一种基于“本体”的ECG知识的表达及知识库的构建

摘要

本发明涉及一种基于“本体”的ECG知识的表达及知识库的构建，具体步骤为：一、根据ECG的各个属性进行抽象定义，构建标准的“本体”框架；二、利用Protégé本体编辑工具和已构建好的“本体”框架将ECG数据转换成一种知识的表达也就是完成“本体”实例的添加，构建好的“本体”实例存储为OWL文档；三、利用Jean2提供的API接口对已建好的“本体”实例进行解析，然后利用JDBC完成与MySQL数据库的连接，这样基于“本体”的ECG语义的表达以知识的形式存储在数据库中。本发明的优点：既可以辅助医师进行诊断也可以提高普通用户对心血管疾病的警惕。

说明书

【技术领域】

本发明涉及本体论技术领域，具体地说，是一种基于“本体”的ECG知识的表达及知识库的构建。

【背景技术】

ECG(心电图)是心脏活动的电子记录以用于心血管疾病的诊断，当前的大多数ECG装置对采集到的ECG波形不做处理，由有经验的医师对心电图进行参数的测量和分析并进行诊断，这种直接采集到的ECG波形分析起来很不方便，对一些经验不足的医师来说处理起来更是麻烦。有些心电图机会简单的进行一些数据的提取和分析，但都是一些简单的波形参数而且不同厂商的心电图(ECG)机采取的标准都不一样，采集到的ECG数据又不能在来自于不同业主的ECG诊断装置中传输，也就是不能以一种普遍存在的方式出现在没有安装业主软件的电脑平台上。这样就给ECG数据的共享带来很大的障碍。

HL7(Health Level Seven)标准是基于国际标准化组织(ISO)所公布的网络开放系统互连模型(Open System Interconnection OSI)第7层的医学信息交换协议；是由美国国家标准局(ANSI)批准颁布实施的医疗卫生机构及医用仪器、设备数据信息传输标准；它适用于医院内部不同医疗信息系统之间病历资料、临床检验结果、财务信息等的交换，同时也用于医院之间、医院和相关机构之间大量的信息交换需求。随着HL7应用的日益广泛，采用HL7作为标准的医院信息系统(HIS)和医用仪器、设备可以完全做到无障碍互连和医学数据信息的无障碍交换。本发明主要采用(ECG)部分的HL7标准，这些标准包括ECG测量的数据词典和列举的ECG诊断，这些数据字典诊断都是从现有的ECG装置采集到的心电数据得到的。

“本体”，在信息领域，一个“本体”就是一个概念的详细说明或是一个在形式上定义了术语之间关系的文件。一个“本体”可以提供一个可以共享的、有结构的、可以被普遍理解的一些领域和任务，这些任务或领域可以通过电脑或用户联系在一起。在信息领域对“本体”的研究已经变的十分流行，发展一个“本体”的一些原因是为了在用户或软件代理之间分享一个信息的结构的概念也可以对某些领域知识的重复利用。在信息系统中各种各样的计算机程序应用了“本体”尤其应用在信息的索引和回收中。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于“本体”的ECG知识的表达及知识库的构建。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于“本体”的ECG知识的表达，其特征在于，具体步骤为：

一、根据ECG的各个属性进行抽象定义，构建标准的“本体”框架；

二、利用Protégé本体编辑工具和已构建好的“本体”框架将ECG数据转换成一种知识的表达也就是完成“本体”实例的添加，构建好的“本体”实例存储为OWL文档；

所述的“本体”实例的ECG数据有两个来源为医院病例中的现存档案和下位机采集到的ECG数据；

三、利用Jean2提供的API接口对已建好的“本体”实例进行解析，然后利用JDBC完成与MySQL数据库的连接，这样基于“本体”的ECG语义的表达以知识的形式存储在数据库中。

另外，利用Jena2提供的API接口完成“本体”实例与JavaScript编写的系统子程序(Internet浏览界面子程序)的连接，这样就可以完成本体知识的可视化。

一种基于“本体”的ECG知识库的构建：构建标准的“本体”采用国际通用的HL7标准，标准的“本体”综合了ECG波形的表达，基于HL7标准的参数测量和非正常状况的描述；经过标准“本体”标准化后的ECG数据也就转换成一种知识的表达，标准“本体”采用Protégé编辑；为了完成标准化后的ECG数据也就是本体实例与数据库和Java编写的系统应用子程序的连接；采用Jean2提供的各种API接口来完成。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明将构建好的“本体”知识库既可以作为专家系统的知识库，也可以作为一种知识在不同的领域共享；而经过“本体”标准化后的ECG数据以一种知识的形式表达出来这样既可以辅助医师进行诊断也可以提高普通用户对心血管疾病的警惕。

【附图说明】

图1本发明的硬件构成图；

图2本发明的“本体”框架图；

图3本发明的构建实例图；

图4本发明的的本体知识数据库的实现图；

图5本发明的本体知识库的解析图；

图6本发明的整个“本体”知识库的构建框架图。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种基于“本体”的心电图知识的表达和知识库的构建具体实施方式。

实施例1

本发明由上位机和下位机两部分构成，下位机完成心电数据的采集和属性的提取，由ECG电极采集到的模拟心电信号经过导联线和信号处理电路(保护电路、驱动放大、信号缓冲)将模拟信号送给ADuC7024，由ADuC7024完成模拟信号到数字信号的转换并完成ECG属性的提取，然后经过串口电平转换电路和RS232串口线将数字信号传送给上位机；上位机主要由系统主机、LCD显示器、键盘、鼠标等几部分组成，其中装有标准“本体”的系统主机主要完成ECG数据的标准化、数据的存储、网络传输等功能，标准化后的ECG以一种知识的形式在LCD上显示。

心电数据的采集：心电数据的采集结构如附图1所示，主要由心电电极、保护电路、缓冲器、驱动放大电路、微处理器和串口电平转换电路组成。

心电电极主要将心脏的活动转换为可以检测的模拟信号，保护电路主要保护病人免受各种电器的危害，缓冲器主要用于减少传感器的大阻抗从而降低噪音信号，驱动放大电路主要采用AD620对采集到的电压信号进行放大然后利用ADuC7024内部12位的AD将采集到的电压信号转换为数字信号然后提取ECG数据中的相关参数最后通过串口转换器MAX232将数字信号和相关参数传送给上位机。

以下是在上位机(PC机)中如何完成ECG知识的表达以及“本体”知识库的构建。

首先，我们要建立一个标准“本体”，这里我们首先对ECG数据中的各个元素进行抽象的定义得到ECG“本体”中的类和属性然后我们利用Protégé根据定义好的类和属性来构建标准“本体”，标准的“本体”融合了“ECG”数据的波形表达和基于HL7标准的ECG参数测量和心血管非正常状况的描述，构建好的标准的“本体”框架如附图2所示。

然后，从现存的病历档案中收集大量的电子病例原始数据，由于这些病例在格式上杂乱无章，我们提取其中的属性值然后利用标准“本体”和Protégé工具采用按照语义标注的方法转换成一种基于“本体”的知识的表达构建ECG本体实例，这样就形成了提取后的“电子病例”本体实例库。而对于利用下位机采集到的心电数据我们根据下位机提取的属性参数按照构建好的标准“本体”转换为一种基于“本体”的知识的表达，然后我们利用某种算法(这里采用ANN或基于实例的推理也可利用专家)对新的“本体”进行分类评估，以决定是否更新本体实例库，整个过程如附图3所示。

对于构建好的“本体”实例库，采用OWL语言进行描述，存储为OWL文档。然后采用Jena2提供的Onotology API对本体实例进行解析将其存储到利用Jena2/RDF API建立的数据库模型中，然后利用JDBC完成与MySQL数据库的连接，这样我们就可以将构建好的“本体”实例以知识的形式存储在数据库中，整个过程如附图4所示。

同时为了完成“本体”知识的可视化我们同样利用Jena2提供的各种API接口和JDBC来完成知识数据库与JavaScript编写的系统应用子程序的连接，这样就可以在Internet上以浏览网页的形式来查看基于“本体”的ECG语义的表达而不需要在PC机上安装业主提供的软件实现过程如附图5所示。整个基于本体的ECG语义表达的实现过程如附图6所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。