基于八模式决策树的ATC/DDD多分类药物系统筛查与国家药品目录协调研究

《Scientific Reports》：Harmonizing national drug lists: an eight-pattern ATC/DDD analysis

　　

世界卫生组织（WHO）的解剖治疗化学（ATC）分类与限定日剂量（DDD）系统被国际公认为药物利用研究方法的金标准。研究人员重点关注具有多个ATC编码以及在给药途径（Adm.R）和DDD方面存在差异的药物。研究人员创建了这些药物的清单，以提醒药品机构审计和验证其国家目录协调准确性的关键需求。研究人员分析了截至2026年7月更新的最新WHO ATC/DDD数据集，该数据集包含2737个已分配DDD的活性药物成分（API）。研究人员开发了基于Python的数据清洗与协调工作流程，以处理ATC编码、DDD和Adm.R的变异。研究人员在五个ATC层级应用了基于决策树的、包含八种可能模式的筛查方案，以对ATC/DDD变异进行分类和协调。在2737条已分配DDD的WHO ATC/DDD记录中，466个独特分子至少满足八种分类条件之一，产生913个不同情景。在五个ATC层级中，107个情景改变分类，而806个保持稳定。变化发生在四个条件对（1/5、2/6、3/7和4/8）中，当DDD和Adm.R均不同时观察到最大变异性。分类在ATC第3层级之后趋于稳定。8-Pattern系统筛查方案为识别多分类药物和协调ATC/DDD数据提供了系统且可重复的方法。通过保留ATC编码、DDD和Adm.R的差异，该方案可减少信息丢失和分类相关错误，支持更准确的药物利用分析，促进国家药品目录（NDL）协调，并改善药物利用研究（DUR）。

研究背景：世界卫生组织（WHO）的解剖治疗化学（ATC）分类系统与限定日剂量（DDD）系统是药物利用研究（DUR）的国际基准。ATC按五级层级归类活性成分，DDD为成人主要适应证假定平均维持日剂量。精确ATC分类和DDD分配对国家药品监管机构规划采购、保障药品可及性和监测利用模式十分重要。当前问题在于，单一活性药物成分（API）可被赋予多个ATC码，主要源于给药途径（Adm.R）差异，较少源于药物强度差异；多适应证且剂量和强度固定时，WHO按全球主要用途采用单一编码，可能与国家临床利用模式冲突；多效药如钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）抑制剂和gabapentinoids分类困难；结构性错位和多分类药物损害统计完整性、阻碍跨国比较、复杂化报销政策，并导致国家药品目录（NDL）制定中的任意决策。因此，研究人员提出8-Pattern系统筛查方案，以一致识别这些药物，为NDL协调提供透明参考。

研究人员开展的研究：分析最新WHO ATC/DDD数据集（2026年7月更新，2737个有DDD的API），构建Python数据清洗与协调流程，以ATC码、DDD、Adm.R三参数组合排列2³=8构建决策树，在五个ATC层级分类。结论为：466个独特分子满足至少一个条件，形成913个情景；107个情景随ATC层级改变分类，806个保持稳定；变化仅发生在四对条件（1/5、2/6、3/7、4/8），DDD与Adm.R均不同时变异最大，ATC第3层级后分类趋于稳定。其意义在于减少信息丢失和分类相关错误，支持更准确药物利用分析并促进NDL协调。

方法概述（不超过250字）：数据来源为WHO ATC/DDD数据库2026年7月更新，纳入2737条已分配DDD记录，未涉及临床样本队列；开发Python数据清洗与协调工作流；以ATC码、DDD、Adm.R构建决策树八模式筛查（2³=8）；在五个ATC层级分析；代码与文件存于Zenodo。

结果部分：
Overview of the dataset（数据集概览）：通过描述性分析，研究人员概述了2737个药物的纳入数量、可用ATC层级及其按ATC Level 1和Adm.R的分布，得出数据集覆盖有DDD的WHO ATC/DDD记录。
Result of screening scheme 8-Pattern classification（八模式分类筛查结果）：通过八模式决策树筛查，2737个药物中466个独特分子满足至少一个条件，产生913个情景；不同药物可因ATC、DDD和Adm.R差异形成多个比较情景。Acetylsalicylic Acid有血小板聚集抑制（B01AC06）与解热镇痛（N02BA01）两个临床应用，考虑DDD和Adm.R后WHO数据集中有4条记录、6个比较情景；Olanzapine虽单一ATC码，但考虑Adm.R及长效注射备注，即释肠外等有三种分类，DDD、Adm.R和剂型不同；Olanzapine是唯一满足Condition 1的药物，作为特殊记录报告。不同药物剂型未作为第四条件纳入决策树，因为WHO仅对部分药物备注。
Different ATC level analysis and pairwise conditions（不同ATC层级分析与配对条件）：通过五层级分析和配对条件比较，913个情景归入八条件；特定药物可因分析层级不同而归入不同条件，但仅发生在四对条件间：1/5、2/6、3/7、4/8；每对总药物数跨层级恒定，仅分布变化。例如Condition 4与8合计410个药物，Level 1为322与88，Level 2变为292与118，Level 3变为262与148，Level 4和5不再变化。107个情景对层级敏感：1/5有32个且均属A类；2/6有3个且均属R类；3/7有12个，属A、C、G、L、N类，以A为主；4/8有60个，属C、L、G、N、R类，以R为主；806个情景无变化。Condition 1/5共享Adm.R和DDD，涉及胰岛素类型（速效、中效、长效），同Adm.R（Parenteral）且同DDD 40 U；Condition 2/6为DDD相同而Adm.R不同，涉及Cromoglicic acid和Hexoprenaline，形成3种分类状态；Condition 3/7为Adm.R相同而DDD不同，涉及11个药物、12种分类状态；Condition 4/8为Adm.R和DDD均不同，形成60种分类状态，说明跨层级变异最大。

讨论总结：研究人员指出，多分类并非结构缺陷，而是反映剂量、强度和Adm.R差异的设计元素，但会造成NDL与国际标准对齐的歧义；WHO统计目标与国家经济优先事项存在分歧，ATC与EphMRA等其他系统结构差异增加协调难度。数据映射存在信息丢失风险；Chen et al.提示约10%药品多分类，而国家注册常简化为单码，造成不协调。8-Pattern方案作为方法工具可系统分类约900个潜在情景，保留治疗身份。Chen et al.的PDATC-NCPMKL-updated模型表明每个ATC码对应独特生物身份；抑制有效码等于否定药物生物学和治疗现实。Bindel and Seifert (2025)指出ATC混合解剖、治疗用途和化学结构标准；激进机制分类可能破坏纵向数据连续性，精确识别和标记多分类药物更务实稳定。Berg (2013)表明过度简化固定剂量复方（FDC）降低数据质量；药物短缺时忽略阿司匹林抗血小板（B01AC06，DDD=1片）与镇痛（N02BA01，DDD=3.0 g）差异会误估消费量。若100万单位100 mg阿司匹林映射至3.0 g标准，仅报告33333 DDD而非1000000 DDD，低估30倍；8-Pattern可识别并解决。临床实践中，电子健康记录（EHR）和临床决策支持系统（CDSS）精确映射是多分类药物安全前提；药物重整若不能区分低剂量与高剂量阿司匹林、全身与吸入糖皮质激素，可触发不当相互作用警报或遗漏禁忌；药物警戒可按ATC/DDD变异分层归因药品不良反应（ADR）；药物经济学成本疾病和预算影响分析需要精确。Condition 2在各层级占主导，对应静脉到口服（IV-to-PO）转换，利于依从性、减少导管感染和优化资源；Condition 4两者均不同，转换需剂量调整。Condition 5至8表明不能仅依赖高ATC层级；同一分子不同ATC码提示药代动力学/药效动力学（PK/PD）影响临床用途；Condition 3仅DDD变化，常因盐或制剂（即释与长效）影响效力、持续时间和副作用，不总可互换。优势是整合ATC码、DDD和Adm.R三维度，提供可重复协议；局限是与WHO年度更新紧密、需定期校准，复杂生物药和生物类似药需改进，草药补充药和复方药可扩展，未来需外部有效性和误分类减少的正式评估。

研究结论翻译：8-Pattern系统筛查方案提供了系统、透明且可重复的方法，用于识别多分类药物并协调ATC/DDD数据。通过明确保留ATC码、DDD和Adm.R差异，该方案可减少信息丢失和分类相关不一致，从而支持更准确药物利用分析并促进国家药品目录协调。使用基于WHO报告的三项药物特征的简单决策树结构，研究人员识别了此前未认识到的分类模式，并在WHO数据库已分配DDD药物中突出913个潜在情景，表明ATC分类、DDD和Adm.R相互作用可产生显著异质性。该方案为未来药物利用研究、药物流行病学研究、临床管理和国家层面预算影响评估提供务实且可扩展的方法；可纳入常规监管和处方集流程并由国家食品药品监管机构和WHO定期更新。年度应用可系统审查和协调国家处方集与药品目录，同时保留药物间临床和分析相关区别；更广泛地，该方案为改进药物分类及下游利用、临床和卫生经济分析提供标准化基础。