醫院圖書館本體信息資源的構建研究

[摘 要]隨著計算機技術、網絡通信技術的飛速發展，醫學數字信息資源建設已成為醫院圖書館建設和發展的必然選擇，它是提高醫院醫療、教學和科研水平的保障。醫學數字信息資源的特殊性為知識組織增加了難度，需要不斷創新知識組織工具，提高獲取知識的效能。本文在分析國內外醫學領域本體研究現狀的基礎上，立足醫學信息資源知識組織，對本體醫學領域的應用進行深入探討。

[關鍵詞]醫院圖書館;本體;信息資源

[中圖分類號]G250.76 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-0821(2010)02-0032-03

Study on the Practice of Ontology-Based Knowledge

Organization for Hospital LibraryLi Rong

(Library，Beijing Chaoyang Hospital，Beijing 100020，China)

[Abstract]With the rapid advances in computer and network communication technologies，it is inevitable for hospital library to be digitalized，as this is the effective way to overcome their disadvantages in information resources as compared with large medical libraries and to improve the medical treatment，teaching and scientific research of their corresponding institutions.The particularity of medical digital information resource increases the difficulty of knowledge organization，so there is a need to continuously innovate knowledge organization tool to improve knowledge acquisition efficiency.Based on analyses of the status in quo of oversea and domestic research on medical ontology and based on knowledge organization of medical digital information resources The research on the application of ontology cannot but improve knowledge service level in this field，the researcher analyzed characteristics of information organization and knowledge organization，proposed that MeSH should be used in standard expression of concepts，Semantic network should be used in network structure organization of semantic types，functions and axioms of ontology in reasoning，revealing how the ontology is applied and how it experts effects in the knowledge organization of digital information resources in certain field.

[Keywords]hospital library;ontology;digital information resources

本體(ontology)是起源于哲學領域的概念，本體在網絡上的應用，導致了語義網的誕生，解決了信息共享時的語義問題，實現了全球范圍的知識集成，目前成為圖書情報領域、知識工程領域、信息科學領域研究的熱點。圖書情報領域對本體的研究主要側重于將其作為知識組織和知識表示的手段，優化傳統的知識組織體系，提高為用戶提供知識服務的能力。本文旨在通過研究本體在醫院圖書館信息資源知識組織中的應用，揭示醫學圖書館如何利用本體開展更好的服務。

1 醫學數字信息資源概述

1.1 醫學數字信息的概念和特點

醫學數字信息資源是醫學文獻信息的表現形式之一，是將計算機語言、通信技術及多媒體技術相互融合而成，以數字形式發布、存取、利用的資源。從數據的形式上看，有數據庫、電子圖書、電子期刊、網頁、多媒體資料等，每一種媒體又包含多種格式。按數據傳播的范圍可分為本地和網絡化兩種方式。本地利用方式是指數據保存在本地的計算機或光盤上;網絡化方式可以提供局域網、廣域網范圍內的訪問[1]。

隨著計算機運算能力、存儲能力的增強，網絡環境下的醫學數字信息資源迅速膨脹。醫學數字信息具有數量巨大、內容龐雜、體積小、內容包羅萬象，可記載多媒體信息，易復制、打印等。與傳統文獻資料相比，數字信息變化快，隨時發布、隨時更改、隨時消亡，具有活動性，也具有暫時性。其用途廣泛，方便快捷，無論是學術論文、專業資料、會議信息、專利情況、專題研究信息都能夠找到。醫學文獻的壽命最短、更新迅速，半衰期僅為3.5年，對醫院圖書館的維護和更新要求更高。所有臨床數據都有時序性，比如疾病的發生發展過程以及在臨床治療中對病情的監控。醫學學科分支非常細，許多的邊緣交叉學科由此產生，概念之間的關系和知識表示復雜化，使醫學信息存在不確定性，比如流行性非典型性肺炎病人，有咳嗽、發熱、呼吸困難等癥狀，其它的呼吸系統疾病也有相同或相似的體征和癥狀，這種體征并不是流行性非典型性肺炎所獨有，因此在鑒別診斷清楚以前，對于他的描述都是模糊的[2]。

醫學數字資源這些特點決定了醫學信息資源描述和組織的特殊性，要求有一種靈活而又統一的知識表示方式。

1.2 醫學信息資源數據的組織

分類法和主題詞表是傳統的知識組織工具。網絡信息資源通常采用搜索引擎進行組織，利用主題法原理組織，通過在互聯網上提取各個網站上的信息來建立相關的數據庫并向用戶提供檢索服務。元數據(Metadata)則是解決異構網互通的組織工具。主題圖技術和語義網絡的最大特點是將知識結構化，并發展出語義的描述機制，以及著重表現知識關聯性[3]。

為順應智能型信息表達和檢索的需求，需要一種多用途、具有彈性的表達工具，以自然語言為基礎的本體技術成為發展的趨勢。由于ontology對概念、術語間的關系描述得更為廣泛、細致和全面，使其成為知識組織的立足點。

期醫院圖書館本體信息資源的構建研究Feb.，2010Vol.30 No.22 本體在醫學信息資源知識組織中的作用

本體(ontology)是一個關于一些主題的清晰規范的說明，是得到公認的描述，包含術語表，其中術語全是與某一學科領域相關的，術語表中的邏輯聲明是用來描述術語的含義和術語間關系。本體提供了表達某些主題知識的詞表和一個關系集，關系集是詞表中這些術語間關系的集合[4]。由于其可以具有明確地詳述語義和關系的能力，本體(ontology)被應用于許多領域，尤其適合網絡環境下的知識表達。

本體繼承了主題詞表在規范用詞上的優勢，將同義詞組織成同義詞集，同時擴展了主題詞表原有的“用、代、屬、分、參、族”等簡單語義關系，并在知識組織中，將傳統主題詞表的靜態列舉式的結構改變為展示人類知識創造的動態邏輯過程;將主題詞表一維、線性的展示知識點為本體網絡的展示知識點。本體是語義互聯網的基礎，基于本體構建的互聯網將是機器和人都可以理解的。

2.1 揭示醫學知識間的語義關系

本體(ontology)用概念(類)、子類、實例表示概念的上下位關系，用屬性描述類的性質，用函數表示概念間的聯系，這樣對概念的描述形成三維結構。

本體描述為醫學信息資源提供了一個統一模型，保持語義上的統一性。運用本體方法對醫學信息資源知識進行組織，可以減少名詞和術語上的歧義，專業名詞間的關系能夠被描述得詳細和全面，通過對名詞添加屬性值，對屬性之間添加映射關系，一些在正規詞表中不能描述的語義關系就可以清晰的描述出來。

2.2 實現系統間協同工作

互操作指系統間協同工作的能力。醫院圖書館的用戶和館員之間，館員與館員之間以及用戶和用戶之間往往需要進行信息交換，使用不同的閱讀工具時相互之間很難達到交流，為這些不同軟件工具創建一個大家可以使用的本體集成環境成為關鍵所在。本體應用不同的建模方法、語言及軟件工具之間進轉換和翻譯，通過不同本體的語義實現資源和系統之間的語義聯系，即可將各個相對獨立的領域本體聯系成一個知識網絡，從而實現不同領域的知識體系化、結構化、形式化。為提高互操作性，本體可作為中間語言，用來支持不同語言間的轉換。對于醫學信息資源知識來說，涉及到一些不同的領域，就要將這些領域所建立的本體進行集成，以支持這些處理任務。

2.3 共享醫學信息資源領域知識的實現

本體的構建使得知識可以共享和重用。共享是本體的重要特點，即指本體概念體現的是共同認可的知識。這如同美國哲學家托馬斯#8226;庫恩提出的被某一科學共同體所公認的“范式”。由于本體反映的是相關領域中公認的概念，所以醫院圖書館進行知識組織時可以實現各學科領域本體之間(如內科學本體、外科學本體等)的共享。

2.4 實現醫學信息資源知識檢索

在本體的支撐下實現基于語義的知識檢索，是本體的重要應用之一。在醫院圖書館中本體作為各學科知識的語義模型，其主要功能體包括知識組織和知識檢索兩方面。知識檢索是知識組織的逆過程。實現基于概念語義的知識檢索，必須依賴于知識組織模式的支撐。只有以基于本體的知識組織模式為基礎，以各學科本體的概念模型作為資源元數據的規范描述標準，才能真正實現醫院圖書館中基于語義的知識檢索。

2.5 滿足醫學信息資源知識組織的特殊需要

醫院圖書館的不斷發展，要求在醫學信息資源知識的組織模式上要與時俱進，講求時效，方便修訂。本體是基于XML的開放體系，可以通過對枝節處進行修訂，同時，本體具有良好的可復用性，方便地構建新的本體。本體的特性正好可以滿足醫學信息資源知識組織的特殊要求。為了更準確地理解本體在醫學圖書館知識組織中的作用，醫學信息資源中的書目數據為例進行說明。醫學信息資源涉及的類型往往很復雜，有實體的也有虛擬的，各信息系統大多異構，且存在著非常復雜的關系，因此傳統的知識組織模式很難用進行完整的知識組織[5]。

3 本體在醫院圖書館信息資源知識組織中的應用實例知識庫具有智能查詢、回答用戶問題等功能，具有進一步知識挖掘的能力。我們構建的肺炎本體模型能夠回答肺炎的病因、診斷、并發癥、治療等等問題。

3.1 肺炎本體模型的內容及數據來源

明確肺炎本體的目的和專業領域范圍，從概念之間關聯的角度，深層次地揭示領域的信息，實現該領域文獻集的基于知識結構的導航。本體中的信息涉及的問題包括:肺炎疾病的分類分級、原因、危害、診斷、預防、治療、護理、預后、主要研究機構、著名研究人員等內容。通過搜集、分析肺炎領域的數據庫，把握分析領域概念。采用網上MEDLINE數據庫中有關肺炎研究3 923條數據作為基本的試驗數據源，試驗數據源獲取方式為:為美國國立醫學圖書館的PubMed中的Medline數據庫，檢索策略式為在MEDLINE數據庫中查找mesh=“Pneumonia”，并且時間限定為“2008/01/01-2008/12/31”[6]。

3.2 定義肺炎本體的類目

肺炎分為感染類、理化類和變態反應類。感染類，其子類又分為細菌性、病毒性、支原體性、真菌性、寄生蟲性等等;理化類包括放射性肺炎、吸入類肺炎、類脂性肺炎等等;變態反應類包括過敏性肺炎和風濕性肺炎。肺炎可以用病因、病理、流行趨勢等等屬性表示，肺炎的病因屬性與感染類作一相關關系，病毒類包括實例“流感病毒”，感染類建立“導致肺炎種類”的屬性，這一屬性的取值為病毒類中的實例，這樣我們通過將肺炎與病毒作病因聯接。

醫學概念名稱雖然有一個統一的規范命名系統，但很多概念卻是約定俗成，而且經常使用，導致一個概念可以有很多種名稱來表示，比如LungCancer，Pulmonary Cancer，Lung Neoplasms，Pulmonary Neoplasms均表示肺癌或肺腫瘤。《MeSH》對此進行規范，建立一個“see”參照，統一的名稱為“Lung Neoplasms”。目前UMLS中的醫學主題詞表和超級敘詞表對肺炎概念體系的上位類、下位類表述的十分詳盡，我們研究肺炎本體的核心概念均來自于這兩個詞表。另外UMLS Semantic Network對于肺炎的語義類型進行了詳盡描述，本研究借鑒其語義類型組織肺炎本體的關系模型[7]。以MeSH表為基礎使得肺炎本體模型的構建有了可供遵循的語義基礎。在語義基礎之上，通過此領域本體并充分發揮領域本體的作用才能夠實現智能化查尋。

3.3 實 例

首先我們確定一個類，如肺炎類，一個子類，如感染性肺炎，創建該子類的一個實例，如細菌性肺炎，并為這個類添加屬性值。實例繼承類的屬性，在實例中為其添加屬性值，如細菌性炎的病因可以為細菌的實例“肺炎球菌”、“肺炎克雷伯桿菌”等，其傳播途徑取值為傳播途徑類的實例“呼吸傳播”、“日常生活接觸傳播”等。通過以上步驟，肺炎實體就可建立起來。

參考文獻

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[2]杜文華.本體構建方法比較研究[J].情報雜志，2005，(10):24-25.

[3]陳亞寧，陳淑君.以知識探索為本之知識組織方法論及研究分析[EB].http:∥www.sinica.edu.tw/～metadata/bibliography/journal/blis

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[7]畢強，牟冬梅.語義網格環境下數字圖書館知識組織理論、方法及其過程研究[J].圖書情報工作，2007，51(8):6-9.

[8]李景.主要本體構建工具比較研究[J].信息系統，2006，29(1):222-226.