导语:如何才能写好一篇数字医学,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
作者:卢绮萍
1临床资料
纳入标准:患肝胆胰疾病,有手术指征,无明显手术禁忌证,并且同意手术,意识清楚的患者。收集我院肝胆外科2011年12月—2012年12月符合标准的手术患者200例作为对照组,年龄(53.10±11.20)岁,男112例,女88例;肝胆管结石病55例,原发性肝癌48例,胰腺肿瘤10例,门静脉高压症12例,肝门部胆管癌30例,胆囊癌45例。收集2013年1月—2014年1月符合纳入标准的接受个体化3D诊疗模型指导术前讨论的手术患者200例作为观察组,年龄(54.4±12.7)岁,男118例,女82例;肝胆管结石病57例,原发性肝癌53例,胰腺肿瘤12例,门静脉高压症8例,肝门部胆管癌40例,胆囊癌30例。两组患者年龄、性别、疾病诊断的构成比等方面相比差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
2方法
2.1对照组
实施常规术前讨论模式。术前讨论开始前,主管医生准备患者资料、各项检查结果及影像学资料。讨论时只由医疗团队组成,各级医生按病历记录进行讨论。护士遵医嘱执行各项操作。患者及家属被告知讨论结果。
2.2观察组
2.3评价指标
评价两组患者在并发症发生率、住院日、护理服务满意率。并发症包括胆瘘、肠瘘、胰瘘、吻合口出血、胸腔积液、伤口出血、伤口及腹腔内感染、肺部感染、泌尿系感染、门静脉及下肢深静脉血栓、压疮等,统计并发症发生率。以上数据均由医院质量管理科在患者治愈出院后统计所得。
2.4统计学方法
用SPSS13.0进行处理,计量资料采用两独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
3结果
对照组发生1起医疗纠纷,观察组未发生医疗纠纷。两组患者并发症发生率、平均住院日、护理服务态度满意率比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。
4讨论
继续医学教育作为终生性的医学教育方式,贯穿于卫生技术人员的整个职业生涯的过程中。由于医学进步日新月异,而医务人员工作繁忙,传统的学习方式已经不能满足他们对于知识更新的需求。随着信息技术的发展,数字化学习已经成为医务人员进行继续教育的主要模式。因此大力整合知识信息资源,建设医院的数字化学习平台,促进学习型医院的形成,是医院可持续发展的坚实基础。
1数字化学习的涵义及特点
1.4降低了继续医学教育的成本:数字化学习环境下,医务人员不用离院就可以参加学习,节省了学习成本。通过开展数字化学习,在医院里面就可以普及继续医学教育,也减轻了医院的负担。
1.5缩小了地区之间的继续医学教育质量的差异:一些边远地区相对经济发达地区的继续医学教育水平有一定的差距,通过数字化学习,在边远地区的医务人员也可以有机会接受著名专家、教授的授课。
2继续医学教育中数字化学习的实施
数字化学习必将成为医院继续医学教育的主要学习方式。数字化学习包括数字化学习环境、数字化学习资源和数字化学习方式三个基本要素。数字化学习环境是经过数字化信息处理具有信息显示多媒体化、信息传输网络化、信息处理智能化和教学环境虚拟化的特征。数字化学习资源是指经过数字化处理,可以在多媒体计算机上或网络上运行的多媒体材料,具有多媒体、超文本、友好交互、虚拟仿真、远程共享特性。数字化学习方式是指学习者利用数字化学习平台和数字化资源通过自主探究、协商合作、实践创造等学习方式进行学习。医院要在继续医学教育中实施数字化学习,必须从以下几个方面做起。
2.1构建医院数字化学习平台,创造良好的数字化学习环境:首先要加强医院的信息网络的建设,对外能高速地连接互联网,对内有良好的内部局域网,配备足够的多媒体计算机终端到医务人员的办公室。其次要整合医学知识信息资源,医院的数字化医学信息知识资源包括各种医学多媒体课件、医学数据库、因特网上免费的医学信息资源等,这些资源经过整合以后为医院的继续医学教育提供了知识上的保障。再次利用医院信息管理系统,自主开发或者购买数字化学习的管理软件在医院的局域网中构建开展继续医学教育的数字化学习平台,医务人员随时可以通过这个学习平台进行学习和交流。
2.2加强员工信息素质教育,培养员工终生学习的能力:以学习新知识、新理论、新技术为主的继续医学教育仅仅依靠新知识的传播是不够的,必须唤起医院员工对知识的渴望,发展员工个人的潜力,树立终身学习的态度,培养他们独立的适合自己发展的终身学习能力[3]。在信息社会里,终身学习的能力很大程度上取决于学习者的信息素质,只有具备相应的信息素质才能很好的适应数字化学习的学习方式。医院的继续教育中应该注重对员工的信息素质教育,培养他们的信息意识,使他们具备发现、判断、筛选、表达信息的能力;提高他们的信息技能,使他们具备检索、评估、利用、传播信息的能力。具体来说就是使员工要具备一定的计算机网络知识和软件操作技能,掌握信息检索技术,能够熟练使用诸如数字视频、数字音频、多媒体软件、CD-ROM、网站、电子邮件、在线学习管理系统、计算机模拟、在线讨论、数据文件、数据库等数字化学习资源,并能根据自身的学习需求,利用恰当的检索策略,通过合适的途径从各种数字化资源中检索到所需要的信息,高效利用这些信息进行学习来提高自己的知识水平。
此外,还可利用博客(Blog)进行形成性评价。Blog被视为继电子邮件、BBS和ICQ之后的第四种互联网沟通工具,相比较而言也是一种较严肃的沟通工具。利用Blog构造学习者的电子档案袋,真实、客观、全面地评价学习成果。通过在Blog中记录学习者所完成的学习任务的全过程情况,从学习过程的方法、情感、态度、心理等方面全面评价学习者,而不是简单地针对学习结果进行评价。总之,我们应积极借鉴国外优秀的经验,改善现有的评价机制,采用形成性评价和终结性评价相结合的评价方法全面客观地评价继续医学教育的效果。
参考文献:
[1]李克东.数字化学习,信息技术与课程整合的核心[J].电化教育研究,2001,(8):46.
[2]马敏.现代远程教育在继续医学教育中的应用与思考[J].中国医学教育技术,2006,20(5):376.
[3]冼利青,吴少林.论信息社会医院继续医学教育发展趋势[J].中华医院管理杂志,2005,21(1):23.
1“浑然一体”:一个基本点一整体观念
2“二分天下”:两个着力点——阴阳学说
阴阳学说是中医学特有的思维方法,是中医学用来阐释机体的生命活动、疾病的发生原因和病理变化,指导疾病的诊断与防治的基本着力点,是中医学理论体系中的重要组成部分。这与系统论的基本思想方法也有异曲同工之处,系统论的基本思想方法就是把所研究和处理的对象当作一个系统,分析系统的结构和功能,研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性,并优化系统观点看问题。具体到中医学中的简单数字上,就是用阴阳,即项数为2的二元极性类的总类这一双变量均衡的动态模型来分析问题。中医阴阳学说认为:世界是物质性的整体,是阴阳二气对立统一的结果。阴阳二气的相互作用,促成了事物的发生并推动着事物的发展和变化。《素问·阴阳应象大论》记载:“阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始,神明之府也。”因此,中医学不但以阴阳来描述事物的属性、变化,还将其用来阐释机体的病理变化与病因的属性、分析四诊资料与概括疾病症候、确定治疗原则、归纳药物性能以及指导养生等。把握中医学中的数字“二”,可以接近中医思维的核心。
3“三生万物”:三个量化点——三分法
中医学在成熟的理论体系和完善的思维方式基础上,进一步将阴阳在定性的辨证基石之上作出量值辨证,即把阴阳各分为三,这一点也类似于系统论中根据不同的原则和情况划分系统类型的思想。中医学以阴阳三分法表示事物的属性,一阴分为太阴、少阴、厥阴;一阳分为太阳、阳明、少阳,既体现了“一生二,二生三,三生万物(老子《道德经》)的发展变化模式,又为疾病的量值辨证提供了主体框架。中医经典著作《伤寒论》丰富了三阴三阳六经辨证,为后世医学留下了以阴阳定性辨证为纲,以三阴三阳量值辨证为目的框架。此外,这种三分法还在经络学说中得到了更为广泛的应用和进一步拓展,手足经络的命名也是基于此三分法,并在此基础上形成了十二经脉等概念。数字”三“为学者提供了量化指标。
4”四诊合参“:四个切入点——四诊法
望、闻、问、切是中医诊察疾病的基本方法,中医通过四诊合参,诊察疾病外在的症状与体征,进而揭示疾病的病因、病机,从而为辨证论治提供依据。
四诊合参是以望、闻、问、切为切入点,并将四诊有机地结合起来的方法,而综合四诊、全面系统地了解疾病,进而做出判断与治疗的做法本身就是系统论的方法。如《难经·六十一难》中所言:“望而知之谓之神,闻而知之谓之圣,问而知之谓之工,切而知之谓之巧。”数字“四”提示了中医医生确诊时的四个切入点。
5“五彩缤纷”:五个支撑点——五行学说
表1五行与自然界和机体的相互对应
6“六七情”:多个落脚点一病因学说
中医学在整体观念的指导下,分析致病因素时要注意综合客观条件与临床疾病的症状、体征,全面推求病因,为治疗提供依据,体现了系统论思想的中医病因学,将常见病因形象的总结为外感六——风、寒、暑、湿、燥、火(热)和内伤七情——过喜、过怒、过优、过思、过悲、过恐、过惊。常见数字“六”、“七”高度概括了中医学中的致病因素。
7小结
材料与方法
一、设备
1.Siemens亚系统包括螺旋CT、数字胃肠机、胶片数字化仪、照相服务器、2台影像显示工作站。MagicView1000(以下简称MV,为Siemens医学影像后处理软件平台)安装在2台显示工作站(DRC104和DVC01)内,采用Siemens内部网络协议PACSnet(支持ACR/NEMA2.0标准)实现网络功能,对DICOM3.0标准的支持则通过加装DICOM网关(DICOMgateway)软件MagicLink(版本VA10A)而实现。该版本的MagicLink支持DICOMstorageserviceclass的SCU(serviceclassuser)和SCP(serviceclassproveder),可接收(作为provider)和送出(作为user)供存储DICOM影像。
2.GE亚系统包括数字血管造影机、心脏血管造影机和1台影像显示工作站,该工作站内装有医学影像后处理软件系统AdvantageWindows2.0(以下简称AW),其内置有DICOM3.0接口系统(ID/NetV3.0),亦支持DICOMstorageserviceclass(作为SCU和SCP),可直接接收和送出DICOM影像。
两个亚系统的DICOM影像通过兼作DICOM网关的MV和AW实现相互交流。
二、测试对象
测试的影像包括螺旋CT影像(SiemensSomatonPlus4A),血管造影影像(GEDLX/LCA)以及AW工作站内预装的CT(GEHispeed)和MRI(GESignall.5T)范例影像。
三、研究方法
结果
一、DICOMconformancestatement比较(见表1)
storageclassCT,MR,CR,
SC,NM,US①CT,MR,XA,
RF,SC①作为SCU和SCP
conformancelevellevel2level2充分支持
TCP/IPPort500824006DICOM影像I/O
①
DICOM对象类型(DICOMobjectclass):包括CT(computertomography)、MR(magenaticresonance)、CR(computerradiography)、XA(X-rayangiography)、SC(secondarycapture)、RF(radiologyfluorography)、NM(nuclearmedicine)、US(ultrasound)等。另外,表中其余外文及缩写均为医学数字影像传输(DICOM)标准中的专用术语和参数,用中文表示反而不易理解,特此说明
从表1可见,MagicLink和ID/NET3.0均支持CT、MR和SCstorageclass,但XAstorageclass不被MagicLink支持。
二、互联及传输过程观察
传送相互支持的影像对象类型(如CT、MR、SC),互联两端的系统日志示应用间的连接和协商过程均正常,并报告影像传输成功完成,被传输影像序列出现在接收方“WorkList”中。当试图从AW传送血管造影影像(对象类型XA)到MV,网络互联显示失败,AW的DICOM系统日志显示错误提示:“remotenodedidnotacceptanyusableSOPclasses",但将其转换为对象类型SC后重新传输则成功。
三、dump结果比较
四、DICOM影像相互操作测试
在MV对来自AW的CT、MRI和血管造影(对象类型SC)的DICOM影像作后处理评价功能测试,AW亦相应地对来自MV的DICOMCT影像进行处理和评价(结果见表2)。除MV的三维影像处理外(AW无三维影像处理功能),所有评价和处理功能均顺利实现。三维影像处理初测操作失败,屏幕提示错误:“imputfoldernotvalid”,在重新建立一新的AF(actualfodler)文件夹,将影像拷贝至该文件夹后,再重调用各三维处理功能,则最大信号强度投影MIP、多平面重建(MPR)和三维表面重建处理均顺利通过测试。
表2DICOM影像在MV(MagicView1000)和AW
(AdvantageWindows2.0)上相互处理的结果
应用功能MVAW应用功能MVAW
影像处理
影像评价
加/减影处理+N角度测量++
(add/sub)
边缘强化+N影像注释(annotation)++
旋转和镜像++距离测量(distance)++
影像联接(link)+N剖面CT值分布(profile)+N
放大(zoomin/out)++兴趣区统计学分析++
放大镜(magnifyglass)++像素透镜(pixellen)+N
卷动影像(scorolling)++三维(3D)影像处理
窗宽/窗位++最大信号强度投影(MIP)±N
多平面重建(MPR)±N
3D表面重建(SSD)±N
注:+测试成功;±经转换后测试成功;N无此功能
讨论
二、研究DICOMconformancestatement是确定互联性和互操作性的首要步骤
三、DICOM信息对象完整传送是实现互操作性的关键[5]
参考文献
1BidgoodWD,HoriiSC,PriorFW,etal.UnderstandingandusingDICOM,thedatainterchangestandardforbiomedicalimaging.JAmMedInformatAssociat,1997,4:199-122.
2MattheusR.Europeanstandardizationefforts:animportantframeworkformedicalimaging.EuroJRadiol,1993,17:28-37.
3HoriiSC,BidgoodWD.NetworkandACR-NEMAprotocols.RadioGraphics,1992,12:537-548.
数字医学的基本概念与发展
数字医学作为信息技术与医学科技的多学科交叉领域,是指信息技术在整个医学领域的研究、推广与应用。一般认为,其广义定义的研究范围包括:数字化医疗设备的研发与应用、医疗管理信息系统和临床信息系统的开发与实施、数字化医院的建设与管理、临床医疗技术的数字化、区域医疗协同与信息资源共享、远程医疗会诊与远程医学教育、基础医学各个分支学科的数字技术应用和疾病预防控制与公共卫生管理的数字化等。狭义的数字医学是研究、应用数字医疗技术,也就是在临床医学的范围内充分运用计算机科学和数字化手段进行新的探索与创造,包括辅助原有医疗技术的实施和提供全新的数字医疗技术,以实现更加精确可靠的诊断和更加准确有效的治疗。
“数字医学”一般被认为最早是由美国哈佛大学医学院的WarnerV.Slack教授在其专著CyberMedicine:HowComputingEmpowersDoctorsAndPatientsForBetterHealthCare(《数字医学:计算机技术助力医患健康照护》)中提出的。数字技术除在影像领域取得了飞速发展外,在医政管理、疫情通报、危害健康药品和食品监控等工作中同样得到了广泛应用。目前,在现代化医院里与数字化有关的高精尖仪器设备和数字化管理系统所占比重日益增加。在远程医疗、手术导航、虚拟仿真和数字化医院管理等领域,都进行了不少有价值的探索。本文所介绍的数字医学,主要是指狭义的数字医学概念。
数字医疗是把现代计算机技术、信息技术应用于整个医疗过程中的一种新型的现代化医疗方式。数字医疗设备的出现,大大丰富了医学信息的内涵和容量。从一维信息的可视化,如心电(ECG)和脑电(EEG)等重要的电生理信息;到二维信息,如CT、MRI、彩超、数字X线机(DR)等医学影像信息;进而到三维可视化,甚至可以获得四维信息,如实时动态显示的三维心脏。
近代诺贝尔奖多次颁发给该领域的科学家即反映出该领域的科学进步对人类的巨大贡献。1979年的诺贝尔医学或生理学奖,颁发给了阿伦马克利奥德柯麦科和戈弗雷纽博尔德豪恩斯弗尔德,以表彰他们发明了计算机X线断层摄影术(CT)。1991年诺贝尔化学奖授予了瑞士物理化学家恩斯特,其在发展高分辨核磁共振波谱学方面做出了杰出贡献。2003年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家劳特伯尔和英国科学家曼斯菲尔,以表彰他们在磁共振成像技术领域的突破性成就。这些现代影像设备与图像技术的研发,极大地丰富了医生的诊断技术,使医学进入了一个全新的可视化的信息时代。而基于CT与核磁共振影像衍生出的数字医学技术在欧美、日本得到了快速发展,较广泛地应用于临床医学领域。
近年来,国内许多科研单位紧跟国际发展趋势,在短期内相继成立了数字医学研究机构,如南方医科大学数字人和数字医学研究所、上海交通大学数字医学研究院、复旦大学数字医学研究中心、浙江大学数字医疗工程研究中心,以及青岛大学医学院附属医院与海信集团联合成立的山东省医药卫生“数字医学与计算机辅助手术重点实验室”等。许多从事生物医学工程学、基础医学、临床医学和计算机科学的专家学者,在北京、广州、重庆、上海、青岛和厦门等地相继开展数字化虚拟人体、计算机辅助手术规划与导航系统、外科手术辅助决策系统、临床诊断辅助决策系统、临床药学系统等的研究和应用,众多研究已将数字医学的应用范围扩展到数字医院、数字医学工程、数字医疗技术和数字化基础医学研究等各个方面。
计算机辅助手术的概念与临床应用
计算机辅助外科手术(Computerassistedsurgery或Computeraidedsurgery,CAS)是一个新的外科手术概念,指利用计算机技术进行手术前规划,并指导或辅助进行外科手术。一般认为CAS包括:1.创建虚拟的患者的图像;2.患者图像的分析与深度处理;3.诊断、手术前规划、手术步骤的模拟;4.手术导航;5.机器人手术。
在传统的外科手术中,手术医生根据不同的病情依据其经验形成大致的手术方案,然后在实际手术中进行不断修正,直至手术完成。这种手术方案依赖于医生个人的临床经验与技能,考虑到术中可能会发生解剖结构改变或其他突发事件,因此手术效果具有较大的随机性和不确定性。随着医学图像设备的进步,疾病的诊断已经实现了数字化。为了有效地将这些设备提供的信息与外科医生的主动性结合起来,在1986年,日本、美国和瑞士几乎同时开发了由交互式二维CT机组成的导航设备,这成为最初的CAS。CAS的出现要归功于立体定位技术和成像技术的发展,以及将二者结合的尝试。
计算机辅助手术系统是世界各国在数字医学领域竞相研究的热点和难点课题。目前,国际上许多有实力的IT公司纷纷涉足数字医学领域,如日本富士公司已将“医疗/生命科学事业”确定为集团今后的重点发展领域,致力于成为一家覆盖“预防―诊断―治疗”全领域的综合性医疗健康企业。在医学影像信息方面,富士胶片在业内率先提出了基于Web技术的PACS(PictureArchivingandCommunicationSystem,医学图像归档和通信系统),研发出了具有划时代意义的FUJISYNAPSE,可对来自CT、MRI和CR等各种数字医疗图像诊断设备产生的影像信息进行电子化保存和分析,并辅助指导手术。飞利浦公司等利用3D地图为医生提供关于脑部的详细信息,利于医生做出正确的判断。美国麻省理工大学David开发的图像引导手术软件系统3DSlicert已经通过美国FDA认证。德国莱比锡Falk等运用三维图像重叠技术,将术前获得的三维影像重建成的冠状动脉模型与机器人辅助冠状动脉搭桥手术中的视觉图像重叠,除了能在术前进行规划,还能在术中进行导航,对术前规划方案进行调整,获得最佳的手术效果。另外,美国的EDDA、德国的Julius和法国IntrasenseSAS公司的计算机辅助手术软件也较为广泛地应用于临床。
这种应用在我国肝胆外科领域和骨科领域均有探索。南方医科大学方驰华教授和总医院董家鸿教授分别联合影像学专家和计算机专家等组成团队,开发完成了腹部医学图像三维可视化系统,对患者肝胆胰等器官的断层CT个体化数据进行快速自动分割和三维重建为实时图像,观察患者病灶、肿瘤与内部动脉、静脉和胆管等管道系统的详细邻关系,并通过三维重建模型进行仿真手术,在可视化虚拟环境下,进行术前手术预设、术中指导手术等研究。总医院尹庆水教授领导的研究团队,将计算机辅助快速成型技术应用于高难度、复杂的骨科手术,以提高手术的成功率,使手术更精确、更安全。
手术演练和解剖教学领域的数字医学应用
虚拟手术系统为年轻外科医生和医学生提供了一个极具真实感的虚拟手术环境,操作者可在其中重复练习或观察、模仿专家手术过程,设计、预演和修正手术的整个过程,以便事先发现术中问题,避免由于人为因素引起手术失误。
现阶段数字解剖模型软件的研发有如下特点:由单一的结构器官辨识向系统解剖方向发展,由平面显示向三维方向发展,由“只能看”向“还能动”的虚拟解剖方向发展。随着力反馈器械的研制成功和完善,外科医生和医学生可以通过数字解剖模型软件和力反馈器械随时进行人体或手术部位的虚拟解剖和演练,而不用受到伦理约束和标本匮缺的影响。
除了临床应用外,CAS系统还可以用于教学。配合虚拟现实(VirtualReality)和增强现实(AugmentedReality)技术,外科医生或医学院学生可以进行模拟手术。在手术器械上加上反馈装置,受训者不但可以从虚拟眼镜中看到手术部位,还可以感觉到虚拟患者的肢体和器官。通过训练,医生可以提高手术技巧,积累手术经验。医学生不用担心在虚拟手术中犯错误,可以对照手术记录反复操作直到熟练掌握。这些都降低了成本,提高了医务质量。
CAS目前的应用主要集中在刚体手术上,并使用刚体手术器械。对一些软组织器官的手术(如肝手术),或可变形器件(如纤维内窥镜的定位),是CAS的发展方向之一。目前CAS主要使用CT、MRI和PET-CT等图像。而超声图像是医学中使用广泛的图像模式,对超声图像的配准,以及通过插值配准其它低分辨率图像,将有力推动CAS的发展。
海信双子3D医学影像重建与
计算机手术辅助系统的研发及临床意义
〔关键词〕MeSH领域本体推理
〔分类号〕G250.76R1
BuildingandReasoningofDigitalLibrary'sDomainOntology:TakingMedicineDomainOntologyasanExample
MuDongmeiFanYi
PublicHealthSchoolofJilinUniversity,Changchun130021
〔Abstract〕Thispapermakesastudyontheconstructionandapplicationofdigitallibrarydomainontologyundersemanticgridenvironmentbytakingpreventivemedicinedomainasanexample;discussestheimportanceofreusingMeSH,introducestheprocessofbuildingapreventivemedicinedomainontologybasedonMeSH,andthenstudiesontheconversionfrommedicineThesauristodomainontology(includestoolandway)andmakesareasoningapplicationontheontologybyusingRacerreasoner.
〔Keywords〕MeSHontologyreasoning
1引言
领域本体在数字图书馆对其知识进行语义层面的组织中扮演着至关重要的角色,因此,领域本体的构建是语义网格环境下数字图书馆知识组织不可或缺的关键步骤。领域本体构建成功与否,取决于是否有领域专家的参与以及对领域知识描述的准确性和一致性程度。基于领域本体的这种特性,业界提出了多种构建途径和方法,其中之一就是基于叙词表构建本体。因为,叙词表是以学科领域知识为基础的领域概念说明,是学科领域知识比较完善的知识组织体系,随着领域知识本身的变化,叙词表不断地增删主题词,完善其语义关系,从它收词的变化上,可以发现该领域的发展方向和领域热点,为复用现有领域知识、快速构建领域本体奠定基础。
在语义网格环境下,数字图书馆知识组织体系,应采用叙词表来表达术语,用语义类型表达术语间的关系,用本体的6要素来组织关系模式。既发挥叙词表在术语、主题和概念描述的精准特点,同时扩展叙词表单一的线性树状结构为网状构架,增加对术语属性、术语和概念之间关系的描述,将科学的概念表达融入到本体模式的知识组织体系中。本文以医学领域本体为例,基于MeSH构建预防医学领域本体并针对该本体进行应用研究,从而对数字图书馆领域本体的构建与推理应用进行研究。
2MeSH――构建医学领域本体的基础
在医学领域方面,《医学主题词表》(MedicalSubjectHeadings,简称MeSH)是美国国立医学图书馆编撰的一部大型医学专业叙词表。它通过注释、参照系统与树型编码表达词汇概念的历史变迁、主题词的族性类别、属分关系,揭示主题词之间语义关系,是手工检索和计算机检索的标准词表,也是医学领域使用最广泛最具权威的词表。作为当今医学领域最权威的叙词表,MeSH对医学领域本体构建的支持作用无疑是巨大的。
2.1本体与MeSH的关系
MeSH的基本要素是叙词(亦称主题词),它是建立在叙词性质基础上的,在编制上吸取了多种情报检索语言的原理和方法,保留了单元词组配的基本原理;采用组配分类法的概念组配来替代单元词法的字面组配;采用标题法的预先组配方法(即采用词组)对词进行了严格规范化处理,以保证词与概念的一一对应;有完善的参照系统和独特的范畴索引与轮排索引。MeSH的主题字顺表和树状结构表是两个互相补充的部分,是以事物聚类和以学科聚类的完美结合[1]。主题字顺表是将所有的主题词、副主题词、非主题词全部按字顺排列,每个主题词下设该主题词建立的年代、树状结构编码、历史注释及各种参照系统。MeSH的树状结构表把所有的主题词按词的范畴和学科属性分为15大类,有的大类再依次划分为一级类、二级类,最多分至9级。树状结构的每个类目中,主题词按等级从上位词到下位词逐级编排,表达彼此之间逻辑上的隶属关系。
基于MeSH表的组成和本体的结构,我们不难看出其中的相似性。①MeSH表与本体都是以概念、类和词语作为基础进行支撑,它们都充分反映了概念或词语之间的相互关系,并且都对其关系做了必要的说明;②两者都具有等级关系,在上位类(上位词)、下位类(下位词)的定义上十分明确;③本体对知识的网状可视化表示得益于MeSH的树状结构,是对树状结构的扩展和再利用。综上所述,MeSH词表作为构建本体的基础和工具是可行的,并且因为本体对概念的规范化的解释能力是相当强大的,所以在本体构建中,MeSH词表对概念表达方面缺陷也是可以避免。这样可以达到两者各取其长,获得功能上的优化。
2.2本体构建语言――OWL
OWL(WebOntologyLanguage:Web本体语言)能够清晰地表达词条的含义以及这些词条之间的关系。而这种对词条和它们之间的关系的表达就称作本体。OWL相对XML、RDF和RDFSchema拥有更多的机制来表达语义,超越了它们仅仅能够表达网上机器可读文档内容的能力。
因此,OWLLite,OWLDL以及OWLFull作为OWL提出的三种子语言,表达能力依次增强,推理能力逐个向下兼容。不过,前两者基于比较抽象的框架句法,采用经典逻辑学中的解释,即:①要求个体、类、属性是三个不相交的集合;②所有的个体视为资源,并直接将类和属性分别视为资源的集合和资源―资源对的集合;③禁止递归的出现,从而避免上述RDF(S)中的问题。OWLFull可视为不受限制的RDF(S)的扩展,句法仍使用RDF三元组,并基于非经典的模型论对RDF-语义做OWL的语义扩展。
3基于MeSH构建预防医学领域本体
3.1选择本体构建工具
目前在本体研究领域中,已有很多研究机构和学者研制出了一些本体的编辑器,这些编辑器可以兼容多种描述语言,并且具备了OWL语言的大部分功能,提供友好的界面供人机交流,促使对于本体的标注更加清晰易懂。常用的工具有德国卡尔斯鲁厄大学的KAON、英国曼彻斯特大学和阿姆斯特丹公立大学的OILED、美国斯坦福大学的Protégé等。通过比较,笔者发现:美国斯坦福大学的Protégé软件更加易用,界面友好,性能齐全,具有多种插件,提供多种本体的表现形式,尤其拥有三种不同形式的图示,可以充分地表现出MeSH表的树状结构。因此,笔者选择Protégé软件,完成了本体的构建。
3.2构建预防医学领域本体
目前常见的本体构建方法有:IDEF5法、KACTUS工程法、基于SENSUS的方法、Enterprise方法以及Methontology方法,等等。由于是尝试性的构建,笔者在参考这几种方法上,提出一套基于MeSH表的本体构建方法。具体方法如下:
对预防医学类进行分析,预防医学包括4个下位类:航天医学、职业医学、环境医学、公共卫生。其中前三类没有下位类,而第4类公共卫生有22个直接下位类,这22个下位类又有子类326个。由于是尝试性的研究,所以笔者只选取到第4级概念加以构建。
利用本体构建工具构建预防医学领域本体。在本文中,笔者采用Protégé工具来构建本体。图1显示了利用Protégé构建的、用OWL语言描述的、基于MeSH的预防医学领域本体片断。
首先,构建本体的类class。类表示对象的集合,是本体构建中的最基本的元素。在MeSH表中,有时一个主题词并不是仅仅属于一个上位词,而是分别属于不同的上位词。此时,可以使用两种方法进行处理:①直接使用工具进行关联;②使用一阶逻辑推理进行类的推理。构建完成的类目体系,以直观图的形式显示类目等级关系(见图2)。
然后,构建本体属性Property。Property可以被用来说明class的共同特征以及某些individual的专有特征。一个属性是一个二元关系。OWL语言中有两类属性:“datatypeproperty”属性表示class元素和XMLdatatype之间的关系;“objectproperty”属性表示两个类元素之间的关系。每类属性都可以用domain(定义域)和rang(值域)来约束它的适用范围。在Protégé软件中又添加了一个annotationproperty(注释属性),通过添加此属性,以此对本体中的类、子类等概念加以注释,将MeSH在本体中完整地体现出来。
MeSH有不同于其他叙词表的独特编排,增加了副主题词,通过主题词和副主题词的组配来进一步限制与修饰主题词。在本体构建中,将这种组配关系构建在Individual下,便于清晰地表示和快速检索,同时,添加各类之间的逻辑推理关系。基于MeSH的预防医学领域本体的一个结构片段(见图3)。
构建完成的本体,可以清晰地显示MeSH表中各个概念之间的相互关系。笔者节选了以“PublicHealth”为中心的核心概念,并以射线的方式直观显示其上位类、同位类及下位类(见图4)。
4预防医学领域本体推理应用研究
推理机是专家系统中实现基于知识推理的部件,是基于知识的推理在计算机中的实现,主要包括推理和控制两个方面,是知识系统中不可缺少的重要组成部分[5]。目前,针对本体的推理,越来越多地集中在几种标准的本体语言上,如OWL、DAML、RDFS/RDF等,一些组织针对这些本体语言,开发了比较著名的推理机,如RACER、FaCT、Pellet等。在Protégé中,提供了基于Racer推理机的推理功能,Protege-OWL和推理机RACER通过DIG(DescriptionLogicImplementersGroup)接互。
在构建MeSH本体的过程中,笔者考虑到这种共有的概念,一方面为了避免概念的重复构建;另一方面为了保持MeSH原有的概念之间的关系,因此使用推理机对这种共有概念的逻辑关系加以保持。例如,对于“EnvironmentalMicrobiology”这个概念,笔者将其以子类的方式构建在“EnvironmentandPublicHealth”“PublicHealth”概念下,并为其构建一阶逻辑关系(见图6)。
并在“BiologicalSciences”“Biology”“Microbiology”概念下定义充分必要条件(见图7)。
5结语与展望
本文以医学领域的预防医学领域为例,研究语义网格环境下数字图书馆领域本体的构建与应用,并以MeSH是基础进行本体的转换研究,对其进行初步的推理应用。笔者认为,MeSH为代表的领域叙词表是基础构建本体的模型,可以遵循这些叙词表原有的语义基础,参考其所包含的语义关系、组配关系和入口词与主题词关系、主题词与副主题词关系,构筑领域本体的词义;发挥本体表达复杂关系的优势,建立一个网状的领域知识主题图。基于这种方法构建的本体,便于挖掘本体概念间的语义关系,从而进行应用层面的逻辑推理。基本上可以满足清晰性、一致性、完善性和可扩展性的要求。
未来的工作重点是基于本体的应用扩展。在语义基础之上,通过领域本体,并充分发挥领域本体的作用才能够实现本体的应用扩展。领域本体在知识组织中起到至关重要的枢纽和桥梁作用,通过与利用本体,使得MeSH表中的数据及信息发挥作用,并且由于本体的作用,顶层本体才有了可供识别的共通语言。领域本体的成功构建和效能高低不仅取决于对本体构建本身逻辑结构的掌握,而且还在很大程度上取决于对该领域知识的了解与把握。在实践中,领域本体的使用效果需要用户进一步检验及逐步完善。
[1]严青利,张勇.医学主题词表(MeSH)评述.情报杂志,2001,(8):64,66.
[2]李景,钱平.叙词表与本体的区别与联系.中国图书馆学报,2004(1):36-39.
[3]李善平,尹奇韦华,胡玉杰,郭鸣,付相君.本体论研究综述.计算机研究与发展,2004(7):1041-1052.
[4]McGuinness,D.L.,Fikes,R.,Rice,J.Wilder,S.Anenvironmentformergingandtestinglargeontologies.[2005-02-01].ksl.standford.edu/people/dlm/papers/kr2000-camera-ready-copy.doc.
[5][2007-4-15].省略/html/T/7418.htm.
[6][2007-4-22].nlm.nih.gov/cgi/mesh/2007/MB_cgi.
与科学技术的发展相辅相成,现代医学影像技术和计算机技术也处速发展的时期,各种成像设备层出不穷,在成像速度及成像质量上都有了极大的改观。与此同时,各种三维后处理软件也相应而生,从而带动了整个口腔影像诊断学科的发展与进步。Sopix影像系统正是这种先进影像技术的一个典型代表,它代表了先进口腔颌面医学影像诊断学的发展方向,也必将在未来的实验教学中发挥越来越重要的作用。
1Sopix在口腔颌面医学影像诊断学实验教学中的功能和特点
2Sopix的应用改进了口腔颌面医学影像诊断学实验教学手段
3Sopix的应用改变了口腔颌面医学影像诊断学实验教学模式
Sopix的应用改变了传统的以教师为中心“填鸭式”的教学模式,向以学生为主导、教师为辅助的“学导式”教学模式转变。随着Sopix系统及网络技术的发展,医学教学逐渐实现了以现代化IT网络为中心的多媒体、多方式教学以及以学生为中心、理论为导向、注重多元化实践的教育方式。在教学过程中,利用Sopix拥有的大量清晰的图像库储备,高速、高效的传输线路,简单方便的操作等优点,采用浏览器观看和查阅影像资料的方式,先由教师根据所授理论课内容提出问题,学生可以围绕在学科教学的过程中遇到的中心问题通过Sopix网络教师筛选出的具有代表性的图片进行观察思考,分析讨论,自己得出答案,最后再由教师总结课程内容。在查阅资料的同时,学生还能与教师进行及时交流与沟通,学生有问题能及时得到授课教师的解答,教师的授课效果也得到实时的反馈,极大地提高了学生学习的热情与学习的主动性,形成了良性互动,使学生的主观能动性得到充分发挥,快速高效地培养学生分析思考和读片能力。
4Sopix影像成像系统在未来口腔颌面医学影像诊断学技能考试中的应用
1研究方法
1.1评价对象的确立
选取4种医学外文全文电子期刊数据库作为研究样本。因为评价内容涉及价格等信息,为避免造成商业信息泄露,分别采用A、K、P、W数据库进行指代。A数据库作为医学学协会出版物的代表;K数据库的内容来自一家专注于出版医学内容的中小型出版社;P数据库为集成型电子资源,收录内容来自多家出版社的医学类电子期刊;W数据库则为收录多学科学术期刊的商业数据库,本文仅对其医学及生命科学学科进行评价。4种数据库覆盖了当前电子期刊几种主要的出版与销售模式,具有良好的代表性。
1.3数据填写过程中应注意的问题
一是数据库收录内容。在统计收录期刊的种数时,应注意排除OA期刊;对于集成型资源,还应分析该库与其他数据库收录期刊的重复情况。二是数据库价格。在计算数据库价格时,应将捆绑纸本刊的价格涵盖在内,一并计入成本。三是用户帮助与培训指标。收集了2014-2016年首都医科大学图书馆举办的全部讲座与培训的信息。在4种数据库中,仅W数据库曾于2016年到馆进行1次培训。但在实际工作中,各数据库商对于用户培训的要求是积极配合,这对他们的产品也是一次很好的宣传机会。由于全文期刊型数据库总体上较简便易用,检索界面比较友好,无需每年安排培训。对此,打分的过程中应予以适当考虑。
1.4评价指标样本数据的处理
1.4.1空值的处理在评价过程中有5个评价指标数值有缺失。造成空值的原因,一是指标对评价对象不适用,如C22(是否提供试用统计)项,适用于订购前对试用数据库的评价、比较,而本次测评的对象均为已订购数据库,因而不适用。二是数据无法获得,如C7、C8、C9、C13项,涉及数据库的用量统计。有些数据库商能够提供相对完备的统计数据,有些只提供全文下载量等基本信息。对于这些缺失值,在实际操作中作了删除处理。为了避免因删除指标导致的评价指标体系整体权重发生变化,采用的方式是参考一级指标及二级指标的权重,将同类目下的相应指标按比例放大。如C13(单次检索成本)项有缺失,则参考二级指标B7(数字资源使用成本)项,将该项的权重0.0751均赋予C14(全文利用成本)项。在删除5项有空值的指标后,再对剩余的23项指标进行进一步计算和处理。
2结果与分析
由计算结果可知,4种数据库的综合得分排名为W>A>K>P。其中W数据库得分最高,绩效最好;K数据库和P数据库得分接近,K数据库略高。通过对样本数据库各分项指标的加权得分进行横向比较,可以得知各个数据库在每项指标中的优势和不足之处。
2.1W数据库
W数据库的综合绩效得分为0.8465分,排名第一。其优势在于收录期刊的整体学术水平较高,且数量较大。由C3(收录内容)及C4(SCI/EI比重)两项指标可知,该数据库收录的生物医学类期刊中有455种被SCI/EI收录,因而获得了最高的全文下载量。其2016年全年达到了9.75万篇,是下载量排名第二的K数据库的8.6倍。此外,W数据库还获得了最低的全文利用成本。由于C10(全文下载量)和C14(全文利用成本)的权重较高(0.3314),使W数据库最终得分领先。W数据库突出的缺点在于其具有对检索结果进行分析的功能,缺乏基本的检索结果分面筛选功能,使用户在大量检索结果面前无法快速筛选自己想要的内容,造成极大的不便和困扰。
2.2A数据库
A数据库的综合绩效得分为0.5395分,排名第二。虽然该库只收录了10种全文期刊,但每种期刊的学术质量均非常高,全部被SCI/EI所收录。A数据库的年度全文下载总量为10993篇,与收录84份期刊的K数据库相近。根据全文下载量,可以计算出平均每份期刊的年下载量达到了1099篇,是W数据库的5.6倍,说明A数据库也在一定程度上满足了用户需求。
2.3K数据库
K数据库的绩效得分为0.3945分。原因是K数据库的检索界面不够友好,且检索功能整体较弱,在检索界面、检索途径、检索技术、检索结果输出多样化等方面,用户满意度均很低,从而拉低了分值。
2.4P数据库
P数据库是集成型资源,在所评价的4个数据库中,收录的医学全文电子期刊的种数最高,为3055种。其不足之处在于,很多期刊都存在时滞,且内容更新不够及时,无法提供最新的文献,对于时效性要求很高的医学文献而言,是一个较大的问题。该库全年总下载量最低,仅有2400余篇,且单篇下载成本最高,使绩效得分最低,仅为0.3236分。
3讨论
3.1评价结果对资源建设工作的指导性作用
3.2评价指标体系的有效性
笔者采用DRAA集团组织的2016年度用户满意度调查结果作为参照,该调查共设置4项一级指标,包括数据库内容与质量、数据库商服务、购买价格及方式、检索系统平台,以及13项二级指标。汇总用户对于A、K、P、W这4个数据库的打分结果,发现在涉及的13项二级指标中,W数据库有11项指标获得了最高的满意度,2项得到了次高满意度的评价。这与本次测评的结果或可进行相互的验证,从一定程度上说明,评价指标体系的指标选取和权重设置是合理、可行的。
3.3评价指标体系的可操作性
本文中,我主要围绕课例《数字编码》,以这节课的设计为载体谈一谈如何基于儿童立场进行数学教学。《数字编码》是人教版教材五年级上册数学广角这一单元里面的一个内容。一年以前,我曾经设计过、上过《数字编码》这节课。以下是第一次设计中这节课的目标定位以及简单的教学流程。
教学目标:
1、了解邮政编码的含义,感受编码的特性及应用的广泛性。
2、通过观察、对比、推理探索编码的含义,体验数字编码的方法,初步培养抽象、概括能力。
3、能运用所学知识进行简单的编码,在编码的过程中培养学生学习数学的兴趣。
教学重难点:学生探索邮政编码的意义和特性。
教学过程:
一、揭示课题、感受编码在生活中的普遍运用
过渡:这些编码到底是怎么编出来的呢?我们先来重点研究一下“邮政编码”。
二、自主研究,交流汇报
1.编码的方法、结构分析归纳:“四级六位制”。
2.质疑:省、邮区、邮局、投递局四级信息,为什么不只用四位数字,而用六位呢?
3.创想:如果你是国家邮政总局局长,现在想对原来的邮政编码进行修改,改得更加科学,你会怎么改?
4.了解邮政编码的作用。
三、联系实际,拓展应用
1.认识身份证自编身份证。
2.编学号
总结提升:邮政编码、身份证、学号,在编制的过程中有什么相通的地方?都要注意什么?
3.游戏:破译密码“数学王国”
四、回顾反思,总结全课
为了避免把这节课上成普及邮政编码的常识课,体现数学味,我对例题进行了一些处理,出示几组材料,引导学生去观察、对比、推理。自己去发现邮政编码是怎么编的。也就是给出一组材料自己进行解码。在解码的过程中感受编码的简洁性、唯一性、统一性。
一年以后,再上这节课,我再次去解读这个内容,重新思考以下问题:
这是一节数学课而不是一节身份证或者邮政编码知识的普及课。既然是编码,人为性较强,所以要充分给予学生编的机会。要是引导学生去设计简单的编码,并让学生在设计的过程中明白数字编码的规则的话,编学号是一个很好的素材,它可以体现编码的规范性、简洁性、有序性、唯一性、时效性。是不是可以解码为重点转向编码,以编码为切入点进行教学,充分渗透编码的思想呢?于是就有了新的目标定位与设计。
1、通过日常生活中的一些事例,使学生初步体会数字编码思想在解决实际问题中的应用。
2、在具体情景中,经历设计编码和解读编码的过程,初步掌握编码的方法,能够解读编码所蕴含的信息,体验数字编码的简洁性和唯一性。初步培养抽象、概括能力。
3、学生经历活动过程。在交流、观察、比较中,发现问题、提出问题、解决问题,体验编码思想,体会数学的文化价值和应用价值,感悟数学的思想与方法,感受到数学与生活的密切联系。
教学重难点:初步掌握数字编码的方法、能够正确地解读编码蕴含的信息。
难点:深刻感受数字在交流和传递信息中的作用。
一、激发兴趣学
1.创设情境,感知编码。
感受位数与总数的关系。
小结:数可以用来表示数量,还可以用来表示顺序,也可以用来编号码,今天这节课我们就来学习用数字编号码。
2.联系生活,举出实例
(1)生举例
生活中还有哪些时候会用到用数字来编号码呢?
(2)出示图片,感知生活中的编码现象。
二、独立尝试学——尝试编码,探索方法。
1.提出问题:
师:生活中到处都有数字编码的现象,没有了号码,我们有时候就像不存在似的……
你知道吗,在我们学校档案室里,每一个同学都有一个学号。你知道是怎么编的吗?你能编出你自己的学号吗?
2.出示要求:准备在这个号码里表达哪些信息?
3.学生编号。教师巡视,收集材料。
三、展示辩论学——在质辩中逐步归纳方法与原则
1.反馈:(角色异位)
经过生生之间的讨论、交流、辩证,逐步调整完善编码。
反馈围绕三个点:简洁、准确、不变。
2.归纳方法
四、再编巩固学——初步运用,完善方法
五、拓展延伸学——解码、了解课外知识
1.在浙江省内,每个同学都有一个自己的学籍号,你想知道吗?
那就是你的身份证号码。以后我们会继续学习。
2.解码游戏
六.回顾总结,谈收获
编码课外知识介绍、好书推荐
经历编学号的过程不单单就是为了获得编码的知识与技能,活动过程本身所蕴含的启迪智慧与方法,解决问题过程中的困惑与顿悟,以及成功编码所带来的愉悦的精神体验,从某种意义上说,这些层面目标的落实比基本知识与技能的达成更为重要。
接下来,我想结合这节课的具体设计与实施围绕以下几个方面谈谈我对基于儿童立场的数学课堂教学的理解。
一、数学好玩
只有通过自身的操作活动和再现创造性的“做”,学生的学习才可能是有效的。学生没有活动没有“做”,就不会形成学习。自己编过了,思考过了,体验才会更深刻。数学的学习过程必须重视学生的亲身感受。小学阶段的学习重点不能在学习内容本身上,关键是学习行为,要让孩子们建立学习兴趣,培养学习习惯,让他们成为一个会终身学习的人,这才是小学教育给人生的大礼,而不是加减乘除或者之乎者也。
二、珍贵的好奇心
贝利波伯镇的人们是怎么解决生活中的麻烦的?学校档案室给学生的编号到底是怎么样的?在全市、全省范围内我们的学号又是怎么编的?计算机为什么是最强大的编码人?怎样破译密码?等等等等,我希望这些问题能进一步激发孩子们强烈的好奇心,从而对数学学习充满兴趣。好奇是孩子与生俱来的天性,我们试想一下,如果闭上了那双好奇的眼睛,回避着、沉睡着,那么。昨天、今天和明天又有什么不同呢?你还能感受到创造的快乐吗?好奇心是求知欲和创造力的发动机。它能使学习变得愉快、有效,而且不依赖于外在的报偿。
在剑桥大学,有一天罗素问大哲学家穆尔:“谁是你最好的学生?”穆尔好不犹豫地回答:“维特根斯坦”“为什么?”“因为,在我的所有学生中,只有他一个人在听我的课的时候,老是露出迷茫的神色,老是有一大堆问题。”
三、等待花开
每一朵花都有自己开放的季节,每个孩子的生长发育也有快有慢。但是,快和慢仅仅只代表现在的状态,本阶段的认知水平并不代表最终到达的高度。我们不妨沉下心来,褪去“权威”“专家”的光环,俯下身来,慢慢去等待,细细去提醒。当生命渐渐觉知时,不要急着去打扰,只是在某个关键的节点,悄悄用手扶一扶。