一种基于知识图谱的药物相互作用动态评估方法与流程

本发明涉及一种药物作用评估方法，具体涉及一种基于知识图谱的药物相互作用动态评估方法，属于医学信息学领域。背景领域药物-药物相互作用(drug-drug interactions，ddi)可引发患者的许多不良反应，现已成为公共卫生的严重威胁之一。药物相互作用广义上是指联合用药时所发生的疗效变化。疗效变化虽然有多种多样表现但其结果只有两种可能性:作用加强或作用减弱。从临床角度考虑,作用加强可表现为疗效提高,也可表现为毒性加大；作用减弱可表现为疗效降低,也可表现为毒性减轻。因此在联合用药时,应达到临床期望得到提高疗效和(或)减轻毒性的目的。力求避免其中某药的毒性加大和(或)疗效降低等不良药物相互作用。之前的研究，在分析药物相互作用的时候往往是只考虑药物两者结合是否会有相互作用，而忽视了药物在患者体内的排泄周期，只要合理的控制用药时间给出合适的用药医嘱，即使在一次就诊中开出了存在相互作用的药物，也可以通过合理的调整周期来使用，从而实现更精细化的临床用药指导。然而，由于药物在不同的患者体内排泄周期不一样，药物排泄周期尤其是与患者肝肾功能情况相关，同时药品相关的知识丰富，语义关系复杂，需要更加高效的知识存储与推理服务能力。

背景技术：

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于知识图谱的药物相互作用动态评估方法，该方法基于药物相互作用和代谢动力学构建知识图谱，结合患者个体特征信息，得到关于药物相互作用的动态过程，该方法有效解决了传统的药物相互作用中对不同患者无法精确用药的问题，实现了临床精准化用药的目的，有效的降低了临床药物不良反应事件的发生率。

2、为实现上述技术目的，本发明提供了一种基于知识图谱的药物相互作用动态评估方法，包括：

3、s1.根据药物代谢动力学和药物相互作用构建药品知识图谱；

4、s2.采集患者个体特征信息并计算患者的肝、肾功能状态；

5、s3.根据药品知识图谱、患者个体特征信息和患者的肝、肾功能状态进行药物相互作用分析推理；

6、s4.将药物相互作用分析推理结果以集合i方式输出，经优化后形成患者个体化药物临床建议。

7、作为一项优选的方案，所述药品知识图谱的构建过程包括：

8、s1-1.根据药物信息数据库和药物使用说明书获取药物静态相互作用关系数据和药物代谢数据；

9、s1-2.将药物静态相互作用关系数据和药物代谢数据剔除冗余数据和降噪后，得到由核心概念和核心概念之间语义关系组成的药品知识图谱。

10、作为一项优选的方案，所述核心概念包括：药品，药物，相互作用，用药场景，用药用途，度量范围，代谢单位，人群，肾功能状态，肝功能状态，生理状态和疾病。

11、作为一项优选的方案，所述语义关系包括：主要成分，观测场景，作用来源，临床建议，作用效果，用药方式，用药人群，半衰期，定义约束，上限制，下限值，度量单位和年龄范围。

12、作为一项优选的方案，所述患者个体特征信息包括：年龄，性别，体重，生理状态，肾功能检测数据、肝功能数据和医嘱信息。

13、作为一项优选的方案，所述医嘱信息包括：用药名称、用药途径和用药执行时间。

14、作为一项优选的方案，所述肾功能检测数据包括血清肌酐scr。

15、作为一项优选的方案，所述肝功能检测数据包括：谷丙转氨酶alt、谷草转氨酶ast和血清总胆红素tbi。

16、作为一项优选的方案，所述肾功能状态的计算过程为：

17、s2-1.根据血清肌酐scr结果信息，结合年龄、性别，得到肾小球过滤指标gfr，其计算过程为：

18、

19、其中，若gfr>＝90则认为肾功能s为正常；若60<gfr<89则认为肾功能s为轻度下降；若30<gfr<59则认为肾功能s为中度下降；若15<gfr<29则认为肾功能s为重度下降；若gfr<15则认为肾功能s为肾衰竭。

20、作为一项优选的方案，所述肝功能状态的计算过程为：

21、s2-2.所述肝功能状态的计算过程为：根据谷丙转氨酶alt、谷草转氨酶ast和血清总胆红素tbi分别评估肝功能状态，再通过综合三个指标结果得出最终肝功能状态，其中，根据谷丙转氨酶alt指标评估方法如下：

22、

23、根据谷草转氨酶ast指标评估方法如下：

24、

25、根据血清总胆红素tbi指标评估方法如下：

26、

27、结合上述指标，得到最终肝功能状态g：

28、g＝union(galt,gast,gtbi)；

29、其中，union函数为三个检验指标中最严重的肝功能状态。

30、作为一项优选的方案，所述药物相互作用分析推理的过程包括：

31、s3-1.将患者个体特征信息和患者的肝、肾功能状态、患者用药医嘱集合d＝{d1,d2,d3..dn}输入至药品知识图谱g中，其中，用药医嘱数量为n，任意一条用药医嘱di(di∈d)，对应的药品名称di.name,用药途径di.means以及用药时间di.time；

32、s3-2.将所输入的各项信息与知识图谱g进行对齐处理分别得到人群实体c、药品实体集合e、用药途径实体集合m，其中，所述人群实体c根据患者个体特征信息得到，所述药品实体集合e根据用药医嘱信息集合d得到，所述用药途径实体集合m根据用药医嘱信息d得到；

33、s3-3依次分析用药医嘱信息集合d中的每一条用药医嘱di，提取其中对用药品的所有用药场景、用药人群和用药方法的相关信息，最终，得到与人群相对应的用药场景实体oi，所有用药场景实体oi构成的集合记为o；

34、s3-4依次分析每条用药医嘱di及其所对应的用药场景实体oi，构建出所用药物在患者体内的排泄周期，并绘制用药医嘱关于排泄周期的时间线；

35、s3-5患者所有用药的排泄周期时间线后，对所有排泄时间交叠的药物进行相互作用分析，得到相互作用实体集合i。

36、作为一项优选的方案，所述相互作用实体集合i的分析过程为：

37、s3-5-1.根据药品实体集合e，结合药品知识图谱g中，获取到对应药物实体集合f，f＝{f1,f2,f3…fn}，即药品实体ei对应的主要成分为药物实体fi；

38、s3-5-2.依次分析每个药物实体fi(fi∈f)，初始化相互作用实体集合i；

39、s3-5-3.结合药品知识图谱g中，找到药物实体fi存在的所有相互作用实体集合，依次分析每个相互作用实体，同样根据语义关系找到对应的药物实体集合m，当并且m中所有药物实体与的用药医嘱关于排泄周期的时间线同时有交集，那么就将当前相互作用实体纳入到相互作用实体集合i中，当分析完所有的药物实体fi后，最终获得分析出的相互作用实体集合i。

40、作为一项优选的方案，所述患者个体化药物临床建议的输出过程为：

41、s4-1.若相互作用实体集合i为空集，则表示当前患者用药方案不存在相互作用情况；

42、s4-2.若相互作用实体集合i不为空集，则依次分析每个相互作用实体，结合药品知识图谱g和排泄周期的时间线给出相互作用信息，所述相互作用信息包括：禁止合用、谨慎合用和可以合用。

43、相对于现有技术方案，本发明的有益技术效果为：

44、1)本发明所提供的评估方法基于药物相互作用和代谢动力学构建知识图谱，结合患者个体特征信息，得到关于药物相互作用的动态过程，该方法有效解决了传统的药物相互作用中对不同患者无法精确用药的问题，实现了临床精准化用药的目的，有效的降低了临床药物不良反应事件的发生率。

45、2)本发明所提供的技术方案采用本体技术，构建了一套支撑药物相互作用动态及个性化评估的药品知识图谱，同时该知识图谱模型能够有效支撑药品知识的客观描述，并且在分析过程中充分考虑患者个体化信息和药物代谢特性，从而实现了关于患者用药过程中相互作用的动态评估。

46、3)本发明所提供的技术方案可实现用药过程的全过程分析，用药前、用药中及用药后均可实现对药品相互作用的动态分析，对用药策略进行实时监控和调整。