| 中医药知识图谱的构 建与应用 于彤 中国中医科学院中医药信息研究所 [email protected] 手机：18910691035 中医药知识图谱 ⚫ 以中医药概念体系为核心，对 中医药概念性知识进行组织与 管理，而形成的大型网状知识 库。 ⚫ 以语义网络为核心，不仅建立 概念之间的语义关系，而且包 括同义词、定义、注释、属性 值，文字信息、资源链接等丰 富的内容。 ⚫ 知识图谱符合中医的思维特点， 是发展中医人工智能的基石。 于彤,刘静,贾李蓉,等.大型中医药知识图谱构建研究[J].中国数字医学,2015,10(3):80-82. 中医药知识图谱 中医药（信息化）问题 • 概念体系非常复杂 • 门类繁多、知识量大 • 知识碎片化 & 信息孤岛 知识图谱的特点和优势 • 概念体系的系统梳理 • 大型化、可扩展性强 • 知识关联、知识融合 • 支撑智能应用 中医药知识图谱的构建 1 语义标准 顶层设计， 定义知识图 谱模式。 2 (半)结构 化数据 将已有的术语系统和 数据库的内容导入知 识图谱。 4 通过数据加工平台支持 大量用户参与知识图谱 编审。 构建语义网络， 作为知识图谱的 骨架。 古今外 中医文 献 众包 3 词库和语 义网络 5 从古今外文献中自 动发现实体和语义 关系，填充知识图 谱。 自由文本 中医药知识图谱的基础： 中医药语义标准 ⚫ 中医药语义标准包括语义网络框架、分类法、元数据标准等，定义了 类型（类）、关系（属性）、上下位关系、定义、注释 ⚫ 已有一系列国际标准（如ISO标准）和国家标准： • ISO/TS 18790-1 《传统医学信息标准开发的描述框架与分类 第一部分：中医药》. 发布机构：ISO/TC 215. 发布时间：2015-05-01. • ISO/TS 17938 《中医药学语言系统语义网络框架》。发布机构：ISO/TC 215. 发布时 间：2014-06-15. • ISO/TS 17948 《中医药文献元数据》。发布机构：ISO/TC 215. 发布时间：2014-0715. • ISO/TS 16843-2 《健康信息学—针灸描述的分类结构—第2部分：针刺》。发布机构 ：ISO/TC 215. 发布时间：2015-12-15. • ISO 19465:2017 《中医临床术语分类结构》 发布机构：ISO/TC 249. 2017年2月出版. • • GB/T 38324-2019 《健康信息学—中医药学语言系统语义网络框架》. 国家标准 …… 语义标准：TCMLS的语义网络框架 我所研究人员借鉴UMLS设计了中医药顶层概念模型——TCMLS的语义网络框架， 它定义中医药领域的基本语义类型和语义关系，已于2014年成为ISO技术规范： ISO/TS 17938 Health informatics -- Semantic network framework of traditional Chinese medicine Language System. 语义关系 语义 类型 相关关系 上下位关系 时间上相关 空间上相关 实体 事件 96个语义类型（原有128 个，使用到的有111个） 逻辑上相关 物理上相关 物理上相关 TCMLS基 本沿用 UMLS的语 义关系， 包括上下 位关系和 58种相关 关系。 TCMLS的语义类型 定义中医药领域最基本的96种语义 类型，为中医药概念提供了一个分 类系统。 语义 类型 实体 事件 贾李蓉,董燕,田野,等.中医药学语言系统中的语义类型分析[J].世界中医药,2013,8(5):563-565. TCMLS的语义关系 定义了58种中医药领域 基本的语义关系（在 UMLS语义关系的基础上 增加中医药语义关系）， 用于将中医药概念连接 成语义网络。 语义关系 相关关系 上下位关系 时间上相关 空间上相关 逻辑上相关 物理上相关 物理上相关 贾李蓉.中医药学语言系统语义关系初探[D].北京:中国中医研究院, 2005. 中医药知识图谱的基础： 中医药领域本体/语义网络 中医界从本世纪初开始开展大规模协作式的本体工程，建立了中医药学语言 系统，以及临床、古籍、证候、针灸、温病、医案等方面的许多本体。 中医药学语言系统 (TCMLS) 中医临床术语系统 (TCMCTS) ⚫ 12万个概念 ⚫ 11万个概念 ⚫ 30万个术语 ⚫ 27万个术语 ⚫ 127万条语义关系 ⚫ 100万条语义关系 ⚫ 系统梳理中医学科概念体系 ⚫ 面向临床的大型术语系统 中医药学语言系统 (Traditional Chinese Medicine Language System, TCMLS) 1. 以概念为核心对中 中医药学语言系统是以中医药学科体系为核心，遵循中医药学科 医术语进行系统梳理 理论体系建立的，广泛收集中医药及其相关学科术语的大型领域 和精确表达。 本体。 ⚫ 从2002开始，我所联合13家 2. 建立概念之间的上 科研机构研制 ⚫ 300+专家的术语加工团队。 ⚫ 成熟的网络化术语加工系统 TCMLS 的特点 下位关系，构成概念层 次结构。 3. 编织大型的语义网 络，建立网络化的信 息组织框架。 1. 2. 3. 尹爱宁,张汝恩.建立《中医药一体化语言系统》[J].中国中医药信息杂志,2003,10(3):90-91. 崔蒙,胡雪琴.中医药语言系统中的数据清洗策略研究[J].中国数字医学,2010,5(5):17-19. 贾李蓉,于彤,崔蒙,等.中医药学语言系统研究进展[J].中国数字医学,2014,9(10):57-59,62. TCMLS的总体架构示意图 在顶层，是由 语义类型和语 义关系构成的 语义网络框架。 在底层，是由 顶 层 设 计 证候 位于… 脏腑 基础 词库 方剂 肾虚火动 肾 ◼ 96个语义类型 ◼ 58种语义关系 治疗 ◼ 12多万个概念 位于… 概念构成的大 型语义网络。 治疗 ◼ 30多万个术语 六味地黄丸 ◼ 127多万语义关系 TCMLS的语义网络框架 语义类型系统 语义类型对 应节点，语 义关系对应 节点间的边。 语义关系系统 TCMLS的基础词库 TCMLS的16大类及实例数 ⚫ 对现存词表、分类表、数据库、工具书中 词汇进行分析、选择和组织，加工出了一 类型 中医基础理论 1. Basic material in human body in 个大型词库。 ⚫ 涵盖中医药词汇以及与中医药学科相关的 生物、植物、化工等学科词汇。 Chinese medicine 2. 中医学说与相关学科 Related course in Chinese medicine 病因病机与诊断 3. Etiological factors and pathogenesis 概念数 类型 概念数 16097 3724 9. 药用动植物学 3250 10. 预防与养生学 5218 11. 针灸学 Web and Diagnosis ⚫ 建立了合理的概念分类体系以及大型的语 支 4. 疾病（包括证候、症状）6931 12. 义网络。 Chinese medicine disease 持 多 治则治法 基人 5. Curative principles and therapeutic 13. 1173 methods 于异 地 大 规 6. 中药学 14. 13499 Chinese herbs 的模 加协 工作 7. 方剂学 15. 33647 Prescriptions 系氏 统术 语 8. 中药化学 16. 3354 TCD chemical 加 工 贾李蓉,李海燕,于彤,等.中医药学语言系统基础词库分析[J].中国数字医学,2014,9(2):66-67. Medicinal animals and plants Chinese medicine prevention Acupuncture and Moxibustion 人文科学 5775 1901 12348 Humanities 医学信息学与文献 学 20169 Medical Informatics and Literatures 自然科学、物理科 233 学 Physical Sciences and Physics 卫生医疗机构管理 Organization and Administration 地理学 Geography 3550 3392 共约12万概念 中医临床术语系统 ⚫ 经过系统编排的描述健康状况和中医医 疗活动所需的术语的集合。这些术语涵 盖中医临床文档记录的内容及表达。 中医临床术语系统 (TCMCTS) ⚫ 该系统通过概念、术语和关系来客观准 确表达中医临床范围的信息。 ⚫ 为解决临床数据的采集以及信息传递中 遇到的交流障碍，提高临床用语的规范 化，促进临床经验的交流和共享。 ⚫ 可应用于医案处理和临床决策支持等， 用于临床信息的编码、检索、分析等。 ⚫ 11万个概念 ⚫ 27万个术语 ⚫ 100万条语义关系 中医临床术语系统分类结构 ISO/TS19465:2017 Traditional Chinese Medicine-Categories of traditional Chinese medicine(TCM) clinical terminological system (中医药学——中医临床术语系统分类框架），定义17个顶层分类，2017年2月发布： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 症状体征 四诊对象 病证 中医操作/方法 病因病机 原理和经验 治则治法 中药 机体形态 分期与传变 中医体内物质 中医环境和地理定位 中医器械和设备 中医计量单位和量词 连接概念 医案结构 情景短语 顶层概念名称 Syndrome and sign four examination objects disease and pattern TCM operational approach Cause and Mechanism of disease Protocol and guideline Principle and method of treatment Chinese medicinal Body system Staging and transmission/transm