中醫(yī)病證本體庫的構(gòu)建研究

肖 潔，冒宇清，李新霞

（南京中醫(yī)藥大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023）

中醫(yī)在長期的醫(yī)療實踐中積累了大量的數(shù)據(jù)，在中醫(yī)古籍中存在大量的病例和藥方，如何挖掘出其中的寶貴經(jīng)驗，具有極大的研究價值。由于從現(xiàn)實生活或中醫(yī)藥古籍中獲取的原始數(shù)據(jù)存在完整性不足、冗余程度高、模糊不清、雜亂無章等問題，易造成知識的無效歸納，且嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)挖掘算法的執(zhí)行效率，不能直接滿足數(shù)據(jù)挖掘的需要[1]。因此，首先需要構(gòu)建中醫(yī)病證的本體庫，依據(jù)本體庫對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作。

本體庫提供了一套對特定領(lǐng)域知識的共享和共同認(rèn)識，以實現(xiàn)計算機對領(lǐng)域知識的語義理解。利用本體技術(shù)構(gòu)建領(lǐng)域知識庫，不僅可以清晰地描述領(lǐng)域中的概念及其關(guān)系，還可以實現(xiàn)基于本體推理的語義檢索，有利于領(lǐng)域知識的共享和重用[2]。

本文通過建立中醫(yī)病證本體庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理操作，優(yōu)化對中醫(yī)藥信息元數(shù)據(jù)的搜索歸納，提高中醫(yī)病證相關(guān)數(shù)據(jù)查詢和獲取的效率。

1 本體

1.1 本體的概念

本體（Ontology）的概念來源于哲學(xué)領(lǐng)域，原意是關(guān)于客觀存在及其本質(zhì)和規(guī)律的說明，關(guān)心的是客觀現(xiàn)實的抽象本質(zhì)。信息技術(shù)和語義網(wǎng)的出現(xiàn)使本體在計算機科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特指在特定領(lǐng)域公認(rèn)的對象及對象關(guān)系的概念化表達(dá)，其中的對象包括實際對象和邏輯對象，領(lǐng)域本體強調(diào)領(lǐng)域的本質(zhì)概念和這些概念之間的關(guān)聯(lián)。

1.2 本體的構(gòu)建方法

目前領(lǐng)域本體主要有以下幾種構(gòu)建方法：IDEF-5方法、骨架法、TOVE企業(yè)建模法、METHONTOLOGY方法、循環(huán)獲取法、七步法等，經(jīng)過對以上方法的比較分析，本文采用七步法來構(gòu)建中醫(yī)病證本體庫。

七步法是由斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院開發(fā)的，它將本體構(gòu)建過程大致分為7個步驟，每個步驟分別確立人物和目標(biāo)，具體步驟如下：（1）確定本體的專業(yè)領(lǐng)域和范疇，明確本體的構(gòu)建需求、范圍和目的。（2）考查復(fù)用現(xiàn)有本體的可能性。（3）列出領(lǐng)域中的重要術(shù)語，方便用戶對本體的理解。（4）定義類和類的等級體系，通過自頂向下法、自底向上法和綜合法等方法完善等級體系。（5）定義類的屬性。（6）定義屬性的分面，分面描述屬性的取值類型、基數(shù)等特征。（7）創(chuàng)建實例[3]。

1.3 本體的構(gòu)建工具

目前較為成熟的本體開發(fā)工具主要有：KAON，WebODE，OntoEdit，Protégé等，本研究選擇Protégé作為本體構(gòu)建工具，因為Protégé可以支持多種常見的本體描述語言如XML，OWL，RDF等的導(dǎo)入和導(dǎo)出。

Protégé是斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物信息研究中心基于Java語言開發(fā)的本體編輯和知識獲取軟件，既是本體開發(fā)工具，也是基于知識的編輯器，屬于開放源代碼軟件。這個軟件主要用于語義網(wǎng)中本體的構(gòu)建，是語義網(wǎng)中本體庫的核心開發(fā)工具。Protégé提供了本體概念類、關(guān)系、屬性和實例的構(gòu)建，用戶只需在概念層次上進(jìn)行領(lǐng)域本體模型的構(gòu)建，而不需要關(guān)心具體的本體描述語言[4]。

2 中醫(yī)病證

在中醫(yī)學(xué)中，“病”“癥”和“證”是3個重要的概念，它們都有自己的定義，相互之間也有顯著的區(qū)別。“病”是對疾病發(fā)展全過程中出現(xiàn)的、與其他疾病表現(xiàn)有所不同的特點，以及病情發(fā)展的獨特規(guī)律所做出的概括。“癥”是癥狀、體征，是指患病后出現(xiàn)的背離正常生理范圍的異常現(xiàn)象，如發(fā)熱、惡寒等，這是人體出現(xiàn)疾病的反映。“證”即證候，是疾病發(fā)生和演變過程中某階段本質(zhì)的反映，也可認(rèn)為是人體生命活動狀態(tài)的劃分，是根據(jù)中醫(yī)四診所獲信息，對病因（如內(nèi)傷、外感等）、病位（如表、里、臟、腑等）、病性（如寒、熱等）、病機、病勢（如邪正盛衰、疾病發(fā)展趨勢等），以及病人自身的體質(zhì)和患病時的季節(jié)氣候與周圍環(huán)境等的概括。

在中醫(yī)理論中，辯證就是在中醫(yī)理論指導(dǎo)下，對臨床病情資料進(jìn)行分析、歸納，從而確定病人患有何證的過程。中醫(yī)的很多病名和癥狀是一致的，比如患者癥狀是下肢水腫，疾病診斷就是水腫；還有些病名和癥狀不一樣，比如患者有發(fā)熱、惡寒、無汗、周身酸楚等癥狀，中醫(yī)診斷則是感冒。以水腫為例，水腫包含風(fēng)水相搏證、濕毒浸淫證、水濕浸漬證、濕熱壅盛證、脾陽虛衰證、腎陽衰微證等證。而對于同一病名以下的不同的證，又會用不同的治法，采用不同的藥方來進(jìn)行治療，例如水腫的水濕浸漬證其治法是健脾化濕，通陽利水，采用的藥方是五皮飲合胃苓湯；而濕毒浸淫證其治法卻是宣肺解毒，利濕消腫，采用的藥方則是麻黃連翹赤小豆湯合五味消毒飲[5]。

針對以上問題，通過建立一個中醫(yī)病證本體庫，能夠有效地整合現(xiàn)有的中醫(yī)病證相關(guān)知識，使得各病證之間的顯性關(guān)系以及隱形關(guān)聯(lián)能夠通過相應(yīng)的規(guī)則表現(xiàn)出來，以利于后續(xù)對于中醫(yī)病證相關(guān)知識的進(jìn)一步挖掘與研究。

3 構(gòu)建中醫(yī)病證本體庫

3.1 收集數(shù)據(jù)

中醫(yī)病證本體庫來源于相關(guān)的真實世界數(shù)據(jù)，本文通過嚴(yán)格的考察與比較，經(jīng)過反復(fù)斟酌，從中醫(yī)教材、典籍和名家醫(yī)案中抽取了大量中醫(yī)病證的相關(guān)內(nèi)容，建立了中醫(yī)病證數(shù)據(jù)庫。以病名水腫為例，相關(guān)屬性的取值如下。

（1）分型（證型）：風(fēng)水相搏證、濕毒浸淫證、水濕浸漬證、濕熱壅盛證、脾陽虛衰證、腎陽衰微證、瘀水互結(jié)證。

（2）治法：疏風(fēng)清熱，宣肺行水、宣肺解毒，利濕消腫、健脾化濕，通陽利水、分利濕熱、健脾溫陽，利水、溫腎助陽，化氣行水、活血祛瘀，化氣行水。

（3）代表方：越婢加術(shù)湯加減、麻黃連翹赤小豆湯合五味消毒飲、五皮飲合胃苓湯、疏鑿飲子、實脾飲、濟生腎氣丸合真武湯、桃紅四物湯合五苓散。

3.2 定義中醫(yī)病證相關(guān)聯(lián)系，建立本體庫

使用Protégé工具構(gòu)建中醫(yī)病證信息的概念以及分類。在中醫(yī)病證本體庫中，建立了4個大類：病名、分型、治法、代表方，其中“病名”下又有兒科、內(nèi)科、外科、婦科、男科、皮膚科、眼科、耳鼻咽喉口腔科、肛腸科、骨傷科10個小類。定義本體庫中的關(guān)系有：“代表方為”“分型是”“包含有”“治法是”“用藥有”“癥狀是”。最后創(chuàng)建中醫(yī)病證本體庫中類的實例，為基于語義的檢索應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[6]。

在Protégé中可以直觀地看到所構(gòu)建本體的框架圖，與水腫相關(guān)的本體詳細(xì)展開后如圖1所示。

3.3 本體的存儲

本體在構(gòu)建完成后，還需要考慮相關(guān)的存儲問題。目前本體存儲方法主要有3種：純文本格式存儲、數(shù)據(jù)庫方式存儲和專門管理工具方式存儲。文本格式存儲本體管理方便，然而在進(jìn)行基于本體規(guī)則的推理時，執(zhí)行效率不高且可移植性不佳；專門管理工具不具備普遍性，擴展性差；而數(shù)據(jù)庫存儲方式能使用SQL語言對本體進(jìn)行高效管理，對本體的操作可以發(fā)揮數(shù)據(jù)庫技術(shù)成熟的優(yōu)勢。因此，本研究對利用Protégé生成的中醫(yī)病證本體文件采用數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行存儲[7]。

4 結(jié)語

在當(dāng)今大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代背景下，如何充分利用中醫(yī)藥領(lǐng)域大量知識密集型數(shù)據(jù)，通過計算機對中醫(yī)領(lǐng)域知識的表達(dá)和推理，實現(xiàn)名老中醫(yī)經(jīng)驗的挖掘和傳承，具有非常重要的現(xiàn)實意義。構(gòu)建中醫(yī)病證本體庫是基于語義網(wǎng)的中醫(yī)藥知識發(fā)現(xiàn)的必要條件。本文在對中醫(yī)病證的相關(guān)概念全面分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)現(xiàn)實世界中的中醫(yī)病證相關(guān)數(shù)據(jù)，完成了中醫(yī)病證本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和實例設(shè)計，利用Protégé工具構(gòu)建了中醫(yī)病證本體庫，為利用OWL語言進(jìn)行基于本體關(guān)聯(lián)關(guān)系的規(guī)則推理，實現(xiàn)基于語義的檢索以及進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘工作奠定了基礎(chǔ)。

圖1 以水腫為例的中醫(yī)病證本體庫

[1]付苓.基于本體的單元信息知識庫構(gòu)建研究[J].現(xiàn)代情報，2017（12）：74-78.

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[3]方芳，徐天馥，沈同平.糖尿病醫(yī)案本體庫的構(gòu)建及應(yīng)用研究[J].中醫(yī)學(xué)報，2016（11）：1680-1683.

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[5]張俊波.本體庫與數(shù)據(jù)庫相融合的民族信息資源語義檢索研究[D].昆明：云南師范大學(xué)，2014.

[6]張志斌，李強，申曉偉，等.關(guān)于中醫(yī)病證名詞研究的思考[J].中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)雜志，2014（1）：2-5.

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