电子病历语义技术.ppt

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1、电子病历呼唤语义技术,丁宝芬,1 电子病历的概念,1.1 电子病历（EHR）定义,国内我国卫生部2010年2月22日电子病历基本规范：“电子病历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、图形、数据、影像等数字化信息,并能实现存储、管理、传 输和重现的医疗记录,是病历的一种记录形式。使用 文字处理软件编辑、打印的病历文档，不属于本规 范所称的电子病历”。2011年1月4日发布的电子病历系统功能规范（试行）删除了定义,国外,1997年美国电子病历学会Richard S.Dick：电子病历的内容包含了纸质病历的所有信息，将纸质病历中的信息变为计算机能识别和理解的 格

2、式化数据予以输入、存储、处理、查询。还可以 利用信息技术进行多媒体的信息综合处理。2003年ISO/TC 215：是一个计算机可以处理，可安全存储和传输，能被多个授权用户访问，覆盖过去、现在和将来，与个体健康相关的信息库，具备独立于应用系统的 标准化模型，目的是支持连续、高效、高质量的综 合医疗保健。,1.2 电子病历系统(EHR-S)定义,记录、检索、处理电子健康信息的系统（ISO/TS 18308，CEN 13606）纵向采集个体的电子化健康信息，只有经过授权的用户才可以随时获得相关的个体信息或群体信息，提供改善卫生服务质量的知识和辅助决策信息，提高卫生服务机构的工作效率。（美国医学研究所

3、）电子病历是医疗健康数据集，电子病历系统是形成、操控和利用该数据集的综合系统 两者是既相互区别，又相辅相成,1.3 电子病历的本质,电子病历与纸质病历的本质区别是什么？电子病历所包含的信息 能被计算机所识别和理解，并能由计算机进行处理。当我们“书写”电子病历的时候，实际上是在调用、组织和运行电子病历系统独特的结构化模型和结构化数据。即计算机能“懂”会“用”,结构化电子病历,本质懂、动、通,懂,动,通,1.4 电子病历的演变发展,1）电子化的病历文档。手工、语音、扫描录入转为电子文档（2）电子化的病历管理。利用资料库索引技术记录纸质病历的位置和流向，实现电子化管理。（3）表格式的电子病历。向表格

4、中录入病历信息，描述性的内容采用文本格式 部分结构化的电子病历（4）高度结构化的电子病历 采用结构化录入的方式，部分已经可以被计算机识别和理解。,1.4 电子病历究竟是什么？,纸质病历的容器？病历内容的电子文档？能进行医疗护理智能管理的软件？!医生护士的信息化工具 患者的健康保障电子病历的概念包含了对语义技术的向往！,电子病历的 研究现状,2.1 电子病历系统模型,电子病历系统的模型,临床数据存储库（CDR）核心受控医学词汇表(CMV)居于中心医学知识库居于中心集成平台居于底层一体化医生护士工作站居于表现层各种EMR功能处于外围,电子病历系统模型,（1）临床数据中心,临床数据库是所有的病人医疗

5、数据和 临床数据的一个中心存储仓库它把来自各种临床资源的数据整合成为 呈现单个病人信息的统一视图为便于异构的数据长期的管理，建立 医疗文档库,图 3CDR与各业务系统的关系,（2）受控医学术语（CMV）,CMV指在一定范畴，遵照某一医学原理、特性对所有医学术语进行分类和编码后形成的术语集。依据CMV“录入”的数据就可成为被EMR-S识别和理解的格式化数据，从而实现各种功能。目前国际广泛使用的标准术语体系包括ICD-10、LOINC、SNOMED-CT等“医院信息基本数据及标准（BDSS）”,SNOMED的结构,指示符 模块（轴）内容 T 局部解剖学 Topography 人、兽解剖学术语M 形

6、态学 Morphology 人体结构变化术语F 功能 Function 身体正常和畸形的功能L 活有机体 Living Organisms 完整的动、植物学分类C 化学制品、药物和 Chemicals,Drugs 药物目录及化学和植物制品 生物制品 and Biological ProductsA 物理因素、力和 Physical Agents,与疾病和创伤有关的器具和活 活动 Forces and Activities 动目录J 职业 Occupations 国际劳工局（ILO）的职业目录S 社会环境 Social Context 与医学相关的社会条件和亲属构成D 疾病/诊断 Disease

7、s/Diagnoses 人兽医学中的疾病和诊断目录P 操作 Procedure 有关管理、治疗和诊断操作的目录G 关联词/修饰词 General Linkage/用于各模块中术语的连接词、描述 Modifiers 符及限定词,（3）医学知识库,目的：将医学知识、专家经验结构化地组织到数据库中能像资深专家按既定诊疗规则进行组合和表达。结构：事实库包括医学知识、专家经验 规则库各种关系规则的汇总 知识获取模块将医学知识、专家经验转化为计 算机可理解和处理的形式，并整合到知 识库中。人机接口,（4）系统集成平台,以IHE技术框架为基础，构建系统集成模型实现基于HL7、DICOM等标准的系统 集成接口

8、，实现各独立系统间的工作流集成为构建核心临床数据库提供数据来源适应一体化医护工作站,图 4 电子病历的集成,（5）功能强大的医护工作站,功能：病历集成视图计算机化医嘱系统数据综合浏览视图临床路径系统标准化结构化临床文档编辑系统各种知识库系统临床决策支持系统（CDSS）移动医护工作站系统,2.2 电子病历的创建,（1）电子病历的架构模型的设计原理,1）表达病历规范的格式依据卫生部病历书写规范，表达通用的分层次结构内容，如表-1前3层。2）反映临床医学知识和诊断治疗的规律电子病历包括了临床医学知识和诊断治疗的 规律，如表-1的后3层,图 5 电子病历的树状结构模型,图8-6 电子病历多层结构示意图

9、,图-6 电子病历的树状结构,（2）电子病历的数据处理,电子病历的数据处理主要包括：数据的描述、数据的建模、数据的结构化、数据的录入、数据的显示、数据存储,1）数据的结构化,（a）什么是数据的结构化?是指能够用数字或统一的数据模型加以描述的数据，具有严格的长度和格式，不仅需要用统一的数据模型来描述，还需要根据数据内在概念的序化和原理的序化被准确地分类和编码，并归属于某一医学分类系统中(预定义词汇表)。,（b）为什么需要数据结构化?,只有结构化数据，才能被计算机所识别、理解和处理。EMR必须有规范的分类系统 的支撑 结构化数据已赋予医学原理和医学概念的 内涵，并规范了相互的逻辑关系，为实现 临床

10、决策支持功能、数据挖掘、循证医学、科研提供了基础。结构化数据才能实现真正的共享，为相互 转诊、远程会诊提供基础。,（3）如何实现数据结构化?,数据结构化的原理和方法在不断探索 和完善中。目前最有效、便捷的方法之一就是将 国际经典的医学分类系统作为电子病 历的预定义词汇表（ICD、SNOMED、LOINC）,2）数据的录入,开放式结构化录入方式（Open SDE）（1）Open SDE的基础。结构化的病历模型 知识驱动性内容 预定义词汇表 合成表达规则（2）Open SDE 的录入方法。调用病历模板。调整或重组通用模板 菜单驱动用户界面录入方法 表格录入,图-9 开放式的结构化录入,图-10 O

11、pen SDE的菜单驱动的用户界面录入,高度结构化的录入方式,完全结构化的录入存在问题。疾病的诊疗和健康问题是一个庞大深奥的领域，需要用概念粒度细、严格规范的标准术语，需要用全面、严谨的逻辑关系，可能会限制医生的创造性思维，是一个巨大的工程。因此，在完全结构化和自由文本中寻求妥协互补，形成高度结构化的录入方式是可以持续发展的。（于结构化的模型中插入自由文本）,电子病历的研究应用现状 体现了对语义技术的追求,3 电子病历主要功能,3.1 电子病历集成视图,集成视图是集成的工作流和集成数据的客户应用体现，为医护人员提供了一个统一的工作平台实现团队医疗，提高系统易用性、优化工作流程和提高医疗质量。,

12、图4 科室信息集成浏览界面,图 5 患者综合浏览界面,图6 患者体征综合浏览界面,3.2 医嘱录入系统,全图形化界面：以时间为横坐标，以事件为纵坐标直观地显示患者所有医嘱完善的医嘱录入字典自定义的、智能化的医嘱套餐模板与临床决策支持功能的内在结合医嘱执行结果监控强大的医嘱检索功能,3.3 闭环医嘱管理系统,基于工作流技术，针对整个医嘱处理 过程，构建了一个闭环的、负反馈的 医嘱管理系统。对于每个节点、全过程的监控、记录，智能化提醒、控制，提高医疗过程质量、降低环节差错。合理用药,3.4 临床决策支持系统（clinical decision support system，CDSS）,定义：根据两

13、项或两项以上病人数据，主动生成针对具体 病例的建议的知识系统主要元素：医学知识 病人数据 具体诊疗意见电子病历中的CDSS功能作用 提高了医务人员对正确诊疗方式的依从性 规范了医疗护理行为，提高了医疗质量和安全性。,电子病历中的CDSS方法,（1）临床路径（clinical pathway)临床指南（clinical guideline（2）提醒（reminder）和警示（alert）在诊疗的过程中及时纠正错误，依从 正确的诊疗建议，防范差错与事故，（3）医学专家系统。基于医学知识库的一种求解问题的计 算机程序系统。可以像专家一样分析和 判断复杂的临床问题，并利用推理方法 来求解问题。,图8-

14、13 电子病历中的决策支持功能,临床路径系统诊疗版路径执行情况,保密,48,临床指标智能分析系统趋势分析,点击更多可以进入详细分析界面,3.5 医疗质量管理,传统手工管理是事后管理或终末管理信息化医疗质量管理是主流和根本方向我国目前医疗质量管理是初级阶段例如合理用药（使用说明？）等低水平的外围战,电子病历功能的目标是明确的，电子病历功能的实现是低水平的，主要障碍仍然是电子病历的内容 不能被计算机识别与理解。电子病历功能的障碍 表达了对语义技术的诉求！,电子病历研究的瓶颈,1 电子病历数据的解释,数据的含义就是语义。只有被赋予含义的数据才能够被使用，数据就转化为了信息。电子病历包含了海量的信息，

15、不仅包含医学信息，也包含日常用语信息。语义是对数据符号的解释，数据是通过模式来组织和获得的，语义就是指模式元素（例如类、属性、约束等等）的含义。电子病历海量信息的模式元素？,2 电子病历数据含义之间的关系,语法是对这些符号之间的组织规则和结构关系的定义语法是模式元素的结构。信息的语义以及信息语义之间的关联关系的描述本身就是一种知识的表达，语义的描述可等同于知识的描述。电子病历海量信息之间的复杂的逻辑关系如何表示？电子病历中复杂多变、又严谨规范的临床医学知识如何推理、应用？,语义的关联性,一只手提包,一只数量词,手提包,一只手 名词,提,包,名词,动词,名词,医学信息的语义,3 自然语言处理(N

16、LP),概念：实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信的理论和方法 基本功能：使计算机既能理解自然语言文本的意义 自然语言理解也能以自然语言文本来表达给定的意图、思想等 自然语言生成 问题：自然语言文本各个层次广泛存在的多样化地歧义性或多义性汉语单词切分的难题（字词词组句子段章篇）关键：消除歧义现象需要大量的知识和推理,自然语言处理在电子病历中的作用,1、通过人机之间的自然语言通信，代替医生护士的部分脑力劳动，例如：根据病史、症状、体征、检查结果自动推导诊断；根据诊断、病情自动推送医嘱；根据观察数据自动判断疗效；根据观察数据进行医疗质量监控，预防医疗差错；根据科研设计，自动检索资料、摘录病历；

17、2、医生不必改变他们习惯的病历记录方式，不受病历模板结构的限制，自由地思维和创新。,电子病历研究的瓶颈 显示了对语义技术的诉求！,5 在电子病历中应用 语义技术的探索,5.1 在电子病历中应用语义技术的优势,（1）语义具有领域性特征自然语言理解只能建立在有限的词汇、句型和特定的主题范围内电子病历具有明确的“域”，即临床医学；医学词汇已有全面、规范的“术语库”；电子病历的各部分都有明确的主题范围如：主述、现病史、体格检查、病程记录举例：分化,（2）语义网（Semantic Web）是一种能理解人类语言的智能网络，可以使人与电脑之间的轻松交流。语义网三大关键技术：XML、RDF和Ontology语

18、义网适用于电子病历的自然语言处理目前电子病历普遍采用XML结构存储数据（3）医学术语研究:UMLS(4)其他技术：CDA等,XML在电子病历中的应用（1）应用于电子病历的内容描述（2）应用于电子病历数据的存储。,5.2 在电子病历中应用语义技术的探索,（1）本体映射的探索 电子病历中结构化数据映射研究 荷兰 鹿特丹Erasmus大学与中国 南京 胸科医院共同研究成果（2）语义技术在中医电子病历的应用探索“某名老中医使用小柴胡汤配伍规律无尺 度网络图”中国中医研究院的研究成果,映射结构化数据录入与SNOMED临床术语,荷兰 鹿特丹Erasmus大学 中国 南京胸科医院 将中国100多份心脏科病历

19、译成英文 将其转化为结构化数据录入（SDE）模型 采用Collexis 元素搜索引擎向SNOMED 映射，进行机械配对。探讨SNOMED术语表覆盖SDE模型 的情况及优势。,中医临床术语集的设计与实现,（1）工作方法的确立 原理：借鉴国际经典医学术语集SNOMED CT中西医学在认识、理论、干预方法各不相同，但二者在知识本体或术语体系构建中无本质性差。工作方法：以本领域内概念定义的最小数据元为实体，通过固有属性关系建立知识体系。以概念为核心，以同义术语、语义关联为辅（2）中医临床术语集分类框架建立与术语导入设定术语集涵盖的范围（中西医结合的特点）建立术语分类的概念框架“司外揣内”：对症状“感知

20、”与“理解”对病因病机认识已经制定了超过36万条的两套术语集，,术语分类操作性框架,中医临床病历规范术语集分类操作性框架,中医临床术语语义关联的建立,将症状体征等术语作为“主体词”将描述主体词的某种时空属性用语作为“辅助词”如：清热解毒、利湿通络二者共同形成“术语单元”术语单元赋值形成相对固定的逻辑结构 同义术语的加工将最普遍认同的一条术语作为概念首选术语，将其他术语作为此概念的同义术语。逐步建立完善概念与同义术语的关联关系。如：蟋蟀促织、将军；大黄将军,中医电子病历,中医具有它独特的理论体系和临床经验。我国在中医电子病历的研究应用上取得进展：研制、确定了规范术语体系，开发了中医电子病历模型，探索了中医临床多维检索系统名老中医核心处方的语义技术应用。,中医临床信息采集（电子病历）系统的设计思路、过程和内在要求,前台类似word界面,以患者基本信息为中心，关联病程、医嘱、复方、量表、诊断和理化检查等细节的信息物理数据模型,“中医临床多维分析和展示系统”界面,不同证候常用中药检索分析,图-10 某名老中医使用小柴胡汤配伍规律无尺度网络图,国外对语义技术的研究,电子病历呼唤语义技术！任重道远共同努力！,谢谢大家！,