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1、02 六月 2022医学数据仓库与数据挖掘1 第 10 章数据挖掘数据挖掘在医学中的应用数据挖掘在医学中的应用第十章 医学数据挖掘医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘u医学结构化数据挖掘概述医学结构化数据挖掘概述u医学结构化数据挖掘的应用研究医学结构化数据挖掘的应用研究医学文本数据挖掘医学文本数据挖掘u文本数据挖掘概述文本数据挖掘概述u医学文本数据挖掘的应用研究医学文本数据挖掘的应用研究2医学数据挖掘 医学数据挖掘面向整个医学数据挖掘面向整个医学数据库医学数据库医学数据库医学数据库或或医学信息集合医学信息集合医学信息集合医学信息集合提提供供知识知识知识知识和和决策决策决策决策，是，是医疗决策支
2、持系统医疗决策支持系统医疗决策支持系统医疗决策支持系统的重要组成部分。的重要组成部分。医学数据医学数据pp结构化医学数据：结构化医学数据：结构化医学数据：结构化医学数据：数据结构明确、内容经整理可有效存数据结构明确、内容经整理可有效存储和处理。储和处理。如医学病历。如医学病历。pp非结构化医学数据：非结构化医学数据：非结构化医学数据：非结构化医学数据：本身无规范结构、内容较复杂。本身无规范结构、内容较复杂。如如医学多媒体数据、文本数据等医学多媒体数据、文本数据等。3医学结构化数据挖掘u医学结构化数据挖掘概述医学结构化数据挖掘概述u医学结构化数据产生医学结构化数据产生医学结构化数据来源医学结构化
3、数据来源 日常医疗实践，日常医疗实践，如医学影像处理的如医学影像处理的PACSPACS系统、临床检验的系统、临床检验的LISLIS系统等信息化管系统等信息化管理系统理系统。 患者角度：登记挂号、就诊、开单检查患者角度：登记挂号、就诊、开单检查 4医院角度：各科室信息的统计和汇总。医院角度：各科室信息的统计和汇总。 非结构化数据（非结构化数据（如手写病历、如手写病历、检验报告单检验报告单）经录入可以转化为结构）经录入可以转化为结构化数据。化数据。u医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘中医学结构化数据存在形式：文献数据库、临中医学结构化数据存在形式：文献数据库、临床数据库。床数据
4、库。下面从三方面介绍医学结构化数据挖掘：下面从三方面介绍医学结构化数据挖掘：中医药文献数据库中医药文献数据库 挖掘对象：包含于中医药古籍文献以及挖掘对象：包含于中医药古籍文献以及当前的研究文献中的海量中医药数据。当前的研究文献中的海量中医药数据。提提取知识。取知识。6l辛亥革命以前辛亥革命以前: : 中医药学古籍文献中医药学古籍文献1300013000多多种种l辛亥革命以后辛亥革命以后: : 中医药图书中医药图书1200012000多种，中多种，中医期刊医期刊230230多种多种 19872003 19872003年发表：中医药文献年发表：中医药文献530700530700篇篇医院信息管理系统
5、医院信息管理系统医院信息管理系统医院信息管理系统 医生诊病问题：个人临床经验有限，难以医生诊病问题：个人临床经验有限，难以从复杂从复杂医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘 混乱数据中提取知识。混乱数据中提取知识。 挖掘对象：存储于挖掘对象：存储于HISHIS的大量病案数据的大量病案数据为医生提供极具价值的知识，优化传统医为医生提供极具价值的知识，优化传统医疗方案。疗方案。 HIS=MIS+CIS HIS=MIS+CIS HIS HIS：医院信息管理系统；：医院信息管理系统； 8MISMIS：管理信息系统：管理信息系统处理医院内部管理方处理医院内部管理方面面 CIS CIS：临床信息系统：临床信
6、息系统处理以患者为中心处理以患者为中心的一系列相关信息的一系列相关信息 医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘 挖掘示例：从挖掘示例：从CISCIS数据库分析某种疾病治疗过数据库分析某种疾病治疗过程中诱发其他疾病的概率与时间的关系等程中诱发其他疾病的概率与时间的关系等。方剂数据库方剂数据库 挖掘对象：医药复方。挖掘对象：医药复方。挖掘隐含于复挖掘隐含于复方的对疾病认识和治疗的科学规律，补充方的对疾病认识和治疗的科学规律，补充10中医药专家系统知识库。中医药专家系统知识库。 复方新药的经验开发模式：根据自身复方新药的经验开发模式：根据自身知识与经验组方知识与经验组方临床验证临床验证疗效好疗效好药药
7、理学、中药化学研究。理学、中药化学研究。 复方新药的新开发模式：利用数据挖复方新药的新开发模式：利用数据挖掘和掘和KDDKDD技术开发研制中药复方。技术开发研制中药复方。医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘u医学结构化数据挖掘的应用研究医学结构化数据挖掘的应用研究u文献数据库的数据挖掘文献数据库的数据挖掘 大量的中医药信息的流失影响中医药学大量的中医药信息的流失影响中医药学的发展的发展建设中医药科技信息数据库、实现建设中医药科技信息数据库、实现“数字中医学数字中医学”。 目前，国内外已建成的中医药相关数据目前，国内外已建成的中医药相关数据库有近百个，以文字描述性数据库为主。库有近百个，以文字描
8、述性数据库为主。12方便了研究。方便了研究。 周连菊等建立的周连菊等建立的“黄帝内经黄帝内经计算计算机检索数据库系统机检索数据库系统”； 南京中医药大学研制出的南京中医药大学研制出的“针针灸腧穴文献资料检索系统灸腧穴文献资料检索系统”； 上海中医药大学研制的上海中医药大学研制的“针针灸大全灸大全检索系统检索系统”； 医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘 陕西中医学院研制的陕西中医学院研制的“针灸甲乙经通检系针灸甲乙经通检系统统”； 中国中医研究院研制的中国中医研究院研制的“ACULARSACULARS针灸文针灸文献检索系统献检索系统”。 为研究中医古籍提供了快捷的浏览和检索为研究中医古籍提供了
9、快捷的浏览和检索手段，方便了我们对中医古籍的研究。手段，方便了我们对中医古籍的研究。14医学结构化数据挖掘u医院信息管理系统中的数据挖掘医院信息管理系统中的数据挖掘 从完整的病案信息取得统计原始数据，从完整的病案信息取得统计原始数据，为医疗管理及主管部门的决策提供前瞻性资为医疗管理及主管部门的决策提供前瞻性资料。料。 案例：案例： 刘丹红等人用上呼吸道感染病例的病案刘丹红等人用上呼吸道感染病例的病案首页数据和首页数据和决策树分析法决策树分析法建立病情危重度分建立病情危重度分类评价模型；类评价模型； 15利用利用贝叶斯神经网络贝叶斯神经网络找出抗精神病药物找出抗精神病药物与心肌炎和心脏病发作的关
10、系；与心肌炎和心脏病发作的关系；粗集理论粗集理论用于肺癌的诊断、宫颈癌病变用于肺癌的诊断、宫颈癌病变的检测等。的检测等。 常用数据挖掘方法有很多种，它们常用数据挖掘方法有很多种，它们分别从不同侧面、不同角度反映事物的本分别从不同侧面、不同角度反映事物的本质：质：医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘l统计分析和可视化技术：挖掘不同疾病在不统计分析和可视化技术：挖掘不同疾病在不同年龄段的至于时间、治愈率、平均费用等；同年龄段的至于时间、治愈率、平均费用等；不同疾病的地区分布情况等。不同疾病的地区分布情况等。l决策树、神经网络、粗糙集等：对病历记录决策树、神经网络、粗糙集等：对病历记录挖掘，构造相应
11、疾病的分类模型，并对每种挖掘，构造相应疾病的分类模型，并对每种疾病找出效果较好的治疗方案。疾病找出效果较好的治疗方案。l关联规则：挖掘哪些疾病并发的可能性较高，关联规则：挖掘哪些疾病并发的可能性较高，某些疾病与年龄、性别、居住地、某些疾病与年龄、性别、居住地、17l职业、生活习惯等的关系。职业、生活习惯等的关系。l序列模型挖掘：病人的病情发展情况预序列模型挖掘：病人的病情发展情况预测。测。u中医药领域的数据挖掘中医药领域的数据挖掘（1 1）寻找新药先导化合物）寻找新药先导化合物医学结构化数据挖掘医学结构化数据挖掘 随机筛选与意外发现随机筛选与意外发现定向挖掘定向挖掘 用数据挖掘去寻找先导化合物
12、，指导中药新用数据挖掘去寻找先导化合物，指导中药新药的研究和开发，缩短中药研究开发的周期。药的研究和开发，缩短中药研究开发的周期。（2 2）开发中药复方）开发中药复方 经验开发模式经验开发模式数据挖掘和数据挖掘和KDDKDD技术开技术开（3 3）研究中药指纹图谱）研究中药指纹图谱 用数据挖掘技术去发现和解析中药指纹图谱用数据挖掘技术去发现和解析中药指纹图谱潜在信息，评价和控制中药质量及研究中药潜在信息，评价和控制中药质量及研究中药定量组效之间的关系。定量组效之间的关系。19医学结构化数据挖掘（4 4）中医药信息化研究）中医药信息化研究 对古语言和纯文本为主的中医药理论和实对古语言和纯文本为主的
13、中医药理论和实践进行结构化解释，促进中医药信息结构化、践进行结构化解释，促进中医药信息结构化、中药临床功效的规范化和标准化。中药临床功效的规范化和标准化。u方剂数据库中的数据挖掘方剂数据库中的数据挖掘（1 1）探讨复方配伍规律）探讨复方配伍规律 如姚美村等人用如姚美村等人用关联规则分析关联规则分析技术对治疗技术对治疗消渴病的中药复方配伍的科学内涵进行探索性消渴病的中药复方配伍的科学内涵进行探索性分析研究，建立复方特征数据库。分析研究，建立复方特征数据库。20医学结构化数据挖掘（2 2）药对研究）药对研究l方剂配伍规律的研究需在药对研究的基础上方剂配伍规律的研究需在药对研究的基础上从简到繁进一步
14、深化；从简到繁进一步深化；l高频用药组合分析是对药对分析的扩展。高频用药组合分析是对药对分析的扩展。 如浙江大学用如浙江大学用AprioriApriori算法算法对三对三个数据库中的方剂进行高频用药的知识发现个数据库中的方剂进行高频用药的知识发现和比较，与中国中医药对数据库中收录的药和比较，与中国中医药对数据库中收录的药对进行对比分析，得到一系列实验结果。对进行对比分析，得到一系列实验结果。（213 3）开发面向中医药方剂的数据挖掘平台）开发面向中医药方剂的数据挖掘平台 如浙大设计和开发的面向中医药方剂的数如浙大设计和开发的面向中医药方剂的数据挖掘平台。据挖掘平台。医学结构化数据挖掘医学结构化
15、数据挖掘23面向中医药方剂的数据面向中医药方剂的数据挖掘平台挖掘平台方剂选择系统方剂选择系统数据规范加工以及预数据规范加工以及预处理系统处理系统挖掘算法系统挖掘算法系统高高频分析分析系系统关关联规则分析系分析系统聚聚类/分分类分析系分析系统挖掘算法性挖掘算法性能能评价系价系统医学结构化数据挖掘u中医证候分析中医证候分析（1 1）辨证论治思维模式）辨证论治思维模式多元化遣方用药模式多元化遣方用药模式 利用数据挖掘技术分析病、证、方、药之间利用数据挖掘技术分析病、证、方、药之间的关系和规律，从药方证病的关系分析其制方的思的关系和规律，从药方证病的关系分析其制方的思维模式。维模式。（2 2）对中医证
16、候进行聚类挖掘，寻找与某些症状相）对中医证候进行聚类挖掘，寻找与某些症状相似的证候。似的证候。（3 3）建立和使用针对特殊问题的概化模型）建立和使用针对特殊问题的概化模型 基于数据建模建立智能决策支持系统，加速基于数据建模建立智能决策支持系统，加速中医药现代化、规范化和知识化进程。中医药现代化、规范化和知识化进程。24医学文本数据挖掘u文本数据挖掘概述文本数据挖掘概述u文本数据挖掘的定义文本数据挖掘的定义l文本数据挖掘定义文本数据挖掘定义 从大量文本数据中抽取有效、新颖、从大量文本数据中抽取有效、新颖、可理解、最终可用的、散布在文本文件中可理解、最终可用的、散布在文本文件中的有价值的知识，并且运用这些知识更好的有价值的知识，并且运用这些知识更好地组织信息的过程。地组织信息的过程。25l文本挖掘的独特之处文本挖掘的独特之处 (1) (1)文本结构本身是半结构化或非结构文本结构本身是半结构化或非结构化的，无确定形式且缺乏及其可理解化的，无确定形式且缺乏及其可理解的语义；的语义； (2) (2)涉及到多个学科领域。涉及到多个学科领域。多数文本数据库存放的是半结构化数据。多数文本数据库存放的是
