領(lǐng)域本體知識庫及其在護(hù)理實踐領(lǐng)域的應(yīng)用

鄭 潔

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領(lǐng)域本體知識庫及其在護(hù)理實踐領(lǐng)域的應(yīng)用

鄭 潔

介紹了本體知識庫的概念、組成內(nèi)容及構(gòu)建方法以及國內(nèi)外關(guān)于本體知識庫在護(hù)理實踐領(lǐng)域的應(yīng)用，并結(jié)合我國護(hù)理信息化基礎(chǔ)，對構(gòu)建本土化護(hù)理實踐領(lǐng)域本體知識庫的可行性進(jìn)行了分析，旨在為臨床護(hù)理信息化的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供新思路。

護(hù)理學(xué)；本體知識庫；概念；組成內(nèi)容；構(gòu)建方法

為提高健康服務(wù)的質(zhì)量和效率，護(hù)理信息系統(tǒng)(nursing informatics system，NIS)在臨床機(jī)構(gòu)日益廣泛應(yīng)用[1]，紙質(zhì)版的護(hù)理記錄轉(zhuǎn)化成電子格式，積累了大量護(hù)理數(shù)據(jù)資源。與此同時，隨著圖像和文字識別技術(shù)等發(fā)展，既往大量的護(hù)理文書也可以通過自然語言處理(natural language processing，NLP)技術(shù)進(jìn)行識別和提取。這些數(shù)據(jù)資源為創(chuàng)建大樣本數(shù)據(jù)庫奠定了基礎(chǔ)，有助于開展臨床數(shù)據(jù)的調(diào)查分析，促進(jìn)護(hù)理工作的自動化、智能化管理。然而從信息學(xué)角度看，臨床現(xiàn)有的護(hù)理數(shù)據(jù)大多處于無序的原始狀態(tài)，缺乏大量統(tǒng)一規(guī)范的語法、句法等，目前尚難以直接進(jìn)行有效利用。如何整合、利用和維護(hù)這些數(shù)據(jù)，使之成為有用的信息，是亟待解決的問題[2]。構(gòu)建護(hù)理實踐領(lǐng)域本體知識庫將有助于實現(xiàn)對領(lǐng)域知識的共同理解，進(jìn)而實現(xiàn)信息整合、知識表達(dá)、文本挖掘和數(shù)據(jù)共享的目的。本研究圍繞本體理論、應(yīng)用現(xiàn)狀，介紹了建立護(hù)理實踐領(lǐng)域本體的可行性，旨在為臨床護(hù)理信息管理的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供新思路。

1 本體概念

本體(ontology)起源于哲學(xué)領(lǐng)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(gòu)造哲學(xué)原理的一種方法[3]。隨著人工智能的發(fā)展，本體概念被引入信息科學(xué)領(lǐng)域。1993年美國斯坦福大學(xué)知識系統(tǒng)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(guī)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(guān)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(tǒng)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(shù)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(lǐng)域本體、語言學(xué)本體等。其中，領(lǐng)域本體(domain ontology)是指在特定領(lǐng)域可以復(fù)用，提供該領(lǐng)域主要理論和原理的本體，該類本體在生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)中應(yīng)用最多。一個完整的本體應(yīng)該具有5個基本建模元語(modeling primitive)：類或概念(concepts)、關(guān)系(relations)、函數(shù)(functions)、公理(axioms)、實例(instances)。從語義網(wǎng)的層面來看，本體的關(guān)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(yōu)點在于可以提高系統(tǒng)的復(fù)用性、共享性以及系統(tǒng)的知識獲取能力[5]。本體技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域受到較多關(guān)注，被認(rèn)為是一種具有潛力的、能夠促進(jìn)數(shù)據(jù)整合研究的指導(dǎo)理論和方法，被廣泛應(yīng)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(xué)以及信息架構(gòu)等項目中[3，5]。

2 構(gòu)建方法

本體描述語言是計算機(jī)描述本體的形式化語言，目前應(yīng)用較多的有XML、RDF、DAML、OWL等。網(wǎng)絡(luò)本體語言(Web Ontology Language，OWL)是W3C推薦的語義互聯(lián)網(wǎng)中本體描述語言的標(biāo)準(zhǔn)，能夠明確地表示詞匯表中術(shù)語的含義和術(shù)語的關(guān)系，應(yīng)用廣泛[5]。目前本體的開發(fā)工具很多，分別應(yīng)用于不同專業(yè)領(lǐng)域，其中斯坦福大學(xué)基于Java語言開發(fā)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(yōu)越的擴(kuò)展性，可以從網(wǎng)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(gòu)建包括了手工和自動構(gòu)建方法，其中手工構(gòu)建方法有骨架法、MethOntology法、斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)的7步法等，這些方法針對性強，可根據(jù)具體的領(lǐng)域和應(yīng)用來選擇，主要適用于小型本體的建設(shè)。若要建立復(fù)雜的大規(guī)模本體，則需要通過自動化構(gòu)建的方法來解決知識獲取的問題，即通過數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)的方法從各種形式的數(shù)據(jù)源(如文檔、電子書、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、Web網(wǎng)頁)提取概念、屬性、關(guān)系等要素。自動本體構(gòu)建的技術(shù)目前還不夠成熟，無法實現(xiàn)自動建立完備的概念體系和抽取最主要的概念和關(guān)系。因此，學(xué)者建議：可借助領(lǐng)域?qū)＜业膸椭?，手工建立原始本體，在此基礎(chǔ)上再利用Web網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)地進(jìn)行本體的擴(kuò)充和更新[7]。

3 構(gòu)建領(lǐng)域本體的基本流程

構(gòu)建領(lǐng)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(lǐng)域知識本體的范疇；②考查復(fù)用現(xiàn)有知識本體的可能性(如可借鑒國外現(xiàn)有護(hù)理實踐領(lǐng)域本體)，此步驟主要是集中相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜揖同F(xiàn)有本體可借鑒的內(nèi)容及不一致的部分進(jìn)行討論；③確定本體的層次和邏輯結(jié)構(gòu)；④列舉術(shù)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(chuàng)建實例；⑨反復(fù)迭代，不斷排錯、修改，初步形成本體模型。

4 領(lǐng)域本體的構(gòu)建及其應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域本體的構(gòu)建及其應(yīng)用現(xiàn)狀 在醫(yī)學(xué)及其相關(guān)學(xué)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(gòu)建該領(lǐng)域知識庫非常必要[9-10]。世界各國目前已經(jīng)建立的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域本體已有60多種，如統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語言系統(tǒng)(ULMS)、基因本體、癌癥本體、解剖學(xué)本體、疾病本體和藥物本體等[8]。在上述本體基礎(chǔ)上，學(xué)者還開發(fā)了包括智能檢索、本體進(jìn)化、醫(yī)學(xué)專業(yè)名詞編碼等應(yīng)用[11-12]。目前國內(nèi)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域本體的研究主要集中于醫(yī)學(xué)知識庫的構(gòu)建，較為全面的如醫(yī)學(xué)知識庫(NKIMed)、臨床路徑知識庫、中醫(yī)治則治法本體、臨床診斷學(xué)領(lǐng)域本體等[5-6]。相對?？频谋倔w單元，如腎病領(lǐng)域本體模型KidOnto，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建專家咨詢問答系統(tǒng)和輔助診斷系統(tǒng)等[7]。體檢信息本體在此基礎(chǔ)上對具體的體檢結(jié)果進(jìn)行分析，得到可能存在等身體異常或疾病[13]。

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

5 在我國護(hù)理實踐中建立領(lǐng)域本體的可行性

5.1 護(hù)理專業(yè)術(shù)語日益規(guī)范 目前國際較為著名的護(hù)理術(shù)語系統(tǒng)有國際護(hù)理實踐分類體系、北美護(hù)理診斷協(xié)會術(shù)語體系、Iowa護(hù)理干預(yù)分類及護(hù)理結(jié)果分類體系、奧馬哈社區(qū)護(hù)理分類系統(tǒng)等[20-21]。這些護(hù)理術(shù)語系統(tǒng)都已實現(xiàn)了漢化并出版，國內(nèi)學(xué)者針對國際護(hù)理術(shù)語在中國本土的應(yīng)用情況開展了大量的適用性測試和標(biāo)準(zhǔn)化的研究[22]。隨著信息全球化的發(fā)展，我國醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的信息化建設(shè)日益細(xì)化，標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)理術(shù)語的發(fā)展是醫(yī)療信息化的重要環(huán)節(jié)之一。2010 年12月國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了《健康信息學(xué)-護(hù)理參考術(shù)語模型集成》(GB 25515—2010—T)[23]，該標(biāo)準(zhǔn)具有較高的權(quán)威性，為標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)理術(shù)語的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

5.2 護(hù)理信息學(xué)人才輩出 伴隨著數(shù)字化時代的到來，我國護(hù)理信息學(xué)發(fā)展迅猛，近年來有學(xué)者就國內(nèi)外護(hù)理信息學(xué)的發(fā)展、課程設(shè)置、人才培養(yǎng)等問題進(jìn)行了諸多探討[24]，并提出構(gòu)建我國護(hù)理信息學(xué)教育體系的策略，如重視基礎(chǔ)層次的護(hù)理信息學(xué)教育，統(tǒng)籌護(hù)理信息學(xué)專業(yè)課程的建設(shè)，建立我國護(hù)理信息職業(yè)資格認(rèn)證制度[25-26]。為構(gòu)建護(hù)理實踐本體并進(jìn)行后續(xù)應(yīng)用的研究工作，仍需繼續(xù)引進(jìn)和培養(yǎng)復(fù)合型專業(yè)人才，參與到多學(xué)科合作的研發(fā)團(tuán)隊中。

6 啟示與展望

目前國內(nèi)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的知識本體構(gòu)建相關(guān)研究較多，且正逐步轉(zhuǎn)化到實踐應(yīng)用中，極大地推動了醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展。護(hù)理學(xué)領(lǐng)域具有大量不同于臨床醫(yī)學(xué)的專業(yè)知識與實踐范圍，構(gòu)建護(hù)理本體將有助于更加充分地利用現(xiàn)有護(hù)理信息系統(tǒng)，達(dá)到優(yōu)化資源整合的目的，實現(xiàn)更為全面的數(shù)據(jù)挖掘工作，進(jìn)而為臨床護(hù)理管理、護(hù)理研究、護(hù)理決策分析等提供更為科學(xué)、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支持。因此，在當(dāng)前數(shù)字化時代背景下，構(gòu)建護(hù)理實踐領(lǐng)域本體知識庫對于利用大數(shù)據(jù)資源提高護(hù)理服務(wù)質(zhì)量、改善病人臨床結(jié)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(hù)師，本科，單位：214041，無錫市第三人民醫(yī)院。

信息 鄭潔.領(lǐng)域本體知識庫及其在護(hù)理實踐領(lǐng)域的應(yīng)用[J].護(hù)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)