面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識本體構(gòu)建研究＊

曹馨宇，謝 琪，周洪偉，馬 劍，邱 恒

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

冠心病是老年人最常見的疾病之一，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)語言系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)系統(tǒng)命名法-臨床術(shù)語、中醫(yī)臨床術(shù)語集等多個知識系統(tǒng)中的規(guī)范化術(shù)語及術(shù)語間的語義關(guān)系，采集與中醫(yī)養(yǎng)生有關(guān)的多種信息來源，梳理面向中醫(yī)養(yǎng)生的與冠心病相關(guān)的語義關(guān)系，構(gòu)建面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識本體，為老年人對冠心病的防治與保健需求提供知識服務(wù)。

冠心病 知識本體 中醫(yī)養(yǎng)生

冠心?。–oronary Artery Disease，CAD）是老年人最常見的疾病之一[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，我國冠心病的發(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重要課題。

中醫(yī)藥是中華民族與疾病長期斗爭過程中積累的寶貴財富，其豐富知識和有效實踐經(jīng)驗中蘊含著深厚的科學(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)代化的知識與技術(shù)創(chuàng)新體系，以實現(xiàn)中醫(yī)的現(xiàn)代化和國際化[4]。目前隨語義網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，本體在知識共享、表示、推理和服務(wù)等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。以建立知識本體和數(shù)據(jù)挖掘為核心的生物醫(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)范說明”，基于其定義相對于其它知識組織方式，本體能有效表示概念、概念層次結(jié)構(gòu)和概念間的語義，可以對邏輯推理進行良好的支持，能在語義知識層面上對其信息系統(tǒng)進行概念建模，實現(xiàn)對知識結(jié)構(gòu)的描述，揭示知識體系的功能。因此人們認(rèn)為本體提高了知識系統(tǒng)的互操作及可靠性，可作為一種語義共享和知識建模的工具，廣泛應(yīng)用于信息檢索等知識系統(tǒng)領(lǐng)域。通過本體構(gòu)建可以使醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的術(shù)語概念規(guī)范化，并明確術(shù)語概念的定義，通過分析構(gòu)建概念間的語義關(guān)系，形成具有鮮明醫(yī)學(xué)特點的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知識體系，從而支持醫(yī)學(xué)信息的采集、標(biāo)注、分析與語義互操作。基于本體角度構(gòu)建的知識庫，具有統(tǒng)一、規(guī)范概念術(shù)語，在知識獲取、檢索、分析與共享等方面發(fā)揮重要作用。

領(lǐng)域本體是對特定領(lǐng)域知識明確而規(guī)范的說明，描述該領(lǐng)域內(nèi)所涉及的概念，以及概念間的語義關(guān)系等知識[5]。運用本體中規(guī)范化的概念和關(guān)系來描述該領(lǐng)域的相關(guān)事物和知識，減少了對相同涵義信息的表達(dá)異質(zhì)性，有利于領(lǐng)域知識在“人-機-人”之間進行準(zhǔn)確理解和高效交流[6]。而中醫(yī)臨床術(shù)語具有表達(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、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)域知識的應(yīng)用提供相對統(tǒng)一的共享信息資源。

目前在國際上與醫(yī)學(xué)相關(guān)的常用本體或術(shù)語系統(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（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)語體系規(guī)范化術(shù)語定義，描述概念之間及術(shù)語之間的語義關(guān)系，但沒有利用概念或術(shù)語之間的語義關(guān)系進行醫(yī)學(xué)事實的描述[8]。國內(nèi)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域本體及術(shù)語系統(tǒng)研究成果有：曹存根等[9]研究給出了一個中醫(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的方法，利用獲取的知識構(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)溫病診療知識模型，提供一種有效的知識組織方式，使中醫(yī)文獻(xiàn)支持中醫(yī)臨床決策；方安等[12]在對現(xiàn)有領(lǐng)域本體構(gòu)建方法進行綜合分析基礎(chǔ)上，通過對已有模型的改進，嘗試構(gòu)建手足口病本體；郭會雨[13]進行疾病領(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、概念間的語義關(guān)系及制定醫(yī)學(xué)領(lǐng)域知識公理，為實現(xiàn)疾病領(lǐng)域知識的有序組織及利用提供了一定的實踐經(jīng)驗?！吨嗅t(yī)臨床術(shù)語集》[14,15]是借鑒目前國際上先進的臨床醫(yī)學(xué)術(shù)語集SNOMED CT的構(gòu)建模式，以中醫(yī)自身獨特理論為核心，以本體論方法構(gòu)建的術(shù)語系統(tǒng)。

2 面向中醫(yī)養(yǎng)生知識本體構(gòu)建

目前對于疾病本體的構(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。本研究的重點在于通過構(gòu)建知識本體為冠心病的預(yù)防及保健提供中醫(yī)養(yǎng)生服務(wù)。

2.1 領(lǐng)域知識來源

以“中醫(yī)”、“養(yǎng)生”、“健康”、“保健”等關(guān)鍵詞進行文獻(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)生與營養(yǎng)學(xué)專著《飲膳正要》等。另外，該文獻(xiàn)庫還對中醫(yī)養(yǎng)生領(lǐng)域的現(xiàn)代文獻(xiàn)進行系統(tǒng)搜集和存儲。從萬方、CNKI等數(shù)據(jù)庫中檢出與中醫(yī)養(yǎng)生相關(guān)的現(xiàn)代文獻(xiàn)，通過建立文獻(xiàn)庫對上述文獻(xiàn)的元數(shù)據(jù)和全文進行存儲和管理。除了生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的專業(yè)文獻(xiàn)之外，還收集整理了報刊中的中醫(yī)養(yǎng)生科普文章，從而滿足人們對普及中醫(yī)養(yǎng)生知識的需要。作為面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識本體的數(shù)據(jù)來源。

2.2 概念關(guān)系的確定

通過領(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，結(jié)合已有的語義關(guān)系，梳理面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識本體中涉及的語義關(guān)系。圖1展示了構(gòu)建面向養(yǎng)生的冠心病知識本體中所需要的語義關(guān)系。

圖1中每個點表示一類概念，線表示兩類概念之間具有某種語義關(guān)聯(lián)。實線表示兩個概念間具有上下位關(guān)系，實線的起點表示上位概念，實線的終點表示下位概念。虛線表示其它語義關(guān)系。由于其中許多語義關(guān)系是對稱的，我們可以只描述其單向語義關(guān)系，如概念對（“冠心病”、“預(yù)防手段”）之間具有對稱關(guān)系“被……預(yù)防”與關(guān)系“預(yù)防”，我們可以只針對“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)的語義關(guān)系。如存在關(guān)系發(fā)生于“治療手段”和“案例”，則對于“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)語義關(guān)系圖

圖2 面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識本體中部分概念

2.3 領(lǐng)域概念的獲取

為規(guī)范化冠心病知識本體中的概念，我們使用中醫(yī)臨床術(shù)語集中的術(shù)語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)語集中抽取相應(yīng)術(shù)語作為本體中的實例概念。

2.4 冠心病知識本體構(gòu)建

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

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

3 討論

本體構(gòu)建并沒有唯一的途徑和方法，這一特點決定了本體構(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)重于對面向中醫(yī)養(yǎng)生的冠心病知識本體構(gòu)建方法進行探討，通過最大限度的復(fù)用已有知識系統(tǒng)如UMLS或中醫(yī)臨床術(shù)語集等中的規(guī)范化術(shù)語及概念間語義關(guān)系，初步構(gòu)建了一個面向養(yǎng)生的冠心病知識本體。本課題組后續(xù)將進行實證性研究，以證明本體的有效性。

1 劉平,陳群.老年2型糖尿病合并冠心病的臨床特點.實用老年醫(yī)學(xué), 2013, 27(4): 268-271.

2 韓明,靳文正,錢耐思,等.上海市2014年60歲以上老年人死亡特征分析.上海預(yù)防醫(yī)學(xué), 2015, 27(9): 523-527.

3 孫峰,蘇剛強,余景亮.中醫(yī)藥科研的現(xiàn)狀分析及決策創(chuàng)新要略思考.中國醫(yī)藥導(dǎo)報, 2014, 11(6): 81-83,86.

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8 周鈞.基于本體的臨床醫(yī)學(xué)案例知識庫研究.杭州:浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2012: 1-67.

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10 Cao, C G, Wang H T, Sui Y F. Knowledge modeling and acquisition of traditional Chinese drugs and formulae. Artif Intell Med, 2004, 32(1): 3-13.

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14 郭玉峰,劉保延,崔蒙,等.借鑒SNOMED CT發(fā)展中醫(yī)臨床標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語集.中醫(yī)藥發(fā)展與人類健康——慶祝中國中醫(yī)研究院成立50周年論文集(上冊), 2005: 425-433.

15 楊陽,李園白,崔蒙.建立中醫(yī)臨床術(shù)語集探索性研究.中國中醫(yī)藥信息雜志, 2006, 13(12): 105, 110.

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

＊ 國家自然科學(xué)基金委青年科學(xué)基金項目（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)部國家“十二五”科技支撐計劃項目（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，主要研究方向：中醫(yī)藥信息學(xué)。