李怡雪 韓 薇 王慶陽 江霖暉 袁克虹

(清華大學(xué)深圳研究生院 (哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 (清華大學(xué)深圳研究生院深圳 518055) 哈爾濱 150001) 深圳 518055)(清華大學(xué)醫(yī)院管理研究院 深圳 518055) (清華大學(xué)深圳研究生院 深圳 518055)

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醫(yī)院信息化：臨床決策支持系統(tǒng)構(gòu)建*

李怡雪 韓 薇 王慶陽 江霖暉 袁克虹

(清華大學(xué)深圳研究生院 (哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 (清華大學(xué)深圳研究生院深圳 518055) 哈爾濱 150001) 深圳 518055)(清華大學(xué)醫(yī)院管理研究院 深圳 518055) (清華大學(xué)深圳研究生院 深圳 518055)

臨床決策支持系統(tǒng)是醫(yī)院信息化的一部分，本文提出一種基于電子病歷的冠心病臨床決策支持系統(tǒng)，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能進行設(shè)計，包括前端顯示、數(shù)據(jù)庫模塊、服務(wù)器功能模塊，介紹系統(tǒng)的工作流程。通過該系統(tǒng)可以返回與待診治病例相似度高的已治愈病例，不僅有助于醫(yī)生實現(xiàn)個性化診療，同時對臨床路徑的發(fā)展具有推動作用。

決策支持；電子病歷；臨床路徑；個性化診療

1 引言

臨床決策支持系統(tǒng)是醫(yī)院信息化的一部分，它隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及臨床不斷增長的需求被提出。2007年，IBM公司開發(fā)了名為“沃森”的人工智能系統(tǒng)，由于其具有強大的理解自然語言的能力，可以通過詢問病人的病征、病史，使用人工智能技術(shù)、自然語言處理和分析技術(shù)，憑借其存儲的豐富的信息和數(shù)據(jù)，迅速給出診斷提示和治療意見；2011年，“沃森”以機器人醫(yī)生的身份參與到美國保健服務(wù)中；2014年開始，IBM不斷與各醫(yī)院、診所、疾病研究中心合作，將“沃森”應(yīng)用到醫(yī)療的各個方面，旨在為臨床提供有效的決策支持[1-2]。2012年9月，美國紐約MetaMed公司提出以大數(shù)據(jù)、人工智能以及眾多專家為支持打造個性化醫(yī)療的想法，通過全方位了解患者的相關(guān)信息，為其提供更匹配、康復(fù)幾率更高的治療手段[3]。在臨床決策支持系統(tǒng)與電子病歷相結(jié)合的研究層面，Emory大學(xué)生物信息學(xué)中心的Andrew等人建立了基于電子病歷的決策支持平臺，該平臺可以將電子病歷中所有不同形式的數(shù)據(jù)標準化為統(tǒng)一的模型并實現(xiàn)不同治療方案的治療效果對比，提高醫(yī)療質(zhì)量[4]；Anoop D shah等人設(shè)計了一套文本自動匹配程序，該程序可以從非結(jié)構(gòu)化的電子病歷信息中提取諸如疾病診斷名稱和患者死亡原因之類的數(shù)據(jù)[5];Siddiqui等人則在電子病歷的基礎(chǔ)上，結(jié)合離散小波變換、主成分分析和支持向量機建立了對大腦MRI掃描圖像的結(jié)果分類，實現(xiàn)對醫(yī)療檢驗結(jié)果的智能區(qū)分[6]。

電子病歷(Electronic Medical Records，EMR)是指醫(yī)務(wù)人員在醫(yī)療活動過程中，使用醫(yī)療機構(gòu)信息系統(tǒng)生成的文字、符號、圖表、圖形、數(shù)據(jù)、影像等數(shù)字化信息，能實現(xiàn)存儲、管理、傳輸和重現(xiàn)的醫(yī)療記錄。EMR是病歷的一種記錄形式，是醫(yī)療信息化的必然產(chǎn)物，具備傳統(tǒng)紙質(zhì)病歷所不具備的優(yōu)點，如便于保存、傳閱及進一步開發(fā)等[7-9]。EMR不僅詳細記錄了病人的臨床癥狀和治療過程，而且也是醫(yī)生經(jīng)驗的載體。EMR在醫(yī)院或者醫(yī)生之間的傳閱、共享，也就意味著醫(yī)生經(jīng)驗的傳遞，這對于資歷較淺的醫(yī)生來說是一個很好的學(xué)習(xí)機會，同時也能夠幫助他們更好地治療患者。目前國內(nèi)對于EMR的開發(fā)大多局限于記錄患者癥狀和治療過程的層面，近年來，研究人員對于EMR信息挖掘方面的研究也有所涉足，但總體上對其進行二次開發(fā)利用以挖掘其潛在價值方面的應(yīng)用仍比較少[10-11]。

隨著循證醫(yī)學(xué)的發(fā)展，臨床路徑的概念被引入到現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，作為一種高效率的診療手段被國內(nèi)醫(yī)療水平較高的醫(yī)院廣泛采納[12]，作為某些病種規(guī)范化治療的依據(jù)。臨床路徑是確保醫(yī)療質(zhì)量、控制醫(yī)療成本、優(yōu)化醫(yī)療服務(wù)流程的管理工具，其優(yōu)點是對同一類病人具有普遍適用性，但其缺點也同樣隱含在優(yōu)點之中，即依靠臨床路徑治療難免忽視了患者的個體性差異，總會有部分病人偏離臨床路徑發(fā)生變異[13-17]。EMR不僅保留了醫(yī)生的治療經(jīng)驗，同時也記錄了患者的個性化體征、病癥等情況，因此對于EMR的利用有助于彌補臨床路徑的不足之處。目前各醫(yī)院中存在海量的EMR數(shù)據(jù)，如何將這些數(shù)據(jù)進行有效的利用以及如何將其應(yīng)用到臨床路徑管理過程中，是一個亟需解決的問題。針對以上問題，本文提出基于EMR的冠心病臨床路徑?jīng)Q策支持系統(tǒng)，采用與以往決策支持系統(tǒng)不盡相同的思路為醫(yī)生提供個性化決策支持，同時促進臨床路徑完善。

2 系統(tǒng)簡介

本系統(tǒng)是基于Web平臺開發(fā)的，其目的是輔助醫(yī)生進行更具個性化的冠心病診療決策。首先，對于一個新患者，醫(yī)生根據(jù)患者的病癥描述、個人體征等信息，利用本系統(tǒng)可以檢索到相似的病歷；其次，在檢索出的EMR中，本系統(tǒng)能夠統(tǒng)計出患者所接受的醫(yī)療檢查的種類及各自出現(xiàn)的頻率，將這些數(shù)據(jù)與檢索到的EMR一同反饋給醫(yī)生，從而為醫(yī)生的下一步診療決策提供建議；再次，新患者接受醫(yī)療檢查之后，醫(yī)生根據(jù)其檢查結(jié)果(影像或生化指標等)在第一步檢索出的EMR中再進行一次精確檢索，檢索到的EMR對于新患者更具有參考價值，醫(yī)生可以參考這些EMR制定針對于患者的個性化診療方案。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)臨床決策支持系統(tǒng)的不同之處在于其并非提供直接的診斷治療結(jié)論，而是有針對性地提供相似度高的病例供醫(yī)生參考。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(圖1、圖2)

圖1 系統(tǒng)整體框架

圖2 系統(tǒng)詳細功能結(jié)構(gòu)

3.1 前端顯示

通過統(tǒng)一登錄平臺登錄后的顯示頁面即前端顯示，是與用戶直接進行信息交互的窗口，主要功能有兩點：一是提供用戶各種相關(guān)信息的輸入接口，包括病人自述、檢查結(jié)果、醫(yī)學(xué)圖像等；二是作為檢索結(jié)果的輸出界面。

3.2 數(shù)據(jù)庫模塊

3.2.1 用戶權(quán)限管理及系統(tǒng)配置 系統(tǒng)用戶主要為醫(yī)生、病人及系統(tǒng)管理員。為了保證數(shù)據(jù)的隱私和安全性，進行各用戶的權(quán)限限定：系統(tǒng)管理員可以對醫(yī)生、病人用戶進行整體管理，包括添加、刪除用戶和設(shè)置用戶權(quán)限；醫(yī)生可以查看和下載詳細的病歷描述；病人僅限于查看系統(tǒng)按序返回的查詢結(jié)果及隱藏病歷個人信息的病歷描述，禁止下載。系統(tǒng)配置部分，由于本系統(tǒng)是基于Web平臺開發(fā)的，屬于B/S模式，所以只要用戶端網(wǎng)絡(luò)條件允許，就可以訪問、使用系統(tǒng)的相應(yīng)功能。

3.2.2 數(shù)據(jù)庫的建立和維護 (1)完整的EMR數(shù)據(jù)。包括病人自述、性別、年齡、體重、家族病史等個人信息，以及治療過程中不同階段所接受的檢查及相應(yīng)的結(jié)果等。(2)索引信息。本系統(tǒng)提供3種形式的檢索功能：一是基于關(guān)鍵字或語義的文本檢索，應(yīng)用于以病人自述、個人體征信息等為相似性衡量依據(jù)的EMR檢索，即基于門診初步信息的檢索；二是基于檢查結(jié)果的特征值檢索，應(yīng)用于以病人的各項檢查結(jié)果為相似性衡量依據(jù)的電子病歷檢索；三是基于內(nèi)容的圖像檢索，應(yīng)用于以醫(yī)學(xué)影像為相似性衡量依據(jù)的EMR檢索。對于上述檢索方式，有必要對一些被檢索目標建立索引以提高檢索效率，因此數(shù)據(jù)庫中需要包含病人門診信息、各項檢查信息和醫(yī)學(xué)影像信息等索引數(shù)據(jù)。(3)重要性分值。本系統(tǒng)的目的是使檢索結(jié)果返回到用戶界面時都按順序排列，而排序的依據(jù)是檢索到的EMR與新患者的情況最為相似且可參考性強，“情況相似”通過前述各種檢索過程實現(xiàn)，而“可參考性”則由病歷的重要性分值來衡量。影響重要性分值的因素包含醫(yī)院等級、主治醫(yī)師經(jīng)驗等級等。

3.2.3 數(shù)據(jù)表 數(shù)據(jù)庫作為平臺的信息集散中心，不僅要包含可靠的EMR數(shù)據(jù)、索引數(shù)據(jù)等信息，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計也要盡量滿足數(shù)據(jù)易獲取、有助于提高搜索效率的要求。數(shù)據(jù)庫主要包含4類數(shù)據(jù)表：一是病人的基本信息表，包括病人ID、主治醫(yī)師ID、主治醫(yī)師經(jīng)驗等級、主治醫(yī)院ID、主治醫(yī)院等級等；二是病人自述表，包括病人自述的完整內(nèi)容、對病人自述建立的索引；三是檢查項目信息表，包括病人進行的各項檢查及其結(jié)果；四是醫(yī)學(xué)影像信息表，包括醫(yī)學(xué)影像名稱、醫(yī)學(xué)影像的存放路徑、圖像索引即圖像特征向量。4類表的關(guān)系為：病人的基本信息表為母表，病人自述表、檢查項目信息表和醫(yī)學(xué)影像信息表為子表，所有的表格唯一對應(yīng)病人基本信息表中的病人ID值。

3.3 服務(wù)器功能模塊

3.3.1 檢查建議模塊 根據(jù)病人主述(包括性別、年齡、身體不適癥狀、疾病史、家族史等)在數(shù)據(jù)庫中檢索與病人主述相似的病歷并統(tǒng)計這些相似病歷所做的后續(xù)各項檢查項目的分布情況，從而為醫(yī)生提供后續(xù)檢查項目選擇的決策建議。

3.3.2 個性化病歷檢索模塊 本系統(tǒng)核心和創(chuàng)新所在。主要包括3個層面的檢索：關(guān)鍵字檢索、特征值檢索和圖像檢索。其中關(guān)鍵字檢索是利用關(guān)鍵字檢索技術(shù)及字符串匹配技術(shù)，根據(jù)病人主述篩選病歷(同檢查建議模塊的相似病歷的檢索過程)；特征值檢索是將關(guān)鍵字檢索出的病歷進一步篩選和排序，排序依據(jù)是檢查結(jié)果的相似度以及病歷本身的可參考價值；圖像檢索是利用基于內(nèi)容的圖像檢索技術(shù)，從醫(yī)學(xué)圖像中提取特征向量進行相關(guān)性的度量。

4 系統(tǒng)工作流程

從工作流程來看，本系統(tǒng)相當(dāng)于移植了臨床路徑的診療過程的一部分，模擬病人從入院就診到確診并制定診療方案的流程。結(jié)合系統(tǒng)相應(yīng)模塊描述其工作流程，見圖3。第1步，病人在就診時，由醫(yī)生將病人自述里的關(guān)鍵字輸入到檢索界面并提交，系統(tǒng)將按照這些關(guān)鍵字對數(shù)據(jù)庫中病人自述的索引進行檢索，篩選出匹配的電子病歷并返回這些病人接受的醫(yī)療檢查項目及其統(tǒng)計頻次至用戶界面；第2步，醫(yī)生在第1步篩選結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用病人接受的各項檢查項目的檢查結(jié)果進行病歷相似度計算，結(jié)合病歷本身的可參考價值進行排序，返回至用戶界面供醫(yī)生進行參考；第3步，為得到參考性更高的相似病歷，醫(yī)生可將病人的影像提交至上一步用戶界面中的圖像檢索接口，后臺應(yīng)用程序?qū)⒆詣訉D像進行相應(yīng)的預(yù)處理及特征提取，然后對數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)電子病歷的醫(yī)學(xué)圖像索引進行檢索，從而得到效果更好的匹配病歷返回至用戶界面。點擊每個EMR的鏈接可以打開含有完整數(shù)據(jù)的HTML文件。醫(yī)生可參考返回的排序較高的病歷為患者制定更具個性化的診療方案。

圖3 系統(tǒng)工作流程

5 結(jié)語

本系統(tǒng)尚未實際應(yīng)用，尚處于模擬運行階段?？梢詰?yīng)用于輔助醫(yī)生制定更具個性化的冠心病診療方案、EMR的數(shù)據(jù)挖掘及對臨床路徑的研究等領(lǐng)域，為提升醫(yī)生個性化診療能力及進一步開發(fā)利用EMR提供有效的途徑；同時，通過比較系統(tǒng)得到的相似病歷，醫(yī)生的一些隱性的經(jīng)驗更容易被總結(jié)為一種顯性的共識，進而可以整合到臨床路徑中，對臨床路徑的完善也將起到推動作用。

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2016年《醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志》編輯出版重點選題計劃

2016年本刊將繼續(xù)以“學(xué)術(shù)性、前瞻性、實踐性”為特色，及時追蹤并深入報道國內(nèi)外醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域前沿?zé)狳c，反映學(xué)科研究動態(tài)，展示學(xué)科應(yīng)用成果，引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展方向?，F(xiàn)對2016年度編輯出版重點選題策劃如下：

一、醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革與醫(yī)藥衛(wèi)生信息化

1“十三五”衛(wèi)生信息化建設(shè)的創(chuàng)新與發(fā)展；2 醫(yī)藥衛(wèi)生信息規(guī)劃與發(fā)展戰(zhàn)略；3 區(qū)域衛(wèi)生、公共衛(wèi)生、基層衛(wèi)生信息化建設(shè)；4 各級醫(yī)療健康信息平臺建設(shè)；5 醫(yī)療衛(wèi)生信息相關(guān)標準研發(fā)、應(yīng)用和落地；6 醫(yī)療衛(wèi)生信息化相關(guān)安全隱私保護和法律法規(guī)；7 國外醫(yī)藥衛(wèi)生信息化建設(shè)最新技術(shù)、成功經(jīng)驗。

二、醫(yī)學(xué)信息技術(shù)

1 基于健康大數(shù)據(jù)的科學(xué)決策與監(jiān)管；2 醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)與精準醫(yī)療；3 “互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)療；4 移動醫(yī)療、遠程醫(yī)療服務(wù)與健康管理；5 物聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療技術(shù)與實現(xiàn)；5 各類醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)信息互通與操作銜接；6 醫(yī)學(xué)機構(gòu)知識庫構(gòu)建技術(shù)與方法。

三、醫(yī)學(xué)信息研究

1 醫(yī)學(xué)信息學(xué)理論及方法研究；2 醫(yī)學(xué)科技創(chuàng)新體系和發(fā)展戰(zhàn)略；3 醫(yī)學(xué)科技監(jiān)測與輿情監(jiān)測；4 醫(yī)藥衛(wèi)生信息分析評價；5 生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘與利用、知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)與實現(xiàn)。

四、醫(yī)學(xué)信息組織與利用

1 醫(yī)學(xué)數(shù)字圖書館發(fā)展趨勢與標準建設(shè)；2 泛在化醫(yī)學(xué)知識服務(wù)與決策咨詢服務(wù)；3 醫(yī)學(xué)知識組織的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展方向；4 醫(yī)學(xué)信息交互及存??；5 醫(yī)學(xué)圖書館區(qū)域合作及資源共享模式研究。

五、醫(yī)學(xué)信息教育

1 醫(yī)學(xué)信息專科、本科、研究生教育及繼續(xù)教育體制改革與模式創(chuàng)新；2 醫(yī)學(xué)信息素養(yǎng)及職業(yè)崗位的培養(yǎng)與教育；3 醫(yī)學(xué)信息課程改革與實踐；4 國外醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育的先進經(jīng)驗借鑒。

(《醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志》編輯部)

Hospital Informatization: Construction of the Clinical Decision Support System

LIYi-xue,

GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China;HANWei,TheFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China;WANGQing-yang,GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China;JIANGLin-hui,InstituteofHospitalManagement,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China;YUANKe-hong,GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China

Clinical Decision Support System (CDSS) is a part of hospital informatization, the paper proposes a CDSS for the coronary heart disease based on Electronic Medical Records(EMR). It designs the system structure and functions, including the front-end display, database module and server function module, and introduces the work flow of the system. This system can return cured cases highly similar to cases to be treated. It will help doctors to realize individualized treatment and promote the development of clinical pathways.

Decision support; Electronic Medical Records(EMR); Clinical pathway; Personalized treatment

2015-10-23

李怡雪，碩士，發(fā)表論文3篇；通訊作者：袁克虹，副教授，發(fā)表論文30篇。

清華大學(xué)深圳研究生院交叉基金(項目編號：JC20140001)。

R-056

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.11.002