XQuery技術在中醫(yī)經(jīng)絡學中的應用

XQuery技術在中醫(yī)經(jīng)絡學中的應用

摘要:討論了中醫(yī)經(jīng)絡學內在的網(wǎng)絡結構模型，提出一種通過層次模型和關系模型混合存儲經(jīng)絡和穴位的方法，在DB2數(shù)據(jù)庫中采用pureXML數(shù)據(jù)格式實現(xiàn)存儲，并利用XQuery技術對人體經(jīng)絡數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中進行增、刪、改、查，實現(xiàn)了人體經(jīng)絡學習系統(tǒng)。

關鍵詞:人體經(jīng)絡;數(shù)據(jù)庫;pureXML;XQuery

1人體經(jīng)絡學的現(xiàn)狀

經(jīng)絡學是我國傳統(tǒng)中醫(yī)學的一個重要分支，是體會中醫(yī)的實質、快速進入中醫(yī)殿堂的捷徑。經(jīng)絡由經(jīng)和絡組成，經(jīng)是干線，絡是分支，人體有12條主干線，又稱為“十二正經(jīng)”，再加上奇經(jīng)八脈，共有三百六十多個穴位，此外還有無數(shù)的脈絡，經(jīng)絡縱橫交錯。這些經(jīng)絡通往五臟六腑，內臟有任何問題都會在經(jīng)絡相關的穴位上有所反映。有效地掌握和運用經(jīng)絡學知識能夠增強人們的體質，抵御疾病的侵襲。

目前的人體經(jīng)絡學是我國幾千年傳統(tǒng)醫(yī)學的積累，是無數(shù)醫(yī)學家智慧的結晶。雖然其具有一定的科學理論依據(jù)，但是大部分內容還是幾千年經(jīng)驗的積累，對于大多數(shù)人，甚至是中醫(yī)學院的學生來說，想熟練掌握經(jīng)絡學的知識都是非常困難的一件事情。

當電子計算機出現(xiàn)之后，其在醫(yī)學領域得到了廣泛的應用。將計算機技術應用于經(jīng)絡學，尤其是制作出一套人體經(jīng)絡學學習系統(tǒng)和查詢系統(tǒng)是一個非常有現(xiàn)實意義的工作，有利于弘揚祖國的傳統(tǒng)文化。但經(jīng)絡本身是一個極其復雜的系統(tǒng)，與陰陽五行、四季更迭有密切的關系，不同的經(jīng)絡、不同的穴位能夠治療不同的疾病，同時，與中西醫(yī)的其他分支也有緊密的聯(lián)系。用計算機來存儲各個經(jīng)絡、各個穴位的結構會有很多不同之處，而且不同的用戶可能根據(jù)自己的經(jīng)驗向系統(tǒng)中加入自己的經(jīng)驗，其內容也會經(jīng)常發(fā)生變化。而目前主流的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是關系模型的，以二維表為基本的存儲結構，這種結構要求存儲結構保持相對穩(wěn)定、一致，并不適合用于存儲經(jīng)絡和穴位。

2pureXML數(shù)據(jù)格式的優(yōu)勢

pureXML技術的出現(xiàn)為經(jīng)絡、穴位的描述提供了有效的手段。pureXML是具有良好格式的XML數(shù)據(jù)，其具有層次化的結構，支持DTD和XMLSchema，非常適合存儲異構的數(shù)據(jù)。研發(fā)人體經(jīng)絡學習系統(tǒng)采用XML數(shù)據(jù)格式作為后臺的數(shù)據(jù)存儲方式比關系數(shù)據(jù)庫更加有優(yōu)勢。

目前XML的存儲方式主要有以下幾種:

將XML文檔分解成關系數(shù)據(jù)庫中的一系列表，在需要的時候再把相關字段抽取出來組合成XML文檔。這種方式適用于XML內容非常規(guī)范，并且業(yè)務需求變化不大的系統(tǒng);

以文本方式保存在文件系統(tǒng)中，這種方式需要使用DOM或者SAX方式對XML進行解析，效率不高，而且由于需要程序員自行維護文件系統(tǒng)，增加了編程的難度，系統(tǒng)也不夠通用;

把一個XML文件作為一個大文本存儲在關系數(shù)據(jù)庫的一個字段中，很多數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都支持存儲最大達到2G的大文本，但是采用這種方式喪失了XML文檔固有的層次特性，無法對其內部進行分析檢索，如果分析其內部結構，又與第二種方式相似，造成效率低下，通用性降低;

把XML文檔存儲在支持XML解析和檢索的數(shù)據(jù)庫中，通過XQuery這種針對XML文檔的專用語言，來檢索XML文檔。這種方式可以保留XML文檔原有的層次結構，而且可以高效地定位到XML文檔中特定的節(jié)點，是最具有潛力的XML存儲方式。

目前IBM、Oracle、微軟等數(shù)據(jù)庫主要研發(fā)廠商都在自己的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)最新版本中增加了XML特性，其中IBM的DB2V9及后續(xù)版本是IBM最新推出的“混合型”數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，除了支持傳統(tǒng)的關系數(shù)據(jù)，還支持pureXML這種層次化的數(shù)據(jù)，用戶可以在一個表中混合存儲關系數(shù)據(jù)和pureXML數(shù)據(jù)，還可以使用SQL和XQuery語言自由地查詢和處理這兩種數(shù)據(jù)，是目前對pureXML數(shù)據(jù)支持程度最高、與標準化組織制訂的標準最為接近的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3用關系、層次混合模型存儲經(jīng)絡和穴位

人體中12條正經(jīng)、奇經(jīng)八脈、360多個穴位本身的名稱、位置等性質已經(jīng)固定，適合使用關系模型進行存儲，而各個穴位獨特的屬性、點按的手法、適合的病癥等信息存在很大差異，而且存儲結構本身也經(jīng)常發(fā)生變化，適合采用XML格式的層次模型進行存儲。

根據(jù)人體經(jīng)絡學習系統(tǒng)的需求，設計關系模型如下:

表1中所有字段都是固定的，適合于采用關系模型進行存儲。

表2中的最后一個字段cure，保存能夠治療的疾病以及治療的方法，其內容隨著穴位的改變會有很大不同，不適合采用固定結構的字段存儲，所以采用XML結構。

此外還包括藥品表、時令表、治療手法表等其他若干張表格，用于與經(jīng)絡表和穴位表相關聯(lián)，因為中醫(yī)各個分支是相輔相成的，不能完全割裂開來。限于篇幅，此處省略其他表格的結構定義。

4使用XQuery操縱pureXML數(shù)據(jù)

首先給出pureXML中幾個基本定義。

定義一:標簽。用戶自定義的、用一對尖括號括起來的內容，稱為標簽，在pureXML中，標簽是成對出現(xiàn)的，結尾標簽與起始標簽同名，但在名字前面加上斜線(/)。

定義二:元素。在pureXML文檔中，一對首尾標簽所包含的完整部分(包括標簽本身)作為一個元素。

定義三:屬性。在pureXML文檔中，每個元素都可以擁有自己的若干屬性，屬性由“屬性名=屬性值”構成，屬性寫在元素名稱所在的標簽中，屬性與元素名稱之間、屬性與屬性之間使用空格進行分隔。

定義四:文本。元素的一對首尾標簽之間所包含的內容稱為文本(不包括標簽)。如果文本沒有內容，則首尾標簽可以簡寫為一個標簽，在標簽名后面加上一條斜線(/)。

下面是穴位表points中cure字段的一個例子:

<穴位id="101">

<名稱>筑賓穴名稱>

<功效>補腎功效>

<含義>“筑”為建筑房屋之意，與“杵”相通，是生活中搗蒜、搗米的工具。“賓”通“臏”，指膝蓋骨。“筑賓”指在膝蓋骨旁邊再搭一個柱子，起強身健骨的作用。含義>

<主治>

<強健>膝蓋發(fā)軟強健>

<神智>抑郁癥，癲癇，恐懼神智>

<解毒>解煙毒、裝修氣味毒、長期服藥體內淤毒，化痰，活血，祛濕解毒>

<尿酸>痛風，結石尿酸>

主治>

<手法>按揉手法>

<相關>太沖穴相關>

穴位>

在這個例子中，所有用尖括號括起來的都是標簽，標簽都是成對出現(xiàn)的。每一對標簽所包含的內容就是一個元素，如“<功效>補腎功效>”，一個元素中可能包含若干子元素。元素的屬性在元素名稱后面，如<筑賓穴id="101">當中的id="101"，表示屬性id的值為101。元素除去標簽之外的部分為文本，如“<功效>補腎功效>”中的“補腎”。

XQuery相對于XML，就類似SQL相對于二維關系表，使用XQuery可以實現(xiàn)對XML數(shù)據(jù)中節(jié)點、屬性以及文本的增加、刪除、修改和查詢。下面以人體經(jīng)絡學習系統(tǒng)中幾個實際例子說明XQuery的主要用法:

4.1XML數(shù)據(jù)的查詢

如果要查詢哪個穴位可以治療結石，可以采用如下XQuery語句:

SELECTname，position，

XMLCAST(XMLQUERY('$i/穴位/主治'PASSINGcureas"i")ASCHAR(50))AScure，

XMLCAST(XMLQUERY('$i/穴位/手法'PASSINGcureas"i")ASCHAR(50))ASmethodFROMpoints

WHEREXMLEXISTS('$i/穴位/主治[contains(尿酸，"結石")]'PASSINGcureAS"i");

其中，XMLQUERY函數(shù)是能夠使用路徑表達式或FLWOR表達式來進行XQuery查詢并返回結果的函數(shù)，而XMLCAST是將XQuery查詢結果轉換為普通字符數(shù)據(jù)類型的函數(shù)，XMLEXISTS函數(shù)能夠判斷一個XML文檔內部是否滿足一定的查詢條件。

4.2XML數(shù)據(jù)的修改

假設要把筑賓穴的尿酸項目改為“<尿酸>痛風，腎結石尿酸>”，可以采用類似如下的XQuery語句:

UPDATEpoints

SETcure=XMLQUERY(

'TRANSFORMCOPY$new:=$iMODIFYDOREPLACEVALUEOF

$new/穴位/主治/尿酸WITH"痛風，腎結石"RETURN$new'PASSINGcureas"i")

WHEREname='筑賓穴'

4.3向XML文檔中插入一個節(jié)點

假設要在“手法”元素后面插入一個新的元素“<適用人群>所有人適用人群>”，可以采用類似如下的XQuery語句:

UPDATEpoints

SETcure=XMLQUERY(

'COPY$new:=$iMODIFYDOINSERT<適用人群>所有人適用人群>

AFTER$new/穴位/手法

RETURN$new'PASSINGcureas"i")

WHEREname='筑賓穴'

4.4從XML文檔中刪除一個節(jié)點

假設要將“<強健>膝蓋發(fā)軟強健>”這個節(jié)點刪除掉，可以采用類似如下的XQuery語句:

UPDATEpoints

SETcure=XMLQUERY(

'COPY$new:=$iMODIFYDO

DELETE$new/穴位/主治/強健

RETURN$new'PASSINGcureas"i")

WHEREname='筑賓穴'

5人體經(jīng)絡學習系統(tǒng)的難點與實現(xiàn)

人體經(jīng)絡學習系統(tǒng)最困難的部分在于對中醫(yī)的理解，只有對經(jīng)絡學以及與之相關的中醫(yī)、中藥、五行、時令等多方面內容深入理解，才能夠建立起全面、高效的模型，并基于此編程實現(xiàn)，解決這個困難最好的方法是與醫(yī)院或者中醫(yī)相關部門合作，并反復對項目的需求進行討論。

其次，該系統(tǒng)前臺通過Java實現(xiàn)，后臺數(shù)據(jù)庫采用DB29.0以上的版本，DB29.0以上的版本能夠較好地支持XQuery，但前臺的顯示需要提供足夠的靈活性和便捷性，使用戶操作起來既不能很繁瑣，又可以實現(xiàn)很多自己定義的內容，從而體現(xiàn)出XML數(shù)據(jù)格式的優(yōu)勢。實現(xiàn)便捷性的思路是在頁面上大多數(shù)選項提供默認值，使用戶直接點擊“下一步”按鈕即可，實現(xiàn)靈活性的思路是在頁面上提供用戶自定義鏈接或按鈕，允許用戶增加自己命名的選項并賦予相應的值。

再次，要實現(xiàn)Java與pureXML的結合，即要在Java環(huán)境中使用pureXML，這可以通過選擇JavaXQueryAPI(簡稱XQJ)來實現(xiàn)，該API可以從DataDirect下載免費的試用版，按照說明文檔進行安裝，然后把XQJJAR添加到類路徑中，接下來就可以編寫Java代碼運行XQuery了。每個程序包含兩個部分:建立/訪問XQuery數(shù)據(jù)源;執(zhí)行XQuery。核心代碼如下:

packageibm.dw.xqj;

importcom.ddtek.xquery3.XQConnection;

importcom.ddtek.xquery3.XQException;

importcom.ddtek.xquery3.xqj.DDXQDataSource;

privateStringfilename;

privateDDXQDataSourcedataSource;

privateXQConnectionconn;

dataSource=newDDXQDataSource();

conn=dataSource.getConnection();

首先建立一個新的數(shù)據(jù)源，該對象的類型是com.ddtek.xquery3.xqj.DDXQDataSource。然后使用數(shù)據(jù)源得到新的com.ddtek.xquery3.XQConnection對象。該對象可以接受查詢字符串并執(zhí)行。運行查詢需要經(jīng)過以下步驟:

(1)從XQConnection創(chuàng)建一個XQExpression對象。

(2)使用XQExpression對象的bindXXX()方法把變量綁定到查詢。

(3)執(zhí)行查詢，結果保存到XQSequence對象中。

以下是查詢代碼:

StringxmlFilename=args[0];

XQueryTestertester=newXQueryTester(xmlFilename);

tester.init();

finalStringsep=System.getProperty("line.separator");

StringqueryString=包含XQuery的字符串;

XQExpressionexpression=conn.createExpression();

expression.bindString(newQName("docName")，filename，conn.createAtomicType

(XQItemType.XQBASETYPE_STRING));