基于本體方法構建中醫(yī)藥概念信息模型的方法學示范研究.pdf

1、中醫(yī)學是在醫(yī)學實踐中形成并不斷豐富的醫(yī)學科學,有其自身的發(fā)展規(guī)律,即在保障健康的臨床實踐中,從人的運動狀態(tài)和變化規(guī)律入手,將認識與調控方法緊密結合,構建起獨特的理念、方法和理論體系,豐富理論知識和臨床治病經驗,使中醫(yī)學具有重要的學術價值和開發(fā)利用的實用價值。隨著計算機技術及其相關理論的發(fā)展,凝聚了中醫(yī)藥臨證經驗與科技創(chuàng)新活動的成果的中醫(yī)醫(yī)學經典、名家醫(yī)論、診療醫(yī)案、醫(yī)學文獻,依托于互聯(lián)網(wǎng)進行高質量異地、遠程信息交換已經成為現(xiàn)實,利用先進

2、的現(xiàn)代科技方法對中醫(yī)藥知識進行重組和利用已得到廣泛認同,相關研究也取得了諸多成果。
　　 在這一過程中,中醫(yī)學自身的語言特點,也使得中醫(yī)藥知識在客觀表達上存在困難,導致中醫(yī)領域的信息交流存在很大障礙,有如:中醫(yī)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)難以共享和互操作,信息檢索中存在著不精確性,又如:中醫(yī)藥知識組織方式與數(shù)據(jù)挖掘之間存在著諸多“瓶頸”,使數(shù)據(jù)挖掘僅得到“石膏與知母具有配對相關性”、“六味地黃丸可治療陰虛”等對現(xiàn)有中醫(yī)藥知識的認證以及數(shù)據(jù)挖

3、掘路徑與方法的驗證,很難產生新的知識,出現(xiàn)上述問題的根本因為在于中醫(yī)術語在語義表達上的哲學抽象性、寬泛性與其臨床實踐的科學性、具體性之間的矛盾。如何充分利用計算機解讀和表達中醫(yī)藥學理論與實踐經驗,從語義層進行描述與知識表達,使中醫(yī)藥學的海量信息得到高效、準確的采集、存儲與利用,為分布、異構的中醫(yī)藥信息資源之間的交換與共享奠定基礎,成為中醫(yī)藥領域在信息化過程中亟待解決的重大問題。
　　 就此,醫(yī)學主題詞表(MeSH)、一體化醫(yī)學語

4、言系統(tǒng)(UMLS)、系統(tǒng)化臨床醫(yī)學術語集(SNOMEDCT)等醫(yī)學術語系統(tǒng)結合各自的應用需求,進行了卓有成效的工作,研究成果在國際醫(yī)學領域得到了廣泛應用。而這些醫(yī)學術語系統(tǒng)的構建框架,借鑒在中醫(yī)知識表達方面卻有著諸多障礙,這種不適用性源于兩種醫(yī)學體系的哲學基礎不同。西方醫(yī)學以還原論,探求現(xiàn)象背后的物質實體,采用抽象思維的方法,形成抽象概念,對事物現(xiàn)象進行概括,將對象所具有而認識主體不關心或無能力把握的關系、屬性忽略,而關注事物內在的、穩(wěn)

5、定的、共有的關系和屬性。中醫(yī)學以中醫(yī)傳統(tǒng)哲學為基礎,恪守自然整體的觀點,在認識對象時盡量保持其原始自然狀態(tài),主要采用意象思維的方法,形成意象概念,收集現(xiàn)象本身的關系性信息,把握現(xiàn)象本身的規(guī)律。具體體現(xiàn)在三個方面:第一,框架的不適應性。有如,一體化醫(yī)學語言系統(tǒng)(UMLS)的頂層框架為:實物、事件,實物即“用于對物理實體或概念實體進行分組的廣泛類型”,事件即“群體的活動、過程和狀態(tài)”,在此基礎上展開的框架,借鑒到中醫(yī)基礎理論概念術語,如:中

6、醫(yī)臟象、陰陽五行、外感六淫、氣血津液等等,很難找到對應的位置。第二,框架層級間,缺乏嚴格的上下位關系,如UMLS的根結點是“概念體系”,即其所有結點都是“概念”,但“思想或概念”又出現(xiàn)在下位,形成自包含關系,即“概念”是“概念”的子類,從而出現(xiàn)循環(huán)嵌套的矛盾。第三,缺乏中醫(yī)基礎理論指導下的術語關系表達,有如:“上焦如霧”中,“上焦”與“霧”的關系,“東方生風,風生木,木生酸……”中,“東方”、與“風”與“酸”的關系。
　　 借鑒

7、醫(yī)學術語系統(tǒng),中醫(yī)藥領域構建了中醫(yī)藥的醫(yī)學術語系統(tǒng),在中醫(yī)藥信息研究工作中,已經發(fā)揮著重要作用。同時,由于中醫(yī)學的信息學本質從屬于最新的學術領域復雜性科學,中醫(yī)藥詞匯概念的豐富內涵及其概念關系表達的不確定性,使豐富的中醫(yī)藥信息資源在數(shù)字化過程中存在著瓶頸問題,直接影響中醫(yī)藥知識的信息檢索、信息抽取、信息表示、自然語言語義化和數(shù)據(jù)挖掘等研究工作,被公認為世界性難題和學術研究重點。
　　 因此,中醫(yī)藥信息交互與數(shù)據(jù)挖掘分析利用,需要

8、遵循中醫(yī)基礎理論,利用現(xiàn)代信息技術方法,嚴格地梳理中醫(yī)藥知識概念體系,以中國傳統(tǒng)哲學為指導、以中醫(yī)自身的整體觀和辨證論治的特點為基礎的中醫(yī)藥知識體系,進行計算機的還原與詮釋。而西醫(yī)知識概念體系的構建方法雖然給予以很好的借鑒,并不能夠滿足表達中醫(yī)藥知識體系的需求,因此,迫切需要探討對中醫(yī)藥概念進行組織,建立中醫(yī)概念間關聯(lián)關系的方法。
　　 本體論起源于哲學,是描述事物的本質和對概念的精確描述,其最終目標是精確地表示那些隱含或不明確

9、的信息,能夠在語義和知識層次上描述領域相關問題的概念模型框架,它包含了概念的核心知識,能較好解決領域知識的共享和重用,作為一種知識表示方法越來越受到重視。構建本體的過程是一個概念的清晰化過程,是一個對概念系統(tǒng)理解的深化和完善過程?；诒倔w方法,依照中醫(yī)藥學特點及學科體系特點,設計語義與學科相結合的分類體系與概念關系,在中醫(yī)基礎理論指導下,清晰、準確地刻畫中醫(yī)藥概念與概念關系,充分展示中醫(yī)藥語言的特性與內在的關聯(lián)關系,支持多維度、可視化、

10、動態(tài)地模型表達和組織中醫(yī)藥知識和相關的信息資源,可以體現(xiàn)出中醫(yī)藥的特點及其與西醫(yī)的差異,促進中醫(yī)藥信息交互與數(shù)據(jù)分析挖掘利用研究。
　　 在中醫(yī)藥知識領域,中醫(yī)基礎理論是指導臨床診治的基礎,內涵豐富,術語關系復雜,本研究選取中醫(yī)基礎理論作為示范,從信息的角度對中醫(yī)概念進行描述,并從信息的角度建立起中醫(yī)概念間的關聯(lián)關系,進行中醫(yī)概念的信息模型進行了方法學探討,為中醫(yī)藥醫(yī)學信息的知識組織與構建提供借鑒和參考。
　　 本文文獻

11、綜述部分,提出中醫(yī)藥概念信息模型對中醫(yī)藥知識表達的重要意義；信息模型的概念與內涵進行綜述,明確模型、信息模型的概念、分類及其構建原則與方法；本體方法的研究進展進行綜述,明確本體定義、分類與基本特性、研究現(xiàn)狀、開發(fā)方法、表示語言與工具、以及本體研究存在的困難進行了綜述與討論；明確了相關的基本概念。
　　 第1章,引言對中醫(yī)藥概念信息模型的研究意義和應用前景進行了分析,提出研究目標,即目標是用面向對象的方法刻畫中醫(yī)學對概念信息的需求

12、,確定中醫(yī)基礎理論的關鍵概念信息,進行本體方法構建中醫(yī)藥概念信息模型的方法學探討與示范性研究,中醫(yī)信息系統(tǒng)集成奠定基礎。提出本研究擬解決的關鍵問題,即指導中醫(yī)藥概念信息模型構建的原則,中醫(yī)藥概念信息模型的核心組成,中醫(yī)藥概念信息模型的結構及其表達,中醫(yī)藥概念信息模型與西醫(yī)信息模型的關系和差異。
　　 第2章中醫(yī)藥概念信息模型構建的方法,闡述了中醫(yī)藥概念信息模型的構建方法,明確提出了構建原則、方法與技術路線。
　　 第3章

13、,進行中醫(yī)基礎理論概念信息模型的應用示范研究。選取《中醫(yī)基礎理論術語》(國家標準GB-T20348-2006)概念術語；采用領域本體描述語言MDOSL(Multi-DisciplinaryOntologySystemLanguage)作為建模表示語言；明確了模型框架的構建依據(jù),以推薦頂層合并本體(SuggestedUpperMergedOntology,SUMO)的結構框架為借鑒,構建中醫(yī)基礎理論概念信息模型的基礎框架;通過文本分析的方

14、法提取、抽象、分析、論證,提出了26個UMLS所沒有的中醫(yī)基礎理論概念關系。
　　 第4章,進行了本體方法與其它知識組織方法的比較分析研究,闡述了中醫(yī)本體概念信息模型與基于范疇學分類、信息過程模型、本體方法構建的三種不同的醫(yī)學術語集之間的關聯(lián)。
　　 第5章,對構建中醫(yī)藥概念信息模型的中醫(yī)藥本體研究方法進行了系統(tǒng)地總結,展望中提出推薦頂層合并本體(SUMO)在中醫(yī)藥領域的應用推薦意見。
　　 本研究的創(chuàng)新點在于:

15、
　　 (1)首次嘗試用領域本體方法構建中醫(yī)基礎理論概念信息模型,提出了中醫(yī)本體構建的方法,為通過信息建模解釋中醫(yī)概念間的關聯(lián)關系的探索研究奠定基礎。
　　 (2)首次系統(tǒng)梳理了中醫(yī)基礎理論概念術語關系,在系統(tǒng)對比研究的基礎上,提出了豐富一體化語言系統(tǒng)(Unified Medical Language System,UMLS)語義關聯(lián)的建議；
　　 (3)首次借鑒推薦頂層合并本體(Suggested Upper