病历知识库的构建探索与实践

2020-12-04
  病历知识库的构建探索与实践
  
  【关键词】  知识库管理系统
  
  摘要:以循环系统心外科疾病作为研究范围,讨论如何根据临床医学的特点、病历书写规范和病历管理的要求,选择大量的规范病历,经过归纳、提炼和分类,运用模糊数学方法,借助计算机建立病历知识库软件。
  
  关键词:电子病历;专家系统;知识库;知识库管理系统
  
  Abstract: This thesis discusses to how to choose a great deal of case distory of criterion,according to characteristics of clinic medicine,by suming up and abstracting  and classifying,to use the blur   mathematic method to establish the case history repository with computer.
  
  Key words:electronic case distory ; expert system ; repository ; repository management system
  
  病历知识库是开发电子病历软件和临床应用辅助专家系统的基础,应用前景广阔。病历知识库的研究在国内刚刚起步,尚未见相关文献发表。
  
  1  国内外病历知识库研究现状分析
  
  卫生部制订的《全国卫生信息化发展规划纲要(2003-2010年)》中指出,“三级以上医院在全面应用管理信息系统的基础上,要创造条件,重点突出临床信息系统的开发应用,如电子病历、数字化医学影像、医生和护士工作站等应用。有重点的建立一批国家数字化示范医院,跟踪世界医院信息化发展的趋势。” 卫生部制订的卫生信息化十五规划中,已重新修订了《医院信息系统基本功能规范》。新《规范》增加了门诊医生工作站、住院医生工作站、检验分系统、医学影像分系统等面向临床的系统,强调了医院信息系统向临床应用过渡是下一步医院信息化的重点。
  
  国外临床应用系统发展较快,有不少较先进的系统。如手术室系统、临床监护系统、检验系统等,也有病历系统,如the electronic medical record at the medical university of south carolinan 、turbodoc medical record system等,这些面向临床的系统大都是建立在知识库基础上的。由于国外的病历书写规范和表达方式不同,系统价格昂贵,同时其病历系统也不尽完善等因素,如缺少图表、影像资料等,阻碍了国外临床病历系统在我国的推广应用。
  
  国内现阶段的医院信息管理系统大都以面向经济管理为主,国内一些公司也正在开发文本型的简单的病历系统,这些病历系统主要是采用文本型模板及直接打字输入的方式书写病历,书写速度慢,生成的病历文件为文本型,没有校对功能和病历检索功能,特别是疾病名称标准化检查功能,更没有病案质量自动管理功能,同时基于文本型模板的书写方式,不利于临床思维活动,易受模板内容的影响而发生出错现象,效果不够理想。
  
  2  病历知识库的建立方法
  
  2.1  知识的获取
  
  病历知识的获取是病历知识库建立的关键,包括人工获取和自动获取两种。 人工获取比较普遍,它主要通过查阅专业领域的书籍、论文和专著,通过与领域专家对话,通过分析系统实际运行临床诊治记录,通过分析疾病的起因、现象、诊断和治疗等途径来获取知识[2].
  
  知识的自动获取,即机器学习,大多数专家系统不具备这种方式。知识库中知识的正确、完备与否是临床诊断辅助专家系统能很好工作的前提,机器学习更是这一关键的保证。随着病历知识库的不断运行,可能出现新的疾病,也可能发现原来知识库中知识不正确之处。机器学习就是自动在临床诊断和治疗记录库中发现新的知识,完善原来的知识库。
  
  医学的范围非常广阔,只能取其一分支切入开展研究。根据国际疾病分类法ICD10,我们以循环系统心外科疾病作为初步研究范围,选择较大量的临床规范病历,根据现行的病历书写规范和管理规定,对规范病历进行归纳、提炼和分类,建立专科病历知识库,然后,逐步加其他人体系统的病历知识内容,从而形成一个较完整的病历知识库,并生成软件包。
  
  病历知识库分为事实库和规则库两类。事实库是临床诊断和病历所涉及领域里的内容,如部位库、症状库、时间库等,是为规则库服务的。规则库是病历各种关系规则的集合,包括不同格式病历内容之间的关系、各种事实库之间的关系等,如部位与症状的关系,症状与疾病的关系等[1,2].
  
  人工建造知识库的方法有2种。一种是通过知识表达、程序编制及运行,一次将知识库建造完成;另一种是通过人机对话,对知识库进行增删、修改、扩充和更新。我们要建立的各种知识库各有特点,一些库的内容大致固定并有现成的资料可利用,如疾病名称库(采用ICD-10作为标准)、手术名称库、药物库等,可采用前一种方法一次建成;而另一些库的内容难以固定并没有现成的资料可供直接利用,因此采用后一种方法,如症状库、规则库等。同时,通过键盘输入或扫描等方法,输入规范病历,然后通过计算机自动搜索,进行模糊比较和“加权求和、阀值运算”等方法,从而对知识库进行增删、修改、扩充、更新和关键词排序等。
  
  病历知识的获取过程中遇到的问题是如何将病历按知识特点进行分类、归纳、提炼并规范化,以及病历书写规则和病历内容相互之间关系规则的归纳、整理。我们把病历可按格式和知识特点2种方法进行分类。按格式可分为如下20类:入院病历、病程记录、住院首页、专科病历、手术同意书、手术记录、麻醉记录、辅助检查单、入院护理评估、计划护理单、护理记录单、出院评估及指导、出院记录、死亡记录、特别护理单、麻醉同意书、麻醉记录、输血同意书、输血记录、会诊申请单等。每一格式类型,其内容的都有一定的特点,用词也有一定的范围,措词的表达方式亦存在一定的规则。如病程记录,一般可分为首次病程记录、主任医师查房记录、主治医师查房记录、医师查房记录等,除首次病程记录的内容比较全面外,主任医师查房记录、主治医师查房记录、医师查房记录描述的内容大体相同,因此,可选择大量的循环系统心外科疾病各种查房记录进行结构、用词、句法等进行归纳,生成查房记录词库和查房记录规则库等。同时,各种分类格式内容之间也存在一定的内在联系,一些规则显而易见,如书写规则可根据书写规范要求即可得到,而有些规则要通过大量的统计才能揭示出来,如首次病程记录与入院病历中,两者都包含患者的基本情况、主诉内容、简单检查情况等,这些规则形成病历规则库。病历按知识特点可分为一般情况、部位、症状、体征、时间、病因、标点符号、常用词、药物名称、手术名称等,这些知识的表达可以细化,做到既能说明问题又无冗余。如尿的症状可细分为:尿痛,尿频,血尿,乳糜尿等,这些知识形成病历事实库,并且要借助计算机,运用模糊比较、加权平均等方法才能建立起来。在表达准确无误和专业的起前提下,用词可以进一步提炼,如尿频繁、小便频繁、小便次数多、经常尿尿等,可提炼为尿频。
  
  2.2  知识库编辑器
  
  通常,知识库的建立还要靠知识库编辑器库来实现,最简单的情况下,这是一个为手工修改规则和数据而提供的标准文本编辑器,并包括如下功能:
  
  (1) 语法检查,即编辑器使用语法结构知识来帮助用户以正确的拼写和格式输入规则。
  
  1
  
  (3) 自动簿记,记录用户对规则修改的相关信息。
  
  (4) 知识抽取,帮助用户将新知识输入到系统中去。
  
  随着电子病历和医学辅助专家系统的发展,单一的推理机制和知识表示方法,已不能胜任众多的应用领域,对知识库提出了更高的要求。
  
  通过知识库编辑器,建立病历知识库的步骤如下:
  
  (1) 根据教科书,病历书写规范,示范病历,医药资料等建立知识库(即事实库和规则库);
  
  (2) 选取400例心外科疾病的规范病历,输入计算机, 通过模糊匹配,选取术语并添加事实库内容;
  
  (3)选取2个或2个以上事实库的内容,分析判断它们之间是否存在某种关系,并建立关系表达式,从而增加规则库的内容;
  
  (4)选取其他人体系统疾病的规范病历,重复2、3步骤,扩充知识库的内容。
  
  3  知识库管理系统
  
  采用 Delphi 开发病历知识库管理系统,具有易于管理、各种功能易于实现、知识库直观等特点,并可以数据文件的形式容易嵌入到其他应用系统中,从而避免安装配置数据库引擎等麻烦工作。我们开发的病历知识库软件集成了知识库的输入、修改、删除、查询、一致性和完备性的检验,打印输出,知识自动获取等功能,特别建立了具有诊断树结构的用户操作界面,非常直观地显示给用户。
  
  为了提高推理的效率,减少知识库搜索的时间,按对不同类型症状和检验指标分别建立模糊规则库和语义网络库。操作时首先登记好症状和检验指标,然后再进行其中的模糊规则库和语义网络库的建立、查询和打印等。
  
  利用Delphi管理知识库的`优点还在于:①良好的字符串匹配、能很好地满足诊断知识查询的查询功能及打印功能,可方便实现的知识库检验功能。② 图形字段满足病历知识库中检查部位图形的管理。③能满足专家辅助系统的要求及与其他高级语言的多种接口。这里提供三种方法:a.利用 Delphi命令将知识库的数据库结构文件(*.DBF)转换成文本文件(* .TXT),其他语言直接对文本文件操作; b.使用高级语言直接对数据库文件(* .DBF)进行读写,数据库文件包括文件结构和文件记录两部分,利用其存储格式准确地计算字段在文件中的位置及该字段的实际宽度,将文件指针指到该位置,可以对其读写,c.利用 ADO技术实现对数据库文件的操作,这在Windows环境下是非常方便的。
  
  4  结 语
  
  应用Delphi 7.0 和SQL Server 为工具开发的病历知识库系统,用户界面良好,操作直观简便,运行准确高效。该系统作为电子病历和临床辅助诊断专家系统的一个子系统,提高了整个辅助诊断专家系统的综合诊断能力以及诊断的方便性、准确性,具有很强的应用价值。
  
  通过以上方法对病历知识库的模型建立、知识表达、知识获取和知识库管理等方面的研究分析,提出的一种通用的辅助诊断专家系统中知识库建立和管理的方法,极好地满足了电子病历发展的需要。本课题组以该方法建立的病历知识库系统已在红会医院等单位应用于临床测试,该系统运行良好,可靠性高,知识的自动获取功能使系统不断自我完善。同样,该方法也可不加修改地应用于其他辅助诊断专家系统中,如糖尿病饮食治疗辅助系统的开发中。
  
  参考文献:
  
  [1]马斌荣。中医专家系统与中医知识库[M].北京出版社。2004.
  
  [2]陈文彬。诊断学[M].第5版,人民卫生出版社。2002.
  
  [3]沈亚诚。电子病历的研究与开发[J].中国病案,2001,(2):2.

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