基于知識的臨床路徑工作流語義建模與變異處理機制研究.pdf

1、醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)是工業(yè)工程學科的一個重要研究和應用領域，其服務質量和效率直接關系到廣大人民群眾的利益和社會穩(wěn)定。臨床路徑是提高醫(yī)療服務效率和質量、降低醫(yī)療成本的重要方法，它規(guī)定了醫(yī)生、護士和其他專業(yè)人員所組成的醫(yī)療團隊，針對特定的疾病或手術，在最適當?shù)臅r間所采取的最優(yōu)治療過程。它作為一種面向診療過程的管理模式，已被國內外醫(yī)療機構高度重視和采用。目前，臨床路徑的管理和控制大多基于手工和紙質文檔的方式，這種方式的固有缺陷嚴重制約了臨床路徑實施的

2、總體效果。
　　 臨床路徑的計算機化建模、執(zhí)行和控制是增強臨床路徑實施效果、實現(xiàn)高效醫(yī)療服務的重要途徑。本論文從知識工程和管理的角度和技術實現(xiàn)層面，針對臨床路徑的知識密集、變異復雜性及其處理模糊性的特點，研究了實現(xiàn)臨床路徑計算機化的兩個關鍵問題：(1)臨床路徑工作流的知識語義建模；(2)變異處理支持和管理。
　　 論文在給出基于語義的工作流管理概念基礎上，提出了基于本體的臨床路徑工作流和變異管理框架，以便于實現(xiàn)臨床路徑工

3、作流語義管理。本論文的主要貢獻如下：
　　 ●論文提出并構建了基于擴展OWL-S過程本體(EPO)的臨床路徑本體(CPO)模型，為所有臨床路徑知識表示提供公共的語義基礎。首先，本論文在OWL-S的過程本體基礎上進行擴展，建立了EPO模型，以支持服務過程執(zhí)行所需資源、組織以及時間知識的描述，并為工作流管理中與一般過程執(zhí)行相關的知識建模提供了形式化語義基礎，從而克服了一般工作流模型，特別是使用基于XML的工作流語言所建立的工作流模型

4、，不能充分描述過程及時間相關知識語義的缺陷。其次，在EPO基礎上，論文通過識別并采用OWL本體語言形式化地定義一般臨床路徑的基本概念和關系，構建了CPO模型，以實現(xiàn)在一致的公共語義基礎上描述任何特定的臨床路徑知識，并促進臨床路徑工作流管理與醫(yī)護人員、其他應用系統(tǒng)（如HIS）之間進行相關知識語義的一致交換、共享和互操作。
　　 ●針對臨床路徑領域的知識語義描述問題，本論文提出了基于CPO的臨床路徑工作流語義建模方法，為各種不同的臨

5、床路徑提供了知識建模的通用方法，以便于實現(xiàn)基于臨床路徑知識語義的病人診療工作流的計算機化調度和監(jiān)控。該方法包括層次化建模方法和基于SWRL規(guī)則的時間知識建模方法。前者將任何臨床路徑知識建模為結果流層和臨床措施工作流層這兩個相互連接的語義層次，同時，通過不同的抽象層次和結構化的語義描述組件為臨床路徑標準化規(guī)范提供了知識建模的可重用性，并為變異處理所引起的流程語義變化提供了一定的柔性建模能力；后者可表示相同或不同治療日臨床措施之間的時間間隔

6、關系，它通過與CPO模型的時間實體相結合，可對臨床路徑工作流中的各種時間知識進行豐富的語義描述。論文通過剖宮產臨床路徑工作流語義建模的案例研究，說明了該方法可應用于其他疾病或手術的實際臨床路徑，為它們建立明確、結構化的知識語義模型，從而為實現(xiàn)基于語義的臨床路徑工作流管理提供了重要的基礎。
　　 ●通過引入模糊集理論和方法，本論文提出了基于廣義模糊ECA(GFECA)規(guī)則和過程擴展的賦類模糊Petri網(wǎng)(TFPN-PK)的組合變異

7、處理方法，以支持計算機化臨床路徑執(zhí)行中的變異處理。該方法實現(xiàn)精確知識和模糊知識的集成表示和推理，并支持不同變異類型的直接決策和基于分析的決策等兩種決策處理策略，便于實現(xiàn)基于臨床路徑的病人診療工作流的動態(tài)管理。GFECA規(guī)則通過規(guī)定模糊/非模糊事件和條件、經典動作以及事件/條件閾，支持所有與病人/家屬、醫(yī)護人員和醫(yī)療資源相關的變異事件的處理。TFPN-PK模型以及提出的模糊推理算法實現(xiàn)了大多數(shù)臨床變異事件的分析和處理決策支持。該模型是一種

8、擴展的模糊Petri網(wǎng)(FPN)模型，不僅可建模模糊命題之間的模糊關系，還可建立醫(yī)療領域中模糊命題、領域本體概念以及過程知識之間的語義關聯(lián)，解決了領域本體和知識與工作流過程之間相脫節(jié)的問題?；谠摂U展模型的加權模糊推理算法通過實現(xiàn)前向和后向相結合的推理過程，解決了目標命題不確定、目標概念已知的模糊推理問題，并促進了變異知識推理與臨床路徑工作流應用之間的交互和集成。最后，論文詳細闡述了變異管理系統(tǒng)的體系架構、分析和設計模型，并成功開發(fā)了該