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        基于網(wǎng)格的臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用研究

        2015-05-30 17:41:33呂亞娟翁蘇湘李瑩
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2015年30期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)挖掘網(wǎng)格

        呂亞娟 翁蘇湘 李瑩

        摘 要:該論文的研究視角是當前比較熱門的臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘,分析了臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的存儲特點,提出了依托醫(yī)院現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)醫(yī)院的海量臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘的方法,為醫(yī)院在疾病診斷和治療、醫(yī)學(xué)科研與教學(xué)、醫(yī)院管理等方面提供幫助。

        關(guān)鍵詞:網(wǎng)格 ?數(shù)據(jù)挖掘 ?臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)

        中圖分類號:TP391 ? ?文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)10(c)-0149-02

        快速發(fā)展的網(wǎng)格計算將網(wǎng)絡(luò)上分散的計算機建成了一個虛擬的計算機體系,實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)上存在的分散資源的共享,為分布在不同的地方、結(jié)構(gòu)不同的動態(tài)變化數(shù)據(jù)提供了一個存儲容器。網(wǎng)格技術(shù)一出現(xiàn)就引起了廣泛的關(guān)注,Globus Toolkit 4推出了支持Windows的Java Ws-Core軟件包以來,使網(wǎng)格在Windows下的開發(fā)有了一個新的依托平臺。數(shù)據(jù)挖掘改變了數(shù)據(jù)處理技術(shù),從數(shù)據(jù)庫中提取有用的知識,給決策者提供技術(shù)支持。目前,很多決策性的知識都來源于網(wǎng)絡(luò),這樣,用戶需要處理大量的原始數(shù)據(jù)。將網(wǎng)格技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘結(jié)合起來,就可以解決網(wǎng)絡(luò)上分散數(shù)據(jù)的挖掘問題。網(wǎng)格技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)日漸成熟,完全可以把兩者結(jié)合起來,完成網(wǎng)絡(luò)上分散的海量數(shù)據(jù)的挖掘任務(wù)。隨著網(wǎng)格技術(shù)的逐步成熟,網(wǎng)格的研究也從科學(xué)研究單位擴大到了社會的諸多領(lǐng)域,許多商業(yè)機構(gòu),學(xué)校,政府等部門都逐步引入了網(wǎng)格研究應(yīng)用平臺。網(wǎng)格給我們提供的分布式計算平臺具有分布式系統(tǒng)的優(yōu)勢,同時彌補了分布式系統(tǒng)自身的許多缺陷。如將網(wǎng)格應(yīng)用到分布式醫(yī)院系統(tǒng),建立一個基于網(wǎng)格的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng),必將使其在疾病診斷和治療、醫(yī)學(xué)科研與教學(xué)、醫(yī)院管理等方面發(fā)揮巨大作用。

        1 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的存儲特點

        醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的特點決定其數(shù)據(jù)源的存儲和分布在空間上呈現(xiàn)分布異構(gòu)特點。分布式數(shù)據(jù)源是指在物理上分布而邏輯上集中的數(shù)據(jù)源系統(tǒng)。分布式醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)源作為數(shù)據(jù)挖掘工作的對象,是使用計算機網(wǎng)絡(luò)將地理位置分散的多個邏輯單位(各個節(jié)點上的數(shù)據(jù)集)連接起來,它們的管理和控制又需要不同程度集中,共同組成一個數(shù)據(jù)源。即分布式數(shù)據(jù)源可以看成是計算機網(wǎng)絡(luò)與多個不同組織節(jié)點上數(shù)據(jù)集的有機結(jié)合,分布式醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)源存儲特點具有以下幾點:(1)物理分布性,數(shù)據(jù)分散存儲在網(wǎng)絡(luò)中的多個節(jié)點上;(2)邏輯全局性,物理上分散存儲的在各個節(jié)點的數(shù)據(jù)邏輯上是一個全局數(shù)據(jù)源;(3)節(jié)點自治性,各個節(jié)點的數(shù)據(jù)由本地用戶管理,具有自治處理能力,可以完成本節(jié)點的挖掘應(yīng)用,即局部數(shù)據(jù)挖掘。

        分布式醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)源在數(shù)據(jù)空間分布、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達等方面存在許多差異,目前國內(nèi)外對分布式數(shù)據(jù)源的分類和定義沒有統(tǒng)一的標準,比較認同的分類方法有兩種:(1)按局部數(shù)據(jù)模型分類,分為同構(gòu)型和異構(gòu)型。(2)按分布式數(shù)據(jù)源控制系統(tǒng)的類型分類,分為集中型、分散型和可變型。

        2 臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘的特點

        臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)包含的信息非常豐富和復(fù)雜,目前基本所有醫(yī)院都有病人的電子病歷,病人的B超、CT、X光、心電圖等影像資料也對疾病診斷起到一定的輔助作用,加之涉及到病人信息的病理參數(shù)、化驗結(jié)果等臨床信息,它們形成了一個復(fù)雜類型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),該數(shù)據(jù)庫涉及到病人、科室、醫(yī)院管理層等多個方面。而臨床醫(yī)學(xué)信息又具有隱私性、多樣性、不完整性、冗余性、異質(zhì)性和缺乏數(shù)學(xué)性質(zhì)等自身特性,使得臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)與常規(guī)的數(shù)據(jù)挖掘之間存在很大的差異。臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的挖掘方法主要有統(tǒng)計法、機器學(xué)習(xí)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和數(shù)據(jù)庫法,這些方法遍布疾病的診斷、治療和預(yù)防分析以及醫(yī)院管理的各個方面。

        臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫按是否含有醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)可簡單的歸納為兩類:第一類為醫(yī)學(xué)影像加上其他相關(guān)的醫(yī)學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫;第二類為無醫(yī)學(xué)影像的純醫(yī)學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。該論文主要研究純醫(yī)學(xué)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫,以結(jié)構(gòu)化為主的關(guān)系型數(shù)據(jù)為主要研究對象。在醫(yī)療實踐中產(chǎn)生的大量的結(jié)構(gòu)化醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù),可以從醫(yī)院和患者的角度分析這些數(shù)據(jù),涉及到醫(yī)院的信息包括每個科室信息統(tǒng)計和全院數(shù)據(jù)匯總等方面,涉及到患者的信息包括登記掛號、門診就診、開單檢查、手術(shù)及藥物處置、入院治療、劃價交費等方面。

        根據(jù)臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)源存儲特點建立的網(wǎng)格中,處在這個網(wǎng)格中的每臺計算機就是這個網(wǎng)格的一個節(jié)點,稱之為網(wǎng)格節(jié)點。通過上面的分析可知,基于網(wǎng)格的臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘需求分析可以分為兩類:支持網(wǎng)格中心控制節(jié)點的數(shù)據(jù)挖掘需求分析和支持局部網(wǎng)格節(jié)點的數(shù)據(jù)挖掘需求分析。

        3 支持網(wǎng)格中心控制節(jié)點的數(shù)據(jù)挖掘需求分析

        網(wǎng)格中心控制節(jié)點主要處理醫(yī)院的綜合信息。根據(jù)醫(yī)院的實際情況,其現(xiàn)實需求可能有很多種,這里不一一舉例,只列舉幾項。

        (1)病人構(gòu)成分析。分析門診病人和住院病人性別、年齡、身份、職業(yè)等方面,從而得到不同類型病人的經(jīng)濟狀況、主要需求醫(yī)療服務(wù)類型等信息,能夠有針對性地采取措施來提高服務(wù)質(zhì)量,增加門診量和住院量。

        (2)患者費用構(gòu)成分析?;颊叩馁M用主要構(gòu)成有檢查費、治療費、化驗費、手術(shù)費,這些費用涉及到多個科室,應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以使收費項目結(jié)構(gòu)合理性,優(yōu)化收費項目結(jié)構(gòu),減少患者的一些無謂的檢查治療費,病人的負擔減少了,醫(yī)患關(guān)系也就更和諧了。

        (3)藥品使用分析。在某一時間段內(nèi),分析各個科室的藥品使用情況,及時發(fā)現(xiàn)藥品使用的不合理現(xiàn)象,為醫(yī)院管理者提供控制藥品比例依據(jù)。

        (4)各科室費用分析。對比分析醫(yī)院每個科室或每個病區(qū)的在不同時間段內(nèi)各種費用,找出每個科室盈利或虧損的原因,為獎懲提供量化依據(jù)。

        4 支持局部網(wǎng)格節(jié)點的數(shù)據(jù)挖掘需求分析

        局部網(wǎng)格節(jié)點管理的信息具有局限性,涉及的范圍較小。

        (1)單病種分析:現(xiàn)在的診斷方法、項目很多,選擇正確的診斷方法,有助于避免誤診,比如通過測定兒童血液中的鈣、鐵、鎂、錳和血紅蛋白等微量元素含量來判斷其營養(yǎng)情況。

        (2)病人就診時間分析:很多疾病都是季節(jié)性發(fā)病的,比如流感、心腦血管病等,這樣病人的就診時間就有很強的季節(jié)性,通過分析每月、每季度的門診人次、住院人次來預(yù)測下一時期的門診和住院人次。

        5 結(jié)語

        以上簡單的分析了臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分布情況下的數(shù)據(jù)挖掘需求分析,目前數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要應(yīng)用于以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主的關(guān)系數(shù)據(jù)庫、事務(wù)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫??紤]到醫(yī)院信息的特點,該系統(tǒng)采用三步式數(shù)據(jù)挖掘方式,數(shù)據(jù)資源由全局控制節(jié)點統(tǒng)一管理,當有數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)時,全局控制節(jié)點把集中式數(shù)據(jù)庫按水平方式或垂直方式進行劃分,把劃分好的數(shù)據(jù)集傳遞至局部網(wǎng)格節(jié)點。結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)自身具有的特殊性和復(fù)雜性,處理好挖掘過程中的關(guān)鍵技術(shù),基于網(wǎng)格的臨床醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘?qū)⒂袕V闊的應(yīng)用前景。

        參考文獻

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