基于醫學本體的電子病歷系統研究

穆榕榕，全宇，郭啟勇

(中國醫科大學附屬盛京醫院，沈陽市110004)

基于醫學本體的電子病歷系統研究

穆榕榕，全宇，郭啟勇

(中國醫科大學附屬盛京醫院，沈陽市110004)

盡管電子病歷在臨床醫學中已廣泛應用，但傳統模版生成方式的病歷與臨床思維邏輯存在吻合度問題，因此筆者提出基于醫學本體的電子病歷系統，系統地探討了電子病歷較紙質病歷的優勢并對本體相關知識內容進行介紹，探索建立基于醫學本體的電子病歷系統。在電子病歷本體構建過程中，將大量的臨床醫學知識有機地組織并重用。系統實際應用過程表明，基于醫學本體的電子病歷系統能夠有效緩解臨床病歷描述主觀性強、模糊引爭議等現象的發生，提高臨床數據質量。

本體；電子病歷；七步法；知識庫

1 引言

電子病歷(Electronic Medical Record，EMR)是指醫務人員在醫療活動過程中，使用醫療機構信息系統生成的文字、符號、圖表、數據，影像等數字化信息，并能存儲管理傳輸和重現醫療記錄，是病歷的記錄形式[1]。計算機技術、信息存儲介質和Internet高速發展的必然產物，是醫院病歷現代化管理的必然趨勢。電子病歷系統的應用，克服了紙質手寫病歷不規范、不易保存的缺點，加強了不同科室之間的信息交換和信息整合。電子病歷可以確保數據的一致性和準確性，不僅滿足病人對醫療信息集成的要求，對更深層的醫療質量評價、臨床科研和臨床醫療決策等工作也起到重要作用[2]。

現階段，國內外科研機構對標準化電子病歷系統的研究主要分為以下六類:數據交換/消息標準(如HL7V3、DICOM)、術語標準(如ICD-9、SNOMED)、文檔標準(如HL7 CDA)、概念標準(如HL7、RIM)、應用標準(如CCOW)和結構標準(如PHIN)[3]。由于臨床信息結構繁多、信息更新較快(醫學知識的半衰期為5年，每年更新約10%)等原因，上述六種方法普遍存在一個問題:無法提供一個簡單而且能夠適應領域知識變化的標準化解決方案，進而導致系統開發和維護成本較高。在充分考慮上述因素，加之盛京醫院實際臨床需求，完成了基于本體的電子病歷構建工作。

2 電子病歷知識組織介紹

2.1 電子病歷現狀

我國的電子病歷發展處于起步階段，停留在概念階段，結構化錄入與存儲是電子病歷發展的瓶頸，目前主要利用模板功能以及臨床語言元素庫功能來解決這些問題。主要模板設計有三類，一是病歷結構模板，病歷的結構化主要是與語言元素結合；二是病歷內容模板，實現病歷內容的快速錄入；三是文檔模板，結合結構化信息自動生成醫療文檔[4]。但是模板方案存在工作效率低、模板設計制作工作量大等問題。

電子病歷的發展標志著醫院數字化的水平，結合國外電子病歷的發展，我國電子病歷的發展應具備以下條件[5]。(1)全面性。標準化、結構化地表達組織和存儲各種數據，形成統一的數據接口。(2)可讀性。使用標準術語體系建設統一的受控醫學詞匯表。(3)真實性。真實性具體指信息的實時性和不可篡改性。(4)隱私性。沒有權限不能訪問患者病歷信息，即使用于研究也應該提供匿名的病歷信息。(5)安全性。電子病歷一旦遭遇安全問題后果將是災難性的。

目前，我國已經制定“醫院基本數據集標準”“公共衛生信息系統基本數據集標準體系”和“電子病歷基本架構與數據標準”等，電子病歷越來越標準化。隨著大數據的發展，基于大量數據進行建模、預測，從中開發、利用新知識，為醫療工作輔助決策，這是電子病歷的發展趨勢，基于醫學本體的電子病歷嚴格按照國家數據標準構建模型，本體的構建提高了知識的可重用性和共享性，為未來知識庫的知識推理奠定基礎。

2.2 本體的概念

從本質上講，本體是實現一定程度的知識共享和知識重用的技術手段。本體能夠明確、唯一地描述概念及概念之間的關系，不會導致歧義產生。目前，本體在語義Web、信息檢索、數字圖書館、醫療衛生等領域取到廣泛應用[6]。

有關本體的研究最早起源于哲學，作為對客觀存在系統的解釋或說明，是對客觀現實的本質抽象[7]。20世紀80年代Neches等人最早將本體的概念引入到人工智能領域:本體能夠給出構成相關領域詞匯的基本術語和關系，以及利用這些術語和關系構成的規定這些詞匯外延的規則的定義[8]。隨著計算機技術的發展，知識系統等領域研究的展開，關于本體的定義出現了較多版本。目前，理解較為深刻且獲得認可較多的則是Fensel[9]對本體的分析，有四層含義:概念化、明確性、形式化、共享性。

2.3 本體在電子病歷中應用

本體的研究主要集中在知識工程、本體工程、信息組織與語義web等方面[10]，在電子病歷中的應用研究處于初期階段，領域本體包含完整的領域知識和豐富的語義關系，把本體應用到電子病歷中，可以解決電子病歷中信息檢索、語義理解等問題，基于本體的電子病歷是基于知識的、語義的，查準率和查全率更有保證，使電子病歷更加實用。

常用的本體構建方法包括:七步法、骨架法、Tove法、DEF5法、Sensus法等[11]。

3 基于醫學本體的電子病歷系統構建

3.1 電子病歷本體的初步結構框架

基于本體的電子病歷知識庫構建的目的是為了給臨床醫生在病歷填寫過程中提供需要的各種知識，因此在研究中按照七步法的步驟，如圖1所示，構建基于醫學本體的電子病歷。構建完成的電子病歷基本本體結構如圖2所示。

通過對電子病歷的國家標準和規范的學習，結合原衛生部、國家中醫藥管理局關于《病歷書寫基本規范(試行)》和《中醫、中西醫結合病歷書寫基本規范(試行)》相關要求，由圖2可知，電子病歷主要包括患者信息、檢查記錄、門診診療記錄、護理記錄、住院診療記錄、治療處置記錄、病歷概要和知情告知信息等內容。

圖1 七步法流程圖

圖2 電子病歷基本本體結構圖

3.2 二級目錄介紹

由于各個本體模塊包含內容眾多且原理大致相同，因此本文選擇病歷概要和檢查檢驗記錄這兩個小的領域本體進行解釋說明。在病歷概要這個一級目錄中，主要記錄以下內容。

(1)患者基本信息:人口學信息、社會經濟學信息、親屬信息、社會保障信息和個體生物學標識等內容；(2)基本健康信息:現病史、既往病史、免疫史、過敏史、家族史、生育史、殘疾情況等內容；(3)衛生時間摘要:用于描述患者在醫療機構就診所發生的醫療衛生活動的摘要信息，摘要內容包括衛生事件名稱、類別、時間、地點、結果等信息內容；(4)醫療費用記錄:用于描述患者在醫療機構歷次就診所發生的醫療費用摘要信息；檢查檢驗記錄在實際臨床應用中分為檢查記錄和檢驗記錄。檢查記錄通常包含超聲、放射、核醫學、內窺鏡、病理、心電圖、腦電圖、肌電圖、胃腸動力、肺功能、睡眠呼吸監測等各類醫學檢查記錄；檢驗記錄包括臨床血液、體液、生化、免疫、微生物、分子生物學等各類醫學檢驗記錄[3]。此外，在各項檢查檢驗中均包含大量的指標信息，在本體庫中均已描述。檢查檢驗的本體結構見圖3。

圖3 檢查檢驗本體結構圖

4 電子病歷本體的管理

電子病歷本體屬于醫學領域本體中的一個分支，是醫學領域知識規范的抽象和描述。從電子病歷本體生成方法的角度，電子病歷本體也可以看作是一種提取、理解和處理醫學相關信息的工具和方法。由于現有生物醫學領域已經構建了多種醫學概念術語，因此，本文在電子病歷建模過程中，對已有的醫學概念本體進行了復用。在完成對電子病歷本體建模之后，電子病歷系統框架之內的實例數據、與其余系統的交換數據都是符合電子病歷結構要求的。

此外，醫學信息本體較其他領域本體更新較快，這就要求在現有醫學本體基礎上，依據一定的理論、方法和標準，對本體的概念、關系、實例等進行近一步補充、完善、更新。這其中主要包括兩個方面的內容:(1)本體概念的擴充。由于現階段本體構建過程多為人工構建方式，通常先形成核心本體層，之后在逐步擴充。現階段本體方法不可能一蹴而就，這就需要在使用過程中不斷擴充。然而本體中概念并不是越多越好，適當控制本體概念數量有利于提升本體數據質量。(2)本體概念的更新。隨著醫學信息的更新，本體需要及時刪除過時、失效的相關概念也是本體進化的重要內容。在電子病歷領域本體更新主要涉及本體進化機制的選擇、本體進化方法的選擇、本體實例擴充方法的選擇等內容[12]。

建立以電子病歷為核心的醫院管理系統，是實現醫院信息化管理的醫學基礎，基于醫學本體的電子病歷避免記錄的缺項、漏項、不規范書寫和不合理記錄，有利于完善統一的國家電子病歷標準，提高了醫療質量，只有實現不同平臺的電子病歷的標準化，實時準確化，才能實現醫院之間，醫院與相關機構之間的數據交換和資源共享。

5 總結與展望

本文提出并實現了基于本體的電子病歷系統，提高了盛京醫院醫療信息系統的質量。該系統的成功應用使得多方收益:在醫療工作這方面，可以提高醫療工作效率和醫療質量，使其適應信息時代信息更新快的特點；在醫院管理層方面，實現數據的結構化、合理化存儲，為高層管理提供優質的數據分析來源；在患者方面，電子病歷可以實現病人信息的異地共享等便捷服務。

在實際應用過程中也發現了一些潛在的問題:首先，若一整份電子病歷均采用結構化數據(醫學本體)的方法進行填寫，會限制了醫務工作者的主觀描述內容，因此本系統對于非本體描述的內容采用自由文本方式進行信息錄入；本體庫自身的準確性對電子病歷質量存在不可避免的影響；新系統的引入導致原有操作方式發生變化，因此必要的使用培訓工作需要一并展開。

[1] 衛生部.電子病歷基本規范(試行)[S].2010.

[2] 鄭西川，胡燕峰，吳允真.基于醫學本體的電子病歷結構化數據采集研究[J].醫院數字化，2008，29(1):41-42.

[3] 魏泉.基于本體的電子病歷研究[D].武漢:武漢大學，2010.

[4] 袁浩.中美電子病歷系統功能差異比較分析[J].醫學信息學雜志，2014，35(11).

[5] 陳金雄.電子病歷與電子病歷系統[R].南京:南京軍區福州總醫院，2010.

[6] 杜小勇，李曼，王珊.本體學習研究綜述[J].軟件學報，2006，17(9):1837-1847.

[7] 李凌志.基于本體的知識庫系統構建研究[J].科技情報開發與經濟，2007，17(36):102-104.

[8] Neches RF，Gruber TR，Swartout T，et al.Enabling Technology for Know ledge Sharing[J].AIMagazine，1991，12:36-56.

[9] FENSEL D，DECKER S，ERDMANNM，et al.Onto broker:how to enable intelligent access to[C]//Proc of the 11th Banff Know ledge Acquisition for Know ledge-based system Workshop，1998，663-664.

[10] 趙洋.本體技術在電子病歷中的應用研究[D].長春:長春工業大學，2010.

[11] 劉紫玉.多專業領域本體的構建及語義檢索研究[D].北京:北京交通大學，2009.

[12] 笪磊.基于本體的醫學案例庫模型研究[D].合肥:合肥工業大學，2007:43-44.

(編輯 馬蘭)

Study of Electronic M edical Record based on Medical Ontology

MU Rong-rong，QUAN Yu，GUO Qi-yong
(Shengjing Hospital ofChina Medical University，Shenyang，110004 China)

W ith thew ide application of electronicmedical records in clinicalmedicine，the fitness of the ones from traditional template generation w ith clinical thinking logic exists.The authors discussed systematically the advantages of EMR over the paper ones，introduced the relevant know ledge w ith ontology，and explored EMR on the basis ofmedical ontology.In EMR establishment，large amount of clinical know ledge ofmedicinewas organically structured and applied.The systemic and practical application shows that EMR system can effectively relieve strong subjectivity and vagueness starting disputes，and improve clinical data quality.

ontology；electronic medical record；seven-step method；know ledge base

R197

A

1672-4232(2016)06-0083-04

10.3969/j.issn.1672-4232.2016.06.028

郭啟勇(1958-)，男，博士，教授，博士生導師，中國醫科大學副校長，盛京醫院院長；研究方向:醫院管理、醫院信息網絡管理、影像診斷、介入治療。

2016-10-25