尹梓名 呂旭東 段會(huì)龍 浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院 （杭州市 310027）

0.概述

臨床指南（clinical guideline）是基于循證醫(yī)學(xué)的觀點(diǎn)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的多組臨床指導(dǎo)意見(jiàn)，用于幫助醫(yī)生和病人針對(duì)特定的臨床問(wèn)題做出恰當(dāng)?shù)奶幚?，減少醫(yī)療差錯(cuò)，避免資源浪費(fèi)。臨床指南的開(kāi)發(fā)方法嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)，內(nèi)容詳實(shí)、準(zhǔn)確，是指導(dǎo)臨床醫(yī)務(wù)人員臨床實(shí)踐的最佳依據(jù)。盡管目前國(guó)際上已經(jīng)先后出現(xiàn)了1900 多種臨床指南，但是實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這些臨床指南并沒(méi)有能夠很好地應(yīng)用于臨床實(shí)踐，規(guī)范廣大醫(yī)療工作者的診療行為。研究表明，因?yàn)榧堎|(zhì)臨床指南閱讀使用不便，給出的診療建議不是針對(duì)特定病人的實(shí)際情況，所以在很大程度上阻礙了臨床指南實(shí)時(shí)、高效地應(yīng)用于臨床實(shí)踐。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始嘗試將臨床指南的內(nèi)容數(shù)字化，即將文本形式的臨床指南按照臨床指南表達(dá)模型進(jìn)行建模，形成計(jì)算機(jī)可理解、執(zhí)行的模型，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)。此系統(tǒng)能夠結(jié)合患者信息執(zhí)行指南，在診療的關(guān)鍵時(shí)刻提供針對(duì)性建議，指導(dǎo)臨床實(shí)踐、規(guī)范診療流程。與基于文本的臨床指南相比，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的數(shù)字化臨床指南具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）與患者電子病歷數(shù)據(jù)相結(jié)合，使得計(jì)算機(jī)自動(dòng)地依據(jù)臨床指南規(guī)范，在臨床實(shí)踐中為醫(yī)務(wù)人員提供各種診療和防治建議，真正實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的臨床診療。

（2）依據(jù)數(shù)字化臨床指南，提供及時(shí)的決策支持，輔助臨床實(shí)踐，可以大大減輕醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度和難度。

（3）方便醫(yī)護(hù)人員隨時(shí)查看所需的臨床指南，以這樣的方式利用臨床指南比查閱在專題論文或?qū)W報(bào)里出版的臨床指南，或者利用那些通用的、與患者的個(gè)體信息無(wú)關(guān)的臨床指南要方便有效得多，有利于醫(yī)護(hù)人員自身的再學(xué)習(xí)過(guò)程。

將基于文本的臨床指南數(shù)字化是構(gòu)建基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)的核心問(wèn)題。目前，在國(guó)際上公開(kāi)發(fā)布的比較成熟的臨床指南表達(dá)模型有十幾種，研究者們基于這些模型開(kāi)發(fā)了臨床決策支持系統(tǒng)。理論上來(lái)說(shuō)，通過(guò)將指南知識(shí)表達(dá)成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的，支持自動(dòng)推理的臨床指南模型，給出針對(duì)病人實(shí)際情況的診療建議，會(huì)對(duì)臨床診療工作有較強(qiáng)的改善[1]。但是，近十年這些模型和系統(tǒng)發(fā)展得比較緩慢，新的成果不多，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)也并沒(méi)有得到大范圍內(nèi)的應(yīng)用。本文將通過(guò)介紹已有的模型和系統(tǒng)分析這些系統(tǒng)遇到的問(wèn)題，并提出此類系統(tǒng)未來(lái)可能的發(fā)展方向。

1.典型臨床指南表達(dá)模型及決策支持系統(tǒng)

臨床指南表達(dá)模型是指計(jì)算機(jī)可理解的文本臨床指南的規(guī)范化表示方法。目前國(guó)際上研究較多的臨床指南表達(dá)模型有將近20 項(xiàng)。對(duì)臨床指南表達(dá)研究的方法主要分為兩類：一是根據(jù)人工智能和自然語(yǔ)言處理等技術(shù)，對(duì)文本指南整理標(biāo)注，通過(guò)人工標(biāo)簽的方式，將指南加工成一篇計(jì)算機(jī)可以理解的新文檔，GEM[2]是其中的代表。二是將指南中的診療過(guò)程構(gòu)建成流程化的模型[3]，由一系列隨著時(shí)間展開(kāi)的行為、決策、場(chǎng)景組成，通過(guò)圖形化的方法來(lái)表達(dá)指南的內(nèi)容，GLIF[4]是其中的代表。

1.1 PROforma

PROforma[5]模型具有明確的語(yǔ)法和語(yǔ)義，通過(guò)結(jié)合邏輯編程和面向?qū)ο蟮慕?，?shí)現(xiàn)基于臨床指南的決策支持和病人管理。PROforma 有四種任務(wù)：行為、復(fù)合計(jì)劃、決策和病人信息查詢。所有的工作共享屬性描述目標(biāo)（attributes describing goals），控制流程，前置條件和后置條件。PROforma 的決策用規(guī)則集表達(dá)，為決策選項(xiàng)提供4 種不同的支持度：支持（for），確定（confiming），不 支 持（against），和 排 除（excluding）。這種方法被隨后的EON，GLIF3 和SAGE 采用。PROforma 的研究者基于PROforma 技術(shù)開(kāi)發(fā)了12 個(gè)決策支持應(yīng)用[6]，其中的7 個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)做了定量評(píng)估實(shí)驗(yàn)，所有的系統(tǒng)都起到了改善醫(yī)療行為的效果。

1.2 EON

EON[7]是斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)信息學(xué)系建立的臨床指南知識(shí)表達(dá)模型，其目的是構(gòu)建一套基于組件和接口的體系結(jié)構(gòu)，使開(kāi)發(fā)者能夠利用其構(gòu)建臨床決策支持系統(tǒng)。EON 使用基于任務(wù)的方法定義可執(zhí)行的決策支持服務(wù)。醫(yī)療行為表達(dá)成活動(dòng)圖（Activity Graphs）的形式包括場(chǎng)景、行為、決策、子指南和分支等。

ATHENA 決策支持系統(tǒng)是一個(gè)基于EON 實(shí)現(xiàn)的，并與電子病歷系統(tǒng)進(jìn)行整合了的高血壓決策支持系統(tǒng)，已經(jīng)在美國(guó)退伍軍人部的三個(gè)醫(yī)療中心成功部署[6]。當(dāng)用戶選擇一個(gè)病人后，電子病歷系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)包含病人記錄標(biāo)識(shí)號(hào)的消息給ATHENA 客戶端。ATHENA 客戶端通過(guò)指南解釋器將此消息解析，并將此病人的臨床建議通過(guò)客戶端窗口來(lái)顯示，此窗口包含了對(duì)每個(gè)建議的詳細(xì)描述，用戶可以查詢每條建議的理由。ATHENA 客戶端的功能是對(duì)所有的需求都傳遞給指南解釋器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)處理，用一種友好的方式顯示指南建議。研究者對(duì)ATHENA 進(jìn)行了為期15 個(gè)月的臨床評(píng)估實(shí)驗(yàn)，初步結(jié)果表明，63%的病人適用于基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)，并且系統(tǒng)的使用率一直居高不下。

1.3 Arden Syntax

Arden[8]醫(yī)學(xué)邏輯模塊語(yǔ)言（Arden Syntax For Medical Logic Modules）于1989 年首先由Arden Homestead 會(huì)議提出，1999 年被HL7 所采用。Arden 語(yǔ)言是一種基于規(guī)則的臨床指南表達(dá)語(yǔ)言，將醫(yī)學(xué)知識(shí)表示為獨(dú)立的單元——醫(yī)學(xué)邏輯模塊（Medical Logical Modules， MLMs）[9]。在眾多的數(shù)字化臨床指南模型中，Arden 語(yǔ)言是一個(gè)最為公開(kāi)且成熟的語(yǔ)言[10]。Arden 不是為了編碼涉及多個(gè)決策或者流程序列的復(fù)雜指南，所以它經(jīng)常被用在以事件驅(qū)動(dòng)的單步警報(bào)和提醒中。

Arden 曾經(jīng)在美國(guó)Columbia-Presbyterian 醫(yī)學(xué)中心驗(yàn)證應(yīng)用。經(jīng)過(guò)許多年的努力，Columbia-Presbyterian 醫(yī)學(xué)中心書(shū)寫(xiě)了大約240 個(gè)醫(yī)學(xué)邏輯模塊，模塊的內(nèi)容得到了HL7 Arden 工作小組[11]的驗(yàn)證和維護(hù)。然而，已經(jīng)很多年沒(méi)有其他研究者將他們的研究成果提交到這個(gè)網(wǎng)站。而且，除了個(gè)別生產(chǎn)商的用戶以外，目前也沒(méi)有其他的網(wǎng)站共享醫(yī)學(xué)邏輯模塊。

1.4 GLIF3

GLIF3（GuideLine InterChange Format）[12]是由哈佛大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)以及斯坦福大學(xué)組成的InterMed 合作項(xiàng)目的研究者開(kāi)發(fā)，用來(lái)將臨床指南表示成機(jī)器可讀格式的模型[13]，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)以及臨床決策支持系統(tǒng)之間的指南共享。模型通過(guò)指定病人數(shù)據(jù)項(xiàng)，臨床概念和臨床知識(shí)的行為和決策步驟來(lái)使用。GLIF3 試圖集成其他臨床指南知識(shí)表達(dá)模型的優(yōu)點(diǎn)，并且嘗試采用醫(yī)療保健領(lǐng)域現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)。GLIF3 的表達(dá)語(yǔ)言最初以Arden語(yǔ)法為基礎(chǔ)[14]，后來(lái)被GELLO[15]替換，并且它的默認(rèn)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)模型是HL7 RIM 模型（Reference Information Model，RIM）。

GLIF3 有兩個(gè)臨床應(yīng)用實(shí)例[6]：一是在以色列一家初級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的門診中，使用其表達(dá)糖尿病引起的足部疾病的臨床指南；二是在哥倫比亞大學(xué)的冠狀動(dòng)脈旁路移植術(shù)的術(shù)后病人護(hù)理方案中使用。護(hù)理醫(yī)師使用GLIF3 表達(dá)臨床指南，將其與基于web 的EHR 相連，使用GLEE 執(zhí)行引擎執(zhí)行。

1.5 SAGE

SAGE（Standards-Based Sharable Active Guideline Environment）[16]臨床指南知識(shí)表達(dá)模型是由IDX System Corporation、Nebraska 大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、IHC（Intermountain Health Care）、Apelon、斯坦福醫(yī)學(xué)信息學(xué)中心以及Mayo 醫(yī)院聯(lián)合開(kāi)發(fā)。SAGE 模型具有如下特點(diǎn)[17]：（1）SAGE 模型吸收和集成了以往臨床指南表達(dá)模型的優(yōu)點(diǎn)，如Activity Graph 的設(shè)計(jì)借鑒了EON 和GLIF3；Decision Map 概念源自于PRODIGY；使用多選的Decision Model 則源自于PROforma；事件驅(qū)動(dòng)源自于PROforma 和GLIF。（2）SAGE 采用事件驅(qū)動(dòng)方式，與臨床工作流結(jié)合，強(qiáng)調(diào)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)提供適當(dāng)?shù)呐R床決策支持。（3）標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)，采用基于HL7 V3 RIM 的數(shù)據(jù)模型；利用SNOMED CT、LONIC 編碼作為醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)表示的標(biāo)準(zhǔn)；使用GELLO 作為其邏輯表達(dá)語(yǔ)言。這些標(biāo)準(zhǔn)，使得模型對(duì)外表現(xiàn)為統(tǒng)一接口，方便了臨床指南表達(dá)模型集成到電子病歷系統(tǒng)以及與其他指南表達(dá)模型的知識(shí)共享，為兼容多個(gè)指南表達(dá)模型的臨床指南知識(shí)表達(dá)框架的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

為了驗(yàn)證SAGE 的可行性，SAGE 的研究者們利用SAGE 模型對(duì)免疫指南和糖尿病指南進(jìn)行了表達(dá)，并將以SAGE 模型為基礎(chǔ)的決策支持系統(tǒng)集成到Mayo 診所和內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的臨床信息系統(tǒng)中[18]。

2.基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)

在過(guò)去的十年中，臨床指南表達(dá)模型的研究者與臨床決策支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)商進(jìn)行了大量的合作，希望能將基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)集成到醫(yī)護(hù)人員日常的工作流程中。但無(wú)論國(guó)內(nèi)外，在臨床實(shí)際中投入廣泛長(zhǎng)期應(yīng)用的系統(tǒng)并不多，系統(tǒng)仍然有很多局限性。

（1）臨床指南表達(dá)模型的標(biāo)準(zhǔn)化不足

臨床決策所基于的臨床知識(shí)有時(shí)候是跨專業(yè)的，這就要求基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)是建立在知識(shí)共享和互操作的基礎(chǔ)上，而知識(shí)的共享必然面臨知識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。因?yàn)樾枨蠛湍繕?biāo)仍然在變化，因此，在數(shù)字化臨床指南領(lǐng)域進(jìn)行知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)工作條件并不成熟，很多研究者的研究思路已經(jīng)從開(kāi)發(fā)一個(gè)完全的指南模型轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)發(fā)指南模型的標(biāo)準(zhǔn)化組件。但是，標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)該包含哪些組件仍然有爭(zhēng)議，從組件的標(biāo)準(zhǔn)到形成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的臨床指南標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程還不十分清楚。

（2）不確定性臨床知識(shí)的表達(dá)不充分

前文提到的這些指南表達(dá)模型雖然涵蓋了臨床指南表達(dá)研究工作的大部分領(lǐng)域，然而，他們對(duì)于臨床指南中的不確定性知識(shí)的表達(dá)方法的研究卻較少涉及。但是這種不確定性在醫(yī)學(xué)中是非常常見(jiàn)的：①并非所有醫(yī)學(xué)指標(biāo)都能精確量化，一些醫(yī)學(xué)指標(biāo)需要醫(yī)生的主觀判斷；②對(duì)于很多醫(yī)學(xué)指標(biāo)的正常范圍的界定也存在模糊性；③診療過(guò)程中由于某些信息的缺失或者客觀條件所限無(wú)法獲取到等情況的存在，也限制了臨床指南的準(zhǔn)確執(zhí)行；④由于目前醫(yī)學(xué)發(fā)展的水平，還不能從本質(zhì)上揭示各類疾病產(chǎn)生的根本原因，對(duì)于疾病產(chǎn)生的根本原因——生物學(xué)機(jī)理的不完全的理解，使得疾病在表面上呈現(xiàn)出多樣性，因此，臨床指南很難精確描述各種疾病的成因、診斷治療方案。不確定性知識(shí)的表達(dá)研究對(duì)于提高臨床決策支持系統(tǒng)給出的診療建議的正確性有非常大的幫助。

（3）沒(méi)有充分考慮不同醫(yī)生對(duì)決策支持的不同需求

由于醫(yī)生自身知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累不同，他們對(duì)決策支持的需求也不一樣。一般來(lái)說(shuō)，初級(jí)醫(yī)生需要更活躍的決策支持，而經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生則希望得到選擇性的支持，更自主地進(jìn)行臨床決策。過(guò)多的提醒提示會(huì)引起“提醒疲勞”，過(guò)少的提醒提示則很容易忽略臨床中的關(guān)鍵問(wèn)題?，F(xiàn)有的系統(tǒng)大都過(guò)于強(qiáng)調(diào)機(jī)器決策，這不利于臨床決策支持系統(tǒng)的推廣，也是不科學(xué)的，因?yàn)闆Q策本身應(yīng)該由人來(lái)完成。

（4）無(wú)法適應(yīng)臨床指南的快速變化

我們正處在一個(gè)知識(shí)爆炸的時(shí)代，循證醫(yī)學(xué)的證據(jù)層出不窮，臨床指南在不斷更新。一個(gè)基于臨床指南的臨床決策支持系統(tǒng)，應(yīng)該支持并適應(yīng)臨床指南的快速變化。而這一點(diǎn)，現(xiàn)有的系統(tǒng)卻大都沒(méi)有做到。

3.基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)的發(fā)展方向

針對(duì)基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)面臨的問(wèn)題，未來(lái)的研究應(yīng)該著重在如下幾個(gè)領(lǐng)域：

3.1 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的臨床指南知識(shí)共享

構(gòu)建跨執(zhí)行機(jī)構(gòu)的，跨不同國(guó)家和地區(qū)的，可共享，可執(zhí)行的知識(shí)一直是臨床指南模型開(kāi)發(fā)者為之奮斗的目標(biāo)。然而，由于計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的臨床指南格式的多樣性和臨床指南本地化的需求，共享計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的臨床指南并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作。Medinfo 2010 專家組在[19]中從技術(shù)和商業(yè)模式等角度討論了研究者們?cè)谶@個(gè)方向上所做的工作。為了促進(jìn)指南模型的共享，DeGel[20]和openclinical 組織正在建立計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指南模型庫(kù)和不同指南表達(dá)形式下可執(zhí)行的組件，而一個(gè)可以執(zhí)行不同臨床指南模型的引擎已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)[21]。

3.2 融合多個(gè)臨床指南的決策支持系統(tǒng)

隨著人口老齡化的加劇，在患病群體中老年人的比例會(huì)越來(lái)越多。許多老年人不只有一種疾病，而是患有合并癥。對(duì)于有合并癥的病人應(yīng)用多個(gè)臨床指南，每一個(gè)指南關(guān)注一個(gè)不同的合并癥。將針對(duì)合并癥的多個(gè)臨床指南納入到同一個(gè)決策支持系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的挑戰(zhàn)，然而，目前在這方面的研究并不多。

3.3 知識(shí)表達(dá)的多樣性和準(zhǔn)確性

如前所述，現(xiàn)有的臨床指南知識(shí)模型更多關(guān)注的是指南中確定性知識(shí)的表達(dá)，而對(duì)于非確定性的知識(shí)，除了Arden syntax 的研究者推出Fuzzy Arden syntax 以外，沒(méi)有研究者進(jìn)行過(guò)研究。而這一部分知識(shí)在臨床中必不可少，是決策支持系統(tǒng)能否得出正確結(jié)論的關(guān)鍵，所以，如何對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行改造升級(jí)，使之包含這部分知識(shí)的表達(dá)，是研究者們需要研究的方向。

3.4 構(gòu)建可共享、可移植的臨床決策支持服務(wù)模式

從專家系統(tǒng)到臨床決策支持系統(tǒng)幾十年實(shí)踐中最深刻的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)是，一個(gè)在某個(gè)環(huán)境下非常成功的臨床決策支持應(yīng)用往往很難成功的移植到其他的臨床機(jī)構(gòu)中。這其中涉及的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、臨床工作流程的多樣性以及知識(shí)庫(kù)的差異需求等因素，改變這個(gè)狀況一方面需要臨床標(biāo)準(zhǔn)化程度的提高，使得各類臨床數(shù)據(jù)在不同機(jī)構(gòu)中具有統(tǒng)一的形式、結(jié)構(gòu)和意義。同時(shí)也需要從體系上改變臨床決策支持的框架，傳統(tǒng)的獨(dú)立臨床決策支持系統(tǒng)的方式很難具備不同臨床環(huán)境下的集成應(yīng)用和知識(shí)的共享，而近年來(lái)云計(jì)算架構(gòu)的發(fā)展，使得基于開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如 SOAP（simple object access protocol）和 REST（representational state transfer）構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可以支撐跨平臺(tái)的各類臨床決策支持應(yīng)用，并方便實(shí)現(xiàn)對(duì)于跨機(jī)構(gòu)甚至跨地區(qū)的統(tǒng)一服務(wù)，這將會(huì)是將來(lái)臨床決策支持一個(gè)新的發(fā)展方向。

4.總結(jié)

研究開(kāi)發(fā)基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)有助于提高醫(yī)生的診療水平，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，最終使患者受益。本文分析了基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，并指出進(jìn)行臨床指南模型標(biāo)準(zhǔn)化和組件化建設(shè)，以及開(kāi)展融合多個(gè)臨床指南、臨床知識(shí)的不確定性表達(dá)和新型決策支持服務(wù)模式等方面的研究，將是今后基于臨床指南的決策支持系統(tǒng)研究的主要任務(wù)。

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