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研究生:陳奕廷
研究生(外文):Yi Ting Chen
論文名稱:本體論資訊整合系統應用於糖尿病之照護服務
論文名稱(外文):Ontology-Based Information Integration in Health Care: A Focus on Diabetes Care
指導教授:林仲志林仲志引用關係
指導教授(外文):C. C. Lin
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:資訊工程學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
論文頁數:132
中文關鍵詞:本體論遠距居家照護SOAXMLOWL慢性病
外文關鍵詞:Ontologytele-home careSOAXMLOWLChronic
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本研究的主要目的,是以本體論概念建置一套遠距居家照護系統,以解決在地老化需求和系統服務的延展性。在系統擴充性方面,本研究先以SOA架構將系統服務分成流程與資料,接著再將同性質的流程歸類為特定任務,並藉由任務本體論以XML格式描述各特定任務中需要的代理者和資料,讓系統管理者可以從XML的描述中,輕易增減服務流程需要的功能和資料。在系統完整性方面,本研究在疾病異常評估的描述上是以OWL格式定義疾病的診斷標準和治療建議,其資料層級上共分五層,將慢性病的病名、診斷依據、治療建議、家族病史和治療級別作了細部定義,讓健康管理師能在此資料結構上描述各疾病的衛教資訊。在系統可近性方面,本研究不僅設計了簡易的輸入介面,更以直觀的圖文說明來協助使用者進行選單操作。
為了驗證系統效能及證實高齡者的確可以接受這樣的設計介面,本研究設計了三個實驗:(1)第一個實驗為本體論系統的效能分析,本研究將異常血糖資料分別輸入本體論系統和傳統三層式系統,藉由系統執行時間比較兩套系統在全部執行時間、量測時間和建議時間的效能;實驗結果顯示,本體論系統在全部執行時間688.26ms,比傳統系統略高出13ms(1.82%),生理資料擷取時間479.07ms,比傳統系統略高出7ms(1.45%),而建議時間209.19ms,比傳統系統略高出7ms(2.68%);因此可以得知使用本體論建置照護系統,執行時間略高於傳統三層式系統。(2)第二個實驗為多人連線對於網路服務的效能影響,本研究在Intel Core2 Due E8400的CPU環境下,由系統產生多個執行緒,不斷對本體論的網路服務發出需求,並記錄當人數遞減時,系統效能的變化;結果顯示,當人數1500人時,系統獲得回應時間是66815ms、1000人是23038.91ms、500人是10690.31ms、100人是673.75ms、10人是79.53ms、1人是59.69ms;因此可以得知,本研究所開發之系統不僅可以同時服務超過1500人,且當人數在100人以內,系統能在1秒以內給予回應。(3)系統的滿意度調查,以養生村15名高齡者為實驗對象,針對系統的操作流程、視覺感受、資訊的完整性和需求與價值感四個面向進行滿意度調查。93%(n=14)的人認為選單的操作、進退出功能相當簡單,對於畫面的編排、直觀的圖片及字型大小也都相當滿意。93%(n=14)的人覺得電話響鈴的方式可以有效提醒自己吃藥,且看到藥物圖片也能清楚找到要吃的藥物。67%(n=10)的人,認為本系統在建議上,能協助對於卡路里或運動強度沒有概念的人更清楚知道如何去換算不足或超過的食量和運動量。至於購買意願方面,53%(n=8)的人願意購買,其中各佔一半的人分別願意每個月付500元和每個月付1000元享用此服務。
The primary purpose of the study is to apply the tele-home care service with the ontology to solve the needs of aging at home. We not only use service-oriented architecture to develop software, but also use ontology methodology to describe the service task and domain knowledge. All of the elder’s health data and work flow are described by OWL. Base on the new system developing model, the caregiver cans organize personalized healthcare service for different elder more easily.
This study designs three experiments to verify system performance and user acceptance. (1) Performance analysis of ontology: We compare the differences between traditional three-tier system and the ontology system in all the execution time, measurement time and the suggestion time. The results showed that ontology system execution time in all is 688.26ms, which is slightly higher than the traditional system of 13ms (1.82%). The measurement time is 479.07ms, which is slightly higher than the traditional system of 7ms (1.45%). The suggest time is 209.19ms, which is slightly higher than the traditional system of 7ms (2.68%). Therefore, it could be known that the ontology system in execution time is a little worse than traditional system. (2) The performance of Web services in multiuser connection: this study create a number of threads to require the web services of ontology constantly in the Intel Core2 Due E8400 the CPU environment, and we record the changes in system performance when the number of threads reduced. The results showed that, when the number of 1,500 people, the system response time was 66815ms, 1000 people was 23038.91ms, 500 people was 10690.31ms, 100 people was 673.75ms, 10 people was 79.53ms, 1 person was 59.69ms. Therefore, the system can provide services to over 1500 people at the same time, and as user less than 100, the system can response it within 1 seconds. (3)The satisfactory survey: we find 15 elders to take a satisfaction survey for the operate process of the system, the visual experience, the integrity of information and the value. 93%(n=14) of people think that the menu operation is easy,. In the visual, the screen layout, intuitive pictures and font size are quite satisfactory. 93% (n=14) of people think that the system can remind themselves to take medicine what they need to eat. 67% (n=10) of people believe that the system will help people who have no concept in Calories and exercise intensity to improve the eating and exercise. As for the willingness to buy, there are 53% (n=8) of people willing to buy and one of the half were willing to pay 500 dollars and 1,000 dollars a month to enjoy this service.
長庚大學博(碩)士學位論文指導教授推薦書 I
長庚大學博(碩)士學位論文口試委員會審定書 II
長庚大學博碩士論文著作授權書 III
致謝 IV
中文摘要 V
英文摘要 VII
目錄 IX
圖目錄 XI
表目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 4
1.3 研究目的 7
1.4 論文架構 9
第二章 相關研究 11
2.1 糖尿病相關問題 11
2.2 遠距醫療應用於居家照護之需求與效益 15
2.3 遠距醫療應用於居家照護之相關研究 16
2.4 網路服務(Web Services) 19
2.5 本體論的定義 22
2.6 以OWL設計本體論的原因 25
2.7 本體論與傳統知識庫的差異 26
2.8 OWL的語意範例 27
第三章 研究方法 29
3.1 系統架構與服務 30
3.2 軟體需求與資料結構 35
3.3 本體論建構 47
第四章 結果與討論 55
4.1 健康管理閘道 55
4.2 醫療服務平台 61
4.3 本體論建置 64
4.4 本體論與傳統三層式系統在照護服務方面的效能比較 71
4.5 網路服務的效能比較 73
4.6 老人對於本系統的人機介面接受程度多高 75
第五章 結論與未來展望 82
參考文獻 89
附錄一 94
附錄二 115

圖目錄
圖1、全球各主要國家65歲以上人口預測圖 2
圖2、Health Hero服務模式 6
圖3、SDM流程圖[17] 14
圖4、Health-Care系統流程 17
圖5、病情改善 (圖4 f2) 機制 18
圖6、multiagent 系統流程圖 19
圖7、網路服務的一般流程 21
圖8、網路服務架構 21
圖9、本體論分類 24
圖10、Wine 本體論OWL範例 28
圖11、Wine 本體論架構 28
圖12、遠距居家照護服務描述 30
圖13、系統架構圖 31
圖14、健康管理閘道Use Case 33
圖15、醫療服務平台Use Case 35
圖16、生理狀況state圖 37
圖17、Agent架構 40
圖18、SOA架構 42
圖19、資料結構 47
圖20、本體論架構 48
圖21、生理評估本體論流程 49
圖22、生理評估任務本體論流程 50
圖23、疾病評估本體論架構 51
圖24、疾病評估任務本體論流程 52
圖25、衛教建議本體論流程 53
圖26、衛教建議任務本體論流程 54
圖27、健康管理閘道操作介面 56
圖28、主觀症狀詢問(a)出現症狀(b)出現多久(c)嚴重度(d)確認 56
圖29、健康管理閘道周邊量測儀器(a)血氧(b)血糖(c)血壓(d)體重 57
圖30、量測建議(a)血糖(b)體重 58
圖31、量測趨勢圖(a)血氧(b)血壓(c)體重(d)血糖 58
圖32、飲食和運動紀錄(a)飲食紀錄(b)運動紀錄 59
圖33、用藥提醒設定畫面 60
圖34、醫療服務平台醫師設定畫面(a)用藥設定(b)運動、飲食目標 60
圖35、(a)用藥響鈴(b)用藥資訊 60
圖36、授權醫師(a)未授權醫師(b)已授權醫師 61
圖37、病歷資料(a)血壓(b)血氧(c)飯前血糖(d)飯後血糖(e)體重 62
圖38、新訊息提示 63
圖39、健康管理閘道收到新訊息(a)帳號顯示(b)開啟畫面(c)訊息內容 63
圖40、醫療諮詢留言板(a)一般訊息(b)回覆訊息 64
圖41、血糖量測流程 67
圖42、疾病的領域本體論描述以糖尿病為例 67
圖43、診斷標準的領域本體論以糖尿病為例 68
圖44、客觀徵兆的領域本體論以糖尿病空腹血糖異常為例 68
圖45、主觀症狀的領域本體論以7天內傷口難以癒合為例 69
圖46、治療的本體論以糖尿病治療為例 70
圖47、(a) 生理改善目標(b)運動治療(c)飲食治療 71
圖48、本體論系統與糖尿病系統的效能比較圖 73
圖49、本體論網路服務的效能評估圖 75




表目錄
表 1、94年簡易生命表 2
表2、SMBG標準值[17] 12
表3、HbA1c[17] 13
表4、糖尿病初期治療判斷依據[17] 13
表5、軟體需求表 38
表6、糖尿病評斷標準 43
表7、糖尿病階段性治療 44
表8、糖尿病自我血糖監測目標 44
表9、Metformin治療 44
表10、運動強度換算預估最大心跳[30] 46
表11、運動項目對照攝氧量範例表[31] 46
表12、周邊量測儀器規格 57
表13、長庚醫院和世界衛生組織的血糖異常判斷 65
表14、系統血糖評估標準 65
表15、受測者資料統計(總人數15人) 76
表16、滿意度調查統計表 81
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http://www.stat.go.jp/ ,日本,2006

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[12] 中央健保局,健保雙月刊第57期,
http://www.nhi.gov.tw/webdata/webdata.asp?menu=6&menu_id=168&webdata_id=1272&WD_ID= ,上網日期:2009-07-01

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[14] 行政院衛生署新竹醫院,內科衛教資訊,
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[15] 灣橋榮民醫院,保健諮詢園地,
http://www.vhwc.gov.tw/vhwc/index.php?mo=TeachNews&ac=show&tkind=4&sn=10&num=4,上網日期:2009-07-01

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[29] Chih-Chin Hsu, Alice May-Kuen Wong, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Chang Chung Memorial Hospital, Taoyuan, Taiwan, “Principles of Exercise Prescription for Elderly”, Formosan J Med Vol.7 No.3, 2003

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[31] 運動生理學網站,運動生理周訊(第20期),
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上網日期:2009-07-01

[32] 長庚醫院,糖尿病衛教手冊,
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[34] Mitsuru IKEDA, Kazuhisa SETA and Osamu KAKUSHO. ”Task
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[35] Chih-Lin I Ph.D, “遠距居家照護服務之國際發展趨勢”, 2003年產業科技創新研討會, 2003年10月31號
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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