世界卫生组织1978年发布了国际医学操作分类ICPM (International Classification of Procedure in Medicine)，目前正在构建基于ICPM的国际卫生干预分类标准ICHI (International Classification of Health Interventions)^[1]。同时，不同国家也在根据各自的国情在ICPM的基础上建立自身的卫生干预分类标准并定期更新。其中，以美国的ICD-9-CM-3 (International Classification of Diseases,Clinical Modification of 9th Revision,Volume 3)应用最为广泛。ICD-9-CM-3与美国医学会(American Medical Association，AMA)开发的当代医学术语集、当代牙科术语集等共同组成了美国的医疗服务操作编码体系^[2]。随着时间的推移，ICD-9-CM-3已不能适应美国医疗机构住院手术与操作分类的需求，因此美国在2015年10月正式实施ICD-10-PCS (ICD-10 procedure coding system)来替代ICD-9-CM-3。中国早期使用美国ICD-9-CM-3的中文翻译版作为手术操作的编码标准，2006年开始研发属于自己的医疗服务操作分类与编码体系CCHI (Chinese Classification of Health Interventions)，并已于2014年6月开始实施以逐渐替代ICD-9-CM-3。

在信息化时代，新标准的实施都离不开相应信息系统的支持，这就需要对卫生干预分类的结构进行分析并进行相应的计算机建模。已有少数学者对手术操作分类相关标准的编码规则及编码结构进行比较分析，但并未对卫生干预分类标准进行相关的计算结构化和信息建模^[3-4];也有部分学者对某个手术操作标准(如ICD-9-CM-3)进行编码系统的设计，尝试将手术操作编码工作进行信息化^[5-6]。但目前尚未有通过对卫生干预分类标准进行系统分析来进行计算机结构化和信息建模的研究，也未见对这些CHI标准进行结构化的知识描述，更未有针对这些标准的应用需求进行关联转换的研究。因此，为了实现中国CHI标准的信息化以及为与之相关的医疗决策与管理的信息系统提供基础，急需对当前CHI标准的结构进行分析并进行计算机建模。为此，本文将研究这一应用导向性问题，通过建立包括面向知识的本体模型(ontology)、面向程序开发的UML模型和面向数据管理的ER模型，研究CHI标准的信息化。其中，利用本体模型可保证医疗服务操作知识与应用需求描述的正确性，建模结果同时也可作为医学知识库中卫生干预部分的雏形；建立UML模型有利于对应用功能与程序的理解并管理整个系统开发过程；而ER模型则是信息模型中最终可运行的物理模型，是未来信息系统运行的核心。

由于存在着多个标准的问题，为满足实际应用中对不同标准的转换要求，还需要研究不同标准的映射模式。由于不同标准中条目名称以及编码结构的差异，需要定义能将不同标准中属于同一知识概念的条目关联起来的结构。

综上所述，有关卫生干预分类信息建模的研究，首先需要分析卫生干预分类标准的分类与编码结构，识别分类所依据的特征或分类轴心；其次按照先宏观再微观的顺序依次构建本体模型、UML模型和ER模型；再次研究并给出不同标准之间的关联模式，并据此在ER模型中实现现有国内正在使用的各卫生干预分类标准之间的关联；最后构建了可支持基于干预分类标准的医疗决策与医疗管理数据库系统。

1 卫生干预分类的编码结构分析

分类轴心是指对事物进行分类时所使用的描述属性，它是事物分类的依据；不同的卫生干预分类标准使用多项轴心来进行分类，以反映不同的分类原则。一般一个分类系统会使用多个分类轴心，有些是关键性的，有些是辅助性的。所有分类轴心按重要性进行排列，从而形成了各类标准的分类体系；如果各个分类轴心自身有编码，那么代表不同分类轴心的编码排列就构成了这一分类系统的编码体系，或称为编码结构。编码结构定义了每个(或组)编码位(即分类轴心)所对应的含义和取值范围。

下面针对目前国际、国内具有代表性的各种卫生干预分类标准的编码结构进行分析，目的是识别出不同标准使用的分类轴心及异同，并进行汇总为后续的建模研究打下基础。这些标准包括：ICHI、ICD-9-CM-3、ICD-10-PCS和CCHI。

1.1 ICHI

为进一步建立国际通用的卫生干预分类标准，世界卫生组织从2010年开始构建国际健康干预分类ICHI，2012年10月发布了ICHI-alpha 版本，2014年发布了ICHI-alpha 2版本，目前还在继续修订^[1,7-8]。ICHI按对身体干预、运动干预和环境干预分为3个部分，如表1所示。

表1所示的第一部分：身体与功能干预为标准的主要部分，含有12个章节；第二部分：活动参与方面的干预含有1个章节；第三部分：环境与健康习惯的干预含有2个章节，每章都赋有从AA到VZ的2位英文字母编码。

从编码结构角度分析，ICHI定义了3个分类轴心，分别是目标轴心、动作轴心和措施轴心。其编码结构如表2所示。一个完整的ICHI编码是由7个字母组成的，其中前3个字母用来描述目标轴心，中间的2个字母用来描述动作轴心，最后的2个字母用来描述措施轴心^[7-8]。如编码ABA FA AE(经皮的脊髓切开术)，其目标轴心是ABA(脊髓)，动作轴心是FA(切开术)，措施轴心是AE(经皮的)。

并不是每个ICHI条目都会包括这3个轴心。目标轴心的第3位、动作轴心、措施轴心是随着每章的展开在细分条目中逐步给出的，因此ICHI中的有些条目，特别是位于分类结构中的高层条目是不会包括全部上述3个轴心的，只有位于整个分类体系的最底层条目才会具有包含了全部3个轴心定义的完整编码。

1.2 ICD-9-CM-3

ICD-9-CM-3为美国创建的标准，目前在中国使用的ICD-9-CM-3(中文翻译版)包含2部分，即类目册和汉语拼音字母顺序索引册，类目册为主要分类描述，其各章内容及编码如表3所示。在表3中，类目册共有17章，分非手术性操作和手术性操作两大类。非手术性操作包括第一章和第十七章，手术性操作包括第二章到第十六章^[9]。

“手术性”是ICD-9-CM-3的一个大的分类轴心，除此之外还有解剖系统、解剖部位和手术术式3个分类轴心。手术性操作各章首先以解剖系统为分类轴心，如第一章为神经系统手术、第二章为内分泌系统手术等。每章的类目会使用不只一个分类轴心，如第二章中类目同时用解剖部位和手术术式2个轴心来分，如表4所示。

这些类目首先以解剖部位的轴心进行分类，分为“颅、脑和脑膜” “脊髓和椎管结构” “颅和周围神经”和“交感神经或神经节”，然后再继续以手术术式的轴心进行分类，如颅、脑和脑膜的手术分为“01 颅、脑和脑膜的切开术和切除术”和“02颅、脑和脑膜其他手术”。

类似的，每章的亚目和细目也会同时使用解剖部位和手术术式2个分类轴心，

也可以说是类目的一个细分，如表4所示的第三章的“06甲状腺和甲状旁腺的手术”下的亚目分类轴心有手术术式和解剖部位。可以说手术类的描述必须同时包含手术对象的解剖系统、部位及手术方式。这种一个段位同时由多个分类轴心组成的编码结构是不符合数据库设计范式的，为便于计算机的处理需要重新结构化。

1.3 ICD-10-PCS

ICD-10-PCS是美国医疗保险与医疗补助中心CMS (Centers for Medicare and Medicaid Services)于1993年委托3M健康信息系统咨询公司依据ICD-9-CM-3开发的手术操作分类系统，于1998年发布，

从那时开始每年更新一次^[10-11]。由于ICD-9-CM-3越来越不能满足美国医疗机构手术操作分类的需求，美国在2015年10月用ICD-10-PCS代替ICD-9-CM-3标准^[12]。ICD-10-PCS的代码数有90 000项之多，共分为16章，如表5所示。

ICD-10-PCS编码结构是由7位字母或数字构成的，如表6所示。其中，每个码位代表一个分类轴心，每个分类轴心可以有34个取值，即24个英文字母(O和I未使用以避免与数字0和1混淆) 加10个阿拉伯数字^[11]。

从表6可以看出，除第1和第7位分类轴心不明外，其他分类轴心的定义都很清楚。另外，根据表5对章进行分析，发现它是按不同的领域进行卫生干预分类的，即领域也可作为一个分类轴心。ICD-10-PCS也是使用分类轴心最多的操作标准。

1.4 CCHI

CCHI包括正文和附件，正文有11章，其中第十一章是留给临时过渡类操作编码用的，附件是对项目的各部分编码进行说明，各章内容及分布结构如表7所示。

正文主要包括3栏，第1栏是操作项目编码，第2栏是项目名称，第3栏是项目内涵。项目内涵是指对该项目操作过程中所必需的操作过程、主要步骤、技术服务内容的描述，以及在操作过程中主要涉及的设施、设备等等。这一栏包含了很多分类信息，在建模时需要进行结构化处理。

在CCHI中，所有由麻醉科医生完成的麻醉(不包括临床医生完成的局麻)、各种病理学检查及项目操作中需要使用的药品，均未列出^[13]。

CCHI各章项目的编码结构不一样，有些章节的码位具有明确的含义。表8是CCHI部分章节(F、H、K)的编码结构。

表8中每个码位都给出了分类轴心的名称和取值范围，从中可以发现CCHI使用的分类轴心有领域(章)、解剖系统、操作部位、基本操作(术式)、方法(入路)。如编码HDC75301，H表示章节(临床手术治疗)，D表示系统(内分泌系统)，C表示操作部位(甲状腺)，75表示手术术式(全切术)，3表示入路(开放)，01表示顺序码、无修饰符。另外，对于名称中非核心要素信息的处理，目前在主码中采取相同编码，仅以顺序码区分。必要时采用修饰符来区分更具体的信息，修饰符是为了便于未来空间的扩展^[13]。从使用的顺序码与修饰词可以看出，由上述轴心构成的分类又可进一步细分为多种不同的情况。

CCHI的实施刚刚起步，有很多医院目前是同时使用ICD-9-CM-3和CCHI的，考虑到今后历史数据的引用，需要在已有的标准与新标准间建立映射关系。

2 卫生干预分类信息建模

明确了各卫生干预标准的编码结构及所使用的分类轴心后，就可以进行建模研究了。首先是通过概念上的分类汇总识别出卫生干预的本体，进而进行本体建模；其次基于此本体概念模型，进一步建立面向系统开发的UML模型；最后将上述模型转换为相应的实体，并按数据库设计规范建立ER模型和数据库。

2.1 卫生干预分类本体模型

1) 从分类概念出发识别本体。

本体模型的本质是客观事物的分类及描述，而分类的形成是由于在各分类轴心的取值不同而形成的，因此分类轴心及其取值范围是一个分类体系的元数据，也是本体描述的基础。

如前所述，不同的干预分类标准对操作项目的划分方式不同，采用的分类轴心也略有不同。将所有这些分类轴心进行汇总，如表9所示。在分类中，会有2个重要的概念，一个是分类对象本身，另一个就是分类所使用的分类轴心。在卫生干预分类标准中，每个分类轴心代表一个描述干预的属性，依据属性值决定的干预分类形成了不同干预的概念，而决定分类的分类轴心本身也是进行分类的重要概念。在本体论中每个概念一般对应一个本体。由此可以识别出卫生干预分类中的本体有干预本身及表9中列出的分类轴心。

2) 卫生干预分类本体模型。

基于上面对不同标准的本体分析，可以汇总出一个包含了5个二级卫生干预概念和7个三级卫生干预概念，外加9个二级分类轴心概念，如表10所示。这些本体可在本体建模中作进一步的本体描述。本文使用了Protégé作为工具对卫生干预分类进行建模，如图1所示。

图1的左侧为本体的层次结构，右侧为左侧选中的本体的属性，这些属性定义了卫生干预本体与不同分类轴心本体之间的关系，而在描述这些轴心时又可进一步确定每个分类轴心的取值，一个干预本体(分类)就是由一组定义了值域范围的分类轴心所确定的。干预本体的层次结构依照Protégé的建模规则置于在名为“thing”的本体之下，如图1所示，干预分类的2个大本体：卫生干预与分类轴心列于“thing”之下。这2个本体依据各自的分类轴心可作进一步的分类，逐层向下，越分越细。

图1所示的选择条目为“卫生干预→治疗性操作→临床手术治疗→经鼻内镜脑膜修补术”，其各个轴心取值分别为：入路(hasApproach)为“经皮内窥镜”，术式(hasProcedure)为“修补术”，解剖系统(hasSystem)为“中枢神经系统”，解剖部位(hasSite)为“脑被膜”。

本体识别只是本体建模的第一步，其后还有很多定义的工作要做，但识别出的本体已经可以为后续UML模型与ER模型的构建奠定基础。

2.2 卫生干预分类的UML模型

基于知识的本体建模能够保证需求描述的正确性和完整性，但本体模型却不是面向软件系统开发的，无法直接作为系统设计时需求规格说明文档中的模型和用于后续指导软件系统开发人员进行系统的开发。统一建模语言(UML)是目前软件行业最为主流的建模语言，UML可用于系统设计人员描述用户的系统需求，用来直接指导系统开发人员进行系统的实现，已成为面向对象建模的标准^[14]。

UML模型的基本单元为“类”。类是建模过程中对客观存在进行抽象分类的结果。这一思想与本体的分类建模完全一致。因此本文是可以使用本体的建模结果来指导UML类的定义，然后再依据UML的建模规则，对这些类进行更进一步的系统设计。建模的主要结果——类图，如图2所示。

在图2中，卫生干预分类的类模型包括2方面的类，即卫生干预分类和分类轴心类。图2的上部首先展示了分类轴心类，它包括的类有：手术术式、系统、解剖部位、入路、装置、疾病性质、诊断检查方法和诊断样本。各个分类轴心子类的属性包括名称和值。其次，卫生干预分类与分类轴心的关系是多对多的关系，即一个卫生干预分类可以有多个分类轴心，一个分类轴心可以为多个卫生干预分类所用。因此，卫生干预分类和各个分类轴心(如手术术式、系统等)的关联关系是多对多的。卫生干预分类所有子类不仅继承了父类属性，还继承了与分类轴心的关联关系。卫生干预分类抽象类的第一级子类包括综合服务类、康复治疗类、中医医疗服务类、治疗性操作类和诊断性操作类。其中治疗性操作类与诊断操作类又含有子类，即临床手术治疗类、临床物理治疗类和临床非手术治疗类，它们都是治疗性操作类的继承，而临床诊断类、影像学诊断类、病理学诊断类和实验室诊断类则继承了诊断性操作类的属性。各个卫生干预分类的属性包括编码、名称及其他。

2.3 卫生干预分类的ER模型及数据库

大多数管理信息系统MIS (management information system)都是基于数据库的，而干预分类的信息建模也是为支持医院的管理与决策的信息系统开发而做的。因此前面的本体建模与UML建模都是为了最终数据库的产生而做的前期抽象的设计建模工作，最终的建模结果还需要转换成物理的ER模型来创建用于管理卫生干预分类数据的数据库。

目前，已有相应文献研究了UML模型与关系数据库的转换过程^[15]，但是还未有成熟的技术将UML模型直接映射成ER模型，因而本文基于前述所建的卫生干预分类UML模型，来构建卫生干预分类的ER模型。

本文主要基于ICD-9-CM-3(中文翻译版)和CCHI 2个标准的编码库，作为卫生干预分类的实体，并在UML类模型的基础上，创建各分类轴心的实体，最后再建立起卫生干预分类实体与分类轴心实体之间的关联，并确认各个卫生干预条目的分类轴心取值，建立ER模型，如图3所示。

图3中各实体的解释如下：

• tblicd_ope:ICD-9-CM-3(中文翻译版)的类目表；

• tblicd_index:ICD-9-CM-3(中文翻译版)的索引表；

• tblcchi_ope：CCHI条目；

• tblaxis_procedure：手术术式；

• tblaxis_approach:入路；

• tblaxis_system:解剖系统；

• tblaxis_site：解剖部位；

• tblaxis_dis：疾病；

• tblaxis_testMethod：诊断检查方法；

• tblaxis_sample：诊断样本；

• tblaxis_device：装置。

由于解剖系统之间存在层级关系，如神经系统又分为中枢神经系统和周围神经系统，因此需要建立层级关系，即用parentID字段来标识。

除上述基本实体外，还依据数据库范式建立干预分类实体与分类轴心之间的关系。主要思想是在ER模型中将本体模型定义的同一概念作为不同实体间关联的属性，由此建立起不同实体间的关联。根据上述ER模型，可构建CHI数据库，并可导入相应的数据，最终形成一个包含约7万条数据的卫生干预分类数据库。

3 结论

本文通过分析卫生干预分类不同标准的分类与编码结构，进行了卫生干预分类的本体、UML和ER建模，共构造了21个本体、22个类以及11个实体，最后构建了含有约7万条数据的卫生干预分类数据库。其中，卫生干预本体模型确保了应用软件系统需求描述的正确性，UML模型则可用于应用软件的后期系统开发，而ER模型则是面向应用软件的数据库设计与管理。

通过建立卫生干预分类信息模型，为后续构建卫生干预分类的计算机辅助编码系统奠定了基础。另外，本文构建的卫生干预分类信息模型也可作为卫生干预分类知识库的雏形，它是目前本研究小组正致力于开发的医疗卫生知识库中的一个组成部分。