領域本體知識庫及其在護理實踐領域的應用

鄭 潔

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領域本體知識庫及其在護理實踐領域的應用

鄭 潔

介紹了本體知識庫的概念、組成內容及構建方法以及國內外關于本體知識庫在護理實踐領域的應用，并結合我國護理信息化基礎，對構建本土化護理實踐領域本體知識庫的可行性進行了分析，旨在為臨床護理信息化的進一步發展和應用提供新思路。

護理學；本體知識庫；概念；組成內容；構建方法

為提高健康服務的質量和效率，護理信息系統(nursing informatics system，NIS)在臨床機構日益廣泛應用[1]，紙質版的護理記錄轉化成電子格式，積累了大量護理數據資源。與此同時，隨著圖像和文字識別技術等發展，既往大量的護理文書也可以通過自然語言處理(natural language processing，NLP)技術進行識別和提取。這些數據資源為創建大樣本數據庫奠定了基礎，有助于開展臨床數據的調查分析，促進護理工作的自動化、智能化管理。然而從信息學角度看，臨床現有的護理數據大多處于無序的原始狀態，缺乏大量統一規范的語法、句法等，目前尚難以直接進行有效利用。如何整合、利用和維護這些數據，使之成為有用的信息，是亟待解決的問題[2]。構建護理實踐領域本體知識庫將有助于實現對領域知識的共同理解，進而實現信息整合、知識表達、文本挖掘和數據共享的目的。本研究圍繞本體理論、應用現狀，介紹了建立護理實踐領域本體的可行性，旨在為臨床護理信息管理的進一步發展和應用提供新思路。

1 本體概念

本體(ontology)起源于哲學領域，是運用以存在(being)為核心的各種范疇，通過邏輯的方法去構造哲學原理的一種方法[3]。隨著人工智能的發展，本體概念被引入信息科學領域。1993年美國斯坦福大學知識系統實驗室Gruber提出的本體定義被廣泛接受，即本體是共享概念模型的規范化說明[4]。本體是一種能夠在語義和知識層次上描述概念和概念關系模型的建模工具，其特點在于概念化、明確性、形式化和共享性，其可以解決不同系統在同一概念理解上的多義性問題，從而有助于減少概念及術語解釋上的混亂[3]。本體有多種分類方法，如知識表示本體、通用本體、領域本體、語言學本體等。其中，領域本體(domain ontology)是指在特定領域可以復用，提供該領域主要理論和原理的本體，該類本體在生物醫學信息學中應用最多。一個完整的本體應該具有5個基本建模元語(modeling primitive)：類或概念(concepts)、關系(relations)、函數(functions)、公理(axioms)、實例(instances)。從語義網的層面來看，本體的關系共有4種：部分(part-of)，種類(kind-of)，實例(instance-of)和屬性(attribute-of)。使用本體最顯著的優點在于可以提高系統的復用性、共享性以及系統的知識獲取能力[5]。本體技術在生物醫學信息學領域受到較多關注，被認為是一種具有潛力的、能夠促進數據整合研究的指導理論和方法，被廣泛應用在文本挖掘、人工智能、決策支持、信息檢索與獲取、圖書館學以及信息架構等項目中[3，5]。

2 構建方法

本體描述語言是計算機描述本體的形式化語言，目前應用較多的有XML、RDF、DAML、OWL等。網絡本體語言(Web Ontology Language，OWL)是W3C推薦的語義互聯網中本體描述語言的標準，能夠明確地表示詞匯表中術語的含義和術語的關系，應用廣泛[5]。目前本體的開發工具很多，分別應用于不同專業領域，其中斯坦福大學基于Java語言開發的本體編輯工具——Protégé可支持多種描述語言，擁有友好的可視化界面、優越的擴展性，可以從網上免費下載，是使用最廣泛的本體編輯軟件之一[6]。此外，本體的構建包括了手工和自動構建方法，其中手工構建方法有骨架法、MethOntology法、斯坦福大學醫學院開發的7步法等，這些方法針對性強，可根據具體的領域和應用來選擇，主要適用于小型本體的建設。若要建立復雜的大規模本體，則需要通過自動化構建的方法來解決知識獲取的問題，即通過數據挖掘、機器學習的方法從各種形式的數據源(如文檔、電子書、關系數據庫、Web網頁)提取概念、屬性、關系等要素。自動本體構建的技術目前還不夠成熟，無法實現自動建立完備的概念體系和抽取最主要的概念和關系。因此，學者建議：可借助領域專家的幫助，手工建立原始本體，在此基礎上再利用Web網絡資源動態地進行本體的擴充和更新[7]。

3 構建領域本體的基本流程

構建領域本體可采用OWL語言，工具可選用Protégé軟件。基本流程如下[3，5，8]：①確定該領域知識本體的范疇；②考查復用現有知識本體的可能性(如可借鑒國外現有護理實踐領域本體)，此步驟主要是集中相關領域專家就現有本體可借鑒的內容及不一致的部分進行討論；③確定本體的層次和邏輯結構；④列舉術語及其屬性；⑤定義類和類的等級體系；⑥定義類的屬性；⑦定義約束；⑧創建實例；⑨反復迭代，不斷排錯、修改，初步形成本體模型。

4 領域本體的構建及其應用現狀

4.1 醫學領域本體的構建及其應用現狀 在醫學及其相關學科中，由于知識存在不確定性、模糊性和爭議性等特點，使得構建該領域知識庫非常必要[9-10]。世界各國目前已經建立的生物醫學領域本體已有60多種，如統一醫學語言系統(ULMS)、基因本體、癌癥本體、解剖學本體、疾病本體和藥物本體等[8]。在上述本體基礎上，學者還開發了包括智能檢索、本體進化、醫學專業名詞編碼等應用[11-12]。目前國內醫學領域本體的研究主要集中于醫學知識庫的構建，較為全面的如醫學知識庫(NKIMed)、臨床路徑知識庫、中醫治則治法本體、臨床診斷學領域本體等[5-6]。相對專科的本體單元，如腎病領域本體模型KidOnto，在此基礎上構建專家咨詢問答系統和輔助診斷系統等[7]。體檢信息本體在此基礎上對具體的體檢結果進行分析，得到可能存在等身體異常或疾病[13]。

4.2 護理學領域本體的構建及其應用現狀 國外護理信息學起步較早，基于其健康服務領域的需求，已形成了相關的領域本體。韓國學者基于護理程序建立了肥胖管理本體(obesity management ontology)，用于行為干預，并研發了基于安卓系統的肥胖管理應用[14]。日本學者構建了本國Nursing Master護理實踐系統，并與國際護理實踐分類本體進行了比較研究[15]。美國威斯康星大學護理學院已在國際護理實踐分類(international classification for nursing practice，ICNP)基礎上構建了護理實踐本體，并在Bioportal網上進行了公布[16]。此外，美國已建立護理協作本體、護理干預分類本體等[17]。近年來，我國護理相關的領域本體以碩士論文為主，如朱艷艷[18]進行的阿爾茨海默病病人家庭護理領域本體構建研究，通過構建阿爾茨海默病家庭護理本體知識庫，方便普通公眾在網絡環境下獲取阿爾茨海默病家庭護理的信息資源；樊春雷[19]進行的基于語義分析的糖尿病健康教育系統研究，構建了糖尿病知識本體，并應用語義網技術進一步設計了檢索快捷的糖尿病健康教育系統等。這些研究將信息技術應用到護理領域，以提高信息檢索的效率為主要目的，綜合運用了多學科知識，有助于滿足當前數字化時代及人們對于護理的多樣化需要，然而針對我國護理實踐領域的知識本體庫尚未見報道。

5 在我國護理實踐中建立領域本體的可行性

5.1 護理專業術語日益規范 目前國際較為著名的護理術語系統有國際護理實踐分類體系、北美護理診斷協會術語體系、Iowa護理干預分類及護理結果分類體系、奧馬哈社區護理分類系統等[20-21]。這些護理術語系統都已實現了漢化并出版，國內學者針對國際護理術語在中國本土的應用情況開展了大量的適用性測試和標準化的研究[22]。隨著信息全球化的發展，我國醫療衛生機構的信息化建設日益細化，標準化護理術語的發展是醫療信息化的重要環節之一。2010 年12月國家質量監督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會發布了《健康信息學-護理參考術語模型集成》(GB 25515—2010—T)[23]，該標準具有較高的權威性，為標準化護理術語的發展奠定了基礎。

5.2 護理信息學人才輩出 伴隨著數字化時代的到來，我國護理信息學發展迅猛，近年來有學者就國內外護理信息學的發展、課程設置、人才培養等問題進行了諸多探討[24]，并提出構建我國護理信息學教育體系的策略，如重視基礎層次的護理信息學教育，統籌護理信息學專業課程的建設，建立我國護理信息職業資格認證制度[25-26]。為構建護理實踐本體并進行后續應用的研究工作，仍需繼續引進和培養復合型專業人才，參與到多學科合作的研發團隊中。

6 啟示與展望

目前國內醫學領域的知識本體構建相關研究較多，且正逐步轉化到實踐應用中，極大地推動了醫學信息化的發展。護理學領域具有大量不同于臨床醫學的專業知識與實踐范圍，構建護理本體將有助于更加充分地利用現有護理信息系統，達到優化資源整合的目的，實現更為全面的數據挖掘工作，進而為臨床護理管理、護理研究、護理決策分析等提供更為科學、系統的數據支持。因此，在當前數字化時代背景下，構建護理實踐領域本體知識庫對于利用大數據資源提高護理服務質量、改善病人臨床結局具有重要意義。

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(本文編輯范秋霞)

Domain ontology knowledge base and its application in nursing practical domain

Zheng Jie

(Third People’s Hospital of Wuxi City,Jiangsu 214041 China)

It introduced the concept，composition and construction method of ontology knowledge base,and its application in the field of nursing practice at home and abroad.combined with China’s nursing information foundation，the feasibility of nursing practice to construct the local domain ontology knowledge base was analyzed,so as to provide new ideas for further development and application of clinical nursing informatization.

nursing;ontology knowledge base;concept;composition;construction method

鄭潔，主管護師，本科，單位：214041，無錫市第三人民醫院。

信息 鄭潔.領域本體知識庫及其在護理實踐領域的應用[J].護理研究，2017，31(20)：2447-2449.

R471

A

10.3969/j.issn.1009-6493.2017.20.005

1009-6493(2017)20-2447-03

2016-05-21；

2017-04-13)