基于數據挖掘的治療頭痛方劑組方規律分析

頭痛是臨床上常見的癥狀之一。中醫對頭痛有2000多年的歷史。頭痛一名最早可見于長沙馬王堆漢墓帛書中的《陰陽十一脈灸經》,此后各朝代醫家對頭痛的病因病機及診斷治療都有相關的論述。“中醫傳承輔助系統”軟件由中國中醫科學院中藥研究所新藥設計課題組聯合開發,采用規則分析、改進的互信息法［1］、復雜系統熵聚類［2-3］和無監督的熵層次聚類［4］等數據挖掘方法,用于中藥組方規律和處方的發現。本文利用該軟件對古代文獻中治療頭痛的方劑進行系統分析,從而總結治療頭痛方劑的用藥規律。1數據和方法選取《中國方劑大辭典》中治療頭痛的方劑。1.2關于疼痛的治療配方本文旨在分析治療由內傷雜病引起頭痛的方劑,因而并未收入因感受風寒暑濕等外邪所引發頭痛的治療方劑。考慮到頭痛是常見癥狀,常并發于其他疾病的某一過程,因而頭痛作為兼癥的治療方劑不屬于本文討論范圍。此外,古代文獻中頭痛的別稱較多,有“腦風”、“頭風”、“偏正頭痛”、“偏正頭風”等,凡明確記載疼痛部位及臨床癥狀符合的一并收入。本文在上述來源方劑中篩選明確記載治療頭痛的方劑共提取方劑315首。1.3把硝統一錄序對古代方劑中的用藥別名盡量統一。將芎藭、京芎、貫芎等統一錄入為川芎,將樸硝、盆消等統一錄入為芒硝等。對于方劑中出現的甘白菊、酒黃芩、炒白術等藥名,為避免藥物出現頻率降低從而影響數據分析,故分別統一入為菊花、黃芩、白術等。1.4分析功能模塊利用中國中醫科學院中藥研究所與中國科學院自動化研究所聯合開發的“中醫傳承輔助系統”(V2.0.1),通過“數據分析”模塊中“方劑分析”功能,進行組方規律分析。具體操作步驟參見文獻［5］。2結果2.1治療內膜嘴唇中單味藥物頻次統計表1顯示,對所收集治療(內傷)頭痛的315個方劑包含的298味藥物進行“頻次統計”,可得到治療(內傷)頭痛方劑中每味藥物出現頻次從大到小排序。使用頻次在20次以上的藥物共27味。2.2常用藥在20首劑量中出現的,主要在20首劑量中出現,存在以下簡稱“常用藥”表2、圖1顯示,對所篩選出的方劑進行“組方規律”分析,“支持度個數”設為20(≥6.4%,表示至少在20首方劑中出現),置信度設為0.6,得到常用藥對39個,并建立藥物之間關聯的網絡展示圖。表3顯示,點擊“規則分析”按鈕,分析上述所得藥對的用藥規則,其中“關聯規則”的含義是,當出現“->”左側藥物時出現右側藥物的概率。2.3聚類分析方法表4顯示,根據本次統計的方劑數量,結合經驗判斷和不同參數提取數據的預讀,選擇相關系數為10、懲罰系數為5進行聚類分析,得到治療(內傷)頭痛方劑中298味中藥之間兩兩之間的關聯度,其中對關聯系數在0.01以上的26個藥對進行列表。2.4無監督的熵層次聚類算法以改進互信息法的分析為基礎,按照相關系數與懲罰系數的約束,基于復雜系統熵聚類,演化出3~5味藥物的核心組合共95個。在以上核心組合所提取的基礎上,點擊系統中“提取組合”按鈕,通過無監督的熵層次聚類算法其有26個核心組合(見表5),可進一步聚類得到13個新處方(見表6)。利用軟件的“網絡展示”功能,可直觀地展現出核心組合之間的關系(見圖2)以及新藥物之間關聯的“網絡化展示”(見圖3)。3風藥使用的合理性數據挖掘在中醫藥研究中發揮著重要作用［5］,“中醫傳承輔助系統”軟件所包含的各種數據挖掘方法,可實現“數據錄入→數據管理→數據查詢→數據分析→分析結果輸出→網絡可視化展示”等功能。軟件對所收集的方劑分析得出治療頭痛方劑中藥物的使用頻次,利用集成系統中的apriori算法,選取適合的支持度,提取出治療頭痛疾病的常用藥對和核心組合,進一步揭示頭痛組方中藥物的關聯規則并演化得出新處方。軟件中所采用的方法強調相關性分析,可以提取低頻次高相關的組合,更適合隱形經驗的挖掘與分析［1］。通過軟件對所輸入方劑的分析發現,歷代醫家在治療頭痛所應用的高頻藥物中,“風藥”應用尤為突出。無論是藥物之間組成的藥對或配伍形成的核心組合,以及藥物之間的關聯度分析,“風藥”在頻次統計中皆占據前位。川芎、細辛、白芷、防風、藁本可疏散風寒之邪、祛風止痛;菊花、薄荷、蔓荊子、柴胡、升麻功善清熱、疏肝明目;天麻,全蝎、地龍、僵蠶能平息內風、息風止痙,其中蟲類藥物又擅長化瘀通絡止痛,直達高巔。基于復雜系統熵聚類,演化出含有“風藥”的核心組合有荊芥、白芷、蒼術,升麻、柴胡、甘草、旋覆花、藁本、蔓荊子,僵蠶、沒藥、地龍,川芎、細辛、防風、甘草,全蝎、天麻、僵蠶、白附子等。李東垣在《蘭室秘藏·頭痛論》中指出:“凡頭痛皆以風藥治之者,總其大體而言之也。高巔之上,惟風可到”,古代醫家的論述為“風藥”的廣泛使用提供了依據。由系統分析得出的候選新方組合,為臨床治療頭痛提供了新的思路。通過分析可以看出,新方一般以平肝息風、活血化瘀、燥濕化痰、益腎填精為主,這符合中醫治療頭痛的基本治則。頭痛因后天脾胃虛弱、生化乏源,導致氣血不足不能上承濡養頭目而引起,可配伍選用新方大棗、肉桂、白術、人參溫通經脈、養血益氣,發揮濡養上焦之功效;新方白芍、熟地黃、生地黃、牡蠣滋陰益精,對于腎陰不足、髓海失養的頭痛有一定的治療作用;痰濕是頭痛發病的重要因素,且內傷頭痛病機多與脾的功能失調有關。頭痛因于脾失健運、痰濕內生、阻塞氣機、濁陰不降者,健脾化痰尤為重要,可選用新方半夏、生姜、人參、天南星、白附子化痰息風,與健脾化濕藥物配伍治療頭痛;而新方陳皮、茯苓、白術、炙甘草、人參益氣健脾、理氣化痰,此組合中包含如補中益氣湯、四君子湯、二陳湯等古代名方的主要組成藥物,因而對脾氣虛弱、化源不足導致的清竅失養或氣阻痰凝頭痛都可隨證配伍應用;新方黃芩、柴胡、黃連、天南星、炙甘草清熱解毒、疏肝理氣,不僅可以治療風熱上擾導致的頭痛,也可以用于肝氣郁而化火上攻頭目引發的頭痛;對于頭痛經久不愈、瘀血阻絡者,可配伍應用新方草烏、沒藥、木鱉子、全蝎、雄黃散結止痛、活血通經。本次分析得出的藥對組合和候選