中医临床肝病大数据知识工程研究*

李 君 李晓东,△ 宋淑洁 毛树松 李紫明 周亚娜,3,4 宋幸铃 陶军秀 沈绍武

1.湖北中医药大学 (湖北 武汉, 430065) 2.湖北省中医院肝病科、中医肝肾研究及应用湖北省重点实验室 3.湖北中医药大学附属医院 4.湖北省中医药研究院

随着大数据、人工智能研究的不断深入,各行业领域内的学者开始逐渐认识到大数据价值不单是规模巨大的数据量,更需要挖掘其中蕴含的知识价值。因此从“大数据”概念的提出[1],到“知识工程”[2],再到大数据知识工程(BigKE)的提出[3],研究已从单纯的数据挖掘分析逐渐向知识发现、知识表达进行转变,大数据知识价值逐渐被认知和重视。

中医肝病的发展渊远流长,已知记载始于《内经》,肝藏象理论内涵由此起源,张仲景《伤寒杂病论》以“辨病脉证并治”为题,内有黄疸、胁痛等肝病常见症状,后有魏晋隋唐《诸病源候论》、《千金方》等多有肝病篇幅,宋金元时期诸家争鸣,肝为扳机之脏腑,诸家立说不离乎肝,肝病体系在此时期蓬勃发展。明清时期肝病论治理论趋于成熟,丰富和完善了肝病临床辨治方法。晚清至建国以来,在西学东渐的时代背景下,中医对于肝病临床诊疗的认知不断细化,走出了中西医结合的肝病诊疗道路,中医药在肝病的临床诊疗中具有明显的特色优势。随着时间的推移,中医肝病不仅有丰富的理论知识体系,同时临床上也积累了大量、可供利用的诊疗数据,这是中医肝病守正创新,传承发展的宝藏。

习近平总书记提出：“要发展中医药,注重用现代科学解读中医药学原理,走中西医结合的道路。”因此,面对海量的中医临床数据,本研究团队秉持“守正创新、传承精华”的精神,以中医药理念和真实世界临床研究范式深度融合现代先进科学技术,在中医药领域率先提出开展中医临床大数据知识工程研究[4]。并根据该工程的规划与设计要求,为抓住中医临床肝病创新发展的新契机,首先在我院中医临床肝病专科组织开展基于真实世界研究的中医临床肝病大数据知识工程研究。真实世界临床研究范式具有以人为中心,以数据为导向,以问题为驱动,医疗实践与科学计算交替,从临床中来到临床中去[5],契合中医整体观念指导下的辨证论治的特点,体现了守正创新的原则。大数据时代的来到,真实世界中医临床研究面临着新的机遇与挑战;而大数据处理技术的飞跃式发展,为中医肝病真实世界研究提供了广阔前景。

1 中医临床肝病大数据知识工程研究目标与内容

1.1 总体目标 在提升中医肝病学科建设水平和中医肝病临床医疗服务能力的前提下,践行中医临床研究新模式,有序实施中医临床肝病大数据知识工程建设,依照大数据理念,以知识工程的技术与方法,建设中医肝病的方法学体系、标准体系和技术体系等资源体系,深化中医肝病学科建设内涵,开展中医肝病临床精细化诊疗模型、知识图谱、临床诊疗知识库、名老中医药专家知识系统及中医肝病智能化研究。探索真实世界中医临床肝病研究新模式和新思路,为其高质量创新发展提供技术支撑为本研究的总体目标。

1.2 研究内容 根据本研究总体目标和中医临床大数据知识工程规划与设计要求[6],以真实世界中医临床肝病病例数据为对象,开展中医肝病临床病例数据规范化、数字化、结构化等数据治理,构建其临床病例数据库。在此基础上,应用知识工程技术与方法将临床病例数据知识化,实现病例中隐形知识的显性化和知识的完整表达,构建中医肝病病例知识库;基于中医肝病重点优势病种发生、发展、转归的演变规律,对该病种病例知识进行关联分析,探究中医肝病临床诊疗过程中可能存在的“事实与规律”,构建该病种临床“证、治、效”模型和绘制知识图谱;在对其进行临床循证验证与优化后,反馈应用指导临床实践,形成科学的具有反馈机制的闭环中医临床研究流程,实现“从临床中来,到临床中去”和“临床科研一体化”的要求。同时将真实世界中医临床肝病研究由数据驱动转变为知识驱动,为该临床研究的高质量和高水平发展提供新范式。

2 研究意义

2.1 变革研究模式,践行中医临床传承创新发展 变革中医临床研究模式,践行中医药守正创新、传承发展。依据中医肝病的学术特征和临床医教研的综合需求,以基于真实世界临床数据的“是什么?”加临床循证的“为什么?”的研究模式,替代基于“科研假设”的传统临床研究模式,践行中医药守正创新、传承精华的发展策略。应用大数据知识工程技术开展真实世界中医临床肝病研究,全面揭示中医临床肝病诊疗数据中的“事实与规律”,解析其学术内涵,并通过临床循证研究验证和优化,形成可用于指导临床实践的诊疗规范,为中医药传承创新发展和智慧便民服务提供高质量技术支撑。

2.2 创新研究方法,促进中医临床数据治理能力现代化 大数据科学正在以迅猛之势引领着各行各业的技术革命,推动着整个人类社会的深刻变革和跨越式发展。大数据科学产生了新的认识论、方法论和技术体系,运用大数据理论和技术充分挖掘和利用中医临床数据资源,构建具有数据支撑的临床知识库和开发中医临床智能应用系统,发挥中医诊疗肝胆疾病的独特优势,逐步实现中医肝病临床智慧医疗,推动其管理理念、管理模式和管理技术的变革与创新,实现中医肝病大数据治理能力现代化,推进中医肝病临床服务智慧化

2.3 深化学科内涵建设,实现学科转型和跨越式发展 习近平总书记提出“厚实学科基础,培育新兴交叉学科生长点”、“要下大气力组建交叉学科群”。学科建设是中医肝病事业发展的基石,学科内涵是学术的制高点。中医肝病提高核心竞争力需要体现中医诊疗特色,以特色为统领,稳定已有研究方向的优势,关注传承精华;关注交叉学科创新研究方向的培育,求索原创性的发现。明道正纲、务本纳新、直面挑战,抓住时代机遇,利用大数据理念和知识工程方法重构中医肝病临床诊疗知识体系,深化完善学科内涵,推动中医肝病学科的创新转型及学术的跨越式发展,探索中医肝病学科内涵建设的开拓性新方法和新途径,具有促进肝病学科转型发展意义和实践创新价值。

2.4 培养具有创新意识和能力的多学科人才 党的十八大以来,党中央作出人才是实现民族振兴、赢得国际竞争主动的战略资源的重大判断,党的十九届五中全会明确了到2035年我国进入创新型国家前列、建成人才强国的战略目标。学科交叉融合是当前中医药现代化发展的重要趋势,培养具有创新意识、创新能力的多学科人才,是中医肝病守正创新、传承发展的现代化内在需求。在中医临床肝病大数据知识工程研究实施过程中,以培养出创新型、复合型、应用型中医肝病临床人才为目标,从数量和质量上培养出支撑中医肝病学科高速发展的创新人才队伍。通过深化中医肝病人才培养和发展体制,建立合理的沟通机制,强化团队协作意识,充分发挥人才队伍的能动性,激发中医肝病临床人才的创新活力,持续增强人才效能,充分发挥以人才支撑中医肝病学术发展的作用。

3 组织与实施

3.1 工程操作流程图

图1 中医临床肝病大数据知识工程操作流程图

3.2 操作流程说明

3.2.1 前期准备 ①建立协同创新体制与机制：党的二十大报告确立了坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,强调必须坚持守正创新。在中医临床研究领域实施以创新驱动中医药现代化发展,协调好现有学科资源。以中医肝病临床知识增值为创新目标,组建分工明确的临床研究机构,制定相关工作制度, 协同中医临床、信息技术、数学、大数据知识工程及人工智能等多学科专业人员,开展“临床中医肝病大数据知识工程”研究。由学科带头人、学术顾问、技术骨干(临床、技术、标准)、硕博研究生等组成研究团队,实现多学科间的交叉、渗透与协作,最终形成合理的人才能级搭配和具有旺盛生命力的研究团队。其组织管理架构：领导小组,下设标准组、临床组、工程组等3个专题小组,实现分层分级管理体制;制定切实有效的中医临床肝病大数据知识工程研究工作管理制度与办法,充分激发研究团队中多学科人员的创新活力和积极性,为实现中医临床肝病大数据知识工程的总体目标提供组织保障。②确定重点研究方向：中医临床肝病专科领域诊疗病种繁杂,在临床上常出现合病、并病的情况。按照中医专科临床大数据知识工程的整体规划,由点到面,从单个病种到多病种逐步推进的体系化研究设计要求,在中医临床肝病大数据知识工程研究过程中,首先要进行中医临床肝病的病种筛选以确定工程研究的方向。本研究是应用中医医疗与临床科研信息共享系统对肝病病种进行筛选,优选条件：中医肝病科的重点、优势病种;具有课题支撑或前期临床研究基础;诊疗过程中中医药参与度高,中医特色突出;保证获取足够数量的临床数据;并有相关的临床医学人员和研究生(硕士、博士)承担相关研究任务。

3.2.2 数据治理 ①构建中医临床肝病标准体系：依据中医临床肝病大数据知识工程研究需要,开展肝病标准体系构建研究,该体系主要包括临床标准和数据标准两大类,其中临床标准主要指中医临床肝病相关的诊疗和疗效评价等标准,例如中医临床基本术语、病证诊断标准、临床指南、专家共识和临床路径等。而数据标准主要包括中医症状信息分类与代码、舌象信息分类与代码、脉象信息分类与代码、中药信息分类与代码、数据元、数据集等标准。标准体系建立是为中医肝病真实世界数据的数字化、规范化、标准化提供依据与支撑,为后续数据治理、数据知识化提供基础。②构建中医临床肝病病例数据库：真实世界中医临床肝病科研体系建设中,形成了中医医疗与临床科研信息共享系统技术平台,建立了湖北省中医药数据中心,已经初步实现了中医临床数据计算机管理,为中医临床肝病大数据知识工程建设提供了数字化的临床肝病原始病例数据。本研究根据中医临床肝病大数据知识工程要求,依照中医专科专病特点,设计了更能体现中医临床诊疗特色的中医临床研究基本信息采集表(CRF),该表分由基本信息表、诊断信息表、干预信息表、评价信息表等子表构成。利用规范化的CRF表不仅是对数据采集流程的规范,亦是同步预处理和清洗数据,此过程中能过滤具有干扰性、重复性的无效数据,对有效数据进行有效提取和分类。再参考中医临床肝病标准体系对其进行规范整合,实现临床病例数据规范化、数字化和结构化,构建具有真实性、准确性、可用性的中医临床肝病病例数据库,将为本研究病种数据知识化提供数据资源。

3.2.3 数据知识化 ①中医临床肝病基本知识编码：中医数据具有丰富的知识内涵,简单从症状辨识来说,在疼痛症状中,胀痛、刺痛、隐痛各有其含义,但在中医临床病例数据中的知识表达存在不完整的问题。而中医临床肝病基本知识编码是通过标准的形式表达中医临床肝病基本知识,将中医肝病知识从无序到有序、从隐性到显性的过程,提高临床知识显性化程度。本研究采用非集中化策略对中医临床肝病领域中病证、症状、舌象、脉象、中药等进行编码,构建知识编码模型,形成中医临床肝病基本知识编码标准,为实现中医临床肝病数据的知识化提供依据与支撑,是中医临床肝病大数据知识工程的重要基础环节。②构建中医临床肝病病例知识库：中医临床肝病病例数据库构建过程中,对诊疗信息已进行提取、分类、规范和结构化,为中医肝病临床病例数据知识化和知识库构建提供了数据资源。再通过编制《中医临床肝病诊疗知识属性分类与代码》和中医临床肝病基本知识编码标准,以此为据,对中医临床肝病病例数据库进行知识属性化重构,将其进行数据知识化处理,将数据隐性知识显性化,形成中医临床肝病病例知识库,以利于应用知识工程技术开展对中医临床诊疗“事实与规律”的发现,为开展中医临床肝病知识发现和知识图谱绘制,以及智能化AI系统开发提供真实世界中医临床肝病病例知识资源。

3.2.4 知识加工 ①构建知识模型：基于数据-信息-知识-智慧的DIKM 模型[7],以中医基础理论为指导,顺应临床肝病发展转归规律,采用知识工程技术方法针对中医临床肝病的病例知识库进行知识加工,即应用关联技术方法开展知识关系模型的构建,探寻中医临床肝病诊疗知识间的关联关系,构建其临床诊疗知识模型,例如：基于中医病证的精细化“证-治-效”诊疗模型研究,构建中医临床肝病重点病种的精细化诊疗模型,包括诊断、干预和疗效评价等3个模型;基于中药配伍知识的中药知识关联分析;诊疗(药症、量效)要素关联分析等。进一步开展基于临床诊疗模型的中医肝病临床诊疗知识图谱绘制研究,实现临床诊疗知识关联关系的可视化,利于其在临床研究中深化理解和总结利用。②绘制知识图谱：基于知识模型构建中医临床肝病诊疗知识图谱,将中医临床肝病领域中知识结构化,将中医临床肝病领域知识进行显性化沉淀和关联。通过构建肝病诊疗知识图谱,梳理肝病诊疗知识关系体系,有利于做出临床诊疗知识引导,辅助临床数据分析与临床决策,是中医临床肝病智能化、智慧化研究的基石。

3.2.5 临床诊疗模型验证与优化 为了能使基于真实世界临床数据的中医肝病诊疗模型用于指导临床实践,以提高中医临床肝病诊疗质量和水平,还需要对这些诊疗知识模型开展实证研究,即对基于中医临床肝病病例知识库的知识关联分析研究所发现的“事实与规律”和获得的知识模型,开展临床循证研究,对这些诊疗知识模型进行临床验证与优化,以保证其完全符合当前临床的实际情况,更好的运用指导临床,提供更高质量的中医肝病临床医疗服务。

4 总结

在真实世界中医临床肝病的研究中,大数据知识工程理论和技术方法为该研究提供了理论指导和技术支撑。本研究探索了中医临床肝病大数据知识工程的理论与方法,及其临床价值与应用前景,探索了中医临床肝病病例数据管理、数据知识化和知识建模等关键技术,促进中医临床肝病数据从量变产生质变,形成高质量真实世界的临床证据,更好地指导中医临床诊疗决策,充分地践行了真实世界临床研究理念,实现了其从数据驱动到知识驱动的范式变革。践行了“从临床中来,到临床中去”的具有反馈控制的真实世界中医临床研究闭环,进一步提升了中医临床肝病研究水平,将助力中医现代化、智慧化发展,其应用前景广阔。