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病歷知識庫的構(gòu)建探索與實(shí)踐
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摘要:以循環(huán)系統(tǒng)心外科疾病作為研究范圍，討論如何根據(jù)臨床醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)、病歷書寫規(guī)范和病歷管理的要求，選擇大量的規(guī)范病歷，經(jīng)過歸納、提煉和分類，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法，借助計(jì)算機(jī)建立病歷知識庫軟件。
關(guān)鍵詞:電子病歷;專家系統(tǒng);知識庫;知識庫管理系統(tǒng)
病歷知識庫是開發(fā)電子病歷軟件和臨床應(yīng)用輔助專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，應(yīng)用前景廣闊。病歷知識庫的研究在國內(nèi)剛剛起步，尚未見相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表。
1 國內(nèi)外病歷知識庫研究現(xiàn)狀分析
衛(wèi)生部制訂的《全國衛(wèi)生信息化發(fā)展規(guī)劃綱要(2003-2010年)》中指出，“三級以上醫(yī)院在全面應(yīng)用管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，要創(chuàng)造條件，重點(diǎn)突出臨床信息系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，如電子病歷、數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)生和護(hù)士工作站等應(yīng)用。有重點(diǎn)的建立一批國家數(shù)字化示范醫(yī)院，跟蹤世界醫(yī)院信息化發(fā)展的趨勢。” 衛(wèi)生部制訂的衛(wèi)生信息化十五規(guī)劃中，已重新修訂了《醫(yī)院信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范》。新《規(guī)范》增加了門診醫(yī)生工作站、住院醫(yī)生工作站、檢驗(yàn)分系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)影像分系統(tǒng)等面向臨床的系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)了醫(yī)院信息系統(tǒng)向臨床應(yīng)用過渡是下一步醫(yī)院信息化的重點(diǎn)。
國外臨床應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展較快，有不少較先進(jìn)的系統(tǒng)。如手術(shù)室系統(tǒng)、臨床監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、檢驗(yàn)系統(tǒng)等，也有病歷系統(tǒng)，如the electronic medical record at the medical university of south carolinan 、turbodoc medical record system等，這些面向臨床的系統(tǒng)大都是建立在知識庫基礎(chǔ)上的。由于國外的病歷書寫規(guī)范和表達(dá)方式不同，系統(tǒng)價(jià)格昂貴，同時其病歷系統(tǒng)也不盡完善等因素，如缺少圖表、影像資料等，阻礙了國外臨床病歷系統(tǒng)在我國的推廣應(yīng)用。
國內(nèi)現(xiàn)階段的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)大都以面向經(jīng)濟(jì)管理為主，國內(nèi)一些公司也正在開發(fā)文本型的簡單的病歷系統(tǒng)，這些病歷系統(tǒng)主要是采用文本型模板及直接打字輸入的方式書寫病歷，書寫速度慢，生成的病歷文件為文本型，沒有校對功能和病歷檢索功能，特別是疾病名稱標(biāo)準(zhǔn)化檢查功能，更沒有病案質(zhì)量自動管理功能，同時基于文本型模板的書寫方式，不利于臨床思維活動，易受模板內(nèi)容的影響而發(fā)生出錯現(xiàn)象，效果不夠理想。
2 病歷知識庫的建立方法
2.1 知識的獲取
病歷知識的獲取是病歷知識庫建立的關(guān)鍵，包括人工獲取和自動獲取兩種。 人工獲取比較普遍，它主要通過查閱專業(yè)領(lǐng)域的書籍、論文和專著，通過與領(lǐng)域?qū)＜覍υ�，通過分析系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行臨床診治記錄，通過分析疾病的起因、現(xiàn)象、診斷和治療等途徑來獲取知識[2]。
知識的自動獲取，即機(jī)器學(xué)習(xí)，大多數(shù)專家系統(tǒng)不具備這種方式。知識庫中知識的正確、完備與否是臨床診斷輔助專家系統(tǒng)能很好工作的前提，機(jī)器學(xué)習(xí)更是這一關(guān)鍵的保證。隨著病歷知識庫的不斷運(yùn)行，可能出現(xiàn)新的疾病，也可能發(fā)現(xiàn)原來知識庫中知識不正確之處。機(jī)器學(xué)習(xí)就是自動在臨床診斷和治療記錄庫中發(fā)現(xiàn)新的知識，完善原來的知識庫。
醫(yī)學(xué)的范圍非常廣闊，只能取其一分支切入開展研究。根據(jù)國際疾病分類法ICD10，我們以循環(huán)系統(tǒng)心外科疾病作為初步研究范圍，選擇較大量的臨床規(guī)范病歷，根據(jù)現(xiàn)行的病歷書寫規(guī)范和管理規(guī)定，對規(guī)范病歷進(jìn)行歸納、提煉和分類，建立專科病歷知識庫，然后，逐步加其他人體系統(tǒng)的病歷知識內(nèi)容，從而形成一個較完整的病歷知識庫，并生成軟件包。
病歷知識庫分為事實(shí)庫和規(guī)則庫兩類。事實(shí)庫是臨床診斷和病歷所涉及領(lǐng)域里的內(nèi)容，如部位庫、癥狀庫、時間庫等，是為規(guī)則庫服務(wù)的。規(guī)則庫是病歷各種關(guān)系規(guī)則的集合，包括不同格式病歷內(nèi)容之間的關(guān)系、各種事實(shí)庫之間的關(guān)系等，如部位與癥狀的關(guān)系，癥狀與疾病的關(guān)系等[1,2]。
人工建造知識庫的方法有2種。一種是通過知識表達(dá)、程序編制及運(yùn)行，一次將知識庫建造完成;另一種是通過人機(jī)對話，對知識庫進(jìn)行增刪、修改、擴(kuò)充和更新。我們要建立的各種知識庫各有特點(diǎn)，一些庫的內(nèi)容大致固定并有現(xiàn)成的資料可利用，如疾病名稱庫(采用ICD-10作為標(biāo)準(zhǔn))、手術(shù)名稱庫、藥物庫等，可采用前一種方法一次建成;而另一些庫的內(nèi)容難以固定并沒有現(xiàn)成的資料可供直接利用，因此采用后一種方法，如癥狀庫、規(guī)則庫等。同時，通過鍵盤輸入或掃描等方法，輸入規(guī)范病歷，然后通過計(jì)算機(jī)自動搜索，進(jìn)行模糊比較和“加權(quán)求和、閥值運(yùn)算”等方法，從而對知識庫進(jìn)行增刪、修改、擴(kuò)充、更新和關(guān)鍵詞排序等。
病歷知識的獲取過程中遇到的問題是如何將病歷按知識特點(diǎn)進(jìn)行分類、歸納、提煉并規(guī)范化，以及病歷書寫規(guī)則和病歷內(nèi)容相互之間關(guān)系規(guī)則的歸納、整理。我們把病歷可按格式和知識特點(diǎn)2種方法進(jìn)行分類。按格式可分為如下20類：入院病歷、病程記錄、住院首頁、�？撇v、手術(shù)同意書、手術(shù)記錄、麻醉記錄、輔助檢查單、入院護(hù)理評估、計(jì)劃護(hù)理單、護(hù)理記錄單、出院評估及指導(dǎo)、出院記錄、死亡記錄、特別護(hù)理單、麻醉同意書、麻醉記錄、輸血同意書、輸血記錄、會診申請單等。每一格式類型，其內(nèi)容的都有一定的特點(diǎn)，用詞也有一定的范圍，措詞的表達(dá)方式亦存在一定的規(guī)則。如病程記錄，一般可分為首次病程記錄、主任醫(yī)師查房記錄、主治醫(yī)師查房記錄、醫(yī)師查房記錄等，除首次病程記錄的內(nèi)容比較全面外，主任醫(yī)師查房記錄、主治醫(yī)師查房記錄、醫(yī)師查房記錄描述的內(nèi)容大體相同，因此，可選擇大量的循環(huán)系統(tǒng)心外科疾病各種查房記錄進(jìn)行結(jié)構(gòu)、用詞、句法等進(jìn)行歸納，生成查房記錄詞庫和查房記錄規(guī)則庫等。同時，各種分類格式內(nèi)容之間也存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，一些規(guī)則顯而易見，如書寫規(guī)則可根據(jù)書寫規(guī)范要求即可得到，而有些規(guī)則要通過大量的統(tǒng)計(jì)才能揭示出來，如首次病程記錄與入院病歷中，兩者都包含患者的基本情況、主訴內(nèi)容、簡單檢查情況等，這些規(guī)則形成病歷規(guī)則庫。病歷按知識特點(diǎn)可分為一般情況、部位、癥狀、體征、時間、病因、標(biāo)點(diǎn)符號、常用詞、藥物名稱、手術(shù)名稱等，這些知識的表達(dá)可以細(xì)化，做到既能說明問題又無冗余。如尿的癥狀可細(xì)分為：尿痛，尿頻，血尿，乳糜尿等，這些知識形成病歷事實(shí)庫，并且要借助計(jì)算機(jī)，運(yùn)用模糊比較、加權(quán)平均等方法才能建立起來。在表達(dá)準(zhǔn)確無誤和專業(yè)的起前提下，用詞可以進(jìn)一步提煉，如尿頻繁、小便頻繁、小便次數(shù)多、經(jīng)常尿尿等，可提煉為尿頻。
2.2 知識庫編輯器
通常，知識庫的建立還要靠知識庫編輯器庫來實(shí)現(xiàn)，最簡單的情況下，這是一個為手工修改規(guī)則和數(shù)據(jù)而提供的標(biāo)準(zhǔn)文本編輯器，并包括如下功能：
(1) 語法檢查，即編輯器使用語法結(jié)構(gòu)知識來幫助用戶以正確的拼寫和格式輸入規(guī)則。
(2) 一致性檢查，即檢查輸入的規(guī)則和數(shù)據(jù)是否與系統(tǒng)中已存在的知識矛盾。
(3) 自動簿記，記錄用戶對規(guī)則修改的相關(guān)信息。
(4) 知識抽取，幫助用戶將新知識輸入到系統(tǒng)中去。
隨著電子病歷和醫(yī)學(xué)輔助專家系統(tǒng)的發(fā)展，單一的推理機(jī)制和知識表示方法，已不能勝任眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，對知識庫提出了更高的要求。
通過知識庫編輯器，建立病歷知識庫的步驟如下：
(1) 根據(jù)教科書，病歷書寫規(guī)范，示范病歷，醫(yī)藥資料等建立知識庫(即事實(shí)庫和規(guī)則庫);
(2) 選取400例心外科疾病的規(guī)范病歷，輸入計(jì)算機(jī)， 通過模糊匹配，選取術(shù)語并添加事實(shí)庫內(nèi)容;
(3)選取2個或2個以上事實(shí)庫的內(nèi)容，分析判斷它們之間是否存在某種關(guān)系，并建立關(guān)系表達(dá)式，從而增加規(guī)則庫的內(nèi)容;
(4)選取其他人體系統(tǒng)疾病的規(guī)范病歷，重復(fù)2、3步驟，擴(kuò)充知識庫的內(nèi)容。
3 知識庫管理系統(tǒng)
采用 Delphi 開發(fā)病歷知識庫管理系統(tǒng)，具有易于管理、各種功能易于實(shí)現(xiàn)、知識庫直觀等特點(diǎn)，并可以數(shù)據(jù)文件的形式容易嵌入到其他應(yīng)用系統(tǒng)中，從而避免安裝配置數(shù)據(jù)庫引擎等麻煩工作。我們開發(fā)的病歷知識庫軟件集成了知識庫的輸入、修改、刪除、查詢、一致性和完備性的檢驗(yàn)，打印輸出，知識自動獲取等功能，特別建立了具有診斷樹結(jié)構(gòu)的用戶操作界面，非常直觀地顯示給用戶。
為了提高推理的效率，減少知識庫搜索的時間，按對不同類型癥狀和檢驗(yàn)指標(biāo)分別建立模糊規(guī)則庫和語義網(wǎng)絡(luò)庫。操作時首先登記好癥狀和檢驗(yàn)指標(biāo)，然后再進(jìn)行其中的模糊規(guī)則庫和語義網(wǎng)絡(luò)庫的建立、查詢和打印等。
利用Delphi管理知識庫的優(yōu)點(diǎn)還在于：①良好的字符串匹配、能很好地滿足診斷知識查詢的查詢功能及打印功能，可方便實(shí)現(xiàn)的知識庫檢驗(yàn)功能。② 圖形字段滿足病歷知識庫中檢查部位圖形的管理。③能滿足專家輔助系統(tǒng)的要求及與其他高級語言的多種接口。這里提供三種方法：a.利用 Delphi命令將知識庫的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)文件(*.DBF)轉(zhuǎn)換成文本文件(* .TXT)，其他語言直接對文本文件操作; b.使用高級語言直接對數(shù)據(jù)庫文件(* .DBF)進(jìn)行讀寫，數(shù)據(jù)庫文件包括文件結(jié)構(gòu)和文件記錄兩部分，利用其存儲格式準(zhǔn)確地計(jì)算字段在文件中的位置及該字段的實(shí)際寬度，將文件指針指到該位置，可以對其讀寫，c.利用 ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫文件的操作，這在Windows環(huán)境下是非常方便的。
4 結(jié) 語
應(yīng)用Delphi 7.0 和SQL Server 為工具開發(fā)的病歷知識庫系統(tǒng)，用戶界面良好，操作直觀簡便，運(yùn)行準(zhǔn)確高效。該系統(tǒng)作為電子病歷和臨床輔助診斷專家系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，提高了整個輔助診斷專家系統(tǒng)的綜合診斷能力以及診斷的方便性、準(zhǔn)確性，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
通過以上方法對病歷知識庫的模型建立、知識表達(dá)、知識獲取和知識庫管理等方面的研究分析，提出的一種通用的輔助診斷專家系統(tǒng)中知識庫建立和管理的方法，極好地滿足了電子病歷發(fā)展的需要。本課題組以該方法建立的病歷知識庫系統(tǒng)已在紅會醫(yī)院等單位應(yīng)用于臨床測試，該系統(tǒng)運(yùn)行良好，可靠性高，知識的自動獲取功能使系統(tǒng)不斷自我完善。同樣，該方法也可不加修改地應(yīng)用于其他輔助診斷專家系統(tǒng)中，如糖尿病飲食治療輔助系統(tǒng)的開發(fā)中。
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