基于醫(yī)療知識(shí)庫的輔助診療系統(tǒng)

基于醫(yī)療知識(shí)庫的輔助診療系統(tǒng)

0輔助診療系統(tǒng)的特點(diǎn)隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，電子醫(yī)療信息也顯著增加。盡管近年來醫(yī)療信息化方面已取得了一些成果,如Leeds腹痛診斷系統(tǒng),但該系統(tǒng)只用于腹痛診斷1)由于技術(shù)水平和相關(guān)責(zé)任問題,電子診療系統(tǒng)無法完全取代醫(yī)生。2)有些系統(tǒng)的想要覆蓋的內(nèi)容過多,功能過于復(fù)雜卻缺乏實(shí)用性。3)系統(tǒng)與用戶的交互性差且操作不便。4)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度難以滿足醫(yī)療人員的要求。基于以上結(jié)論,本項(xiàng)目開發(fā)的基于醫(yī)療知識(shí)庫的輔助診療系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了根據(jù)輸入的患者癥狀信息診斷出相關(guān)疾病并對(duì)疾病按其相關(guān)度排序、根據(jù)用戶對(duì)診斷結(jié)果的反饋信息作優(yōu)化診斷、對(duì)進(jìn)一步的確診檢查方式作出推薦、查看疾病的相關(guān)信息如發(fā)病機(jī)制、治療方案等,系統(tǒng)只是以工具的形式給醫(yī)療工作者以提示,并不會(huì)代替醫(yī)生作出判斷。本系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):1)實(shí)用性:用戶通過癥狀信息能得到相關(guān)疾病及進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)室檢查方式等信息。2)易用性:系統(tǒng)界面簡潔,使用方式簡單易懂。3)交互性:系統(tǒng)能根據(jù)用戶反饋信息進(jìn)行優(yōu)化診斷。4)準(zhǔn)確性:通過對(duì)癥狀分詞、倒排索引、相關(guān)反饋、貝葉斯分類等技術(shù),提高了對(duì)疾病診斷和檢查方式推薦的準(zhǔn)確性。1診斷結(jié)果模塊本文提出的輔助診療系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)由如下幾個(gè)模塊構(gòu)成:1)癥狀信息分析模塊:對(duì)疾病的癥狀進(jìn)行分詞等操作以分析癥狀信息。2)癥狀索引表:根據(jù)癥狀信息分析的結(jié)果建立倒排索引表。3)疾病輔助診斷模塊:錄入患者癥狀信息并進(jìn)行疾病診斷。4)診斷結(jié)果與信息反饋模塊:顯示診斷結(jié)果并根據(jù)用戶反饋進(jìn)行優(yōu)化診斷。5)病例信息分析模塊:對(duì)病例信息進(jìn)行分析以獲得疾病相關(guān)的檢查方式信息。6)檢查推薦表:根據(jù)病例分析的結(jié)果建立檢查方式推薦表。7)確診檢查推薦模塊:顯示相關(guān)的檢查方式及其確診的可能性。8)疾病相關(guān)信息模塊:顯示疾病的相關(guān)信息,如發(fā)病機(jī)理、診療方式等。系統(tǒng)首先通過分析醫(yī)療知識(shí)庫中疾病的癥狀信息及病例信息在后臺(tái)建立癥狀索引表和檢查方式推薦表。然后,根據(jù)錄入的患者癥狀信息診斷出可能的疾病并按相關(guān)度排序。接著,若用戶對(duì)診斷結(jié)果有反饋信息,則進(jìn)行優(yōu)化診斷,還可以查看疾病的詳細(xì)信息以及進(jìn)一步的檢查確診。2病例分析與檢查表本章將討論系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù),包括以醫(yī)療知識(shí)庫中的疾病庫和癥狀庫為基礎(chǔ)建立癥狀分析與索引表、輔助診斷技術(shù)、優(yōu)化診斷結(jié)果、根據(jù)知識(shí)庫中的檢查庫以及病例信息進(jìn)行病例分析與檢查表的建立等。2.1癥狀分析與癥狀索引表的構(gòu)建2.1.1按詞義掃描一次詞典是以《同義詞詞林》為基礎(chǔ)加以改造構(gòu)建的。根據(jù)《同義詞詞林》的大類和中類剔除了一些無用的詞匯,并且按照詞語的字?jǐn)?shù)將字典分為五個(gè)部分,這樣每次匹配最多對(duì)詞典掃描一次,以提高分詞速度。在建立索引和診斷時(shí)都采用基于《同義詞詞林》改造的詞典,不僅保證了診斷的準(zhǔn)確度,而且從一定程度上解決了診斷過程中遇到的同義詞和相關(guān)詞等問題2.1.2分段算法分詞方法采用的是逆向最大匹配法2.1.3表中的癥狀索引為建立為了加速癥狀檢索,系統(tǒng)基于對(duì)癥狀信息的分詞建立倒排索引2.2癥狀索引表關(guān)聯(lián)結(jié)果本節(jié)主要研究輔助診斷技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)方法。1)對(duì)錄入患者的癥狀信息進(jìn)行同樣的分詞操作,用分詞結(jié)果在索引表中進(jìn)行匹配,讀出所有有匹配項(xiàng)的疾病作為可能的結(jié)果集,并記其中的疾病總數(shù)為N。2)利用癥狀索引表計(jì)算輸入與可能的結(jié)果集中每種疾病癥狀之間的相關(guān)度并按相關(guān)度排序。相關(guān)度函數(shù)此函數(shù)計(jì)算出來的相關(guān)度沒有確定上界,為了便于用戶理解,對(duì)相似度進(jìn)行最大值-最小值歸一化處理,因而最終顯示的相關(guān)度是一個(gè)相對(duì)值。2.3查詢項(xiàng)的重新診斷用戶選擇自己認(rèn)為最有可能的幾種疾病,系統(tǒng)根據(jù)用戶的反饋信息,重新進(jìn)行診斷。主要有兩個(gè)方面工作:1)將用戶反饋的疾病中新出現(xiàn)的癥狀加入到查詢項(xiàng)中。2)對(duì)于已有的癥狀,根據(jù)其出現(xiàn)的次數(shù)增加在查詢項(xiàng)中的權(quán)重反饋的信息與原來的癥狀信息權(quán)重比為α2.4疾病庫中檢查作為分類項(xiàng)的特征屬性醫(yī)療診斷過程中所做的實(shí)驗(yàn)室檢查項(xiàng)目數(shù)量有限,因而可以手工建立一個(gè)檢查表。將疾病庫中的所有疾病看作一個(gè)有類別集合,將檢查作為待分類項(xiàng)的特征屬性。統(tǒng)計(jì)出病例信息中所有疾病的患病可能性及所做檢查的情況,利用貝葉斯公式即可求出在做完某種檢查后確診患者患有對(duì)應(yīng)疾病的可能性大小3系統(tǒng)崩潰本章將簡述系統(tǒng)演示的過程。為了演示的需要,本系統(tǒng)已經(jīng)事先加載了部分疾病信息和病例信息。系統(tǒng)的演示分為4個(gè)部分。3.1診斷界面用戶用戶進(jìn)入本系統(tǒng)后錄入患者的癥狀信息(如圖2所示),點(diǎn)擊下方的“診斷”按鈕,相關(guān)的疾病及其相關(guān)度隨之顯示(如圖3所示)。3.2優(yōu)化診斷界面在上一步的診斷結(jié)果的基礎(chǔ)上,用戶可以勾選自己認(rèn)為相關(guān)度比較大的疾病(如圖4所示),點(diǎn)擊下方的“優(yōu)化診斷”按鈕,優(yōu)化之后的診斷結(jié)果隨之顯示,疾病類種類及相關(guān)度發(fā)生變化,界面與診斷結(jié)果界面(如圖3所示)類似,不再重復(fù)展示;也可點(diǎn)擊返回按鈕返回上一界面,根據(jù)診斷結(jié)果增加癥狀信息。3.3入院前檢查方式及其疫情概率在診斷及優(yōu)化診斷的基礎(chǔ)上,用戶可以點(diǎn)擊疾病名稱后面的“檢查確診”按鈕,進(jìn)入確診檢查界面,查看該疾病對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室檢查方式及其確診概率(如圖5所示)。3.4疾病詳細(xì)描述在診斷結(jié)果界面上,點(diǎn)擊“詳細(xì)”按鈕,進(jìn)入疾病詳情界面(如圖6所示),可以查看疾病的發(fā)病機(jī)制、臨床表現(xiàn)、并發(fā)癥、治療方案等信息。4測試結(jié)果的策略為了驗(yàn)證系統(tǒng)有效性,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)。本系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思路是選取一些疾病已知的癥狀信息,將其作為患者所表現(xiàn)的癥狀以此來進(jìn)行診斷,查看該疾病在診斷結(jié)果中的位置,用來衡量診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性;若該疾病不在診斷結(jié)果中的第一位,則進(jìn)行優(yōu)化診斷,優(yōu)化診斷時(shí)選取該疾病和其他兩種位置靠后的不相關(guān)疾病作為反饋項(xiàng)。測試數(shù)據(jù)來源于超星醫(yī)療知識(shí)庫,該知識(shí)庫中的信息與本系統(tǒng)中的信息相互獨(dú)立,符合測試數(shù)據(jù)的基本要求?？紤]到醫(yī)生診斷或者患者表述其癥狀時(shí)不能將所有的癥狀都覆蓋,因此將測試數(shù)據(jù)中每種疾病的癥狀信息分為兩部分,以此來模擬真實(shí)情景下癥狀表述不全的情況。共選取了10種疾病,即20個(gè)測試用例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的策略如下:若疾病出現(xiàn)在診斷結(jié)果的前十位中,則認(rèn)為成功召回;考慮到本系統(tǒng)只是以工具的形式給醫(yī)生以提示,因此若疾病在診斷結(jié)果中的前三位中,則認(rèn)為診斷結(jié)果準(zhǔn)確。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所選測試數(shù)據(jù)在此統(tǒng)計(jì)策略下,召回率達(dá)到95%,準(zhǔn)確率達(dá)到85%,在優(yōu)化診斷之后,準(zhǔn)確率達(dá)到95%。5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能本文介紹了一個(gè)基于醫(yī)療知識(shí)庫的輔助診療系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶輸入的患者癥狀信息進(jìn)行疾病診斷,診斷結(jié)果按相關(guān)度大小排序。而后根據(jù)用戶的反饋信息進(jìn)行優(yōu)化診斷,還可以查看疾病的相關(guān)詳細(xì)信息及對(duì)進(jìn)一步的確診檢查方式作出推薦。本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理,并給出了各部分的功