基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建講座課件

基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建1研究背景RESEARCH

BACKGROUND研究方法RESEARCH

METHODS研究結(jié)果RESEARCH

RESULTS研究展望FUTURE&

PLAN目錄研究背景研究方法目錄201研究背景RESEARCH

BACKGROUND知識庫優(yōu)勢診療專病知識庫醫(yī)療信息化發(fā)展膀胱癌臨床需求01研究背景知識庫優(yōu)勢醫(yī)療信息化發(fā)展3醫(yī)療信息化臨床需求臨床數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長知識庫（Knowledge

Base）區(qū)別于普通數(shù)據(jù)庫（Data

Base）的最大優(yōu)勢，便在于它是針對某些領(lǐng)域內(nèi)的實際問題需要，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析后的知識集合?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT專科專病知識庫：針對某一?？萍膊』騿我徊》N建立的知識管理系統(tǒng)檢索文獻(xiàn)知識推理診療決策建議

成功得到臨床應(yīng)用的?？萍膊☆I(lǐng)域仍十分局限醫(yī)療信息化臨床數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長基于本體的膀胱癌臨床診療決策4膀胱癌臨床診療需求膀胱癌是泌尿系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率在全球均居于前列，且呈現(xiàn)出逐年上升之勢。治療策略：經(jīng)尿道膀胱腫瘤切除術(shù)（TURBT）根治性膀胱切除術(shù)等結(jié)合不同的腔內(nèi)輔助灌注化療及全身放化療方案基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT其治療手段多樣，選擇指征復(fù)雜，僅憑臨床醫(yī)生的經(jīng)驗判斷較為困難。建立臨床診療專病知識庫，有利于為醫(yī)生提供決策支持和依據(jù)，提高醫(yī)療質(zhì)量。膀胱癌臨床診療需求膀胱癌是泌尿系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病502研究方法RESEARCH

METHODS知識庫構(gòu)建技術(shù)路線?

知識庫構(gòu)建步驟知識采集 ?

知識表達(dá)02研究方法6基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT膀胱癌知識庫構(gòu)建技術(shù)路線基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建膀胱癌知識庫構(gòu)建技7知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用建立在需求分析基礎(chǔ)之上有待解決的臨床問題及所涉及的知識領(lǐng)域→確定知識庫的范疇→據(jù)此確立知識來源。對本研究而言，膀胱癌知識庫旨在輔助醫(yī)生進(jìn)行診療決策，其范疇以膀胱癌專病知識為主，同時涉及泌尿科其他概念及藥物、手術(shù)術(shù)式等知識。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知803010402基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT臨床指南主要參考了權(quán)威的歐洲泌尿外科學(xué)會(EuropeanAssociation

of

Urology，EAU)指南、美國泌尿?qū)W會(AmericanUrological

Association，AUA)指南、美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National

ComprehensiveCancerNetwork，NCCN)指南等。診療規(guī)范為了更切合國內(nèi)情況，同樣參考了國內(nèi)發(fā)布的診療規(guī)范及專家共識。文獻(xiàn)調(diào)研通過在CNKI、萬方、維普等中文數(shù)據(jù)庫及PubMed、Elsevier等外文數(shù)據(jù)庫中檢索關(guān)鍵詞的方法，搜集了近年來膀胱癌診治相關(guān)的文獻(xiàn)研究及循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，并參考了第九版外科學(xué)等教材。專家意見臨床調(diào)研走訪，收集專家及臨床醫(yī)生意見。數(shù)據(jù)匯總后，進(jìn)行清洗、梳理、篩選、總結(jié)、分析，從中抽取出過程模型和概念模型，構(gòu)成元本體，成為知識庫的數(shù)據(jù)來源。03010402基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建臨9知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用知識表達(dá)（Knowledge

Representation，KR）是指采用形式化的方法描述或表達(dá)知識的過程，不僅能夠方便理解，更是知識庫建立的基礎(chǔ)。其中，本體是知識表達(dá)的重要方法，是對共享概念模型明確、形式化的規(guī)范說明。本體的構(gòu)建方法即搜集、整理并提取非結(jié)構(gòu)化的知識，并以計算機可理解的方式表達(dá)出來，形成對領(lǐng)域知識、概念、實體及其關(guān)系的明確而規(guī)范的概念化描述。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知10Protégé本體構(gòu)建工具基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT本研究以本體表示語言表達(dá)元本體中的概念模型和過程模型，形成領(lǐng)域本體和語義規(guī)則，進(jìn)而構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的膀胱癌診療知識庫。對比其他本體編輯工具（OilEd、OntoEdit、WebOnto、Ontolingua

Server等），斯坦福大學(xué)開發(fā)的Protégé使用更為方便快捷，其基于Java語言開發(fā)，能夠在Windows、Linux、Mac

OSX等多平臺使用，不僅提供了圖形化、可拓展的開發(fā)工具，也能支持本體查詢及推理等功能。Protégé本體構(gòu)建工具基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知11知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用具體而言，首先需要對膀胱癌領(lǐng)域知識的相關(guān)概念（Concepts）進(jìn)行界定，明確類（Classes）的劃分，搭建膀胱癌知識體系，然后補充各概念的屬性（Properties）信息，并對各屬性進(jìn)行約束（Restrictions）。隨后進(jìn)行對象屬性（Object

Properties）定義，創(chuàng)建類間關(guān)系（Relations）

，并在此基礎(chǔ)上為個體的屬性賦值，即添加實例（Instances）。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知12基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT概念屬性約束關(guān)系實例又稱“類”，分析并列舉膀胱癌及泌尿外科領(lǐng)域的基本術(shù)語，并以臨床術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)（SNOMEDCT）為參考，形成基本概念體系。明確各概念的屬性，從而提供本體所需的邏輯分析屬性和數(shù)據(jù)屬性，前者用于描述兩個類的關(guān)系；后者則描述數(shù)據(jù)和類的關(guān)系。值域等，限制類的性基礎(chǔ)。其中又可分為對象 質(zhì)或類間關(guān)系。約束公理可分為值約束及基數(shù)約束，前者限制屬性的值域，后者限制屬性取值的個數(shù)。確定屬性中數(shù)據(jù)的類型、描述了各概念之間的關(guān)聯(lián)，可分為成員關(guān)系（part-of）、子類關(guān)系（kind-of）、實例關(guān)系（instance-of）及屬性關(guān)系（attribute-of）四種主要類別。是不能再次劃分的最低邏輯層級的概念，表示某個類的具體實體?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建概念屬性約束關(guān)系實13知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用迭代進(jìn)行構(gòu)建使用本體方式表示知識能夠很好地明確膀胱癌專病領(lǐng)域中相關(guān)的概念定義、屬性與約束及概念的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系等，通過對以上五個本體的基本元素的描述，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)化的膀胱癌知識庫，基本實現(xiàn)對膀胱癌診療相關(guān)知識的語義規(guī)范化表達(dá)。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知1403研究結(jié)果RESEARCH

RESULTS本體類的構(gòu)建 ?

本體屬性定義本體類層次結(jié)構(gòu)關(guān)系

?

知識圖譜繪制03研究結(jié)果15基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT膀胱癌本體類的構(gòu)建Staging_and_classification_of_bladder_cancerSymptoms_of_bladder_cancerTreatment_of_bladder_cancer膀胱癌本體對象屬性和約束定義is-part-of：表示包含關(guān)系，即部分屬于整體；have-symptom：表示膀胱癌相關(guān)癥狀；related-disease：表示該癥狀能夠提示膀胱癌的存在；treat：表示治療方法能夠?qū)δ愁惏螂装┢鸬椒e極作用；need-treatment：表示某類膀胱癌適用的治療方法。數(shù)據(jù)類型定義基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建膀胱癌本體類的構(gòu)建16基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT膀胱癌本體結(jié)構(gòu)圖基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建膀胱癌本體結(jié)構(gòu)圖17基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識圖譜（Knowledge

Graph）不僅僅是知識可視化的重要手段，而且能夠更加有效地管理知識，同時對外提供便捷訪問的借口，滿足更加海量及精準(zhǔn)的知識獲取需求。導(dǎo)航功能與知識查詢功能的結(jié)合應(yīng)用，使知識庫檢索結(jié)果的資源實例和其他相關(guān)類型實例形成關(guān)聯(lián)，能夠提供更加豐富的檢索結(jié)果，完成知識的綜合展現(xiàn)和層次梳理，方便用戶理解類及類的層級關(guān)系，在臨床應(yīng)用中更有利于醫(yī)療工作者學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)概念?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識圖譜（Know1804研究展望FUTURE&

PLAN研究局限研究展望知識應(yīng)用知識評估04研究展望研究局限知識應(yīng)用19知識庫應(yīng)用知識查詢由于本體表示方法的概念術(shù)語規(guī)范性、類層次結(jié)構(gòu)清晰性和關(guān)系邏輯性，術(shù)語間由規(guī)則進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，更有利于知識查詢的準(zhǔn)確性。決策推理知識庫構(gòu)建完成后，進(jìn)一步構(gòu)成了臨床決策支持系統(tǒng)（CDSS）的核心，推理機從人機接口獲取患者數(shù)據(jù)模型后，結(jié)合存儲在知識庫中的結(jié)構(gòu)化知識對其進(jìn)行比較和匹配，再將數(shù)據(jù)與知識共同傳遞給規(guī)則引擎，返回決策結(jié)果，獲得適用于當(dāng)前臨床語境的決策。知識管理知識庫作為一種成熟的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過建立結(jié)構(gòu)化決策知識點，集成化和體系化了多種信息資源，對知識的管理是其基本功能，而數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和平臺的交互性為這一功能提供了保障：知識庫提供的服務(wù)接口可與HIS、CIS等系統(tǒng)集合，方便數(shù)據(jù)等訪問和交流。知識共享可重用性是本體方式建立知識庫的巨大優(yōu)勢，各知識元之間的相對獨立性、可拓展性，知識庫表達(dá)的通用性和規(guī)范性，使得其可以便捷地整合新知識、新領(lǐng)域，令開展后續(xù)拓展和維護(hù)工作的可行性大大提高?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識庫應(yīng)用知識查詢決策推理知識管理知識共享基于本體的膀胱癌20基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT…………………………………………………………井立強,

中國衛(wèi)生信息管理雜志,2015.基于循證醫(yī)學(xué)的知識庫用于存放相應(yīng)疾病知識

點計算機化后的知識與既往相似病歷文檔信息。VMR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將患者的數(shù)據(jù)映射到VMR中。

決策支持引擎，將VMR數(shù)據(jù)與知識庫中的知識通過決策支持引擎，給出相應(yīng)的決策結(jié)果。臨床信息服務(wù)助手可以查詢知識庫中的臨床指南和相關(guān)病例等信息。知識庫服務(wù)接口將決策引擎的決策接口返回給HIS調(diào)用系統(tǒng)，并給出相應(yīng)提示。知識庫管理工具可以方便維護(hù)知識庫中的知識。臨床知識庫決策系統(tǒng)總體架構(gòu)圖決策支持臨床數(shù)據(jù)庫循證醫(yī)學(xué)及管控知識庫決策支持引擎指南信息查詢臨床路徑及管控決策支持服務(wù)臨床指南信息助手服務(wù)知識管理器知識管理服務(wù)臨床路徑管理應(yīng)用（HIS）工作站知識庫管理工具服務(wù)請求 結(jié)果 服務(wù)請求 結(jié)果……………………………知識庫服務(wù)接口（Web

Service）臨床數(shù)據(jù)VMR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器判斷結(jié)果VMR：VirtualMedicalRecord虛擬病例基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建………21基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT臨床決策知識庫與電子病歷系統(tǒng)集成醫(yī)生在下診斷，開立醫(yī)囑等決策點調(diào)用臨床決策知識庫提供的服務(wù)接口為醫(yī)療活動提供決策支持。知識庫所利用的患者信息必須以規(guī)范的VMR

形式傳入，需要在調(diào)用知識庫引擎之前將必要的分散的患者信息進(jìn)行整合并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的VMR形式。患者信息轉(zhuǎn)換成VMR數(shù)據(jù)的功能需要由專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊完成。決策支持調(diào)用數(shù)據(jù)流程圖HIS系統(tǒng)知識庫引擎決策信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換患者ID醫(yī)療數(shù)據(jù)患者VMR虛擬病例

(VirtualMedical

Record，VMR)

是基于HL7

V3RIM

模型和數(shù)據(jù)類型的。VMR

以患者為中心，將患者在醫(yī)院發(fā)生的診療活動以及相關(guān)的醫(yī)療數(shù)據(jù)從雜亂無章的醫(yī)院各個系統(tǒng)中組織到一起作為臨床決策系統(tǒng)的輸入?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建臨床決策知識庫與電22基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT傳統(tǒng)的臨床診療知識庫是將臨床指南，藥品使用說明等錄入知識庫中供醫(yī)生查閱瀏覽。基于

CDSS

的臨床知識庫是以患者診斷、主訴、癥狀、檢驗、檢查、藥品、指南和病例報告為基礎(chǔ)，通過整合設(shè)計，關(guān)聯(lián)知識點，為醫(yī)生臨床診斷提供決策支持以及決策依據(jù)，同時方便醫(yī)生查找相關(guān)知識及病例報告，輔助醫(yī)生臨床診斷。醫(yī)生在使用醫(yī)囑模塊時的業(yè)務(wù)流程圖下醫(yī)囑是定義的決策支持醫(yī)囑項目？決策數(shù)據(jù)完整？輸入數(shù)據(jù)頁面調(diào)用決策引擎醫(yī)囑警示頁面醫(yī)囑適用？醫(yī)生確認(rèn)？撤銷醫(yī)囑完成醫(yī)囑Y獲取患者數(shù)據(jù)YYYNN知識庫范疇基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建傳統(tǒng)的臨床診療知識23質(zhì)量評估在建立知識庫的過程中要對模型質(zhì)量進(jìn)行評估，如概念準(zhǔn)確性、邏輯一致性、架構(gòu)合理性等。臨床可用性在醫(yī)院泌尿科實際接診膀胱癌患者的過程中應(yīng)用知識庫輔助診療決策，收集臨床醫(yī)生的反饋和建議，優(yōu)化調(diào)整知識庫架構(gòu)及功能，以切實提高實際可用性為根本目的。知識完整性實際應(yīng)用中常遇到的診斷假陰性情況，多是由于知識庫中缺少相應(yīng)癥狀體征或分類指標(biāo)的編碼所致，導(dǎo)致輸入信息無法與知識庫形成映射，從而影響了知識庫的檢索及推理效能。因此，知識庫中的各概念、屬性、關(guān)系等元素需要不斷完善，同時納入更多的參考資料，已實現(xiàn)知識庫的全面性和廣泛適用性。決策準(zhǔn)確性對于知識庫返回的決策建議，同時記錄臨床醫(yī)生做出的診療決定，計算決策的準(zhǔn)確率，同時發(fā)現(xiàn)決策失誤所屬的類別及領(lǐng)域，進(jìn)行針對性的語義和邏輯框架優(yōu)化。動態(tài)更新性膀胱癌相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)手段及治療措施發(fā)展日新月異，一個實際可用的輔助診療知識庫必然是具有動態(tài)性的，以便于納入最新的診療指南，科研成果等知識資源，持續(xù)支撐臨床工作的開展基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT質(zhì)量評估臨床可用性知識完整性決策準(zhǔn)確性動態(tài)更新性基于本體的膀24基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT自動抽取知識庫的知識更新及豐富依賴于人工操作，效率較為低下，這也提示我們進(jìn)一步研究醫(yī)療人工智能處理技術(shù)，使用自然語言處理、機器學(xué)習(xí)等方式自動抽取知識，建立并更新知識，以建成能夠真正獨立運轉(zhuǎn)，履行醫(yī)療工作的智能化臨床輔助工具，推進(jìn)醫(yī)療行業(yè)的信息化發(fā)展。研究局限性與改進(jìn)方法表示學(xué)習(xí)為了更高效的獲取、融合和推理知識，知識的表示學(xué)習(xí)方法是一種可行的解決方案。通過對知識庫中的實體及其關(guān)系進(jìn)行表示學(xué)習(xí)，語義信息被轉(zhuǎn)化為稠密低維實值向量，即可在低維空間尺度實現(xiàn)實體和關(guān)系語義聯(lián)系的高效計算，解決數(shù)據(jù)稀疏的問題。智能分析醫(yī)療決策的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)量的爆炸式增長，使得腫瘤診療領(lǐng)域面臨著極大的挑戰(zhàn)。知識庫建成后，可結(jié)合機器學(xué)習(xí)模型實現(xiàn)知識的智能應(yīng)用，利用隨機森林、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機器學(xué)習(xí)算法，基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)提取并分析臨床相關(guān)變量之間的聯(lián)系，學(xué)習(xí)并識別模式，從而對概念之間的未知關(guān)系進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)一步提高知識庫在臨床決策中的適用領(lǐng)域范疇。基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建自動抽取研究局限性25研究結(jié)論本研究以輔助醫(yī)療工作者進(jìn)行膀胱癌臨床診療為目的，采用本體表示語言的方法，經(jīng)歷知識的采集、表達(dá)、應(yīng)用與評估四個階段，建立了膀胱癌臨床診療決策支持知識庫。知識庫包含膀胱癌及泌尿?qū)？品懂牭母拍?、屬性、約束、關(guān)系及實例，可用于初步診斷、治療方案提示、醫(yī)療預(yù)警、知識學(xué)習(xí)等多個使用場景，減少醫(yī)療失誤的發(fā)生，為膀胱癌這一常見泌尿系惡性疾病的診治水平提高提供了保障?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT研究結(jié)論本研究以輔助醫(yī)療工作者進(jìn)行膀胱癌臨床診療為目的，采26基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建27研究背景RESEARCH

BACKGROUND研究方法RESEARCH

METHODS研究結(jié)果RESEARCH

RESULTS研究展望FUTURE&

PLAN目錄研究背景研究方法目錄2801研究背景RESEARCH

BACKGROUND知識庫優(yōu)勢診療專病知識庫醫(yī)療信息化發(fā)展膀胱癌臨床需求01研究背景知識庫優(yōu)勢醫(yī)療信息化發(fā)展29醫(yī)療信息化臨床需求臨床數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長知識庫（Knowledge

Base）區(qū)別于普通數(shù)據(jù)庫（Data

Base）的最大優(yōu)勢，便在于它是針對某些領(lǐng)域內(nèi)的實際問題需要，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析后的知識集合?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT?？茖２≈R庫：針對某一?？萍膊』騿我徊》N建立的知識管理系統(tǒng)檢索文獻(xiàn)知識推理診療決策建議

成功得到臨床應(yīng)用的?？萍膊☆I(lǐng)域仍十分局限醫(yī)療信息化臨床數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長基于本體的膀胱癌臨床診療決策30膀胱癌臨床診療需求膀胱癌是泌尿系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率在全球均居于前列，且呈現(xiàn)出逐年上升之勢。治療策略：經(jīng)尿道膀胱腫瘤切除術(shù)（TURBT）根治性膀胱切除術(shù)等結(jié)合不同的腔內(nèi)輔助灌注化療及全身放化療方案基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT其治療手段多樣，選擇指征復(fù)雜，僅憑臨床醫(yī)生的經(jīng)驗判斷較為困難。建立臨床診療專病知識庫，有利于為醫(yī)生提供決策支持和依據(jù)，提高醫(yī)療質(zhì)量。膀胱癌臨床診療需求膀胱癌是泌尿系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病3102研究方法RESEARCH

METHODS知識庫構(gòu)建技術(shù)路線?

知識庫構(gòu)建步驟知識采集 ?

知識表達(dá)02研究方法32基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT膀胱癌知識庫構(gòu)建技術(shù)路線基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建膀胱癌知識庫構(gòu)建技33知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用建立在需求分析基礎(chǔ)之上有待解決的臨床問題及所涉及的知識領(lǐng)域→確定知識庫的范疇→據(jù)此確立知識來源。對本研究而言，膀胱癌知識庫旨在輔助醫(yī)生進(jìn)行診療決策，其范疇以膀胱癌專病知識為主，同時涉及泌尿科其他概念及藥物、手術(shù)術(shù)式等知識。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知3403010402基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT臨床指南主要參考了權(quán)威的歐洲泌尿外科學(xué)會(EuropeanAssociation

of

Urology，EAU)指南、美國泌尿?qū)W會(AmericanUrological

Association，AUA)指南、美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National

ComprehensiveCancerNetwork，NCCN)指南等。診療規(guī)范為了更切合國內(nèi)情況，同樣參考了國內(nèi)發(fā)布的診療規(guī)范及專家共識。文獻(xiàn)調(diào)研通過在CNKI、萬方、維普等中文數(shù)據(jù)庫及PubMed、Elsevier等外文數(shù)據(jù)庫中檢索關(guān)鍵詞的方法，搜集了近年來膀胱癌診治相關(guān)的文獻(xiàn)研究及循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，并參考了第九版外科學(xué)等教材。專家意見臨床調(diào)研走訪，收集專家及臨床醫(yī)生意見。數(shù)據(jù)匯總后，進(jìn)行清洗、梳理、篩選、總結(jié)、分析，從中抽取出過程模型和概念模型，構(gòu)成元本體，成為知識庫的數(shù)據(jù)來源。03010402基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建臨35知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用知識表達(dá)（Knowledge

Representation，KR）是指采用形式化的方法描述或表達(dá)知識的過程，不僅能夠方便理解，更是知識庫建立的基礎(chǔ)。其中，本體是知識表達(dá)的重要方法，是對共享概念模型明確、形式化的規(guī)范說明。本體的構(gòu)建方法即搜集、整理并提取非結(jié)構(gòu)化的知識，并以計算機可理解的方式表達(dá)出來，形成對領(lǐng)域知識、概念、實體及其關(guān)系的明確而規(guī)范的概念化描述。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知36Protégé本體構(gòu)建工具基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT本研究以本體表示語言表達(dá)元本體中的概念模型和過程模型，形成領(lǐng)域本體和語義規(guī)則，進(jìn)而構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的膀胱癌診療知識庫。對比其他本體編輯工具（OilEd、OntoEdit、WebOnto、Ontolingua

Server等），斯坦福大學(xué)開發(fā)的Protégé使用更為方便快捷，其基于Java語言開發(fā)，能夠在Windows、Linux、Mac

OSX等多平臺使用，不僅提供了圖形化、可拓展的開發(fā)工具，也能支持本體查詢及推理等功能。Protégé本體構(gòu)建工具基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知37知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用具體而言，首先需要對膀胱癌領(lǐng)域知識的相關(guān)概念（Concepts）進(jìn)行界定，明確類（Classes）的劃分，搭建膀胱癌知識體系，然后補充各概念的屬性（Properties）信息，并對各屬性進(jìn)行約束（Restrictions）。隨后進(jìn)行對象屬性（Object

Properties）定義，創(chuàng)建類間關(guān)系（Relations）

，并在此基礎(chǔ)上為個體的屬性賦值，即添加實例（Instances）。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知38基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT概念屬性約束關(guān)系實例又稱“類”，分析并列舉膀胱癌及泌尿外科領(lǐng)域的基本術(shù)語，并以臨床術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)（SNOMEDCT）為參考，形成基本概念體系。明確各概念的屬性，從而提供本體所需的邏輯分析屬性和數(shù)據(jù)屬性，前者用于描述兩個類的關(guān)系；后者則描述數(shù)據(jù)和類的關(guān)系。值域等，限制類的性基礎(chǔ)。其中又可分為對象 質(zhì)或類間關(guān)系。約束公理可分為值約束及基數(shù)約束，前者限制屬性的值域，后者限制屬性取值的個數(shù)。確定屬性中數(shù)據(jù)的類型、描述了各概念之間的關(guān)聯(lián)，可分為成員關(guān)系（part-of）、子類關(guān)系（kind-of）、實例關(guān)系（instance-of）及屬性關(guān)系（attribute-of）四種主要類別。是不能再次劃分的最低邏輯層級的概念，表示某個類的具體實體?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建概念屬性約束關(guān)系實39知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識表達(dá)知識應(yīng)用迭代進(jìn)行構(gòu)建使用本體方式表示知識能夠很好地明確膀胱癌專病領(lǐng)域中相關(guān)的概念定義、屬性與約束及概念的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系等，通過對以上五個本體的基本元素的描述，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)化的膀胱癌知識庫，基本實現(xiàn)對膀胱癌診療相關(guān)知識的語義規(guī)范化表達(dá)。知識采集基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識表達(dá)知4003研究結(jié)果RESEARCH

RESULTS本體類的構(gòu)建 ?

本體屬性定義本體類層次結(jié)構(gòu)關(guān)系

?

知識圖譜繪制03研究結(jié)果41基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT膀胱癌本體類的構(gòu)建Staging_and_classification_of_bladder_cancerSymptoms_of_bladder_cancerTreatment_of_bladder_cancer膀胱癌本體對象屬性和約束定義is-part-of：表示包含關(guān)系，即部分屬于整體；have-symptom：表示膀胱癌相關(guān)癥狀；related-disease：表示該癥狀能夠提示膀胱癌的存在；treat：表示治療方法能夠?qū)δ愁惏螂装┢鸬椒e極作用；need-treatment：表示某類膀胱癌適用的治療方法。數(shù)據(jù)類型定義基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建膀胱癌本體類的構(gòu)建42基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT膀胱癌本體結(jié)構(gòu)圖基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建膀胱癌本體結(jié)構(gòu)圖43基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識圖譜（Knowledge

Graph）不僅僅是知識可視化的重要手段，而且能夠更加有效地管理知識，同時對外提供便捷訪問的借口，滿足更加海量及精準(zhǔn)的知識獲取需求。導(dǎo)航功能與知識查詢功能的結(jié)合應(yīng)用，使知識庫檢索結(jié)果的資源實例和其他相關(guān)類型實例形成關(guān)聯(lián)，能夠提供更加豐富的檢索結(jié)果，完成知識的綜合展現(xiàn)和層次梳理，方便用戶理解類及類的層級關(guān)系，在臨床應(yīng)用中更有利于醫(yī)療工作者學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)概念?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建知識圖譜（Know4404研究展望FUTURE&

PLAN研究局限研究展望知識應(yīng)用知識評估04研究展望研究局限知識應(yīng)用45知識庫應(yīng)用知識查詢由于本體表示方法的概念術(shù)語規(guī)范性、類層次結(jié)構(gòu)清晰性和關(guān)系邏輯性，術(shù)語間由規(guī)則進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，更有利于知識查詢的準(zhǔn)確性。決策推理知識庫構(gòu)建完成后，進(jìn)一步構(gòu)成了臨床決策支持系統(tǒng)（CDSS）的核心，推理機從人機接口獲取患者數(shù)據(jù)模型后，結(jié)合存儲在知識庫中的結(jié)構(gòu)化知識對其進(jìn)行比較和匹配，再將數(shù)據(jù)與知識共同傳遞給規(guī)則引擎，返回決策結(jié)果，獲得適用于當(dāng)前臨床語境的決策。知識管理知識庫作為一種成熟的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過建立結(jié)構(gòu)化決策知識點，集成化和體系化了多種信息資源，對知識的管理是其基本功能，而數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和平臺的交互性為這一功能提供了保障：知識庫提供的服務(wù)接口可與HIS、CIS等系統(tǒng)集合，方便數(shù)據(jù)等訪問和交流。知識共享可重用性是本體方式建立知識庫的巨大優(yōu)勢，各知識元之間的相對獨立性、可拓展性，知識庫表達(dá)的通用性和規(guī)范性，使得其可以便捷地整合新知識、新領(lǐng)域，令開展后續(xù)拓展和維護(hù)工作的可行性大大提高?；诒倔w的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT知識庫應(yīng)用知識查詢決策推理知識管理知識共享基于本體的膀胱癌46基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT…………………………………………………………井立強,

中國衛(wèi)生信息管理雜志,2015.基于循證醫(yī)學(xué)的知識庫用于存放相應(yīng)疾病知識

點計算機化后的知識與既往相似病歷文檔信息。VMR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將患者的數(shù)據(jù)映射到VMR中。

決策支持引擎，將VMR數(shù)據(jù)與知識庫中的知識通過決策支持引擎，給出相應(yīng)的決策結(jié)果。臨床信息服務(wù)助手可以查詢知識庫中的臨床指南和相關(guān)病例等信息。知識庫服務(wù)接口將決策引擎的決策接口返回給HIS調(diào)用系統(tǒng)，并給出相應(yīng)提示。知識庫管理工具可以方便維護(hù)知識庫中的知識。臨床知識庫決策系統(tǒng)總體架構(gòu)圖決策支持臨床數(shù)據(jù)庫循證醫(yī)學(xué)及管控知識庫決策支持引擎指南信息查詢臨床路徑及管控決策支持服務(wù)臨床指南信息助手服務(wù)知識管理器知識管理服務(wù)臨床路徑管理應(yīng)用（HIS）工作站知識庫管理工具服務(wù)請求 結(jié)果 服務(wù)請求 結(jié)果……………………………知識庫服務(wù)接口（Web

Service）臨床數(shù)據(jù)VMR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器判斷結(jié)果VMR：VirtualMedicalRecord虛擬病例基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建………47基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT臨床決策知識庫與電子病歷系統(tǒng)集成醫(yī)生在下診斷，開立醫(yī)囑等決策點調(diào)用臨床決策知識庫提供的服務(wù)接口為醫(yī)療活動提供決策支持。知識庫所利用的患者信息必須以規(guī)范的VMR

形式傳入，需要在調(diào)用知識庫引擎之前將必要的分散的患者信息進(jìn)行整合并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的VMR形式。患者信息轉(zhuǎn)換成VMR數(shù)據(jù)的功能需要由專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊完成。決策支持調(diào)用數(shù)據(jù)流程圖HIS系統(tǒng)知識庫引擎決策信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換患者ID醫(yī)療數(shù)據(jù)患者VMR虛擬病例

(VirtualMedical

Record，VMR)

是基于HL7

V3RIM

模型和數(shù)據(jù)類型的。VMR

以患者為中心，將患者在醫(yī)院發(fā)生的診療活動以及相關(guān)的醫(yī)療數(shù)據(jù)從雜亂無章的醫(yī)院各個系統(tǒng)中組織到一起作為臨床決策系統(tǒng)的輸入。基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建臨床決策知識庫與電48基于本體的膀胱癌臨床診療決策支持知識庫構(gòu)建2020GDHINCREPORT傳統(tǒng)的臨床診療知識庫是將臨床指南，藥品使用說明等錄入知識庫中供醫(yī)生查閱瀏覽。基于

CDSS

的臨床知識庫是以患者診斷、主訴、癥狀、檢驗、檢查、藥品、指南和病例報告為基礎(chǔ)，通過整合設(shè)計，關(guān)聯(lián)知識點，為醫(yī)生臨床診斷提供決策支持以及決策依據(jù)，同時方便醫(yī)生查找相關(guān)知識及病例報告，輔助