领域本体知识库及其在护理实践领域的应用

郑 洁



领域本体知识库及其在护理实践领域的应用

郑 洁

介绍了本体知识库的概念、组成内容及构建方法以及国内外关于本体知识库在护理实践领域的应用，并结合我国护理信息化基础，对构建本土化护理实践领域本体知识库的可行性进行了分析，旨在为临床护理信息化的进一步发展和应用提供新思路。

护理学；本体知识库；概念；组成内容；构建方法

为提高健康服务的质量和效率，护理信息系统(nursing informatics system，NIS)在临床机构日益广泛应用[1]，纸质版的护理记录转化成电子格式，积累了大量护理数据资源。与此同时，随着图像和文字识别技术等发展，既往大量的护理文书也可以通过自然语言处理(natural language processing，NLP)技术进行识别和提取。这些数据资源为创建大样本数据库奠定了基础，有助于开展临床数据的调查分析，促进护理工作的自动化、智能化管理。然而从信息学角度看，临床现有的护理数据大多处于无序的原始状态，缺乏大量统一规范的语法、句法等，目前尚难以直接进行有效利用。如何整合、利用和维护这些数据，使之成为有用的信息，是亟待解决的问题[2]。构建护理实践领域本体知识库将有助于实现对领域知识的共同理解，进而实现信息整合、知识表达、文本挖掘和数据共享的目的。本研究围绕本体理论、应用现状，介绍了建立护理实践领域本体的可行性，旨在为临床护理信息管理的进一步发展和应用提供新思路。

1 本体概念

本体(ontology)起源于哲学领域，是运用以存在(being)为核心的各种范畴，通过逻辑的方法去构造哲学原理的一种方法[3]。随着人工智能的发展，本体概念被引入信息科学领域。1993年美国斯坦福大学知识系统实验室Gruber提出的本体定义被广泛接受，即本体是共享概念模型的规范化说明[4]。本体是一种能够在语义和知识层次上描述概念和概念关系模型的建模工具，其特点在于概念化、明确性、形式化和共享性，其可以解决不同系统在同一概念理解上的多义性问题，从而有助于减少概念及术语解释上的混乱[3]。本体有多种分类方法，如知识表示本体、通用本体、领域本体、语言学本体等。其中，领域本体(domain ontology)是指在特定领域可以复用，提供该领域主要理论和原理的本体，该类本体在生物医学信息学中应用最多。一个完整的本体应该具有5个基本建模元语(modeling primitive)：类或概念(concepts)、关系(relations)、函数(functions)、公理(axioms)、实例(instances)。从语义网的层面来看，本体的关系共有4种：部分(part-of)，种类(kind-of)，实例(instance-of)和属性(attribute-of)。使用本体最显著的优点在于可以提高系统的复用性、共享性以及系统的知识获取能力[5]。本体技术在生物医学信息学领域受到较多关注，被认为是一种具有潜力的、能够促进数据整合研究的指导理论和方法，被广泛应用在文本挖掘、人工智能、决策支持、信息检索与获取、图书馆学以及信息架构等项目中[3，5]。

2 构建方法

本体描述语言是计算机描述本体的形式化语言，目前应用较多的有XML、RDF、DAML、OWL等。网络本体语言(Web Ontology Language，OWL)是W3C推荐的语义互联网中本体描述语言的标准，能够明确地表示词汇表中术语的含义和术语的关系，应用广泛[5]。目前本体的开发工具很多，分别应用于不同专业领域，其中斯坦福大学基于Java语言开发的本体编辑工具——Protégé可支持多种描述语言，拥有友好的可视化界面、优越的扩展性，可以从网上免费下载，是使用最广泛的本体编辑软件之一[6]。此外，本体的构建包括了手工和自动构建方法，其中手工构建方法有骨架法、MethOntology法、斯坦福大学医学院开发的7步法等，这些方法针对性强，可根据具体的领域和应用来选择，主要适用于小型本体的建设。若要建立复杂的大规模本体，则需要通过自动化构建的方法来解决知识获取的问题，即通过数据挖掘、机器学习的方法从各种形式的数据源(如文档、电子书、关系数据库、Web网页)提取概念、属性、关系等要素。自动本体构建的技术目前还不够成熟，无法实现自动建立完备的概念体系和抽取最主要的概念和关系。因此，学者建议：可借助领域专家的帮助，手工建立原始本体，在此基础上再利用Web网络资源动态地进行本体的扩充和更新[7]。

3 构建领域本体的基本流程

构建领域本体可采用OWL语言，工具可选用Protégé软件。基本流程如下[3，5，8]：①确定该领域知识本体的范畴；②考查复用现有知识本体的可能性(如可借鉴国外现有护理实践领域本体)，此步骤主要是集中相关领域专家就现有本体可借鉴的内容及不一致的部分进行讨论；③确定本体的层次和逻辑结构；④列举术语及其属性；⑤定义类和类的等级体系；⑥定义类的属性；⑦定义约束；⑧创建实例；⑨反复迭代，不断排错、修改，初步形成本体模型。

4 领域本体的构建及其应用现状

4.1 医学领域本体的构建及其应用现状 在医学及其相关学科中，由于知识存在不确定性、模糊性和争议性等特点，使得构建该领域知识库非常必要[9-10]。世界各国目前已经建立的生物医学领域本体已有60多种，如统一医学语言系统(ULMS)、基因本体、癌症本体、解剖学本体、疾病本体和药物本体等[8]。在上述本体基础上，学者还开发了包括智能检索、本体进化、医学专业名词编码等应用[11-12]。目前国内医学领域本体的研究主要集中于医学知识库的构建，较为全面的如医学知识库(NKIMed)、临床路径知识库、中医治则治法本体、临床诊断学领域本体等[5-6]。相对专科的本体单元，如肾病领域本体模型KidOnto，在此基础上构建专家咨询问答系统和辅助诊断系统等[7]。体检信息本体在此基础上对具体的体检结果进行分析，得到可能存在等身体异常或疾病[13]。

4.2 护理学领域本体的构建及其应用现状 国外护理信息学起步较早，基于其健康服务领域的需求，已形成了相关的领域本体。韩国学者基于护理程序建立了肥胖管理本体(obesity management ontology)，用于行为干预，并研发了基于安卓系统的肥胖管理应用[14]。日本学者构建了本国Nursing Master护理实践系统，并与国际护理实践分类本体进行了比较研究[15]。美国威斯康星大学护理学院已在国际护理实践分类(international classification for nursing practice，ICNP)基础上构建了护理实践本体，并在Bioportal网上进行了公布[16]。此外，美国已建立护理协作本体、护理干预分类本体等[17]。近年来，我国护理相关的领域本体以硕士论文为主，如朱艳艳[18]进行的阿尔茨海默病病人家庭护理领域本体构建研究，通过构建阿尔茨海默病家庭护理本体知识库，方便普通公众在网络环境下获取阿尔茨海默病家庭护理的信息资源；樊春雷[19]进行的基于语义分析的糖尿病健康教育系统研究，构建了糖尿病知识本体，并应用语义网技术进一步设计了检索快捷的糖尿病健康教育系统等。这些研究将信息技术应用到护理领域，以提高信息检索的效率为主要目的，综合运用了多学科知识，有助于满足当前数字化时代及人们对于护理的多样化需要，然而针对我国护理实践领域的知识本体库尚未见报道。

5 在我国护理实践中建立领域本体的可行性

5.1 护理专业术语日益规范 目前国际较为著名的护理术语系统有国际护理实践分类体系、北美护理诊断协会术语体系、Iowa护理干预分类及护理结果分类体系、奥马哈社区护理分类系统等[20-21]。这些护理术语系统都已实现了汉化并出版，国内学者针对国际护理术语在中国本土的应用情况开展了大量的适用性测试和标准化的研究[22]。随着信息全球化的发展，我国医疗卫生机构的信息化建设日益细化，标准化护理术语的发展是医疗信息化的重要环节之一。2010 年12月国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会发布了《健康信息学-护理参考术语模型集成》(GB 25515—2010—T)[23]，该标准具有较高的权威性，为标准化护理术语的发展奠定了基础。

5.2 护理信息学人才辈出 伴随着数字化时代的到来，我国护理信息学发展迅猛，近年来有学者就国内外护理信息学的发展、课程设置、人才培养等问题进行了诸多探讨[24]，并提出构建我国护理信息学教育体系的策略，如重视基础层次的护理信息学教育，统筹护理信息学专业课程的建设，建立我国护理信息职业资格认证制度[25-26]。为构建护理实践本体并进行后续应用的研究工作，仍需继续引进和培养复合型专业人才，参与到多学科合作的研发团队中。

6 启示与展望

目前国内医学领域的知识本体构建相关研究较多，且正逐步转化到实践应用中，极大地推动了医学信息化的发展。护理学领域具有大量不同于临床医学的专业知识与实践范围，构建护理本体将有助于更加充分地利用现有护理信息系统，达到优化资源整合的目的，实现更为全面的数据挖掘工作，进而为临床护理管理、护理研究、护理决策分析等提供更为科学、系统的数据支持。因此，在当前数字化时代背景下，构建护理实践领域本体知识库对于利用大数据资源提高护理服务质量、改善病人临床结局具有重要意义。

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(本文编辑范秋霞)

Domain ontology knowledge base and its application in nursing practical domain

Zheng Jie

(Third People’s Hospital of Wuxi City,Jiangsu 214041 China)

It introduced the concept，composition and construction method of ontology knowledge base,and its application in the field of nursing practice at home and abroad.combined with China’s nursing information foundation，the feasibility of nursing practice to construct the local domain ontology knowledge base was analyzed,so as to provide new ideas for further development and application of clinical nursing informatization.

nursing;ontology knowledge base;concept;composition;construction method

郑洁，主管护师，本科，单位：214041，无锡市第三人民医院。

信息 郑洁.领域本体知识库及其在护理实践领域的应用[J].护理研究，2017，31(20)：2447-2449.

R471

A

10.3969/j.issn.1009-6493.2017.20.005

1009-6493(2017)20-2447-03

2016-05-21；

2017-04-13)