“健目”知識本體構(gòu)建研究

夏秋芳，李敬華，王映輝*

1.中國中醫(yī)科學院眼科醫(yī)院，北京 100040；2.中國中醫(yī)科學院中醫(yī)藥信息研究所，北京 100070

·中醫(yī)藥信息研究·

“健目”知識本體構(gòu)建研究

夏秋芳1，李敬華2，王映輝2*

1.中國中醫(yī)科學院眼科醫(yī)院，北京 100040；2.中國中醫(yī)科學院中醫(yī)藥信息研究所，北京 100070

本文運用本體構(gòu)建方法，以 50本中醫(yī)古籍文獻中眼部預(yù)防保健知識為資源，整理術(shù)語清單，對健目術(shù)語進行概念分類，探索建立概念間關(guān)系，利用 Protégé 5.0軟件構(gòu)建“健目”知識本體，并進行可視化展示，為進一步搭建“健目”知識服務(wù)信息系統(tǒng)提供支持，同時也為中醫(yī)養(yǎng)生領(lǐng)域知識表達提供參照。

眼部保健；中醫(yī)養(yǎng)生；明目；知識本體；Protégé軟件

視功能是影響人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量的主要功能之一，現(xiàn)代社會隨著人們生活方式和習慣的改變，環(huán)境污染、電子產(chǎn)品滲透等原因?qū)е碌慕?、視疲勞、干眼癥等眼科疾病發(fā)病率逐年提高，甚至已成為“國民病”。同時，世界衛(wèi)生組織（WHO）設(shè)在日內(nèi)瓦的防盲及防聾規(guī)劃主任Thylefors博士指出，中國是全世界盲人最多的國家，約有 500萬盲人，占世界盲人口的 18％，每年在中國約有 45萬人失明，并呈逐漸發(fā)展趨勢，預(yù)計2020年中國盲人數(shù)將增加 4倍。越來越多的人開始關(guān)注眼部保健養(yǎng)生問題，因而，提高人們對眼部養(yǎng)生保健知識的認知、了解，預(yù)防眼病發(fā)生發(fā)展成為迫切需要。

中醫(yī)眼科歷史悠久，已形成較為完備的診治體系，從解剖生理、病因病機到疾病認識與診治、眼部功能保健與疾病預(yù)防等方面均具有十分豐富的實用信息。中醫(yī)古籍文獻記載的中醫(yī)眼科養(yǎng)生保健知識對于提高視功能具有十分重要的借鑒意義和實用價值。但是，中醫(yī)養(yǎng)生知識都是通過自由文本表達的顯性知識，中醫(yī)領(lǐng)域中所使用的術(shù)語大多存在含義模糊、一詞多義、一義多詞等復(fù)雜現(xiàn)象[1]。本體的出現(xiàn)為解決自由文本知識表達、實現(xiàn)醫(yī)學術(shù)語規(guī)范化提供了方法，可以有效實現(xiàn)中醫(yī)眼科養(yǎng)生知識的準確表達與合理利用，發(fā)揮中醫(yī)眼科理論在現(xiàn)代眼科疾病及治未病方面的作用。

1 本體

本體（ontology）起源于哲學，是對世界上客觀存在物的系統(tǒng)描述。近年來，本體在生物醫(yī)學、人工智能、知識工程和圖書情報等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用以解決信息提取、知識概念表示和知識組織體系方面的問題，利用本體中的語義關(guān)系及推理規(guī)則集合進行研究，可實現(xiàn)基于本體的智能分析和知識組織，并通過智能分析預(yù)測知識增長點，是機器自動推理和智能化高級信息服務(wù)的基礎(chǔ)[2]。

由于本體知識表達的準確性和邏輯推理作用，目前在醫(yī)學領(lǐng)域本體研究應(yīng)用廣泛，如外科手術(shù)、疾病的治療、醫(yī)學圖像處理等。國際上本體在醫(yī)學中應(yīng)用實例，如：尼日利亞計算機和信息技術(shù)科學家 Alamu FO等[3]利用Protégé軟件開發(fā)瘧疾語義本體，將本體應(yīng)用于不同人群，運用實例注釋方法進行探索；美國加利福尼亞大學醫(yī)學部Ida Sim等[4]利用建模方式探索本體在科學研究各個階段所能發(fā)揮的作用，等；在國內(nèi)中醫(yī)藥方面應(yīng)用的實例有：紀軍等[5]探討了基于本體論的針灸學領(lǐng)域本體構(gòu)建方法，初步建立了領(lǐng)域框架模型；林爾正[6]構(gòu)建了中醫(yī)骨傷本體，搭建語義檢索系統(tǒng)，探索基于語義的檢索和知識共享等。

2 “健目”知識本體構(gòu)建

“健目”是指運用各種醫(yī)療保健方法作用于眼部，從而使視功能達到或恢復(fù)良好狀態(tài)，改善生存質(zhì)量?！敖∧俊北倔w構(gòu)建以古代中醫(yī)古籍文獻中眼部保健相關(guān)內(nèi)容方法為對象，運用斯坦福本體構(gòu)建七步法實現(xiàn)[7]。“健目”知識本體的構(gòu)建為中醫(yī)眼科養(yǎng)生保健知識系統(tǒng)概念描述與表達提供了方法與途徑，為搭建中醫(yī)“健目”知識服務(wù)信息系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

2.1 “健目”知識本體相關(guān)文獻來源

為保障挖掘內(nèi)容的系統(tǒng)性、豐富性，從眼科、養(yǎng)生雙重角度選取中醫(yī)古籍文獻，綜合選擇了中藥、醫(yī)方、飲食方、針灸按摩等古籍，同時選擇該專業(yè)中具有代表性古籍作為納入對象，最終共計 50種中醫(yī)古籍文獻入選（見表1）。

2.2 應(yīng)用專用工具Protégé構(gòu)建本體

構(gòu)建本體的常用軟件有 Protégé，Jena，Isaviz，Apollo，O-Device，DLDB-OWL和 SWOOP等幾種。Protégé軟件由斯坦福大學醫(yī)學院生物醫(yī)學信息研究中心開發(fā)，可以輕松構(gòu)建有效的基于知識的系統(tǒng)。目前，Protégé 5.0版本可以在各種平臺上運行，支持定制的用戶界面擴展，并結(jié)合開放知識庫連接（OKBC）知識模型，與標準存儲格式（如關(guān)系數(shù)據(jù)庫，RDF/XML，Turtle，OWL/XML，OBO）進行交互，可以輕松創(chuàng)建、上傳、修改和共享本體，進行協(xié)作查看和編輯。本研究即運用Protégé 5.0來實現(xiàn)“健目”知識本體的構(gòu)建。

表1 構(gòu)建“健目”知識本體50種中醫(yī)古籍文獻來源名稱

3 “健目”知識本體結(jié)果呈現(xiàn)

3.1 確定基本概念，構(gòu)建清晰完整概念體系

從50種中醫(yī)古籍中選擇能準確概括“健目”功能的關(guān)鍵詞進行知識提取，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選，共提取健目術(shù)語 590條。對提取的術(shù)語概念進行抽象歸納，并評估其重要性，選出精確表達領(lǐng)域知識的關(guān)鍵性術(shù)語作為概念的類，共歸納健目相關(guān)知識為 19個大類，即人群、解剖部位、養(yǎng)生方法、疾病、名醫(yī)名家，及體質(zhì)、來源、使用頻次、作用、藥物、醫(yī)方、其他療法、治法、操作方法、禁忌、備注、癥狀、證候、著作，參考中醫(yī)藥一體化語言系統(tǒng)、中醫(yī)藥學主題詞表、中醫(yī)眼科教材等，對提取的概念類進行定義，并明確概念范圍，見圖1、圖2。

3.2 建立“健目”知識本體邏輯體系

屬性和關(guān)系是構(gòu)建本體的基礎(chǔ)，關(guān)系構(gòu)建時應(yīng)重點關(guān)注用戶關(guān)心的內(nèi)容[8]，分析“健目”知識本體概念的關(guān)系，依據(jù)本體構(gòu)建的標準及關(guān)系特點，并增加語義檢索式的其他關(guān)系。共完成 9個語義關(guān)系定義（見表2）。

圖1 “健目”知識本體概念層次圖

圖2 “健目”知識本體Protégé概念分類界面

表2 “健目”知識本體類間關(guān)系

如圖 3所示，以“養(yǎng)生方法”為例，“養(yǎng)生方法”由“按摩養(yǎng)生”等方法組成，“按摩養(yǎng)生”由“梳頭”“熨目”“按雙眉”“點按穴位”“按摩法”組成（用 表示），“按摩法”具有“平肝行氣”“回陽開竅”“消癥明目”（用 表示）的作用，“按摩法”可治療“絡(luò)阻暴盲”（用表示），詳見圖3。

圖3 “健目”知識本體實例關(guān)系圖

4 討論

本文依據(jù)古代中醫(yī)文獻中眼科保健相關(guān)信息為基礎(chǔ)，收集術(shù)語590條，完成19類概念分類及9個語義關(guān)系定義，初步構(gòu)建“健目”知識本體。該本體在針對使用群體細分、實際應(yīng)用有效性檢驗方面有待進一步探索。目前已構(gòu)建中醫(yī)養(yǎng)生領(lǐng)域知識本體為數(shù)不多，因而構(gòu)建中醫(yī)眼科養(yǎng)生保健知識本體不僅為進一步搭建“健目”知識服務(wù)信息系統(tǒng)提供支持，同時也為中醫(yī)養(yǎng)生領(lǐng)域知識表達提供參照。

本體被越來越多地應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，在中醫(yī)養(yǎng)生方面尤其是?？起B(yǎng)生內(nèi)容方面仍舊存在較大探索空間，加強本體構(gòu)建精準邏輯定義及邏輯推理功能，建立基于 OWL知識庫研究，更好地實現(xiàn)知識檢索應(yīng)用可作為今后應(yīng)用發(fā)展方向之一。另外，“健目”知識本體在專家系統(tǒng)應(yīng)用方面也有探索可能，目前已有眼科疾病專家系統(tǒng)知識表達方式采用生產(chǎn)式規(guī)則、目標驅(qū)動、逆向推理的推理機制[9]，這些做法還不能較好體現(xiàn)中醫(yī)錯綜復(fù)雜的概念關(guān)系，同時診斷推理方面實現(xiàn)高效準確診斷功能也有待提高。因此，“健目”知識本體在眼科疾病診斷專家系統(tǒng)應(yīng)用方面也將發(fā)揮一定效用。

[1] 于彤,崔蒙,高宏杰,等.中醫(yī)養(yǎng)生知識管理的現(xiàn)狀和發(fā)展思路[J].中國數(shù)字醫(yī)學,2016,11(4):73-75.

[2] 張玉峰,艾丹祥,金燕.基于 SemanticWeb的個性化網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航機制[J].情報學報,2005,24(4):438-444.

[3] ALAMU FO, AWORINDE HO, OPARAH OJ.Development of a semantic ontology for malaria disease using Protégé-OWL Software[J].Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology (JMEST), 2014,10(3):61-76.

[4] SIM I, TU SW, CARINI S, etc. The Ontology of Clinical Research (OCRe): An informatics foundation for the science of clinical research[J]. Journal of Biomedical Informatics,2015,52(C):78-91.

[5] 紀軍,徐鳴曙,楊韻華.針灸學研領(lǐng)域本體構(gòu)建究[J].醫(yī)學信息學雜志,2008,29(5):25-28.

[6] 林爾正.基于中醫(yī)骨傷古籍本體的語義檢索研究[D].福州:福建中醫(yī)學院,2008.

[7] 張文秀,朱慶華.領(lǐng)域本體的構(gòu)建方法研究[J].圖書與情報,2011(1):16-19,40.

[8] 馬捷,劉小樂,黃嵐,等.教育領(lǐng)域本體構(gòu)建研究[J].信息系統(tǒng),2012,35(7):104-108.

[9] 周仲寧.眼科疾病診斷專家系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].計算機工程與應(yīng)用,1998(6):80-81.

Study on Knowledge Ontology Construction of “Healthy Eyes”

XIA Qiu-fang1, LI Jing-hua2, WANG Ying-hui2*
(1. Eyes Hospital of China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100040, China; 2. Institute of Information on Traditional Chinese Medicine, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700,China)

By using ontology construction method, and setting eye prevention and health care knowledge in 50 TCM ancient books and literature as resources, this article combed term list, conducted concept classification for terms of healthy eyes, and explored and established relation among concepts. It also used Protégé 5.0 software to build the knowledge ontology of “heathy eyes”, and carried out visual demonstration, in order to further support the establishment of “healthy eyes” knowledge service information system and provide references for knowledge expressions in TCM health preserving field.

eye health care; TCM health preserving; improving eyesight; knowledge ontology; Protégé software

R21；R276.7

：A

：2095-5707(2017)04-0011-04

2017-05-18）

（

2017-06-13；編輯：魏民）

夏秋芳,李敬華,王映輝.“健目”知識本體構(gòu)建研究[J].中國中醫(yī)藥圖書情報雜志,2017,41(4):11-14.

10.3969/j.issn.2095-5707.2017.04.004

中醫(yī)特色診療技術(shù)體系及應(yīng)用平臺示范研究

夏秋芳，主管技師，研究方向為中醫(yī)藥信息管理。E-mail: 109264211@qq.com

*通訊作者：王映輝，研究員，研究方向為中醫(yī)藥信息學。E-mail: wyhdoctor@qq.com