基于中医药大数据智能处理与知识服务系统探析经行头痛临床特征与方药规律

伍嘉仪， 翁衡， 郑玮琳， 曹立幸， 向东方

（1.广州中医药大学第二临床医学院，广东广州 510405；2.广东省中医院，广东广州 510120）

经行头痛是指每遇经期或行经前后，出现以头痛为主的临床表现，伴有头晕、乏力等，呈周期性反复发作，经后辄止[1]。本病发作与月经关系密切。有研究指出月经期偏头痛以青年女性为主，占女性偏头痛的60%以上[2]，常在经期或经前1 ～7 d 或经后1 ～2 d 发作；青少年经期头痛的发生率为26.0%，与年龄、月经初期、痛经、社会经济状况、吸烟等有一定关系[3]。经行头痛临床常见，发作时可影响女性的学习、生活和工作，治疗较棘手且容易复发。为了探究经行头痛患者临床特征及用药情况，本研究通过对2007至2017年在广东省中医院的大德路总院、芳村医院、二沙岛医院、大学城医院的门诊系统中诊断为经行头痛患者的临床信息和用药情况进行分析，以期为该病临床治疗方案的拟定提供参考。

1 资料与方法

1.1 病案数据的来源运用广东省中医院病例采集系统软件调取2007年1月至2017年12月在广东省中医院的大德路总院、芳村医院、二沙岛医院、大学城医院的妇科门诊中诊断为“经行头痛”的病例，共584 例患者，935 张处方。录入的信息包括患者的基本信息（包含就诊时间、性别、年龄等）、症状与舌脉等四诊信息、抽血等辅助检查、辨证分型、中西医诊断、处方用药等。

1.2 病案数据的纳入与排除标准（1）病案纳入标准：所有诊断为经行头痛的患者且有中西药临床应用情况。（2）排除标准：诊断、方药等主要信息缺失的门诊病历；确诊为经行头痛，但处方以治疗其他疾病为主的门诊病历。

1.3 数据的规范化草药名称及功效根据普通高等教育“十二五”国家级规划教材《中药学》[4]及《中华人民共和国药典》（2015 年版）[5]确定中药正名，保证中药名称的统一，防止异名同药。

1.4 数据分析平台及分析方法中医药大数据智能处理与知识服务系统V1.0 由广东省中医院提供。该系统可基于本体知识库和深度学习推理建模技术建立中医知识自动化构建框架。利用自动化中医信息抽取和知识单元识别，同时结合人工建立病症证和理法方药知识关联策略框架，形成经行头痛知识图谱。中医药大数据智能处理与知识服务系统在关联规则（association rules）、聚类分析（variable clustering analysis）等传统数据挖掘方法基础上，利用循环神经网络（RNN）推理出的知识图谱（knowledge graph），对门诊病历的方药知识地图进行构建分析，以发现其潜在用药规律[6]。在知识图谱技术方面，本研究采用广东省中医院大数据研究团队研发的中医知识图谱构建框架。专科医生首先利用计算机信息抽取分类功能对门诊病历进行病症证理法方药知识提取和标注，并根据专家对知识和经验的总结，建立个性化本体知识库框架。本研究将聚类方法与知识地图聚类有机融合：将方药知识点转换为区块关系，其结合了专家知识定义和机器学习的特征，更能反映完整和深层次的隐性知识，以更有效地挖掘经行头痛患者的临床信息和用药规律。

2 结果

2.1 患者发病年龄分析患者以30 ～40岁的年龄群最多，占40.9%；其次是40 ～50岁、20 ～30岁，分别占21.8%，20.3%。

2.2 发病与节气的关系中医认为疾病的发生、发展和变化与节气之间有着紧密的关系。研究发现门诊人数高峰为小满—芒种、惊蛰—春分，其次是立夏—小满，发病时间以春夏为主。

2.3 药物功效归类及性味归经分析935 张门诊处方中共采用了中药125味。依据《中药学》[5]对处方药物进行归类，结果显示活血化瘀药、祛风湿药为经行头痛使用频次最多的药物类别，其次为补阳药、理气药、补气药、补阴药，提示在经行头痛的治疗中，温阳补气、滋阴及调理气机治法较常用。125味中药功效归类分布见图1。

图1 治疗经行头痛125味中药功效归类分布Figure 1 Distribution of 125 herbs for menstrual headache classified by their therapeutic actions

125 味中药使用频次＞140 次的药物有20 味，分别为白芍、甘草、柴胡、川芎、茯苓、白术、当归、白芷、熟地黄、牛膝、桑寄生、赤芍、山药、益母草、丹参、钩藤、天麻、党参、牡丹皮、郁金。其中，白芍、川芎、当归、熟地黄、牛膝、赤芍、益母草、丹参等可归属入血分药；甘草、柴胡、茯苓、白术、白芷、山药、党参、郁金等可归属入气分药；其核心药物类似天麻钩藤饮组成。用药频次＞50 次的中药分布如图2 所示。

125 味中药的四气分析结果显示，温性（温、微温）、寒性（微寒、寒）、平性、凉性各占38%、29%、28%、5%，基本不用热性药物，如图3-a。结合高频药物统计结果（图2），寒性药物如白芍、赤芍、益母草、丹参等具有活血调经，行气化瘀之效，温性药物如川芎、白术、当归、白芷、熟地等具有行气活血之功；平性药物如甘草、茯苓、牛膝、桑寄生、山药等具有补气益气之功。药物五味方面，以甘、苦、辛三者为主，甘味多为补益之品，可补益中气，缓急止痛；苦能泄、能燥；辛能发散、行气活血。药物五味分布结果见图3-b。药物归经分析结果显示，125 味中药以归肝经为主，其次归脾经、心经，提示经行头痛与肝、脾、心的关系最为密切。结果见图4。

图2 治疗经行头痛使用频次＞50次的药物分布Figure 2 Distribution of the herbs for menstrual headache with the medication frequency ＞50

图3 治疗经行头痛125味中药的四气五味分析Figure 3 Analysis of the four properties and five flavors of the 125 herbs for menstrual headache

图4 治疗经行头痛125味中药的归经分析Figure 4 Analysis of the meridian tropism of the 125 herbs for menstrual headache

2.4 关联规则分析应用关联规则分析方法得到按置信度排列居前10 位的药物组合，结果见表1。由表1 可知，药物组合1 ～4 以白术为核心药物；天麻多与夜交藤、桑寄生、钩藤等构成药物组合；枸杞子多与山药、菊花联合使用。

2.5 基于知识地图、网络聚类的药物分析特征标签知识地图分析可通过人机结合的知识图谱深度学习得到知识向量，并融合理法方药的信息，进一步推理得出药物之间的关系。药物功效主治、临证应用越相近，则其关系越紧密。研究利用网络社群聚类的方法将药物关系进一步区分出若干群组，则便于分析疾病用药的核心思想。从经行头痛方药入手，利用图注意力机制的深度学习从935张处方标签得到的空间向量投影到二维地图坐标，通过机器学习药物关系并进行网络构建，以使药物之间的关系更直接清晰化。标签相对位置和聚类分区反映了其相关关系，如图5所示。

表1 关联规则分析中置信度排列居前10位的治疗经行头痛药物组合Table 1 Herbal combinations with the leading 10 confidence degree for menstrual headache

选择125 味中药中使用频次排名前50 位的中药进行聚类分析，共得到C1 ～C9 共9 个模块，不同模块间根据中药的特性及机器学习结果进行分析。C1 ～C9 各类药物组成及分析如下：

C1 类（组方1）：见图6-a。该组合共包含中药12 味，分别是益母草、丹参、红花、五爪龙、夏枯草、艾叶、蒲黄、泽兰、糯米、佛手、海螵蛸、金银花，功效为活血化瘀，适用于瘀血内阻证；常用药对有益母草-泽兰。

C2 类（组方2）：见图6-b。该组合共含中药7味，分别是茯苓、白术、泽泻、通草、车前子、黄柏、茵陈，功效为利水渗湿，此方与五苓散相似，适用于痰饮水湿内停证；常用药对有白术-泽泻。

图5 治疗经行头痛935张处方的中药知识地图Figure 5 Knowledge graph of the herbs of 935 prescriptions for menstrual headache

C3 类（组方3）：见图6-c。该组合共含中药15 味，分别为川芎、白芷、赤芍、钩藤、天麻、蔓荆子、菊花、防风、桂枝、细辛、藁本、荆芥、羌活、苍术、地龙，主要功效为平抑肝阳、熄风止痉，常用药对有钩藤-天麻、钩藤-菊花、荆芥-防风等。

C4 类（组方4）：见图6-d。该组合共含中药16 味，分别为鸡血藤、何首乌、女贞子、法半夏、墨旱莲、太子参、石决明、合欢皮、茯神、路路通、葳蕤、珍珠母、黄精、石菖蒲、佩兰、浮小麦，功效为滋阴安神、平抑肝阳，适用于合并失眠的患者；常用药对有太子参-合欢皮。

C5 类（组方5）：见图6-e。该组合共含中药28 味，分别是当归、熟地黄、牛膝、桑寄生、山药、党参、山茱萸、枸杞子、续断、杜仲、黄芪、何首乌、菟丝子、酸枣仁、蒺藜、牡蛎、黄连、薏苡仁、远志、五味子、鹿角胶、金樱子、龙骨、肉桂、龟甲、肉苁蓉、巴戟天、桑螵蛸，功效为补益气血，适用于气血不足患者；常用药对有当归-熟地黄、牛膝-续断、山药-山茱萸、党参-黄芪、菟丝子-枸杞子。

C6 类（组方6）：见图6-f。该组合共含中药8味，分别是甘草、枳壳、陈皮、生姜、厚朴、枳实、橘红、竹茹，功效为理气行气，适合于临床气滞患者；常用药对有厚朴-枳实、生姜-枳实。

C7 类（组方7）：见图6-g。该组合共含中药15 味，分别是郁金、香附、延胡索、桃仁、砂仁、乌药、吴茱萸、木香、莪术、五灵脂、青皮、川楝子、三棱、鸡内金、没药，功效为活血化瘀，行气止痛；本方药多能行气止痛，适用于合并其他妇科疾病，如痛经等；常用药对有香附-川楝子、延胡索-川楝子、三棱-莪术、三棱-鸡内金。

图6 聚类分析得到的9类治疗经行头痛中药的用药频次分布Figure 6 Distribution of the medication frequency of the herbs for menstrual headache in the 9 clustered group obtained by cluster analysis

C8 类（组方8）：见图6-h。该组合共含中药17 味，分别是白芍、柴胡、牡丹皮、黄芩、生地黄、葛根、栀子、桔梗、麦冬、鳖甲、知母、地骨皮、玄参、阿胶、北沙参、连翘、升麻，功效为疏肝柔肝，清热滋阴；常见药对如柴胡-黄芩、柴胡-升麻、生地-地骨皮。

C9 类（组方9）：见图6-i。该组合共含中药6 味，分别是大枣、薄荷、桑叶、葱白、苦杏仁、竹叶，功效为益气解表，清肝疏肝；常用药对有桑叶-薄荷，亦可用作经行感冒用药。

方药聚类分析形成的9个聚类，是对经行头痛各基本证型的进一步细分。其聚类取决于药物配伍的不同关系。组方1、组方7 均能活血化瘀，前者针对于血滞血瘀证，后者针对气滞血瘀证；组方2 能利水渗湿；组方3 可平肝熄风；组方4 能滋阴安神；组方5 为补益气血；组方6 能理气行气；组方8 可疏肝柔肝，清热滋阴；组方9 能益气解表、清肝疏肝。

3 讨论

经行头痛属于月经前后诸症，临床症状为经期或行经前后出现头痛不适，经后辄止。头为诸阳之会，五脏六腑之气皆上荣于头。女性以肝为先天，足厥阴肝经会于巅顶，肝为藏血之脏，经行时气血下注冲任，阴血相对不足，此时脏腑气血更易失调，故易致经行头痛。中医对经行头痛的治疗积累了丰富的经验。本研究利用数据挖掘技术，实现临床病例资料的再整理，以探索隐含知识，为现代临床提供研究思路。

本研究结果显示，经行头痛发病高峰为小满、芒种、夏至。发病年龄多见于以30 ～40 岁人群。药物归经以肝经、脾经、心经为主，由此可反证其主要病机与肝脾心不调，气血失调有关，同时也与肝火、痰湿、气滞相关。本病病因复杂，应根据经行头痛的中医辨证特点，分别施治。

本研究的关联规则显示：常用药物组合党参、川芎、甘草、茯苓、白术、当归、熟地黄、白芍等的组成与八珍汤一致，可见补益气血在治疗经行头痛中的重要性；常用药物组合夜交藤、桑寄生、钩藤、天麻，与天麻钩藤饮相似，功效为平肝熄风；常用药物组合山药、菊花、枸杞子，与杞菊地黄丸相仿，功效为滋补肝肾。提示治疗经行头痛的用药以补益气血、平肝熄风、滋补肝肾为主。

聚类分析后演化出9 个新方。基于“以药测证”，新方1 的功效为活血化瘀，适用于血瘀内阻证；新方2 的功效为利水渗湿，适用于水湿内停证，因痰饮水湿内停，蒙蔽清窍，影响气机运行，正如《古今医统大全》所云“头痛多主于痰”；新方3 的功效为平抑肝阳、熄风止痉，适用于肝火证；新方5 的功效为补益气血，适用于气血不足证；新方6的功效为理气行气，适用于气滞证；新方7的功效为行气化瘀，活血止痛，适用于气滞血瘀证且合并有其他妇科疾病；新方8的功效为疏肝柔肝，清热滋阴，适用于肝郁化热证。临床上应该根据不同的症状、病机灵活选用。但存在不能完全合理解释的处方，如处方9，由于经行头痛属于内伤头痛范畴，一般不具有表证，治法无需解表，该处方倾向外感引起头痛的治疗，尚需临床论证。

综上所述，经行头痛多发于30 ～40 岁女性，发病时间以小满、芒种、夏至节气为主。经行头痛多虚实夹杂，肝脾心不调是经行头痛的主因，调理肝脾气血为治疗的关键。本院治疗经行头痛辨证论治，主要采用以下治法：活血化瘀；利水渗湿；平抑肝阳，熄风止痉；滋阴安神，平抑肝阳；补益气血；理气行气；行气化瘀，活血止痛；疏肝柔肝，清热滋阴。数据挖掘技术可为探讨中医药隐性知识提供技术手段[7]，但由于本研究属于回顾性数据挖掘分析，可能存在一定的偏倚；同时由于研究数据仅源自于广东省中医院，故其结论的外推性有限。若需获得确切的联合用药的安全性、合理性与规律性，仍需大样本前瞻性试验作进一步验证。