在医疗领域迈向数字化、智能化的进程中,电子病历(EMR)数据呈爆发式增长。这些数据蕴含着丰富的患者健康信息,对疾病诊断、治疗方案制定、医学研究等至关重要。但大量电子病历以非结构化文本形式存在,如何从中精准提取关键信息成为难题。医疗自然语言处理(NLP)系统中的命名实体识别(NER)技术,正是解决这一问题的核心手段,它能够识别电子病历文本中的疾病、症状、药物、检查项目等实体,将非结构化数据转化为结构化信息,为后续医疗数据分析与应用筑牢基础。
电子病历 NER 的关键挑战
医疗术语的复杂性与多样性
医学领域术语繁杂,不仅专业词汇众多,还存在同义词、缩写词、多义词等情况。例如,“心肌梗死” 也被称为 “心梗”,“阿司匹林肠溶片” 有多种商品名,“维生素 C” 可简称为 “维 C”。而且医学知识不断更新,新的疾病名称、药物和治疗手段持续涌现,如近年来出现的 “新型冠状病du肺炎” 及相关治疗药物,这都极大增加了 NER 模型准确识别的难度。
标注数据稀缺与不一致
标注高质量的电子病历数据需专业医学知识,标注过程耗时费力,导致标注数据稀缺。不同标注者对医学概念理解有差异,标注标准难以统一,可能对同一病历文本标注出不同结果。比如对于 “患者有咳嗽、咳痰,伴低热 3 天” 这句话,有的标注者可能将 “低热 3 天” 整体标注为症状实体,有的则把 “低热” 和 “3 天” 分开标注,这使得基于标注数据训练的 NER 模型稳定性和泛化性受影响。
中文语言特性带来的困扰
中文电子病历具有独特语言特性。中文无空格分词天然边界,词与词之间需分词处理,但医学领域专业词汇分词难度大,像 “冠状动脉粥样硬化性心脏病”,正确分词需要对医学知识深入理解。中文语法结构灵活,句式复杂多变,修饰成分位置不固定,增加实体识别难度。例如 “患者因间断性胸痛,于今日上午入院” 与 “今日上午,因间断性胸痛,患者入院”,虽表达相近,但语法结构不同,给模型识别胸痛症状及相关时间信息带来挑战。
应对挑战的有效解决方案
利用预训练模型迁移学习
预训练语言模型(如 BERT、ERNIE 等)在大规模通用文本上预训练,学习到丰富语言知识和语义表示。在医疗 NER 任务中,可利用这些预训练模型进行迁移学习,在医疗领域数据上微调。例如,基于百度 ERNIE 模型的 Ernie - BMAC 算法,集成其强大语义理解能力和丰富中文语言资源,采用 BiLSTM 进行高效序列建模确定术语边界与含义,借助 CRF 实现精准序列标注,并引入多头注意力机制聚焦关键信息,提升嵌套及复杂实体关系识别能力,在公开数据集 CCKS2019 上展现出良好性能。
半监督与弱监督学习策略
针对标注数据稀缺问题,半监督学习利用少量标注数据和大量未标注数据训练模型。如使用自训练算法,先在少量标注数据上训练初始 NER 模型,用该模型对未标注数据预测,筛选高置信度预测结果加入标注数据集,重新训练模型,迭代提升模型性能。弱监督学习通过更弱监督信号训练模型,如利用规则、词典等生成弱标签,或从大规模文本中自动提取弱监督信息,减少对大量人工标注数据依赖。
构建领域特定词典与知识库
结合医学专业知识,构建医疗领域特定词典和知识库,涵盖常见医学术语、同义词、缩写词等。在 NER 模型中,可将词典信息作为额外特征输入,辅助模型识别。如在基于规则和统计的 NER 系统中,利用词典进行初步实体匹配,再通过统计模型进一步优化识别结果。同时,知识图谱可整合医疗领域知识,为 NER 提供丰富语义信息,帮助模型理解实体间关系,提升识别准确性。例如构建包含疾病、症状、药物、治疗手段等实体及它们之间关系的医疗知识图谱,当模型识别出 “糖尿病” 疾病实体时,可通过知识图谱获取相关症状(如 “多饮、多尿”)、常用治疗药物(如 “二甲双胍”)等信息,辅助判断文本中其他相关实体。
多模型融合与集成学习
单一 NER 模型在处理复杂医疗文本时存在局限性,多模型融合可整合不同模型优势。可将基于规则、基于统计机器学习(如 BiLSTM - CRF)和基于深度学习预训练模型(如 BERT - CRF)的方法结合。如先使用规则模型进行快速初步筛选,再用统计模型对候选实体精确定位,最后通过深度学习模型利用语义信息进行最终判断。集成学习通过训练多个不同 NER 模型,综合它们预测结果做出最终决策,如采用投票法、平均法等,能有效提高模型稳定性和准确性。例如在某医疗 NER 任务中,训练三个不同结构的 BERT - CRF 模型,对预测结果进行投票,若两个及以上模型识别出同一实体,则作为最终识别结果,实验表明这种集成方式可显著提升识别性能。
医疗 NLP 系统中电子病历 NER 技术发展任重道远,但随着技术不断创新突破,有望为医疗信息化和智能化带来更多助力,提升医疗服务质量与效率,推动医学研究进步。