한의학 온톨로지 구축과 활용 방안

1. 한의학 온톨로지 구축과 활용 방안 한국한의학연구원 김상균 skkim@kiom.re.kr

2. 목 차 1 온톨로지 기반 한의학 지능형 정보체계 연구 2 용어 관리 체계 구축 및 용어 수집 3 기초 온톨로지 구축 및 추론 예제 향후 연구 및 이슈 사항 4

3. 온톨로지 기반 한의학 지능형 정보체계 연구

4. 사업개요 및 목적 한의학 정보화를 통한 전통지식 기반 지능형 사회 실현 온톨로지 기반 한의학 지능형 정보 인프라 구축 전통의학 지식의 표준화 / 체계화 시맨틱 웹 기반 전통의학 지식의 지능화 지능화된 전통의학 지식의 실용화 한의학 용어에 대한 국가 표준 주도 한의학 지식을 통합한 한의학 온톨로지 구축 한의 연구 및 임상에 활용 가능한 지능형 시스템 개발 사업명 : 온톨로지 기반 한의학 지능형 정보체계 연구 지원부처 : 교육과학기술부 사업기간 : 2009~2013년 (5년)

5. 배경 및 필요성 한의사, 연구자 뿐만 아니라 환자, 일반인에게 수준 높은 한의학 지식정보 서비스 제공 필요 한의학 지식 정보 관리 체계 확보를 위해 다양한 분야에서 사용하고 있는 온톨로지를 활용 지능화된 의사 결정 지원 시스템 한의 EMR/EHR 서비스 표준화된 임상 정보 관리 양방 수준의 한의학 정보화 한의사 한의학 용어 데이터뱅크 한의학 용례집 한의학 온톨로지 한의학 지식의 표준화/지능화 연구자 고도화된 의료 서비스 맞춤형 의료 서비스 원격상담 및 원격 진료 서비스 환 자 일반인 한의학 정보 서비스 첨단 맞춤형 한의 정보제공 서비스 유익한 정보를 제공하는 지식포탈 서비스

6. 사업내용 한의학 정보화를 통한 전통지식 기반 지능형 사회 실현 온톨로지 기반의 한의학 지능형 정보체계 구축 한의학 용어의 표준화를 통한 전통의학 지식의 체계화 시맨틱 웹 기반 전통의학 지식의 지능화 한의 연구 및 임상에서의 활용을 위한 실용화 시스템 개발 전통의학 지식의 표준화/체계화 연구 전통의학 지능형 온톨로지 구축 전통의학 지식 정보 활용 시스템 개발 • 용어 관리 체계 구축 및 용어 수집 • 표준 용어 분류체계 제정 • 용어 데이터뱅크 구축 • 용어 표준화 연구 • 용례 사전 구축 • 온톨로지 기반 연구 • 온톨로지 환경 구축 • 온톨로지 설계 • 온톨로지 구축 • 한/양방 온톨로지 연계 방법 및 매핑 연구 • 용어 관리 시스템 구축 • 용어 데이터뱅크 활용 시스템 구축 • 온톨로지 기반 검색 시스템 구축 • 온톨로지 응용 시스템 개발

7. 예상성과 및기대효과 한의학의 모든 지식 정보를 융합한 한의학 국가 포털 서비스 구축 전문가뿐만 아니라 일반인을 대상으로 한 맞춤형 지능 정보 서비스 제공 양방과의 연계를 통해 한의학 연구 및 산업의 발전 촉진 한 의 사 환 자 일 반 인 연 구 자 • 진단 추론 시스템 • 의사결정 지원 • 시스템 • 약재 관리 시스템 • 전자 의무 기록 • 시스템 • 사용자 중심의 • U-health 서비스 • 첨단 원격 진료 • 시스템 • 생활에 유익한 • 한의 관련 검색 • (유명한 한의원, 한의사, 몸/병에 좋은 음식…) • 한의지식용어사전 • 온톨로지 기반 검색 • 시스템 • 한의학 원전 검색 • 시스템 • 전문가용 한의사전 • 약재, 처방, 병증 • 감별 시스템

8. 용어 관리 체계 구축 및 용어 수집

9. 한의학 용어 수집/정제 한의학 용어의 수집/정제 및 표준화 연구 한의학 서적 및 임상자료에서 한의학 용어를 수집하고 정제 UMLS(Unified Medical Language System) 코드 체계에 따라 용어 체계화 용어의 출전을 명시함으로써 용어의 히스토리를 관리 온톨로지 및 활용 시스템 구축에 필요한 한의학 용어 수집 및 정제 약재, 처방, 병증, 침구경혈등의 용어를 표준화하여 온톨로지 및 활용 시스템에서 이용 온톨로지에서 용어들의 구별 요소를 정의

10. 한의학 용어 수집 대상 • 침구학 • 임상본초학 • 본초학 • 방제학 • 동의방제와 처방해설 한의학 서적 한의학 용어 수집 기존 표준화 연구결과물 병의원 진료기록부 • 중풍, 사상체질진단 • 표준한의학용어집 등 • 한의계 기 연구성과물 활용 • 수기의무기록 • 전자의무기록

11. 용어 수집 대상 선정 기준 한의학 서적 • 약재, 처방, 병증, 침구경혈 중심의 한의학 용어 수집 • 한의과 대학 공통 교재 임상기관 진료기록부 • 병원급 • 외래+입원 차트를 모두 얻을 수 있는 병원 • 의무 기록사에 의한 의무기록 관리가 되는 병원 • EMR, OCR, 자체 운영 프로그램이 있는 병원 • 의원급 • - 자체적으로 의무기록의 체계화를 위해 노력한 의원 기 표준화 연구결과물 • 한의계의 표준 관련 연구 성과물 최대한 수용

12. 용어 수집 과정

13. 수집된 용어간 통합 과정 한의학서적 진료기록부 기존 표준용어 here • 현재 임상에서 통용중인 한의학 용어 추출 • 증상 표현을 위한자연어 추출 • 자연어의 형태별 분류 • 타 임상기관 용어 비교 • 서적에서 추출된 용어간 중복검사 • 서적상의 설명과 용례를 바탕으로 한 의미분석 • 각 연구목적 및 활용도 분석 • 용어 코드 및 분류체계 분석 • 서적용어와 임상용어간의 의미분석을 통한 대표개념 선정 • 구축된 용어를 바탕으로기존 표준용어 수용 현황 파악

14. 온톨로지 기반 연구- 기초 온톨로지 구축 및 추론 예제 -

15. 한의학 지식 구성 병기 예후 증후개념 변증지표 병증 증후분석 출전 이명 치법 관련원문 분류 원인 증후감별 상견질병 진단요점 침구 처방 증상 경혈 이명 임상례 효능 금기증 효능별분류 약재 약용부위 효능별분류 출전 체질 금기 용량 부방 금기 성미 속명 수치 용법 약성가 복용법(금기, 제형, 용량, 병증) 이명 작용부위 라틴명 가감법(조건, 병증, 가감, 금기) 과명 기원 학명 약리 유사처방(처방, 가감) 성분 산지 성상 품질

16. 기초 온톨로지 정의 한의 지식의 필수 관계 • 처방은 약재로 구성 • 약재는 처방에 사용 • 처방(약재)는 병증에 효능 약재-처방-병증 관계 특성 통합 온톨로지의 프로토타입 • 약재 온톨로지 • 처방 온톨로지 • 병증 온톨로지 • 침구경혈 온톨로지 기초 온톨로지 가능성과 위험성 • 이명을 포함 • 처방의 특수성 • 출전 통합 온톨로지 시험 구축 명칭으로 지식을 조합

17. 기초 및 통합 온톨로지 • 기초온톨로지는 약재, 처방, 병증 온톨로지의 통합과 각 온톨로지 간의 관계 분석 및 추론 연구를 위하여 일부를 시험 선택 기초 온톨로지 통합 온톨로지 • 침구경혈 포함 • 처방·침구경혈·병증 관계 • 각 온톨로지의 제외된 항목과 명칭 포함 • 약재, 처방, 병증 • 약재·처방·병증 관계 • 효능, 치법

18. 기초 온톨로지 관계도 본초분류 기원물 약재 약용부위 약재 병증 효능병증 관련처방 효능 약재 증상 증상 병 치법 원인 증상 효능 병 복합예 원인 증상 변증 치법 변증 원인 치법 병인 원인 처방 효능 구성약재 효능병증 처방 처방 병용치료 효능병증 출전 출전

19. 온톨로지 추론 기초 온톨로지 기반 추론 규칙 정의 약재, 처방, 병증들간의 관계를 기반으로 추론 규칙들을 도출 기초 온톨로지에 기반하기 때문에 다양한 추론 시나리오를 포함하지는 못함 온톨로지 기반으로 진단 추론 및 학습 방법 제공 온톨로지 기반으로 입력된 증상에 따라 변증을 수행하는 진단 추론 방법 개발 병리학교과서의 103개의 변증을 가지고 진단 추론을 위한 온톨로지를 구축

20. 효능/치법 기반 약재 추천 人蔘 약재명 약재 병증 효능병증 효능 약재 증상 병 효능 치법 補氣 복합병증 효능명 변증 치법 병인 처방 변증명 출전 氣虛症

21. 효능/치법 기반 처방 추천 약재 병증 증상 병 효능 치법 補氣 복합병증 효능명 변증 치법 병인 처방 효능 효능병증 처방 변증명 처방명 출전 氣虛症 四君子湯

22. 동일 처방 추론 [1] 滑石 六兩 粉甘草 一兩 身熱煩渴 증상명 구성약재, 용량 小便不利 中暑 약재 병증 痢 병명 관련처방 증상 증상 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 처방 구성약재 효능병증 처방 출전 처방명 출전 醫學正傳 출전명 益元散

23. 동일 처방 추론 [2] 桂府滑石 六兩 粉甘草 一兩 身熱煩渴 증상명 구성약재, 용량 小便不利 中暑 약재 痢 병명 관련처방 증상 증상 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 처방 구성약재 효능병증 처방 출전 처방명 출전 景岳全書 출전명 益元散

24. 동일 처방 치료 증상 추천 [1] 甘草 四錢 乾薑 二錢 구성약재, 용량 증상명 咽中乾 煩躁吐逆 약재 병증 관련처방 증상 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 처방 구성약재 효능병증 처방 출전 처방명 출전 傷寒論 출전명 甘草乾薑湯

25. 동일 처방 치료 증상 추천 [2] 甘草 四錢 乾薑 二錢 구성약재, 용량 증상명 肺中冷 必眩 약재 병증 多涎唾 관련처방 증상 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 처방 구성약재 효능병증 처방 출전 처방명 출전 金匱要略 출전명 甘草乾薑湯

26. 병인 기반 약재 추천 丹蔘 약재명 약재 병증 효능병증 약재 증상 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 원인 처방 병인명 변증명 瘀血 출전 心血瘀阻證

27. 대체 약재 추천 [1] 淸熱瀉火藥 肝 분류 귀경 淸熱養肝 약재명 효능 明目退翳 密蒙花 약재 병증 微寒 관련처방 성 증상 甘 미 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 구성약재 처방 출전

28. 대체 약재 추천 [2] 淸熱瀉火藥 肝 분류 귀경 祛風熱 약재명 효능 淸肝火 靑葙子 약재 병증 明目退翳 微寒 관련처방 성 증상 苦 미 병 효능 치법 복합병증 변증 병인 구성약재 처방 출전

29. 변증 진단 추론 • 기존 진단 연구 • 단순히 주증, 차증, 설맥의 개수만 가지고 진단 • 온톨로지에 한의사의 주관적 지식이 반영되어 객관적이지 못함 • OWL 공리로 지식을 정의하여 변증 지식이 바뀔 때마다 만족가능성(satisfiability)이나 일관성(consistency)을 체크해야 함 • 진단 추론 연구 • 주증, 차증, 설맥의 개수뿐만 아니라 진단요점을 이용해서 진단의 정확성을 높임 • 병리학교과서의 103개의 변증에서 진단요점을 분석 후 진단요점값을 계산 • 진단요점값을 반영한 진단 추론 온톨로지를 구축 • 개별 한의사가 온톨로지에서 진단요점값 변경을 용이하게 하여 추론 결과를 학습할 수 있게 함

30. 변증 진단 추론 (추론 방법) • 진단 추론 순서 • 환자의 증상이 입력되면 진단 온톨로지에서 증상을 검색 • 증상을 가지는 변증을 리스트하고 각각의 변증이 주증, 차증, 설맥을 몇 개씩 가지는지 계산 • 진단 온톨로지에서 각 변증이 가지는 진단요점값을 계산 • 진단요점값이 1 이상이면 가장 우선순위를 높임 • 주증, 차증, 설맥의 개수에 따라 변증들을 내림차순 정렬 • 결과 분류 • 진단확실 : 진단요점값 1 이상, 주증 또는 설맥 포함 • 진단확실가능 : 진단요점값 1 이상, 주증과 설맥 포함 없음 • 진단가능 : 진단요점값 1 미만, 주증 또는 설맥 포함 • 증상존재 : 진단요점값 1 미만, 주증과 설맥 포함 없음 진단요점 판단 기준을 1로 정의

31. 변증 진단 추론 (온톨로지 구축)- 陽虛證의 경우 - • 진단요점 분석 • 병리학교과서 진단요점 • 寒象(畏寒肢冷), 虛象(倦怠・少氣), 水氣停留(心悸・頭暈)의 세가지 특징을 살핀다 • 진단요점에 해당하는 주증,차증,설맥을 추출한 후 AND, OR, NOT을 이용해 표현 • 寒象(畏寒肢冷 OR 面色淡白 OR 小便淸長) AND 虛象(倦怠無力 OR 少氣懶言 OR 自汗 OR 大便溏薄) AND 水氣停留(口淡不渴 OR 心悸 OR 頭暈) • 온톨로지 구축 • 변증별로 진단요점에 대한 방향성 그래프 생성 • 진단요점값 계산 방법 • 각 증상에 대한 진단요점값 : 1 / (AND Operand 수) • OR는 동일한 값을 부여 • 진단요점값 • 寒象 : 畏寒肢冷 = 面色淡白 = 小便淸長 = 1/3 • 虛象 : 倦怠無力 = 少氣懶言 = 自汗 = 大便溏薄 = 1/3 • 水氣停留 : 口淡不渴 = 心悸 = 頭暈 = 1/3 RDF의 Seq Collection 이용 : 변증 P의 어떤 증상 S에 대한 진단요점 값이 X임을 표현

32. 변증 진단 추론 예제 - 陽虛證의 경우 - • 환자 증상 입력 : 畏寒肢冷, 倦怠無力, 口淡不渴 • 각 증상을 가지는 모든 변증을 온톨로지에서 검색 : 陽虛證, 陰陽兩虛證, 腎氣虛證, 腎陽虛證, 脾陰虛證, 寒痰證 • 각 변증이 주증, 차증, 설맥을 몇 개씩 가지는지 계산 • 陽虛證 : 주증(畏寒肢冷,倦怠無力), 차증(口淡不渴) • 陰陽兩虛證 : 주증(畏寒肢冷,倦怠無力) • 腎氣虛證 : 주증(倦怠無力) • 腎陽虛證 : 주증(畏寒肢冷) • 脾陰虛證 : 차증(倦怠無力) • 寒痰證 : 차증(口淡不渴) • 각 변증이 가지는 진단요점값을 계산 • 陽虛證 : 1 • 陰陽兩虛證 : 1/2 • 腎氣虛證 : 1/2 • 腎陽虛證 : 1/2 • 脾陰虛證 : 1/3 • 寒痰證 : 1/2 • 진단요점값과 주증, 차증, 설맥의 개수에 따라 변증들을 내림차순 정렬

33. 변증 진단 추론 프로토타입

34. 향후 연구 및 이슈 사항

35. 향후 연구 및 이슈 사항 [1] 한의학 지식의 온톨로지 개념화 어려움 추론(활용) 시나리오와 한의학 개념의 온톨로지 모델링간에 격차 존재 병증의 경우 병명이나 증상을 정의할 때 기전, 정도, 부위등 여러 요소를 같이 고려해야 함 心血瘀阻證 혈부축어탕 心血瘀阻證 소복축어탕 처방 변증 변증 처방 병기 병기 병인 병위 병인 병위 瘀血 瘀血 신체 정신 신체 정신 심장 자궁

36. 향후 연구 및 이슈 사항 [2] 변증 진단 추론 연구 병증, 증상 용어 및 임상 진료 프로세스 표준화 작업 변증에 대한 증상 가중치 연구 痰氣互結證 痰氣互結證 처방 처방 약재 변증 변증 약재 병기 병기 증상 증상 脹悶 疼痛 병인 병인 氣機鬱滯 氣機鬱滯 • 온톨로지 : 痰氣互結證은 인체의 氣機가 소통되지 않고, 울체되면 가벼운 경우는 脹悶하고 심한 경우는 疼痛이 생긴다 정도 정도 • 사용예제 : 가벼운지(脹悶) 심한지(疼痛)에 따라 처방 선택 또는 처방의 약재를 가감 가벼움 심함

37. 향후 연구 및 이슈 사항 [3] 한의학 용어에 대한 명확한 정의가 어려움 유사한 처방이지만 이름이 다르거나 내용이 약간씩 다름 한의 서적 지식과 임상 지식간에 차이가 존재 용어 관리 프로세스

38. 향후 연구 및 이슈 사항 [4] 한의학 온톨로지 기반의 활용 시스템 구축 한의학 온톨로지를 활용하면 좋은 시스템이 무엇인가? 실제 임상에서 필요한 시스템(예. 진단 지원 시스템, EMR) 이 구축 가능한가? 寒滯肝脈證 성 변증 寒 약재 熱 증상 병기 冷痛 병성 寒 熱 증가감소 加重 減

39. Q & A