基于医学概念映射的视觉元素生成方法及系统与流程

本发明涉及医学数据处理与可视化，尤其涉及基于医学概念映射的视觉元素生成方法及系统。

背景技术：

1、在医学可视化领域，将抽象的医学概念转化为直观的视觉元素是辅助临床决策与医学教育的重要手段。

2、常规做法普遍侧重于概念间静态关系的呈现，难以有效表达医学概念在病理演变过程中的动态特征。疾病的发生发展往往涉及多因素、多阶段、多路径的因果链条，现有映射方式通常只保留概念间的二元关联，而忽略致病因素、病理过程与临床表现之间的时序演进关系，导致生成的视觉元素无法反映疾病进展的阶段性差异，也难以为观察者提供从病因到结局的整体推理路径。临床用户面对此类静态图谱时，往往需要自行整合分散的关联信息来重建病理过程，认知负担显著增加。

3、医学概念网络通常节点密集、连接交错，现有生成方法倾向于完整呈现所有可映射的视觉元素，以追求信息齐全。这种做法忽视了不同使用场景下用户认知容量的差异，当目标用户为患者或医学生时，高复杂度的视觉输出容易引发信息过载，反而阻碍对核心病理机制的理解。即便面向专业医师，层层嵌套的复杂连接也会降低关键路径的辨识效率，削弱可视化工具在紧急决策中的实用价值。总体上，现有技术缺乏基于认知负荷的动态简化机制，视觉元素生成结果往往固定僵化，难以根据用户状态或交互需求进行灵活的层级展示与重点突出。

技术实现思路

1、本发明实施例提供基于医学概念映射的视觉元素生成方法及系统，能够解决现有技术中的问题。

2、本发明实施例的第一方面，提供基于医学概念映射的视觉元素生成方法，包括：

3、对获取的待视觉化的目标医学概念进行病理机制解析，识别致病因素节点、病理过程节点与临床表现节点，根据医学知识库建立节点间的因果依赖关系并标注时序阶段属性，形成病理因果链图；

4、将所述病理因果链图的拓扑结构、时序阶段属性、因果依赖强度分别转换为视觉元素的空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束；

5、根据所述病理因果链图的节点数量、连接密度与嵌套层级计算视觉复杂度指标，结合目标用户的认知容量阈值计算认知负荷预测值；

6、当所述认知负荷预测值超过预设认知负荷阈值时，基于各路径的累积因果强度值识别目标展示路径集合，将其之外的节点标记为可折叠节点，生成简化病理因果链图；

7、根据空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束对所述简化病理因果链图或病理因果链图的各节点生成视觉基元及连接元素，形成复合视觉元素；

8、为所述可折叠节点关联交互响应机制，接收用户交互指令后渲染对应折叠内容的视觉展示并记录交互行为数据。

9、对获取的待视觉化的目标医学概念进行病理机制解析，识别致病因素节点、病理过程节点与临床表现节点，根据医学知识库建立节点间的因果依赖关系并标注时序阶段属性，形成病理因果链图，包括：

10、对目标医学概念进行语义解析，提取核心病理实体；

11、基于核心病理实体在医学知识库中的病因分类关系识别致病因素节点，基于病理演进关系识别病理过程节点，基于症状映射关系识别临床表现节点；

12、从医学知识库中提取各节点之间的因果关联规则，解析所述因果关联规则中的前驱条件与后继结果的逻辑依赖类型，根据所述逻辑依赖类型为致病因素节点、病理过程节点与临床表现节点之间的有向因果依赖关系标注依赖强度权重；

13、从医学知识库中提取病理演进的时间序列数据，根据时间序列数据中记载的各病理状态的发生时间分布特征，计算各致病因素节点、病理过程节点与临床表现节点在病理演进全周期中的时序位置量化值作为时序阶段属性；

14、将致病因素节点、病理过程节点、临床表现节点作为图节点，将标注有依赖强度权重的有向因果依赖关系作为图边，将所述时序位置量化值作为节点属性，构建病理因果链图。

15、将所述病理因果链图的拓扑结构、时序阶段属性、因果依赖强度分别转换为视觉元素的空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束，包括：

16、基于所述病理因果链图中节点间的连接关系计算各节点的拓扑层级位置，根据所述拓扑层级位置生成纵向分层布局规则，根据同一拓扑层级内节点的因果分支关系生成横向展开布局规则，将纵向分层布局规则与横向展开布局规则组合形成空间布局约束；

17、提取病理因果链图中各节点的时序阶段属性，将所述时序阶段属性映射为视觉渐变参数，所述视觉渐变参数包括根据所述时序阶段属性在时间轴上相对位置确定的色彩渐变参数，以及根据所述时序阶段属性时间跨度确定的透明度渐变参数，将所述视觉渐变参数作为渐变特征约束；

18、提取病理因果链图中各边对应的因果依赖强度，将所述因果依赖强度映射为连接线视觉参数，所述连接线视觉参数包括线条粗细参数与线条饱和度参数且均与因果依赖强度呈正相关映射关系，将连接线视觉参数作为连接强度约束。

19、根据所述病理因果链图的节点数量、连接密度与嵌套层级计算视觉复杂度指标，结合目标用户的认知容量阈值计算认知负荷预测值，包括：

20、统计病理因果链图中的节点总数作为节点数量、边总数与节点总数的比值作为连接密度、拓扑层级最大值作为嵌套层级；

21、识别各节点的节点类型标识，所述节点类型标识包括致病因素类型标识、病理过程类型标识与临床表现类型标识，根据各节点类型标识在医学知识理解中的认知加工深度设定认知负荷贡献权重，计算各类型节点数量与对应权重的加权和作为节点异质性复杂度；

22、检测连接密度超过全图平均连接密度的局部高密度连接子图，根据各子图内的节点数量与边数量的乘积求和得到连接聚集复杂度；

23、将节点异质性复杂度、连接聚集复杂度与嵌套层级分别进行幂次运算后相加得到视觉复杂度指标，幂次运算的指数根据各复杂度分量对认知负荷的边际贡献率确定；

24、获取目标用户历史交互中的平均信息处理速率与视觉停留时长分布，分别转换为单位时间可处理节点数量与注意力集中能力系数后相乘得到认知容量阈值；

25、计算视觉复杂度指标与认知容量阈值的比值作为认知负荷预测值。

26、基于各路径的累积因果强度值识别目标展示路径集合，将其之外的节点标记为可折叠节点，生成简化病理因果链图，包括：

27、当所述认知负荷预测值超过预设认知负荷阈值时，执行简化处理流程；

28、提取所述病理因果链图中从致病因素节点到临床表现节点的完整因果传导路径，沿各完整因果传导路径将各边的因果依赖强度进行累积乘积运算得到累积因果强度值；

29、对所有完整因果传导路径按累积因果强度值降序排列，选取累积因果强度值之和达到全部路径累积因果强度值总和的比例阈值的前序路径构成目标展示路径集合，所述比例阈值根据所述认知负荷预测值与预设认知负荷阈值的差值动态调整且呈负相关；

30、将所述病理因果链图中未被所述目标展示路径集合包含的节点标记为可折叠节点，保留所述目标展示路径集合中的节点与边生成简化病理因果链图。

31、根据空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束对所述简化病理因果链图或病理因果链图的各节点生成视觉基元及连接元素，形成复合视觉元素，包括：

32、提取简化病理因果链图或病理因果链图中的各节点，根据空间布局约束确定各节点视觉基元的空间坐标位置，根据渐变特征约束确定各节点视觉基元的色彩值与透明度值；

33、针对各节点统计邻域范围内的邻域节点数量与邻域连接密度并加权组合得到局部视觉复杂度；

34、根据各节点的局部视觉复杂度生成色彩饱和度衰减系数与视觉基元尺寸缩放系数，当局部视觉复杂度超过预设局部复杂度阈值时降低对应节点视觉基元的色彩饱和度并缩小视觉基元尺寸；

35、将所述色彩饱和度衰减系数应用于色彩值生成调整后色彩参数，将所述视觉基元尺寸缩放系数应用于所述空间坐标位置生成调整后空间参数，基于调整后色彩参数、透明度值与调整后空间参数生成经局部复杂度调整的节点视觉基元；

36、根据所述连接强度约束确定各边对应连接元素的线条粗细与线条饱和度，结合各边的起始节点视觉基元与终止节点视觉基元的调整后空间参数生成连接元素，将节点视觉基元与连接元素组合形成复合视觉元素。

37、为所述可折叠节点关联交互响应机制，接收用户交互指令后渲染对应折叠内容的视觉展示并记录交互行为数据，包括：

38、为所述可折叠节点生成交互控制元件并绑定至对应节点视觉基元的显示位置；

39、监测用户对所述交互控制元件的触发操作，提取触发操作对应的可折叠节点在病理因果链图中的病理因果子图，根据所述病理因果子图的节点数量与连接密度计算展开复杂度，根据展开复杂度确定展开视觉元素的布局缩放比例与叠加显示位置；

40、将所述病理因果子图中的各节点与各边按照所述空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束生成展开视觉元素，根据所述布局缩放比例与叠加显示位置将展开视觉元素叠加至当前复合视觉元素的显示区域；

41、记录触发操作的触发时间戳与对应的可折叠节点标识形成交互行为记录。

42、本发明实施例的第二方面，提供一种基于医学概念映射的视觉元素生成系统，包括：

43、病理解析单元，用于对获取的待视觉化的目标医学概念进行病理机制解析，识别致病因素节点、病理过程节点与临床表现节点，根据医学知识库建立节点间的因果依赖关系并标注时序阶段属性，形成病理因果链图；

44、约束转换单元，用于将所述病理因果链图的拓扑结构、时序阶段属性、因果依赖强度分别转换为视觉元素的空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束；

45、负荷预测单元，用于根据所述病理因果链图的节点数量、连接密度与嵌套层级计算视觉复杂度指标，结合目标用户的认知容量阈值计算认知负荷预测值；

46、路径简化单元，用于当所述认知负荷预测值超过预设认知负荷阈值时，基于各路径的累积因果强度值识别目标展示路径集合，将其之外的节点标记为可折叠节点，生成简化病理因果链图；

47、视觉生成单元，用于根据空间布局约束、渐变特征约束与连接强度约束对所述简化病理因果链图或病理因果链图的各节点生成视觉基元及连接元素，形成复合视觉元素；

48、交互响应单元，用于为所述可折叠节点关联交互响应机制，接收用户交互指令后渲染对应折叠内容的视觉展示并记录交互行为数据。

49、本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

50、处理器；

51、用于存储处理器可执行指令的存储器；

52、其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。

53、本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。

54、本发明的有益效果：

55、对医学概念的病理机制解析构建出具有因果语义的病理因果链图，完整呈现致病因素、病理过程与临床表现的演进关系，使抽象医学概念转化为可追踪、可推导的结构化知识。该因果链图蕴含节点间因果依赖与时序属性，为视觉化提供准确的语义依据，可应用于医学教育、临床辅助解释与科研展示等场景。

56、将拓扑结构、时序属性与因果强度映射为空间、渐变与连接约束，令视觉元素的排布与医学逻辑严格对应，用户能够直观感知疾病发展的先后顺序与主次因果，避免视觉表达与病理语义错位。基于视觉复杂度指标与认知负荷预测值，系统预先评估图形对目标用户的理解压力，当预测值超过阈值时自动筛除次要路径，只保留关键展示路径，使输出内容与用户认知容量匹配，显著降低理解负担。简化后保留的复合视觉元素兼顾整体概览与局部深入，可折叠节点在不破坏主路径完整性的前提下隐藏冗余信息，用户按需展开，兼顾宏观与微观。

57、交互过程中记录的展开行为与偏好数据持续回传，支撑后续可视化方案的自适应调整，长期使用中逐步提升生成结果与个体认知习惯的匹配度。行为数据的积累为系统优化提供闭环依据，可视化效果随使用频次提升而不断精化。