基于知識(shí)的臨床路徑工作流語義建模與變異處理機(jī)制研究.pdf

1、醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)是工業(yè)工程學(xué)科的一個(gè)重要研究和應(yīng)用領(lǐng)域，其服務(wù)質(zhì)量和效率直接關(guān)系到廣大人民群眾的利益和社會(huì)穩(wěn)定。臨床路徑是提高醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量、降低醫(yī)療成本的重要方法，它規(guī)定了醫(yī)生、護(hù)士和其他專業(yè)人員所組成的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)，針對特定的疾病或手術(shù)，在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)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(nèi)外醫(yī)療機(jī)構(gòu)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(zhì)文檔的方式，這種方式的固有缺陷嚴(yán)重制約了臨床路徑實(shí)施的

2、總體效果。
　　 臨床路徑的計(jì)算機(jī)化建模、執(zhí)行和控制是增強(qiáng)臨床路徑實(shí)施效果、實(shí)現(xiàn)高效醫(yī)療服務(wù)的重要途徑。本論文從知識(shí)工程和管理的角度和技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，針對臨床路徑的知識(shí)密集、變異復(fù)雜性及其處理模糊性的特點(diǎn)，研究了實(shí)現(xiàn)臨床路徑計(jì)算機(jī)化的兩個(gè)關(guān)鍵問題：(1)臨床路徑工作流的知識(shí)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)臨床路徑工

3、作流語義管理。本論文的主要貢獻(xiàn)如下：
　　 ●論文提出并構(gòu)建了基于擴(kuò)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(shí)表示提供公共的語義基礎(chǔ)。首先，本論文在OWL-S的過程本體基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，建立了EPO模型，以支持服務(wù)過程執(zhí)行所需資源、組織以及時(shí)間知識(shí)的描述，并為工作流管理中與一般過程執(zhí)行相關(guān)的知識(shí)建模提供了形式化語義基礎(chǔ)，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(shí)間相關(guān)知識(shí)語義的缺陷。其次，在EPO基礎(chǔ)上，論文通過識(shí)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(guān)系，構(gòu)建了CPO模型，以實(shí)現(xiàn)在一致的公共語義基礎(chǔ)上描述任何特定的臨床路徑知識(shí)，并促進(jìn)臨床路徑工作流管理與醫(yī)護(hù)人員、其他應(yīng)用系統(tǒng)（如HIS）之間進(jìn)行相關(guān)知識(shí)語義的一致交換、共享和互操作。
　　 ●針對臨床路徑領(lǐng)域的知識(shí)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(shí)建模的通用方法，以便于實(shí)現(xiàn)基于臨床路徑知識(shí)語義的病人診療工作流的計(jì)算機(jī)化調(diào)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(shí)間知識(shí)建模方法。前者將任何臨床路徑知識(shí)建模為結(jié)果流層和臨床措施工作流層這兩個(gè)相互連接的語義層次，同時(shí)，通過不同的抽象層次和結(jié)構(gòu)化的語義描述組件為臨床路徑標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范提供了知識(shí)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(shí)間間隔

6、關(guān)系，它通過與CPO模型的時(shí)間實(shí)體相結(jié)合，可對臨床路徑工作流中的各種時(shí)間知識(shí)進(jìn)行豐富的語義描述。論文通過剖宮產(chǎn)臨床路徑工作流語義建模的案例研究，說明了該方法可應(yīng)用于其他疾病或手術(shù)的實(shí)際臨床路徑，為它們建立明確、結(jié)構(gòu)化的知識(shí)語義模型，從而為實(shí)現(xiàn)基于語義的臨床路徑工作流管理提供了重要的基礎(chǔ)。
　　 ●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(kuò)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(jì)算機(jī)化臨床路徑執(zhí)行中的變異處理。該方法實(shí)現(xiàn)精確知識(shí)和模糊知識(shí)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(shí)現(xiàn)基于臨床路徑的病人診療工作流的動(dòng)態(tài)管理。GFECA規(guī)則通過規(guī)定模糊/非模糊事件和條件、經(jīng)典動(dòng)作以及事件/條件閾，支持所有與病人/家屬、醫(yī)護(hù)人員和醫(yī)療資源相關(guān)的變異事件的處理。TFPN-PK模型以及提出的模糊推理算法實(shí)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(kuò)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(guān)系，還可建立醫(yī)療領(lǐng)域中模糊命題、領(lǐng)域本體概念以及過程知識(shí)之間的語義關(guān)聯(lián)，解決了領(lǐng)域本體和知識(shí)與工作流過程之間相脫節(jié)的問題?；谠摂U(kuò)展模型的加權(quán)模糊推理算法通過實(shí)現(xiàn)前向和后向相結(jié)合的推理過程，解決了目標(biāo)命題不確定、目標(biāo)概念已知的模糊推理問題，并促進(jìn)了變異知識(shí)推理與臨床路徑工作流應(yīng)用之間的交互和集成。最后，論文詳細(xì)闡述了變異管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)、分析和設(shè)計(jì)模型，并成功開發(fā)了該