中醫病證本體庫的構建研究

肖 潔，冒宇清，李新霞

（南京中醫藥大學 信息技術學院，江蘇 南京 210023）

中醫在長期的醫療實踐中積累了大量的數據，在中醫古籍中存在大量的病例和藥方，如何挖掘出其中的寶貴經驗，具有極大的研究價值。由于從現實生活或中醫藥古籍中獲取的原始數據存在完整性不足、冗余程度高、模糊不清、雜亂無章等問題，易造成知識的無效歸納，且嚴重影響數據挖掘算法的執行效率，不能直接滿足數據挖掘的需要[1]。因此，首先需要構建中醫病證的本體庫，依據本體庫對原始數據進行預處理操作。

本體庫提供了一套對特定領域知識的共享和共同認識，以實現計算機對領域知識的語義理解。利用本體技術構建領域知識庫，不僅可以清晰地描述領域中的概念及其關系，還可以實現基于本體推理的語義檢索，有利于領域知識的共享和重用[2]。

本文通過建立中醫病證本體庫，進行數據整理操作，優化對中醫藥信息元數據的搜索歸納，提高中醫病證相關數據查詢和獲取的效率。

1 本體

1.1 本體的概念

本體（Ontology）的概念來源于哲學領域，原意是關于客觀存在及其本質和規律的說明，關心的是客觀現實的抽象本質。信息技術和語義網的出現使本體在計算機科學領域得到了廣泛的應用，特指在特定領域公認的對象及對象關系的概念化表達，其中的對象包括實際對象和邏輯對象，領域本體強調領域的本質概念和這些概念之間的關聯。

1.2 本體的構建方法

目前領域本體主要有以下幾種構建方法：IDEF-5方法、骨架法、TOVE企業建模法、METHONTOLOGY方法、循環獲取法、七步法等，經過對以上方法的比較分析，本文采用七步法來構建中醫病證本體庫。

七步法是由斯坦福大學醫學院開發的，它將本體構建過程大致分為7個步驟，每個步驟分別確立人物和目標，具體步驟如下：（1）確定本體的專業領域和范疇，明確本體的構建需求、范圍和目的。（2）考查復用現有本體的可能性。（3）列出領域中的重要術語，方便用戶對本體的理解。（4）定義類和類的等級體系，通過自頂向下法、自底向上法和綜合法等方法完善等級體系。（5）定義類的屬性。（6）定義屬性的分面，分面描述屬性的取值類型、基數等特征。（7）創建實例[3]。

1.3 本體的構建工具

目前較為成熟的本體開發工具主要有：KAON，WebODE，OntoEdit，Protégé等，本研究選擇Protégé作為本體構建工具，因為Protégé可以支持多種常見的本體描述語言如XML，OWL，RDF等的導入和導出。

Protégé是斯坦福大學醫學院生物信息研究中心基于Java語言開發的本體編輯和知識獲取軟件，既是本體開發工具，也是基于知識的編輯器，屬于開放源代碼軟件。這個軟件主要用于語義網中本體的構建，是語義網中本體庫的核心開發工具。Protégé提供了本體概念類、關系、屬性和實例的構建，用戶只需在概念層次上進行領域本體模型的構建，而不需要關心具體的本體描述語言[4]。

2 中醫病證

在中醫學中，“病”“癥”和“證”是3個重要的概念，它們都有自己的定義，相互之間也有顯著的區別。“病”是對疾病發展全過程中出現的、與其他疾病表現有所不同的特點，以及病情發展的獨特規律所做出的概括。“癥”是癥狀、體征，是指患病后出現的背離正常生理范圍的異常現象，如發熱、惡寒等，這是人體出現疾病的反映。“證”即證候，是疾病發生和演變過程中某階段本質的反映，也可認為是人體生命活動狀態的劃分，是根據中醫四診所獲信息，對病因（如內傷、外感等）、病位（如表、里、臟、腑等）、病性（如寒、熱等）、病機、病勢（如邪正盛衰、疾病發展趨勢等），以及病人自身的體質和患病時的季節氣候與周圍環境等的概括。

在中醫理論中，辯證就是在中醫理論指導下，對臨床病情資料進行分析、歸納，從而確定病人患有何證的過程。中醫的很多病名和癥狀是一致的，比如患者癥狀是下肢水腫，疾病診斷就是水腫；還有些病名和癥狀不一樣，比如患者有發熱、惡寒、無汗、周身酸楚等癥狀，中醫診斷則是感冒。以水腫為例，水腫包含風水相搏證、濕毒浸淫證、水濕浸漬證、濕熱壅盛證、脾陽虛衰證、腎陽衰微證等證。而對于同一病名以下的不同的證，又會用不同的治法，采用不同的藥方來進行治療，例如水腫的水濕浸漬證其治法是健脾化濕，通陽利水，采用的藥方是五皮飲合胃苓湯；而濕毒浸淫證其治法卻是宣肺解毒，利濕消腫，采用的藥方則是麻黃連翹赤小豆湯合五味消毒飲[5]。

針對以上問題，通過建立一個中醫病證本體庫，能夠有效地整合現有的中醫病證相關知識，使得各病證之間的顯性關系以及隱形關聯能夠通過相應的規則表現出來，以利于后續對于中醫病證相關知識的進一步挖掘與研究。

3 構建中醫病證本體庫

3.1 收集數據

中醫病證本體庫來源于相關的真實世界數據，本文通過嚴格的考察與比較，經過反復斟酌，從中醫教材、典籍和名家醫案中抽取了大量中醫病證的相關內容，建立了中醫病證數據庫。以病名水腫為例，相關屬性的取值如下。

（1）分型（證型）：風水相搏證、濕毒浸淫證、水濕浸漬證、濕熱壅盛證、脾陽虛衰證、腎陽衰微證、瘀水互結證。

（2）治法：疏風清熱，宣肺行水、宣肺解毒，利濕消腫、健脾化濕，通陽利水、分利濕熱、健脾溫陽，利水、溫腎助陽，化氣行水、活血祛瘀，化氣行水。

（3）代表方：越婢加術湯加減、麻黃連翹赤小豆湯合五味消毒飲、五皮飲合胃苓湯、疏鑿飲子、實脾飲、濟生腎氣丸合真武湯、桃紅四物湯合五苓散。

3.2 定義中醫病證相關聯系，建立本體庫

使用Protégé工具構建中醫病證信息的概念以及分類。在中醫病證本體庫中，建立了4個大類：病名、分型、治法、代表方，其中“病名”下又有兒科、內科、外科、婦科、男科、皮膚科、眼科、耳鼻咽喉口腔科、肛腸科、骨傷科10個小類。定義本體庫中的關系有：“代表方為”“分型是”“包含有”“治法是”“用藥有”“癥狀是”。最后創建中醫病證本體庫中類的實例，為基于語義的檢索應用奠定基礎[6]。

在Protégé中可以直觀地看到所構建本體的框架圖，與水腫相關的本體詳細展開后如圖1所示。

3.3 本體的存儲

本體在構建完成后，還需要考慮相關的存儲問題。目前本體存儲方法主要有3種：純文本格式存儲、數據庫方式存儲和專門管理工具方式存儲。文本格式存儲本體管理方便，然而在進行基于本體規則的推理時，執行效率不高且可移植性不佳；專門管理工具不具備普遍性，擴展性差；而數據庫存儲方式能使用SQL語言對本體進行高效管理，對本體的操作可以發揮數據庫技術成熟的優勢。因此，本研究對利用Protégé生成的中醫病證本體文件采用數據庫方式進行存儲[7]。

4 結語

在當今大數據、“互聯網+”的時代背景下，如何充分利用中醫藥領域大量知識密集型數據，通過計算機對中醫領域知識的表達和推理，實現名老中醫經驗的挖掘和傳承，具有非常重要的現實意義。構建中醫病證本體庫是基于語義網的中醫藥知識發現的必要條件。本文在對中醫病證的相關概念全面分析的基礎上，依據現實世界中的中醫病證相關數據，完成了中醫病證本體的結構設計和實例設計，利用Protégé工具構建了中醫病證本體庫，為利用OWL語言進行基于本體關聯關系的規則推理，實現基于語義的檢索以及進一步的數據挖掘工作奠定了基礎。

圖1 以水腫為例的中醫病證本體庫

[1]付苓.基于本體的單元信息知識庫構建研究[J].現代情報，2017（12）：74-78.

[2]王美琴，吳慶斌.基于本體的醫學知識庫構建方法綜述[J].醫學信息學雜志，2017（3）：73-76.

[3]方芳，徐天馥，沈同平.糖尿病醫案本體庫的構建及應用研究[J].中醫學報，2016（11）：1680-1683.

[4]馮瑤，馮錫煒.基于元數據標準的語義化教育資源本體庫構建與實現[J].電子設計工程，2015（18）：12-15.

[5]張俊波.本體庫與數據庫相融合的民族信息資源語義檢索研究[D].昆明：云南師范大學，2014.

[6]張志斌，李強，申曉偉，等.關于中醫病證名詞研究的思考[J].中國中醫基礎醫學雜志，2014（1）：2-5.

[7]劉瓊，李寶敏.一種果品領域本體庫的構建方法[J].計算機技術與發展，2009（1）：197-199，203.