Society (ATS) nel 201815, nonché in base al Consenso degli Esperti Cinesi sulla Diagnosi e Trattamento dell'Esacerbazione Acuta della Fibrosi Polmonare Idiopatica formulato dal Gruppo sulle Malattie Polmonari Interstiziali della Società Toracica Cinese16. I criteri di inclusione comprendevano: soddisfare i criteri diagnostici per l'IPF ed essere in fase di esacerbazione acuta; soddisfare i criteri diagnostici per l'AE-IPF secondo la teoria di stadiazione del Professor Xu per il trattamento dell'IPF, con differenziazione sindromica secondo la medicina tradizionale cinese identificata come flegma-calore che ostruisce il polmone o flegma-umidità che ostruisce il polmone; aver sperimentato un peggioramento respiratorio tipico o un deterioramento acuto entro un mese; tomografia computerizzata ad alta risoluzione (HRCT) che rivela nuove opacità a vetro smerigliato o aree di consolidamento sovrapposte alle reticolazioni o all'aspetto a nido d'ape preesistenti; assenza di infezione polmonare confermata. I criteri di esclusione includevano pazienti con gravi malattie primarie come disturbi cardiovascolari e cerebrovascolari, malattie del sistema ematopoietico o malattie psichiatriche; pazienti con malattia cardiaca polmonare o insufficienza respiratoria associate; donne in stato di gravidanza o in allattamento, e soggetti con allergia nota a uno qualsiasi degli ingredienti del farmaco sperimentale; pazienti con scarsa aderenza al trattamento (incapacità di seguire il trattamento come richiesto, o interruzione volontaria del trattamento).
Poiché si trattava di uno studio osservazionale retrospettivo basato su cartelle cliniche esistenti, la randomizzazione e la cecità non erano applicabili. Il disegno dello studio si è concentrato sull'identificazione dei modelli prescrittivi piuttosto che sulla valutazione dell'efficacia del trattamento. Pertanto, esiti clinici come il tasso di miglioramento dei sintomi, la durata del ricovero, gli endpoint predefiniti non sono stati analizzati in questo studio di data mining.
Standardizzazione della Nomenclatura della Medicina Erboristica Cinese
La nomenclatura dei medicinali a base di erbe è stata standardizzata secondo la Farmacopea Cinese (Edizione 2015)17 e la seconda edizione della Materia Medica Cinese (Edizione Nuovo Secolo)18. Ogni erba è stata convertita in un formato codificato unificato prima dell'analisi statistica. Sinonimi diversi, forme di preparazione e variazioni regionali di denominazione riferite allo stesso materiale medicinale sono stati unificati in un'unica voce standardizzata. Il dataset standardizzato finale è stato revisionato indipendentemente da due ricercatori prima di essere importato nella piattaforma di analisi. I materiali medicinali senza metodi di preparazione specificati—come white peony root, white atractylodes rhizome e Ephedra—sono stati registrati nella loro forma grezza. Per le erbe con nomi multipli che non influiscono sull'efficacia o sulle indicazioni, è stato applicato uno standard unificato di denominazione.
Inserimento e verifica della prescrizione
I farmaci selezionati sono stati inseriti in una piattaforma informatica per l'analisi della prescrizione e della trasmissione della medicina tradizionale cinese, al fine di effettuare analisi di data mining. Per garantire completezza e accuratezza, è stata implementata una procedura standardizzata di gestione dei dati. Due ricercatori indipendenti hanno eseguito separatamente l'estrazione e l'inserimento dei dati, e le discrepanze sono state esaminate e risolte da un medico specialista con oltre 15 anni di esperienza nella medicina respiratoria e nella pratica della medicina tradizionale cinese. Le informazioni sulle prescrizioni estratte sono state verificate incrociandole con i record medici elettronici originali. I record con componenti della prescrizione incompleti, nomi di erbe non chiari o informazioni sui farmaci incoerenti sono stati esclusi prima dell'analisi. I modelli di prescrizione dei farmaci sono stati analizzati mediante le funzioni di analisi dei casi clinici e di analisi delle prescrizioni della piattaforma di data mining.
Flusso di lavoro per il data mining e valutazione dei risultati
Il flusso di lavoro analitico complessivo è costituito da quattro passaggi sequenziali. In primo luogo, i dati standardizzati sulle prescrizioni sono stati importati nella piattaforma informatica per il data mining in medicina tradizionale cinese. In secondo luogo, è stata effettuata un'analisi della frequenza per identificare le erbe più comunemente utilizzate, considerando la frequenza delle erbe e la frequenza cumulativa di utilizzo come misure principali dell'esito. In terzo luogo, è stata condotta un'analisi delle regole associative basata sull'algoritmo Apriori per identificare le combinazioni principali di erbe, utilizzando i valori di supporto e confidenza come indicatori quantitativi di valutazione. Infine, è stata eseguita un'analisi di clustering basata sull'entropia per generare formule potenzialmente nuove, e le combinazioni estratte sono state interpretate in base alla teoria della MTC e alle precedenti evidenze farmacologiche.
Poiché questo studio mirava a identificare i modelli prescrittivi piuttosto che confrontare gli effetti di interventi, le statistiche convenzionali basate sui test di ipotesi non erano applicabili. Sono state eseguite analisi statistiche descrittive per riassumere le frequenze delle erbe e le categorie terapeutiche. La robustezza delle regole di associazione è stata valutata mediante diversi indicatori quantitativi, inclusi supporto, confidenza e lift. Il supporto rifletteva la frequenza di occorrenza delle combinazioni di erbe, la confidenza rappresentava la probabilità condizionata tra erbe associate, e valori di lift superiori a 1 indicavano correlazioni positive al di là della semplice co-occorrenza casuale. Questi parametri quantitativi sono stati utilizzati per valutare l'intensità e l'affidabilità dei modelli prescrittivi identificati. L'intensità dell'associazione è stata valutata quantitativamente mediante i valori di supporto, confidenza e lift, mentre parametri di clustering basati sull'entropia sono stati impiegati per identificare potenziali combinazioni di formulazioni.
Analisi della frequenza delle erbe
La frequenza delle erbe è stata definita come il numero cumulativo di occorrenze di ciascuna erba in tutte le 84 prescrizioni. L'analisi della frequenza è stata eseguita utilizzando PivotChart di Excel per ordinare le erbe in base al numero totale di occorrenze, e le erbe con le frequenze più elevate sono state raccolte in un elenco ad alta frequenza. Sulla base di questi risultati di frequenza, abbiamo ulteriormente analizzato le proprietà mediche delle erbe, inclusi i quattro tipi di natura (fredda, calda, tiepida, fresca), i cinque sapori (acido, amaro, dolce, piccante, salato) e l'affinità per i meridiani (ad esempio, meridiani del polmone, della milza), al fine di riassumere le caratteristiche generali delle prescrizioni e i principi di compatibilità dal punto di vista della teoria delle proprietà della medicina tradizionale cinese.
Analisi delle regole relative ai farmaci soggetti a prescrizione
L'analisi delle regole di associazione è stata eseguita utilizzando l'algoritmo Apriori nel software IBM SPSS Modeler. Ogni prescrizione è stata trattata come una “transazione” e ogni erba come un “elemento.” Le combinazioni di farmaci ad alta frequenza e le loro relazioni interne sono state analizzate mediante l'analisi di reti complesse. I parametri principali sono stati definiti a priori prima dell'analisi. La soglia minima di supporto è stata impostata a 50 prescrizioni, garantendo che venissero mantenute solo le combinazioni di erbe osservate con maggiore frequenza. Poiché il dataset comprendeva 84 prescrizioni, la frequenza assoluta di supporto non poteva superare le 84 occorrenze. La soglia di confidenza è stata fissata a 0,8, il che significa che quando l'erba A era presente, la probabilità di co-occorrenza dell'erba B superava l'80%, assicurando così l'affidabilità delle regole associative estratte. Tuttavia, poiché la confidenza è asimmetrica e può essere influenzata dalla frequenza di base dell'erba conseguente, sono stati calcolati anche i valori di lift per determinare se la co-occorrenza osservata superava le aspettative casuali. Un valore di lift maggiore di 1 indicava un'associazione positiva, un valore pari a 1 indicava indipendenza, e un valore inferiore a 1 indicava un'associazione negativa. Le regole che soddisfacevano i criteri di supporto ≥50, confidenza ≥0,80 e lift >1 sono stati considerati significativi e mantenuti per l'interpretazione. Le regole mantenute sono state esportate e ordinate in base ai valori di supporto, confidenza e lift al fine di riassumere in modo sistematico le combinazioni principali di erbe e i potenziali schemi di compatibilità per l'AE-IPF.
Analisi della nuova formula
Successivamente, è stata condotta un'analisi secondo una nuova formula utilizzando il metodo di clustering dell'entropia del sistema complesso. Tale analisi è stata eseguita mediante la piattaforma informatica per il data mining nella medicina tradizionale cinese. In primo luogo, utilizzando la matrice dati formula-erba precedentemente costruita, è stato impostato il grado di correlazione a 8 per controllare il numero e la coesione delle combinazioni principali di erbe, e il grado di penalizzazione a 2 per limitare l'intensità delle associazioni, garantendo così la razionalità clinica delle combinazioni estratte. Dopo la configurazione dei parametri, è stata utilizzata la funzione “Estrai Combinazioni” del software per identificare automaticamente combinazioni principali implicite e altamente correlate tra le erbe, sulla base del metodo migliorato dell'informazione mutua e dell'algoritmo di clustering dell'entropia complessa. La piattaforma ha quindi ulteriormente raggruppato e integrato queste combinazioni principali, generando alla fine nuove formule potenziali per il trattamento della AE-IPF. L'affidabilità delle combinazioni principali estratte e delle formule candidate è stata ulteriormente valutata attraverso tre approcci: valutazione della coerenza con i risultati relativi alle erbe ad alta frequenza; confronto con i principi terapeutici classici della medicina tradizionale cinese per la AE-IPF; e interpretazione basata sui meccanismi farmacologici precedentemente riportati per erbe rappresentative. Queste procedure sono state utilizzate come metodi di validazione interna per migliorare l'interpretabilità clinica dei modelli di prescrizione identificati.