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1.天津大学 医学工程与转化医学研究院,天津 300072
2.天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
3.天津中医药大学 中医学院,天津 301617
4.天津市现代中医理论创新转化重点实验室,天津 300499
5.天津大学 国际工程师学院,天津 300072
6.复旦大学 工程与应用技术研究院,上海 200433
7.天津市中西医结合医院,天津 300102
付子轩,在读硕士,从事中医知识图谱研究,E-mail:zxfu1289231229@163.com
周鹏,博士,副教授,从事中医大数据与人工智能研究,E-mail:zpzp@tju.edu.cn;
任海燕,博士,讲师,从事人工智能与中医学、中医药标准化、内经理论创新转化应用等研究,E-mail:rhyxiaotong@163.com
收稿日期:2023-02-14,
网络出版日期:2023-03-22,
纸质出版日期:2023-06-05
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付子轩,周鹏,任海燕等.基于知识图谱的中西医结合急腹症诊疗推理分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(11):190-199.
FU Zixuan,ZHOU Peng,REN Haiyan,et al.Diagnosis and Treatment Reasoning of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Against Acute Abdomen Based on Knowledge Graph[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(11):190-199.
付子轩,周鹏,任海燕等.基于知识图谱的中西医结合急腹症诊疗推理分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(11):190-199. DOI: 10.13422/j.cnki.syfjx.20230512.
FU Zixuan,ZHOU Peng,REN Haiyan,et al.Diagnosis and Treatment Reasoning of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine Against Acute Abdomen Based on Knowledge Graph[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(11):190-199. DOI: 10.13422/j.cnki.syfjx.20230512.
目的
2
针对急腹症临床诊疗规范化问题和名老中医诊疗经验传承问题,提出基于不完备知识库的关联规则挖掘(AMIE)+随机游走的诊疗推理算法,通过推荐病例的个性化诊疗方案,为基层医生提供信息服务和技术支持。
方法
2
采集中西医结合诊疗急腹症的名老中医诊疗经验和临床诊疗指南文本数据,完成知识抽取任务,构建基于Neo4j的急腹症知识图谱。在基于本体规则推理的基础上,使用基于相似证候的规则推理扩展证候推荐结果中Jaccard相似度大于阈值的证候组合;使用语义路径覆盖算法计算症状节点之间的语义相似度,将症状节点分为10类,扩展同一类别的症状节点,并使用随机游走算法搜索证候连通的症状节点,扩展证候与症状节点的连接规则,以实现AMIE+随机游走的知识推理。
结果
2
急腹症知识图谱包括1 320个节点和2 464个关系,根据知识推理的链接预测评价指标,对比3种算法在急腹症辅助诊疗应用上的推理结果;AMIE+随机游走算法通过扩展相似证候连接规则和证候-症状的连接规则来补全知识图谱,相较于基于本体规则的知识推理算法,其曲线下面积(AUC)高出15.18%,其精确度高出30.36%,实现了更准确有效的知识推理。
结论
2
该研究运用知识图谱技术将急腹症的中西医诊断和疗法用药进行可视化,辅助基层临床医生直观查看诊疗过程和数据关系。提出的诊疗推理算法实现了在“病-证-诊-治-方”层面上的个性化诊疗方案推荐,能够辅助基层医生进行疾病诊疗和临床决策,有助于名老中医诊疗经验和临床指南的知识共享及推广应用,提高基层临床诊疗水平,促进中西医结合急腹症诊疗过程的规范化与标准化。
Objective
2
In view of the standardization of clinical diagnosis and treatment of the acute abdomen and the inheritance of diagnosis and treatment experience of prestigious veteran traditional Chinese medicine(TCM) doctors, a diagnosis and treatment reasoning algorithm based on association rule mining under incomplete evidence(AMIE)+ random walk was proposed to provide information services and technical support for primary doctors by recommending personalized diagnosis and treatment plans based on medical records.
Method
2
The experience of diagnosis and treatment of acute abdomen of prestigious veteran TCM doctors and the text data of clinical diagnosis and treatment guidelines of integrated TCM and western medicine were collected to complete the task of knowledge extraction and construct acute abdomen knowledge graph based on Neo4j. On the basis of ontology-supported rule-based reasoning, the rule reasoning based on similar syndromes was used to expand the syndrome combinations whose Jaccard similarity was greater than the threshold in the syndrome recommendation results. The semantic path coverage algorithm was used to calculate the semantic similarity between the symptom nodes. The symptom nodes were divided into 10 categories, and the symptom nodes in the same category were extended. The random walk algorithm was used to search the symptom nodes connected with the syndrome, and the connection rules between the syndrome and symptom nodes were extended to realize the knowledge reasoning of AMIE+ random walk.
Result
2
The acute abdomen knowledge graph included 1 320 nodes and 2 464 relationships. According to the link prediction evaluation index of knowledge reasoning, the reasoning results of the three algorithms in the auxiliary diagnosis and treatment of acute abdomen were compared. The AMIE+ random walk algorithm complemented the knowledge graph by extending the similar syndrome connection rules and the syndrome-symptom connection rules. Compared with the knowledge reasoning algorithm based on ontology rules, the area under the curve (AUC) was 15.18% higher and the accuracy was 30.36% higher, which achieved more accurate and effective knowledge inference.
Conclusion
2
This study used knowledge graph technology to visualize the diagnosis and treatment of acute abdomen with TCM and western medicine, assisting primary clinicians in intuitively viewing the diagnosis and treatment process and data relationship. The proposed diagnosis and treatment reasoning algorithm can realize the personalized diagnosis and treatment plan recommendation at the level of "disease-syndrome-diagnosis-treatment-prescription", which can assist primary doctors in disease diagnosis and treatment and clinical decision-making, contribute to the knowledge sharing and application of diagnosis and treatment experience and clinical guidelines of prestigious veteran TCM doctors, improve the level of primary clinical diagnosis and treatment, and promote the normalization and standardization of the diagnosis and treatment process of acute abdomen with integrated TCM and western medicine.
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