臨床實(shí)踐指南實(shí)施性促進(jìn)研究之三：中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南知識圖譜框架設(shè)計(jì)

郭 靜，司宜蓓，王永博，高 曠，黃 橋，李緒輝，閻思宇，王家瑩，張 蓉，任相穎，靳英輝，商洪才

1. 南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院針灸康復(fù)科（南京 210029）

2. 武漢大學(xué)第二臨床學(xué)院（武漢 430071）

3. 武漢大學(xué)中南醫(yī)院循證與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心（武漢 430071）

4. 武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院（武漢 430072）

5. 南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院藥物臨床試驗(yàn)機(jī)構(gòu)辦公室（江蘇無錫 214000）

6. 湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院神經(jīng)外科Ⅱ病區(qū)（湖北十堰 442000）

7. 河南大學(xué)護(hù)理與健康學(xué)院（河南開封 475000）

8. 北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院中醫(yī)內(nèi)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京 100700）

臨床實(shí)踐指南是通過系統(tǒng)綜述生成的證據(jù)以及對各種備選干預(yù)方式進(jìn)行利弊評價(jià)之后提出的最優(yōu)指導(dǎo)意見[1]，為臨床決策提供參考，指導(dǎo)臨床實(shí)踐行為。在我國醫(yī)療系統(tǒng)中傳統(tǒng)中醫(yī)與西醫(yī)并存，傳統(tǒng)中醫(yī)療法約占總數(shù)的40%[2]，醫(yī)療工作者通過使用指南，以互補(bǔ)和安全的方式應(yīng)用中醫(yī)、西醫(yī)以及中西醫(yī)結(jié)合的循證建議[3]。指南的實(shí)施是證據(jù)轉(zhuǎn)化的重要形式，臨床實(shí)踐指南存在的意義在于它的實(shí)施性[4]。然而目前指南的實(shí)施存在諸多不足，臨床證據(jù)轉(zhuǎn)化存在瓶頸。

近年來中醫(yī)臨床指南發(fā)布數(shù)量日益增多，但臨床醫(yī)生對中醫(yī)指南的應(yīng)用卻較少[5]。一方面，指南中推薦意見無法解決臨床中復(fù)雜的問題，臨床醫(yī)生為診療決策尋找證據(jù)時(shí)會因指南較為單一的證據(jù)鏈而放棄使用。另一方面，臨床實(shí)踐指南未直接轉(zhuǎn)化成醫(yī)療決策建議，紙質(zhì)版指南的內(nèi)容無法被實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確查閱，面對同一問題多個(gè)指南的意見可能無法整合，很大程度上阻礙了指南在臨床決策和實(shí)踐中的可操作性[6]。此外，缺乏快速、智能、數(shù)字化的呈現(xiàn)方式也阻礙了指南的傳播[7]。因此，基于指南構(gòu)建數(shù)字化、智能化的輔助臨床決策系統(tǒng)，將促進(jìn)高質(zhì)量指南的實(shí)施與傳播，指南以知識圖譜的形式展現(xiàn)是指南智能化的基礎(chǔ)。

人工智能（artificial intelligence，AI）包括但不限于機(jī)器學(xué)習(xí)、表示學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和自然語言處理等技術(shù)，在醫(yī)學(xué)中運(yùn)用此類技術(shù)的總體目標(biāo)是使用計(jì)算機(jī)算法從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)相關(guān)信息并協(xié)助臨床決策[8]。AI技術(shù)，可用于生成臨床診斷和輔助臨床決策、進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和疾病分層，從而減少醫(yī)療失誤率和提高臨床效率[9]。知識圖譜是人工智能的重要分支，其概念由Google于2012年提出，用于完善搜索引擎。知識圖譜是一種典型的多邊關(guān)系圖，由節(jié)點(diǎn)（實(shí)體）和邊（實(shí)體之間的關(guān)系）組成。目前知識圖譜技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要用于臨床決策支持系統(tǒng)、醫(yī)療智能語義搜索引擎、醫(yī)療問答系統(tǒng)、慢性疾病管理系統(tǒng)等[10]。采用知識圖譜技術(shù)可將以往被動(dòng)、定期審查指南的過程，變?yōu)橹鲃?dòng)、持續(xù)監(jiān)測證據(jù)的過程。知識圖譜在中醫(yī)領(lǐng)域圍繞中醫(yī)基礎(chǔ)、中醫(yī)臨床、中醫(yī)養(yǎng)生保健等取得了一些進(jìn)展，有研究開展了知識問答、輔助決策等方面的探索[11]，但目前罕有研究圍繞中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合臨床指南知識圖譜的構(gòu)建與應(yīng)用展開探討。因此，基于中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合臨床指南構(gòu)建用于輔助臨床決策的醫(yī)學(xué)知識圖譜值得深入研究與推廣。

本文通過設(shè)計(jì)中醫(yī)/中西醫(yī)指南知識圖譜框架，以新近中醫(yī)/中西醫(yī)心血管領(lǐng)域臨床指南為范例，圍繞流程性知識與陳述性知識兩種臨床指南知識表達(dá)方式，建立結(jié)構(gòu)化本體庫和知識圖譜模型。依據(jù)此方法，采用臨床真實(shí)世界數(shù)據(jù)驗(yàn)證其可行性，為醫(yī)療智能輔助決策提供了一種基于高質(zhì)量臨床證據(jù)的知識圖譜構(gòu)建方法。

1 中醫(yī)/中西醫(yī)臨床指南知識圖譜框架設(shè)計(jì)

1.1 知識圖譜框架藍(lán)圖

基于心血管疾病中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合診療現(xiàn)狀和相關(guān)指南存在的應(yīng)用問題，明確中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合心血管疾病臨床指南的知識圖譜構(gòu)建目標(biāo)，據(jù)此設(shè)計(jì)符合專業(yè)認(rèn)知與實(shí)際應(yīng)用需求的中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合心血管疾病臨床指南的知識圖譜。圖1為中醫(yī)/中西醫(yī)心血管疾病指南知識圖譜框架藍(lán)圖。

圖1 中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南知識圖譜框架藍(lán)圖Figure 1. Blueprint of the knowledge graph framework for Traditional Chinese Medicine/Integrated Traditional Chinese and Western Medicine guidelines

1.2 指南內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

首先，解析指南的內(nèi)容范圍，對指南內(nèi)容進(jìn)行梳理，結(jié)合專家意見設(shè)置中醫(yī)/中西醫(yī)指南中各概念間的層級關(guān)系，據(jù)此對指南內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。

本研究以《冠心病穩(wěn)定型心絞痛中醫(yī)診療指南》[12]《冠心病心絞痛介入前后中醫(yī)診療指南》[13]《急性心肌梗死中西醫(yī)結(jié)合診療指南》[14]《冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建術(shù)后心絞痛中西醫(yī)結(jié)合診療指南》[15]為例。通過對指南內(nèi)容進(jìn)行梳理，明確四個(gè)指南基本涵蓋了冠心病中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合的臨床診療過程，根據(jù)基本信息、疾病特征、疾病名稱、病因推斷、診斷，給出對應(yīng)的西醫(yī)及中醫(yī)治療，如圖2所示。

圖2 中醫(yī)/中西醫(yī)臨床指南體系Figure 2. Traditional Chinese Medicine/Integrated Traditional Chinese and Western Medicine guidelines system

1.3 概念層（本體層）設(shè)計(jì)

1.3.1 概念結(jié)構(gòu)表設(shè)計(jì)

知識圖譜主要有自頂向下、自底向上及綜合法三種構(gòu)建方式。本研究采用綜合法構(gòu)建知識圖譜，首先定義重要概念，分別將其進(jìn)行歸納演繹，并將其與一些中級概念進(jìn)行關(guān)聯(lián)。概念是指具有同種特性的實(shí)體構(gòu)成的集合。本體是結(jié)構(gòu)化知識庫的概念模板，通過概念層設(shè)計(jì)而形成的知識庫不僅結(jié)構(gòu)層次較強(qiáng)，而且冗余程度較小。本研究參照OMAHA Schema（當(dāng)前版本更新于2021年8月20日, schema.omaha.org.cn）進(jìn)行概念層提取。OMAHA Schema包括醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的67種語義類型和488種語義關(guān)系，充分參考了國內(nèi)外成熟的知識圖譜Schema，同時(shí)也結(jié)合了中文醫(yī)學(xué)知識的特點(diǎn)，適合中文醫(yī)學(xué)環(huán)境[16]。本研究四部指南范例中現(xiàn)代醫(yī)學(xué)大部分相關(guān)內(nèi)容都符合OMAHA Schema規(guī)范，對臨床指南中OMAHA Schema未包含的中醫(yī)相關(guān)的概念層，通過反復(fù)討論進(jìn)行補(bǔ)充。本研究整理出中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南本體的二級概念結(jié)構(gòu)，如表1所示。

表1 中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南概念結(jié)構(gòu)（部分）Table 1. Conceptual structure of Traditional Chinese Medicine/Integrated Traditional Chinese and Western Medicine guidelines (part)

續(xù)表1

1.3.2 實(shí)體語義關(guān)系表設(shè)計(jì)

根據(jù)OMAHA Schema設(shè)計(jì)了四部指南范例的中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南實(shí)體關(guān)系表（表2），不同疾病指南知識圖譜的概念關(guān)系可在此表的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)使用，也可對特定關(guān)系進(jìn)行增補(bǔ)。

表2 中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南實(shí)體語義關(guān)系 （部分）Table 2. Entities semantic relationship of Traditional Chinese Medicine/Integrated Traditional Chinese and Western Medicine guidelines (part)

2 討論

知識圖譜技術(shù)是大數(shù)據(jù)時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的聚焦熱點(diǎn)，本研究將該技術(shù)引入中醫(yī)/中西醫(yī)指南領(lǐng)域，以《冠心病穩(wěn)定型心絞痛中醫(yī)診療指南》《冠心病心絞痛介入前后中醫(yī)診療指南》《急性心肌梗死中西醫(yī)結(jié)合診療指南》《冠狀動(dòng)脈血運(yùn)重建術(shù)后心絞痛中西醫(yī)結(jié)合診療指南》為范例，提出并設(shè)計(jì)中醫(yī)/中西醫(yī)指南的知識圖譜框架，系統(tǒng)、全面、規(guī)范地展示中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合臨床指南內(nèi)容，本研究概念層設(shè)計(jì)主要參考OMAHA Schema，由于指南中還涉及中西醫(yī)結(jié)合內(nèi)容，OMAHA Schema尚未全部囊括，因此概念層設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮了多方面因素。未來將參考《中醫(yī)藥學(xué)語言系統(tǒng)語義網(wǎng)絡(luò)框架（TCMLS-SN）》和《中醫(yī)臨床術(shù)語系統(tǒng)分類結(jié)構(gòu)》等本體或語義網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步豐富完善概念結(jié)構(gòu)表。

辨證論治集中體現(xiàn)了中醫(yī)學(xué)對人體生理、病理規(guī)律的認(rèn)識和臨床診療思路，是區(qū)別于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)體系的一大特色和優(yōu)勢。知識圖譜技術(shù)為中醫(yī)個(gè)體化辨證論治知識體系中隱性知識的可視化提供了可能[17]，可以將中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南中的“病-證-治-藥”數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系進(jìn)行展示，使臨床醫(yī)生更易獲取中醫(yī)特色診治的證據(jù)。本研究在提取概念層時(shí)充分考慮了中醫(yī)藥的特點(diǎn)，中醫(yī)療法以證型為基礎(chǔ)，提取主證對應(yīng)主方，考慮隨癥加減。同時(shí)，引入亞人群的概念，將疾病主要證型視作人群，主要證型的伴隨癥狀則被定義為人群的子類——亞人群。此外，中西醫(yī)結(jié)合指南知識圖譜要兼顧西醫(yī)臨床工作者的要求，將西醫(yī)診療部分盡量細(xì)化，圖譜中中成藥的推薦盡量清晰明了。本研究的三元組關(guān)系及典型指南知識圖譜可視化將在本系列文章第四篇中進(jìn)行展示。

綜上所述，本文提出的中醫(yī)/中西醫(yī)結(jié)合指南知識圖譜框架設(shè)計(jì)不僅為指南數(shù)字化、智能化提供了基礎(chǔ)，同樣可以運(yùn)用于輔助臨床決策系統(tǒng)，有利于推動(dòng)指南的實(shí)施、推廣與傳播。該設(shè)計(jì)框架對其他領(lǐng)域醫(yī)學(xué)指南知識圖譜的構(gòu)建具有借鑒意義。