基于医学本体的电子病历系统研究

穆榕榕，全宇，郭启勇

(中国医科大学附属盛京医院，沈阳市110004)

基于医学本体的电子病历系统研究

穆榕榕，全宇，郭启勇

(中国医科大学附属盛京医院，沈阳市110004)

尽管电子病历在临床医学中已广泛应用，但传统模版生成方式的病历与临床思维逻辑存在吻合度问题，因此笔者提出基于医学本体的电子病历系统，系统地探讨了电子病历较纸质病历的优势并对本体相关知识内容进行介绍，探索建立基于医学本体的电子病历系统。在电子病历本体构建过程中，将大量的临床医学知识有机地组织并重用。系统实际应用过程表明，基于医学本体的电子病历系统能够有效缓解临床病历描述主观性强、模糊引争议等现象的发生，提高临床数据质量。

本体；电子病历；七步法；知识库

1 引言

电子病历(Electronic Medical Record，EMR)是指医务人员在医疗活动过程中，使用医疗机构信息系统生成的文字、符号、图表、数据，影像等数字化信息，并能存储管理传输和重现医疗记录，是病历的记录形式[1]。计算机技术、信息存储介质和Internet高速发展的必然产物，是医院病历现代化管理的必然趋势。电子病历系统的应用，克服了纸质手写病历不规范、不易保存的缺点，加强了不同科室之间的信息交换和信息整合。电子病历可以确保数据的一致性和准确性，不仅满足病人对医疗信息集成的要求，对更深层的医疗质量评价、临床科研和临床医疗决策等工作也起到重要作用[2]。

现阶段，国内外科研机构对标准化电子病历系统的研究主要分为以下六类:数据交换/消息标准(如HL7V3、DICOM)、术语标准(如ICD-9、SNOMED)、文档标准(如HL7 CDA)、概念标准(如HL7、RIM)、应用标准(如CCOW)和结构标准(如PHIN)[3]。由于临床信息结构繁多、信息更新较快(医学知识的半衰期为5年，每年更新约10%)等原因，上述六种方法普遍存在一个问题:无法提供一个简单而且能够适应领域知识变化的标准化解决方案，进而导致系统开发和维护成本较高。在充分考虑上述因素，加之盛京医院实际临床需求，完成了基于本体的电子病历构建工作。

2 电子病历知识组织介绍

2.1 电子病历现状

我国的电子病历发展处于起步阶段，停留在概念阶段，结构化录入与存储是电子病历发展的瓶颈，目前主要利用模板功能以及临床语言元素库功能来解决这些问题。主要模板设计有三类，一是病历结构模板，病历的结构化主要是与语言元素结合；二是病历内容模板，实现病历内容的快速录入；三是文档模板，结合结构化信息自动生成医疗文档[4]。但是模板方案存在工作效率低、模板设计制作工作量大等问题。

电子病历的发展标志着医院数字化的水平，结合国外电子病历的发展，我国电子病历的发展应具备以下条件[5]。(1)全面性。标准化、结构化地表达组织和存储各种数据，形成统一的数据接口。(2)可读性。使用标准术语体系建设统一的受控医学词汇表。(3)真实性。真实性具体指信息的实时性和不可篡改性。(4)隐私性。没有权限不能访问患者病历信息，即使用于研究也应该提供匿名的病历信息。(5)安全性。电子病历一旦遭遇安全问题后果将是灾难性的。

目前，我国已经制定“医院基本数据集标准”“公共卫生信息系统基本数据集标准体系”和“电子病历基本架构与数据标准”等，电子病历越来越标准化。随着大数据的发展，基于大量数据进行建模、预测，从中开发、利用新知识，为医疗工作辅助决策，这是电子病历的发展趋势，基于医学本体的电子病历严格按照国家数据标准构建模型，本体的构建提高了知识的可重用性和共享性，为未来知识库的知识推理奠定基础。

2.2 本体的概念

从本质上讲，本体是实现一定程度的知识共享和知识重用的技术手段。本体能够明确、唯一地描述概念及概念之间的关系，不会导致歧义产生。目前，本体在语义Web、信息检索、数字图书馆、医疗卫生等领域取到广泛应用[6]。

有关本体的研究最早起源于哲学，作为对客观存在系统的解释或说明，是对客观现实的本质抽象[7]。20世纪80年代Neches等人最早将本体的概念引入到人工智能领域:本体能够给出构成相关领域词汇的基本术语和关系，以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则的定义[8]。随着计算机技术的发展，知识系统等领域研究的展开，关于本体的定义出现了较多版本。目前，理解较为深刻且获得认可较多的则是Fensel[9]对本体的分析，有四层含义:概念化、明确性、形式化、共享性。

2.3 本体在电子病历中应用

本体的研究主要集中在知识工程、本体工程、信息组织与语义web等方面[10]，在电子病历中的应用研究处于初期阶段，领域本体包含完整的领域知识和丰富的语义关系，把本体应用到电子病历中，可以解决电子病历中信息检索、语义理解等问题，基于本体的电子病历是基于知识的、语义的，查准率和查全率更有保证，使电子病历更加实用。

常用的本体构建方法包括:七步法、骨架法、Tove法、DEF5法、Sensus法等[11]。

3 基于医学本体的电子病历系统构建

3.1 电子病历本体的初步结构框架

基于本体的电子病历知识库构建的目的是为了给临床医生在病历填写过程中提供需要的各种知识，因此在研究中按照七步法的步骤，如图1所示，构建基于医学本体的电子病历。构建完成的电子病历基本本体结构如图2所示。

通过对电子病历的国家标准和规范的学习，结合原卫生部、国家中医药管理局关于《病历书写基本规范(试行)》和《中医、中西医结合病历书写基本规范(试行)》相关要求，由图2可知，电子病历主要包括患者信息、检查记录、门诊诊疗记录、护理记录、住院诊疗记录、治疗处置记录、病历概要和知情告知信息等内容。

图1 七步法流程图

图2 电子病历基本本体结构图

3.2 二级目录介绍

由于各个本体模块包含内容众多且原理大致相同，因此本文选择病历概要和检查检验记录这两个小的领域本体进行解释说明。在病历概要这个一级目录中，主要记录以下内容。

(1)患者基本信息:人口学信息、社会经济学信息、亲属信息、社会保障信息和个体生物学标识等内容；(2)基本健康信息:现病史、既往病史、免疫史、过敏史、家族史、生育史、残疾情况等内容；(3)卫生时间摘要:用于描述患者在医疗机构就诊所发生的医疗卫生活动的摘要信息，摘要内容包括卫生事件名称、类别、时间、地点、结果等信息内容；(4)医疗费用记录:用于描述患者在医疗机构历次就诊所发生的医疗费用摘要信息；检查检验记录在实际临床应用中分为检查记录和检验记录。检查记录通常包含超声、放射、核医学、内窥镜、病理、心电图、脑电图、肌电图、胃肠动力、肺功能、睡眠呼吸监测等各类医学检查记录；检验记录包括临床血液、体液、生化、免疫、微生物、分子生物学等各类医学检验记录[3]。此外，在各项检查检验中均包含大量的指标信息，在本体库中均已描述。检查检验的本体结构见图3。

图3 检查检验本体结构图

4 电子病历本体的管理

电子病历本体属于医学领域本体中的一个分支，是医学领域知识规范的抽象和描述。从电子病历本体生成方法的角度，电子病历本体也可以看作是一种提取、理解和处理医学相关信息的工具和方法。由于现有生物医学领域已经构建了多种医学概念术语，因此，本文在电子病历建模过程中，对已有的医学概念本体进行了复用。在完成对电子病历本体建模之后，电子病历系统框架之内的实例数据、与其余系统的交换数据都是符合电子病历结构要求的。

此外，医学信息本体较其他领域本体更新较快，这就要求在现有医学本体基础上，依据一定的理论、方法和标准，对本体的概念、关系、实例等进行近一步补充、完善、更新。这其中主要包括两个方面的内容:(1)本体概念的扩充。由于现阶段本体构建过程多为人工构建方式，通常先形成核心本体层，之后在逐步扩充。现阶段本体方法不可能一蹴而就，这就需要在使用过程中不断扩充。然而本体中概念并不是越多越好，适当控制本体概念数量有利于提升本体数据质量。(2)本体概念的更新。随着医学信息的更新，本体需要及时删除过时、失效的相关概念也是本体进化的重要内容。在电子病历领域本体更新主要涉及本体进化机制的选择、本体进化方法的选择、本体实例扩充方法的选择等内容[12]。

建立以电子病历为核心的医院管理系统，是实现医院信息化管理的医学基础，基于医学本体的电子病历避免记录的缺项、漏项、不规范书写和不合理记录，有利于完善统一的国家电子病历标准，提高了医疗质量，只有实现不同平台的电子病历的标准化，实时准确化，才能实现医院之间，医院与相关机构之间的数据交换和资源共享。

5 总结与展望

本文提出并实现了基于本体的电子病历系统，提高了盛京医院医疗信息系统的质量。该系统的成功应用使得多方收益:在医疗工作这方面，可以提高医疗工作效率和医疗质量，使其适应信息时代信息更新快的特点；在医院管理层方面，实现数据的结构化、合理化存储，为高层管理提供优质的数据分析来源；在患者方面，电子病历可以实现病人信息的异地共享等便捷服务。

在实际应用过程中也发现了一些潜在的问题:首先，若一整份电子病历均采用结构化数据(医学本体)的方法进行填写，会限制了医务工作者的主观描述内容，因此本系统对于非本体描述的内容采用自由文本方式进行信息录入；本体库自身的准确性对电子病历质量存在不可避免的影响；新系统的引入导致原有操作方式发生变化，因此必要的使用培训工作需要一并展开。

[1] 卫生部.电子病历基本规范(试行)[S].2010.

[2] 郑西川，胡燕峰，吴允真.基于医学本体的电子病历结构化数据采集研究[J].医院数字化，2008，29(1):41-42.

[3] 魏泉.基于本体的电子病历研究[D].武汉:武汉大学，2010.

[4] 袁浩.中美电子病历系统功能差异比较分析[J].医学信息学杂志，2014，35(11).

[5] 陈金雄.电子病历与电子病历系统[R].南京:南京军区福州总医院，2010.

[6] 杜小勇，李曼，王珊.本体学习研究综述[J].软件学报，2006，17(9):1837-1847.

[7] 李凌志.基于本体的知识库系统构建研究[J].科技情报开发与经济，2007，17(36):102-104.

[8] Neches RF，Gruber TR，Swartout T，et al.Enabling Technology for Know ledge Sharing[J].AIMagazine，1991，12:36-56.

[9] FENSEL D，DECKER S，ERDMANNM，et al.Onto broker:how to enable intelligent access to[C]//Proc of the 11th Banff Know ledge Acquisition for Know ledge-based system Workshop，1998，663-664.

[10] 赵洋.本体技术在电子病历中的应用研究[D].长春:长春工业大学，2010.

[11] 刘紫玉.多专业领域本体的构建及语义检索研究[D].北京:北京交通大学，2009.

[12] 笪磊.基于本体的医学案例库模型研究[D].合肥:合肥工业大学，2007:43-44.

(编辑 马兰)

Study of Electronic M edical Record based on Medical Ontology

MU Rong-rong，QUAN Yu，GUO Qi-yong
(Shengjing Hospital ofChina Medical University，Shenyang，110004 China)

W ith thew ide application of electronicmedical records in clinicalmedicine，the fitness of the ones from traditional template generation w ith clinical thinking logic exists.The authors discussed systematically the advantages of EMR over the paper ones，introduced the relevant know ledge w ith ontology，and explored EMR on the basis ofmedical ontology.In EMR establishment，large amount of clinical know ledge ofmedicinewas organically structured and applied.The systemic and practical application shows that EMR system can effectively relieve strong subjectivity and vagueness starting disputes，and improve clinical data quality.

ontology；electronic medical record；seven-step method；know ledge base

R197

A

1672-4232(2016)06-0083-04

10.3969/j.issn.1672-4232.2016.06.028

郭启勇(1958-)，男，博士，教授，博士生导师，中国医科大学副校长，盛京医院院长；研究方向:医院管理、医院信息网络管理、影像诊断、介入治疗。

2016-10-25