绝经综合征中医证治规律的挖掘系统架构设计.pdf
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1、第7 卷第2 期 2 0 0 8 年6 月 广东轻工职业技术学院学报 J O U R N A LO FG U A N G D O N GI N D U S T R YT E C H N I C A LC O L L E G E V 0 1 7N o 2 J u n 2 0 0 8 绝经综合征中医证治规律的挖掘系统架构设计幸 陈燕升1沈亚诚2王小云3 ( 1 广东轻工职业技术学院,广东广州5 1 0 3 0 0 ;2 广东药学院,广东广州5 1 0 2 4 0 ; 3 广州中医药大学第二临床医学院,广东广州5 1 0 t 2 0 ) 摘要:本文在国家“十五”攻关课题妇女更年期综合征中医证治规律研
2、究所取得的 成果数据库上,设计采用三层架构技术并基于互联网构建的绝经综合征中医证治规律的 数据挖掘模型与系统框架,克服目前中医证候规律研究中普遍存在的技术单一和临床专 家对挖掘结果评估权不足的问题。以此实现专家在线进行绝经综合征中医证治规律研究; 提供在线新案例添加功能,使数据库能不断充实扩大为中医海量数据,为有关医生提供在 线证治指导服务。 关键词:中医证治;数据挖掘;架构设计 中图分类号:R 一3文献标识码:A文章编号:1 6 7 2 - 1 9 5 0 ( 2 0 0 8 ) 0 2 - 0 0 0 1 - 0 4 绝经综合征中医证治规律的数据挖掘与应用 研究是广东省2 0 0 7 年科
3、技攻关项目,以国家科技 “十五”攻关课题妇女更年期综合征中医证治规律 研究所建立的数据库为基础,该数据库含有确诊 为妇女更年期综合征的4 2 4 例规范化数据,这些数 据来自全国参加该项目的七家大医疗单位。其中广 州中医药大学第二临床医学院( 广东省中医院) 为 主持单位。在课题实施和数据采集过程中严格按照 G C P 规范进行试验全过程的质量控制,数据库主要 以国际公认的疗效评价指标K u p p e r m a nI n d e x ( K I ) 症状评分标准,更年期生存质量量表( M e n o p a u s e S p e c i f i cQ u a l i t yo fL i
4、f e ,M E N Q O L ) 和国内中医药行 业公认的中医证侯评分及相关的生化指标为基础, 数据维数高,含有近二百个变量指标,本文以此为主 题建立多维数据库,设计采用数据挖掘技术( 如关 联规则、聚类分析、决策树、贝叶斯网络等) ,建立能 给用户提供算法参数值与约束条件的修改权的半开 放数据挖掘模型组,结合专家的专业分析和临床实 收稿日期:2 0 0 8 0 4 1 8 基金项目:广东省2 0 0 7 年科技攻关项目( 项目编号: 2 0 0 7 8 0 3 1 4 0 2 0 0 2 ) 作者简介:陈燕升( 1 9 7 9 一) ,男,硕士。 际,对数据库进行整理挖掘、探索性分析,挖
5、掘证治 规律中最有价值的关系规则,使其能够为广大临床 医生提供证治指导服务,促进中医药标准化客观化。 这一创新方法可以克服目前中医证候规律研究中普 遍存在的技术单一和临床专家对挖掘结果评估权不 足的问题。以半开放的数据挖掘模型组为核心构 件。采用灵活的、程序模块相对独立的三层架构技术 开发基于互联网的绝经综合征中医证治规律挖掘临 床应用与研究软件系统。以此实现专家在线进行绝 经综合征中医证治规律研究,并提供在线新案例添 加功能,使数据库能不断充实扩大为中医海量数据, 并为有关医生提供在线证治指导服务,这也是本文 的另一创新点。 2系统架构总设计 本文选择三层架构 1 与B S 2 结构技术设
6、计项目应用系统软件,利用三层架构的各自独立模 块特性半开放数据挖掘模型设计及算法的更新与封 装,利用B S 的网络结构模式解决从不同的地点, 以不同的接入方式( 比如L A N ,W A N ,I n t e r n e t I n t r a n e t 等) 访问和操作共同的数据库,并架设利用数 字密钥技术有效地保护数据平台和管理访问权限, 从而实现数据访问、查询、添加、修改等功能,以完成 课题提出的任务:在线证治指导服务,并提供在线新 万方数据 2 广东轻工职业技术学院学报 第7 卷 案例添加功能,使数据库能不断充实扩大为中医海 量数据等软件系统需求。 系统体系架构分层形式为表现层( U
7、 IL a y e r ) 、 业务逻辑层( B u s i n e s sL o g i cL a y e r ) 和数据访问层 ( D a t aA c c e s sL a y e r ) 三层架构 3 ( 如图1 系统架构 组织图) ,采用基于N E T 技术的分布式多层应用体 系架构,按照企业级应用系统设计模式,将中心端系 统再细分为多个层次和结构划分,分为W e b 层、 A P P 层、数据层,W e b 层和A P P 层放置在同一I I S 环 境中,保证了两者之间最高的效率,并提高系统的可 靠性和稳定性。A P P 层根据本项目数据挖掘构件与 算法封装两个特殊的设计需要将其
8、划分为业务规则 层( C t r l 业务控制类) 和数据访问层( E n t i t y 实体 类) ,以提高该模型的可靠性和扩展性。中间层实 现所有的业务逻辑,通过提供一个统一的业务功能 调用接口,由相应实现业务功能的控制类调度相应 的实体类来完成。控制类为业务功能调用的开始执 行者,收到业务功能调用请求后,执行控制类中相应 的业务逻辑,在需要时调用实体类操作数据层的数 据。 为W E B 层提供一个统一的业务功能的调用接口, 由多个实现业务功能( 如数据挖掘模型组用C # 以 C o m 的标准编写) 的控制类和实体类组成。控制类 为业务功能调用的开始执行者,收到业务功能调用 请求后,执
9、行控制类中相应的业务逻辑,在需要时调 用实体类操作数据层的数据,如本项目设计在线临 床专家选择挖掘模型组的挖掘构件( 关联规则构 件、分类分析构件及聚类分析构件) 后系统执行控 制类中的相应业务逻辑自动选取算法,并调用数据 层的数据进行实体类的计算,这就是数据访问层的 功能。 ( 3 ) 数据存储层:数据层主要由数据库表及相 关支撑软件组成,提供对数据的存储、业务信息的数 据库模式表示以及数据存储逻辑的维护和管理。系 统采用基于A D O N E T 的全新的数据库访问框架, 这是因为该框架基于非连接模型能在很大程度上 降低对多访问给数据库服务器的压力,它还支持界 面控件绑定,简化客户端软件的
10、开发功能,有强大的 D a t a S e t 类,在内存中进行一系列的数据操作,并可 以在网络上传输基于X M L S e h e m a 架构的数据,满足 了本系统的应用特性。 3系统解决方案设计 绝经综合征中医证治规律的挖掘系统框架设计 基于N E T 架构,客户端使用A c t i v e X 组件及J a v a S c r i p t 脚本来丰富界面表达能力。数据库采用S Q L S e r v e r2 0 0 5 ,并结合C 撑N E T 应用来构建。 3 1 系统物理拓扑图 在B S 这种结构下,用户工作界面是通过 W W w 浏览器来实现,除极少部分事务逻辑在前端 ( B
11、r o w s e r ) 运行外,大多数或者说主要事务逻辑都是 在服务器端( S e r v e r ) 运行并实现,这就是所谓三层 图1 系统架构组织图 架构结构。B S 结构能就简化客户端电脑载荷,同 ( 1 ) W E B 层:W E B 层提供绝经综合征中医证 时也有利于本项目的半开放式设计和系统维护、升 治规律的数据挖掘与应用系统的用户界面,负责处级,降低成本与减少工作量。我们充分利用B S 技 理与操作者的交互,为医生或在线专家提供操作数 术架构模式的特点,通过I n t e r n e t 、V P N 或专线的方 据,并根据医生或在线专家的反馈信息将返回的数 式与全省各地的各
12、级医院、科研机构、中医药大学组 据通过一定的形式在用户界面上表述。此层包括客 成的局域网络互联,通过数字证书或数字签名等形 户端界面逻辑如数据查询、新病例添加和应用服务 式验证后为用户提供客户端浏览器以开展在线临床 端数据表示逻辑如数据挖掘分析、在线专家评价等。 研究、临床指导、病例添加与病症、证候、专家评价等 ( 2 ) A P P 层:A P P 层实现绝经综合征中医证治 业务。如图2 物理拓扑图。 规律的数据挖掘模型与系统框架的所有业务逻辑, 万方数据 第2 期 陈燕升等:绝经综合征中医证治规律的挖掘系统架构设计 3 oo l 活国砖公翩脯 活件盛I 第砖* 埘,磊l 湛t 矗 r -
13、一一一_ 。- - - _ _ ,_ ,。+ 一_ _ - r 一。- - _ l 图2 物理拓扑图 3 2 系统技术路线设计 图3 系统技术路线 3 3 半开放的挖掘模型组功能设计 半开放式数据挖掘模型组为该系统的核心构 件,它被设计成封装了多种数据挖掘算法( 如A p r i o r i 算法、F P t r e e 算法、贝叶斯分类算法、判定树分 类算法、神经元网络算法、K 邻居算法、D B S C A N 算 法等) 叱5 1 、并具有调整挖掘算法参数或设置约 束条件功能的构件库。其功能是挖掘出与临床结论 基本一致的关系规则( 如中医症状与证候之间的关 联规则、中医症状与西医症状之间的
14、关联规则、证候 与生存质量之间的关联规则、中医症状与检验指标 值之间的关联规则等) ,建立证治规则数据库,从而 实现远程为临床医生提供在线证候诊断指导服务等 功能。 本文设计的挖掘模型组工作流程( 如图4 挖掘 模型组工作流程图) :使用数据挖掘工具能根据设 定的距离或相似程度大小进行归类,对属性( 指标) 进行约简,去掉一些影响较小的属性,并进一步做主 成份分析,确定相关属性出现的频度及其权重系数; 运用改进的关联规则挖掘各种症状之间、证候与症 状之间等的关联关系;运用粗糙集方法,对挖掘出的 关系规则进行压缩和提炼;对经过聚类分析及主成 份分析的数据,将提炼后的规则进行比较分析和临 床评价,
15、将可行的证治规则价值加I 后保存到证治 规则数据库中。 4总结 图4 挖掘模型组工作流程图 在基于互联网的绝经综合征证治规律挖掘系统 架构设计上本文按照软件工程的方法描述以挖掘模 型组为核心,以多维仓库为基础,设计基于B S 结 构的绝经综合征中医证治规律挖掘与应用系统的系 统架构组织、物理拓扑、系统架构组织图以及系统重 点业务流程图等并提出A D O N E T 的数据库访问框 架。从以上系统架构设计构思可以看出本文对系统 架构的搭建思路和架构技术的选择完全满足课题的 系统与功能需求,将项目特性与性能最大化,为后续 的软件程序独立开发、程序与构件的复用添加修改、 数据库平台的搭建与升级提供、
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- 绝经 综合征 中医 规律 挖掘 系统 架构 设计
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