面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體構(gòu)建研究＊

曹馨宇，謝 琪，周洪偉，馬 劍，邱 恒

（1. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京 100700；2. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院 北京 100700；3. 北京匯晨養(yǎng)老機(jī)構(gòu)管理有限公司 北京 100012）

面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體構(gòu)建研究＊

曹馨宇1，謝 琪2＊＊，周洪偉1，馬 劍3，邱 恒3

（1. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)臨床基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京 100700；2. 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院 北京 100700；3. 北京匯晨養(yǎng)老機(jī)構(gòu)管理有限公司 北京 100012）

冠心病是老年人最常見(jiàn)的疾病之一，本研究充分利用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代科技的理論與成果，對(duì)提高冠心病的診療水平，做好老年人冠心病的防治具有重要的意義。本文參照統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語(yǔ)言系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)系統(tǒng)命名法-臨床術(shù)語(yǔ)、中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)集等多個(gè)知識(shí)系統(tǒng)中的規(guī)范化術(shù)語(yǔ)及術(shù)語(yǔ)間的語(yǔ)義關(guān)系，采集與中醫(yī)養(yǎng)生有關(guān)的多種信息來(lái)源，梳理面向中醫(yī)養(yǎng)生的與冠心病相關(guān)的語(yǔ)義關(guān)系，構(gòu)建面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體，為老年人對(duì)冠心病的防治與保健需求提供知識(shí)服務(wù)。

冠心病 知識(shí)本體 中醫(yī)養(yǎng)生

冠心?。–oronary Artery Disease，CAD）是老年人最常見(jiàn)的疾病之一[1]，又稱缺血性心臟病，是指各種原因引起冠狀動(dòng)脈狹窄或阻塞，導(dǎo)致心肌缺血缺氧甚至壞死的心臟疾病。近20年來(lái)，我國(guó)冠心病的發(fā)病率逐年上升，老年人冠心病的患病率更為突出，已成為影響老年人生活質(zhì)量的主要疾病，也是60-74歲年輕老年人的主要死因[2]。因此，提高冠心病的診療水平，做好冠心病的防治，已成為老年病臨床工作的一個(gè)重要課題。

中醫(yī)藥是中華民族與疾病長(zhǎng)期斗爭(zhēng)過(guò)程中積累的寶貴財(cái)富，其豐富知識(shí)和有效實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中蘊(yùn)含著深厚的科學(xué)內(nèi)涵[3]。充分利用現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代科技的理論與成果，利用現(xiàn)代科學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的內(nèi)涵，創(chuàng)建服務(wù)于中醫(yī)藥現(xiàn)代化的知識(shí)與技術(shù)創(chuàng)新體系，以實(shí)現(xiàn)中醫(yī)的現(xiàn)代化和國(guó)際化[4]。目前隨語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，本體在知識(shí)共享、表示、推理和服務(wù)等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。以建立知識(shí)本體和數(shù)據(jù)挖掘?yàn)楹诵牡纳镝t(yī)學(xué)正顯示出良好的研究和發(fā)展前景。研究和構(gòu)建以中醫(yī)養(yǎng)生為目標(biāo)的冠心病知識(shí)本體既是疾病信息學(xué)發(fā)展的需要，也是有效防治老年人冠心病的方法。

1 本體

在信息與知識(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域，本體被廣泛接受的定義由Gruber提出“是概念化的明確的規(guī)范說(shuō)明”，基于其定義相對(duì)于其它知識(shí)組織方式，本體能有效表示概念、概念層次結(jié)構(gòu)和概念間的語(yǔ)義，可以對(duì)邏輯推理進(jìn)行良好的支持，能在語(yǔ)義知識(shí)層面上對(duì)其信息系統(tǒng)進(jìn)行概念建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的描述，揭示知識(shí)體系的功能。因此人們認(rèn)為本體提高了知識(shí)系統(tǒng)的互操作及可靠性，可作為一種語(yǔ)義共享和知識(shí)建模的工具，廣泛應(yīng)用于信息檢索等知識(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域。通過(guò)本體構(gòu)建可以使醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)概念規(guī)范化，并明確術(shù)語(yǔ)概念的定義，通過(guò)分析構(gòu)建概念間的語(yǔ)義關(guān)系，形成具有鮮明醫(yī)學(xué)特點(diǎn)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知識(shí)體系，從而支持醫(yī)學(xué)信息的采集、標(biāo)注、分析與語(yǔ)義互操作?；诒倔w角度構(gòu)建的知識(shí)庫(kù)，具有統(tǒng)一、規(guī)范概念術(shù)語(yǔ)，在知識(shí)獲取、檢索、分析與共享等方面發(fā)揮重要作用。

領(lǐng)域本體是對(duì)特定領(lǐng)域知識(shí)明確而規(guī)范的說(shuō)明，描述該領(lǐng)域內(nèi)所涉及的概念，以及概念間的語(yǔ)義關(guān)系等知識(shí)[5]。運(yùn)用本體中規(guī)范化的概念和關(guān)系來(lái)描述該領(lǐng)域的相關(guān)事物和知識(shí)，減少了對(duì)相同涵義信息的表達(dá)異質(zhì)性，有利于領(lǐng)域知識(shí)在“人-機(jī)-人”之間進(jìn)行準(zhǔn)確理解和高效交流[6]。而中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)具有表達(dá)多樣性的特征，醫(yī)學(xué)本體能較好地規(guī)范醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)、醫(yī)學(xué)概念的定義及表達(dá)形式，建立概念間的從屬關(guān)系、語(yǔ)義關(guān)系展示醫(yī)學(xué)概念的本質(zhì)。因此，醫(yī)學(xué)本體為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的應(yīng)用提供相對(duì)統(tǒng)一的共享信息資源。

目前在國(guó)際上與醫(yī)學(xué)相關(guān)的常用本體或術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)主要有，人類疾病本體（Disease Ontology，DO）[7]、醫(yī)學(xué)主題詞表（Medical Subject Headings，MeSH）＊http://www.ncbi.nlm.nih.gov/mesh、國(guó)際疾病分類（International Classification of Diseases，ICD）＊＊http://www.who.int/classification/icd/en第10版、統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語(yǔ)言系統(tǒng)（Unified Medical Language System，UMLS）＊＊＊http://uts.nlm.nih.gov/metathesaurus.html、醫(yī)學(xué)系統(tǒng)命名法-臨床術(shù)語(yǔ)（Systematized Nomenclature of Medicine-Clinical Terms，SNOMED CT）＊＊＊＊http://www.ihtsdo.org/snomed-ct，上述醫(yī)學(xué)本體或術(shù)語(yǔ)體系規(guī)范化術(shù)語(yǔ)定義，描述概念之間及術(shù)語(yǔ)之間的語(yǔ)義關(guān)系，但沒(méi)有利用概念或術(shù)語(yǔ)之間的語(yǔ)義關(guān)系進(jìn)行醫(yī)學(xué)事實(shí)的描述[8]。國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域本體及術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)研究成果有：曹存根等[9]研究給出了一個(gè)中醫(yī)經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)的本體；曹存根等[10]在2004年提出從中藥文本和中藥方劑文本中獲取知識(shí)的方法，利用獲取的知識(shí)構(gòu)建中藥本體和方劑本體，并以框架的方式表示；于琦等[11]初步建立中醫(yī)溫病診療知識(shí)模型，提供一種有效的知識(shí)組織方式，使中醫(yī)文獻(xiàn)支持中醫(yī)臨床決策；方安等[12]在對(duì)現(xiàn)有領(lǐng)域本體構(gòu)建方法進(jìn)行綜合分析基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)已有模型的改進(jìn)，嘗試構(gòu)建手足口病本體；郭會(huì)雨[13]進(jìn)行疾病領(lǐng)域本體模型構(gòu)建研究，利用protégé嘗試構(gòu)建了疾病領(lǐng)域本體，描述疾病相關(guān)的概念、概念屬性、概念間的語(yǔ)義關(guān)系及制定醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知識(shí)公理，為實(shí)現(xiàn)疾病領(lǐng)域知識(shí)的有序組織及利用提供了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。《中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)集》[14,15]是借鑒目前國(guó)際上先進(jìn)的臨床醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)集SNOMED CT的構(gòu)建模式，以中醫(yī)自身獨(dú)特理論為核心，以本體論方法構(gòu)建的術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)。

2 面向中醫(yī)養(yǎng)生知識(shí)本體構(gòu)建

目前對(duì)于疾病本體的構(gòu)建多服務(wù)于智能診斷系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)決策支持系統(tǒng)，面向服務(wù)目的不同，構(gòu)建本體的內(nèi)容也應(yīng)不相同。本研究的重點(diǎn)在于通過(guò)構(gòu)建知識(shí)本體為冠心病的預(yù)防及保健提供中醫(yī)養(yǎng)生服務(wù)。

2.1 領(lǐng)域知識(shí)來(lái)源

以“中醫(yī)”、“養(yǎng)生”、“健康”、“保健”等關(guān)鍵詞進(jìn)行文獻(xiàn)收集，獲取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、指南、教科書以及較權(quán)威的中醫(yī)科普類圖書、中醫(yī)養(yǎng)生類古籍以及養(yǎng)生保健類期刊、報(bào)紙等作為文獻(xiàn)資源，如：中醫(yī)養(yǎng)生類古籍《千金翼方》、《中醫(yī)養(yǎng)生學(xué)》，中醫(yī)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)經(jīng)典《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《備急千金要方》，飲食衛(wèi)生與營(yíng)養(yǎng)學(xué)專著《飲膳正要》等。另外，該文獻(xiàn)庫(kù)還對(duì)中醫(yī)養(yǎng)生領(lǐng)域的現(xiàn)代文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)搜集和存儲(chǔ)。從萬(wàn)方、CNKI等數(shù)據(jù)庫(kù)中檢出與中醫(yī)養(yǎng)生相關(guān)的現(xiàn)代文獻(xiàn)，通過(guò)建立文獻(xiàn)庫(kù)對(duì)上述文獻(xiàn)的元數(shù)據(jù)和全文進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。除了生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的專業(yè)文獻(xiàn)之外，還收集整理了報(bào)刊中的中醫(yī)養(yǎng)生科普文章，從而滿足人們對(duì)普及中醫(yī)養(yǎng)生知識(shí)的需要。作為面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體的數(shù)據(jù)來(lái)源。

2.2 概念關(guān)系的確定

通過(guò)領(lǐng)域?qū)＜业闹笇?dǎo)，首先提取已有資源MeSH、UMLS、SNOMED CT、中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)集中與疾病相關(guān)的概念關(guān)系的描述，如“被……治療”、“預(yù)防”、“發(fā)生于”等；其次根據(jù)本研究中知識(shí)本體構(gòu)建的目標(biāo)——為老年人的養(yǎng)生保健提供服務(wù)，則用戶可能更想要獲取與冠心病相關(guān)的保健及預(yù)防方面的知識(shí)，結(jié)合已有的語(yǔ)義關(guān)系，梳理面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體中涉及的語(yǔ)義關(guān)系。圖1展示了構(gòu)建面向養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體中所需要的語(yǔ)義關(guān)系。

圖1中每個(gè)點(diǎn)表示一類概念，線表示兩類概念之間具有某種語(yǔ)義關(guān)聯(lián)。實(shí)線表示兩個(gè)概念間具有上下位關(guān)系，實(shí)線的起點(diǎn)表示上位概念，實(shí)線的終點(diǎn)表示下位概念。虛線表示其它語(yǔ)義關(guān)系。由于其中許多語(yǔ)義關(guān)系是對(duì)稱的，我們可以只描述其單向語(yǔ)義關(guān)系，如概念對(duì)（“冠心病”、“預(yù)防手段”）之間具有對(duì)稱關(guān)系“被……預(yù)防”與關(guān)系“預(yù)防”，我們可以只針對(duì)“冠心病”概念構(gòu)建“被……預(yù)防”關(guān)系。下位概念可以繼承其上位概念相關(guān)的語(yǔ)義關(guān)系。如存在關(guān)系發(fā)生于“治療手段”和“案例”，則對(duì)于“治療手段”的下位概念“中醫(yī)治療”也與“案例”具有關(guān)系“發(fā)生于”。

圖1 冠心病相關(guān)語(yǔ)義關(guān)系圖

圖2 面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體中部分概念

2.3 領(lǐng)域概念的獲取

為規(guī)范化冠心病知識(shí)本體中的概念，我們使用中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)集中的術(shù)語(yǔ)表示本體中涉及的概念。根據(jù)概念關(guān)系中所涉及的概念類，從中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)集中抽取相應(yīng)術(shù)語(yǔ)作為本體中的實(shí)例概念。

2.4 冠心病知識(shí)本體構(gòu)建

我們采用protégé＊http://protege.stanford.edu/作為面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體構(gòu)建的輔助工具。將語(yǔ)義關(guān)系圖中涉及的與冠心病具有語(yǔ)義關(guān)聯(lián)的概念作為頂層概念，同時(shí)建立其與冠心病的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)。圖2展示了所構(gòu)建本體中的部分類概念與實(shí)例概念。圖3展示本體中的部分語(yǔ)義關(guān)系。不同顏色的虛線表示不同的語(yǔ)義關(guān)系，如綠色表示關(guān)系“高危因素”，是UMLS語(yǔ)義關(guān)系“引起”的子類。

圖3 面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體中部分語(yǔ)義關(guān)系

3 討論

本體構(gòu)建并沒(méi)有唯一的途徑和方法，這一特點(diǎn)決定了本體構(gòu)建必須面向特定的應(yīng)用目的。本文以滿足冠心病老年患者的中醫(yī)養(yǎng)生需求為導(dǎo)向，側(cè)重于對(duì)面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體構(gòu)建方法進(jìn)行探討，通過(guò)最大限度的復(fù)用已有知識(shí)系統(tǒng)如UMLS或中醫(yī)臨床術(shù)語(yǔ)集等中的規(guī)范化術(shù)語(yǔ)及概念間語(yǔ)義關(guān)系，初步構(gòu)建了一個(gè)面向養(yǎng)生的冠心病知識(shí)本體。本課題組后續(xù)將進(jìn)行實(shí)證性研究，以證明本體的有效性。

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Constructing Knowledge Ontology of Coronary Artery Disease Based on Traditional Chinese Medicine
Health Preservation

Cao Xinyu1, Xie Qi2, Zhou Hongwei1, Ma Jian3, Qiu Heng3
(1. Institute of Basic Research in Clinical Evaluation, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China;
2. China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China;
3 Beijing Huichen Pension Institutions Management Ltd., Beijing 100012, China)

Coronary heart disease is common among the elderly. In this study, taking full advantages of theories and achievements of modern medicine and Sci-Tech will make significant contributions to improving the diagnosis and treatments of coronary artery disease (CAD) and its prevention in the elderly. The knowledge ontology of CAD based on traditional Chinese medicine (TCM) was constructed by collecting multiple sources of TCM health preservation related information and sorting out semantic relationships between TCM health preservation and CAD according to the standard terms and semantic relationships among terms in the knowledge system such as Unified Medical Language System, Systematized Nomenclature of Medicine-Clinical Terms and TCM Clinical Terminology was constructed to provide the elder people with knowledge services on CAD prevention and fulfill their healthcare service demands.

Coronary artery disease, knowledge ontology, traditional Chinese medicine

10.11842/wst.2016.04.021

R212

A

（責(zé)任編輯：朱黎婷，責(zé)任譯審：朱黎婷）

2016-04-06

修回日期：2016-04-12

＊ 國(guó)家自然科學(xué)基金委青年科學(xué)基金項(xiàng)目（81403281）：基于本體的中醫(yī)臨床診療信息模型構(gòu)建研究，負(fù)責(zé)人：曹馨宇；科學(xué)技術(shù)部國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAH06F03）：服務(wù)老年公寓的健康服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用，負(fù)責(zé)人：謝琪。

＊＊ 通訊作者：謝琪，研究員，學(xué)術(shù)管理處處長(zhǎng)，主要研究方向：中醫(yī)藥信息學(xué)。