醫(yī)院藥物利用多維數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與初步構(gòu)建

傅 翔,楊樟衛(wèi),陳盛新,陳長虹,何宇濤,黃曉鐘(.第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥事管理學(xué)教研室;.第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院藥學(xué)部;.第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院信息科,上海 004)

藥物利用的研究有助于評估藥物利用現(xiàn)狀,促進(jìn)藥物合理使用,制定有效藥物政策。醫(yī)院是藥物使用的主要部門,也成為藥物利用研究的主要對象。隨著公立醫(yī)院改革逐步推進(jìn),全面而客觀地掌握藥物利用的現(xiàn)狀對于相關(guān)管理和決策人員顯得尤為重要。

據(jù)報(bào)道,截至 2008年底,全國共有注冊醫(yī)院19 712個(gè),其中三甲醫(yī)院 722個(gè)[1],超過 90%的醫(yī)院在信息化建設(shè)方面有不同程度的投入,有40%的大中型醫(yī)院尤其重視信息化建設(shè)[2]。醫(yī)院信息系統(tǒng) (H IS)是多年來醫(yī)院信息化建設(shè)的重點(diǎn)。醫(yī)院信息系統(tǒng)使醫(yī)療、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) (包括藥物利用數(shù)據(jù))的采集、存儲(chǔ)、管理更為便捷和規(guī)范;促進(jìn)了醫(yī)院資源的系統(tǒng)整合和事務(wù)處理水平。經(jīng)過多年的運(yùn)營,各家醫(yī)院的信息系統(tǒng),積累了跨地區(qū)、多點(diǎn)分布的海量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)理論上已成為藥物利用分析和研究的寶貴資源。

當(dāng)前,對藥物利用的相關(guān)研究已不單純限于藥物消耗的數(shù)量、金額等,還包括藥物從處方到使用的合理性判斷,因此必須結(jié)合病人的診斷、檢驗(yàn)、醫(yī)囑等其他醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行,醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)具有多樣性、不完整、冗余性等特點(diǎn)[3],給數(shù)據(jù)的組織和分析帶來困難。醫(yī)院信息系統(tǒng)從功能角度可以視為一個(gè)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理 (OLTP)系統(tǒng)。圍繞病人藥物治療的數(shù)據(jù)分散在復(fù)雜的分系統(tǒng)和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(表)中,“淹沒”于其他數(shù)據(jù)中。傳統(tǒng)的面向事務(wù)處理的數(shù)據(jù)庫雖然能使用戶以共享的方式使用結(jié)構(gòu)化的、獨(dú)立的數(shù)據(jù),但當(dāng)數(shù)據(jù)量迅速增長而且查詢要求不斷復(fù)雜化時(shí),建立在聯(lián)機(jī)事務(wù)處理基礎(chǔ)上的信息查詢不能很好地滿足分析決策的需求,造成了信息積累和應(yīng)用缺乏的突出矛盾。而且大多數(shù)醫(yī)院間采用的信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能不一,給醫(yī)院間的數(shù)據(jù)交流或多中心的分析造成了障礙。因此,提高醫(yī)院藥物利用數(shù)據(jù)的分析水平、效率和效果,推動(dòng)藥物利用研究和藥物合理應(yīng)用,已成為有意義的一項(xiàng)工作。

1 總體思路

本研究針對藥物利用數(shù)據(jù)分析中存在的困難與不足,以軍隊(duì)醫(yī)院共同采用的“軍衛(wèi)一號”醫(yī)院信息系統(tǒng)為基礎(chǔ),采集多所不同規(guī)模軍隊(duì)醫(yī)院藥品消耗和疾病治療相關(guān)的原始數(shù)據(jù),基于多維立方體理論,設(shè)計(jì)和構(gòu)建面向主題的、集成的、相對穩(wěn)定、反映歷史變化的多中心醫(yī)院藥物利用多維分析系統(tǒng)。使用聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)技術(shù),針對特定的主題,在管理和決策過程對多維數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次,多角度訪問、處理和分析,并提供可視化的查詢結(jié)果和數(shù)據(jù)挖掘手段;并進(jìn)一步開發(fā)成基于B/S框架的網(wǎng)絡(luò)平臺,滿足多用戶分析和決策需求(見圖 1)。

圖1 多中心藥物利用多維數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 研究方法

2.1 需求分析

2.1.1 主題確定 數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建過程中,業(yè)務(wù)需求是第一位的。需求分析就是從管理的角度出發(fā),對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析后提取需要進(jìn)一步分析的對象(即主題)。在數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)部,數(shù)據(jù)集合內(nèi)的數(shù)據(jù),描述的一個(gè)共同對象某方面的特征,形成對該對象的較為完整的描述,被描述的對象就是主題。在本研究中,“軍隊(duì)醫(yī)院藥物利用”是被關(guān)注的總主題,它是由一系列主題 (主要包括醫(yī)療機(jī)構(gòu)中藥物供應(yīng),處方,治療過程中涉及的具體問題)所構(gòu)成的主題域。

2.1.2 維度選擇 在數(shù)據(jù)倉庫中,維度是觀察數(shù)據(jù)的特定角度,對細(xì)節(jié)程度不同的多個(gè)描述可以存在于維的多個(gè)層次[4]。各個(gè)維以及度量變量(用戶感興趣的數(shù)字化信息)形成多維數(shù)據(jù)立方體。維度屬性記錄在維表中。多個(gè)維在數(shù)據(jù)立方體的交叉點(diǎn),就是想觀察的事務(wù)。當(dāng)多維數(shù)據(jù)立方體的各個(gè)維選中一個(gè)維成員,這些維的組合就確定度量變量的一個(gè)值,成為事實(shí)。事實(shí)表記錄了維度交點(diǎn)的度量信息。通過對多維數(shù)據(jù)的組織,將維表和事實(shí)表聯(lián)系在一起,可以恢復(fù)出多維數(shù)據(jù)立方體,進(jìn)而表達(dá)多維數(shù)據(jù)視圖,并進(jìn)行多維切片,多維切塊,鉆取,旋轉(zhuǎn)等操作,并形成各種結(jié)果輸出,作為決策依據(jù)。

根據(jù)確定的分析主題以及來源于多中心數(shù)據(jù)的實(shí)際,本系統(tǒng)選擇藥品,病人,機(jī)構(gòu),時(shí)間四個(gè)維度,每個(gè)維又包含多個(gè)屬性和級別,維度及數(shù)據(jù)研究關(guān)系(見圖2)。

圖2 維度選擇及其數(shù)據(jù)研究關(guān)系圖

2.2 數(shù)據(jù)源的分析 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于軍衛(wèi) 1號醫(yī)院信息系統(tǒng) (H IS),由于 H IS記錄了大量的醫(yī)療機(jī)構(gòu)自然業(yè)務(wù)活動(dòng)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù),如 H IS中的掛號、處方、醫(yī)囑等,這些數(shù)據(jù)大部分與分析的主題無關(guān),所以必須對業(yè)務(wù)過程的進(jìn)行分解和梳理,以清晰業(yè)務(wù)流程,減少事實(shí)表的粒度和數(shù)據(jù)的冗余量。首先,以上海長海醫(yī)院軍衛(wèi) 1號醫(yī)院信息系統(tǒng)為參照,通過結(jié)構(gòu)分析,針對分析的特定需求,選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典和記錄表。同時(shí),由于本系統(tǒng)需要采集多中心的數(shù)據(jù),盡管軍隊(duì)醫(yī)院信息系統(tǒng)具有同源性,由于對維度的一致性要求,還必須建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)字典,進(jìn)行對照和轉(zhuǎn)化,滿足數(shù)據(jù)清洗的需要。

例如,為建立藥品劑型標(biāo)準(zhǔn)字典,以醫(yī)院信息系統(tǒng)中的“藥品劑型字典”(drug_form)為主,參考《中國藥典》2010版制劑通則,兩者互為補(bǔ)充。

2.3 維度建模 維度建模是指用于數(shù)據(jù)建模的特殊規(guī)范,與之對應(yīng)的是實(shí)體-關(guān)系 (E-R)模型,它是經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)據(jù)倉庫的一種邏輯設(shè)計(jì)技術(shù)。維度模型的主要部件是事實(shí)表和維度表。針對業(yè)務(wù)過程,創(chuàng)建多維模型來反映這種業(yè)務(wù)。事實(shí)的確定可以通過回答“要對什么內(nèi)容進(jìn)行評測”這個(gè)問題來進(jìn)行。在前文中,已確定藥品、病人、機(jī)構(gòu)和時(shí)間四個(gè)維度。通過確定業(yè)務(wù)過程的粒度 (數(shù)據(jù)倉庫中保存數(shù)據(jù)的細(xì)化或綜合程度),對各維度屬性和級別進(jìn)行具體的定義。時(shí)間維度的級別較為簡單,包括年、季、月、日。其他維度的屬性分別簡述如下。

2.3.1 藥品維度(見圖 3),主要包含了治療、支付、管理、產(chǎn)品和注冊屬性。這些屬性中,除了與藥物有效性相關(guān)的藥理分類、劑型等,還應(yīng)從安全性和經(jīng)濟(jì)性的角度,關(guān)注其管理和支付屬性 (如是否基本藥物,是否列入醫(yī)保范圍),并且隨著管理的需要,對其中的內(nèi)容可以加以擴(kuò)展和分類。

圖3 藥品維度示意圖

2.3.2 病人維度(見圖 4)在病人維度中,較全面地包含了病人的診斷和治療信息,尤其是該病人在疾病診斷、檢查、檢驗(yàn)、藥物治療、手術(shù)等相關(guān)信息,充分考慮臨床活動(dòng)的復(fù)雜性,為深入地進(jìn)行藥物利用研究,以及影響病人診療結(jié)果的多因素分析打下基礎(chǔ)。

圖4 病人維度示意圖

2.3.3 機(jī)構(gòu)維度 (見圖 5)在機(jī)構(gòu)維度中各屬性和級別的規(guī)范,將便于不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間和醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)部科室和工作人員 (如醫(yī)生)間在臨床過程中工作模式和結(jié)果的比較,即把地域和人員等要素對病人藥物治療和結(jié)果的影響納入藥物利用的研究范圍內(nèi)。

圖5 機(jī)構(gòu)維度示意圖

2.3.4 事實(shí)表構(gòu)建 事實(shí)是指實(shí)際分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),依據(jù)管理需求將所需維度進(jìn)行多維組合,構(gòu)成各種事實(shí)表。除了常用的藥物利用指標(biāo),如藥品用量、金額、頻度外,本系統(tǒng)還根據(jù)醫(yī)院藥品管理和合理應(yīng)用的具體要求,如WHO的“醫(yī)療單位合理用藥指標(biāo)”[5]、衛(wèi)生部“關(guān)于抗菌藥物臨床應(yīng)用管理有關(guān)問題的通知”[6],提出以基本藥物使用數(shù)、I類手術(shù)切口抗菌藥物預(yù)防使用時(shí)間等能測量的值作為分析指標(biāo)。這些事實(shí)信息,能夠從醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲得,結(jié)合相關(guān)的維度,形成星型模型的結(jié)構(gòu),構(gòu)建的多維數(shù)據(jù)模型(見圖 6)。

圖6 多中心藥物利用多維數(shù)據(jù)模型示意圖

2.4 物理實(shí)現(xiàn) 維度建模是物理設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的起點(diǎn)。為保證藥物利用多維信息系統(tǒng)的質(zhì)量,數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫前應(yīng)進(jìn)行細(xì)致而具體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作,數(shù)據(jù)裝入工作一般占整個(gè)系統(tǒng) 60%～80%的建設(shè)時(shí)間[3],數(shù)據(jù)的驗(yàn)證和清理都在這個(gè)環(huán)節(jié)完成。針對數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)增長的需要,還需確定數(shù)據(jù)倉庫維護(hù)和增長的方案。

本研究基于 ORACLE 10g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),使用Powerbuilder9開發(fā)工具,開發(fā)基于多用戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化維護(hù)軟件以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊、多中心系統(tǒng)編碼關(guān)聯(lián)及數(shù)據(jù)自動(dòng)處理轉(zhuǎn)換程序。為滿足多所軍隊(duì)醫(yī)院分析和數(shù)據(jù)共享的需要,基于B/ S框架,使用 Visual Studio 2008開發(fā)工具,構(gòu)建了基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)平臺。針對 Internet環(huán)境下,安全和保密性要求較高,系統(tǒng)針對不同級別的用戶設(shè)置了不同的訪問權(quán)限。

3 結(jié)果和討論

3.1 目前,已應(yīng)用 ORACLE 10g數(shù)據(jù)庫,采集了 3所不同規(guī)模軍隊(duì)醫(yī)院藥品消耗和疾病治療相關(guān)的原始數(shù)據(jù);應(yīng)用元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)方法,初步構(gòu)建了藥學(xué)知識信息數(shù)據(jù)庫模型,采集了近 2 000個(gè)藥品說明書及相關(guān)知識數(shù)據(jù),涵蓋了藥品多種屬性信息;多中心資源編碼系統(tǒng)可支持除多維度資源的編碼對照;內(nèi)部數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)據(jù)間安全傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)、外網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物理連接完全隔離,數(shù)據(jù)交互采用串口加密傳輸。

3.2 國內(nèi)近年藥物利用研究存在著數(shù)據(jù)采集樣本量小、數(shù)據(jù)相關(guān)信息少、數(shù)據(jù)處理方法簡單、藥物分類及編碼不統(tǒng)一、評價(jià)指標(biāo)較為單一的問題。建立的多中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多以“藥物”或“處方”為分析重點(diǎn),對藥物品種、數(shù)量、金額關(guān)注較多,結(jié)果對決策缺乏指導(dǎo)意義。本研究計(jì)劃對不同地區(qū)多家軍隊(duì)醫(yī)院,包括疾病、診斷、檢驗(yàn)和藥物治療等各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,將從機(jī)構(gòu)、藥品、病人等多維度進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和分析,能更全面地反映藥物利用的現(xiàn)狀,更直觀地進(jìn)行分析結(jié)果展現(xiàn);并可針對有關(guān)藥物利用的熱點(diǎn)問題,如處方行為、資源配置、治療方案和用藥評估等方面引入數(shù)據(jù)挖掘 (data mining)手段,進(jìn)行關(guān)聯(lián)、預(yù)測、聚類等模式的探索。

3.3 近年來基于醫(yī)院信息系統(tǒng) (如“軍衛(wèi) 1號”),利用數(shù)據(jù)倉庫與OLAP技術(shù)對單個(gè)醫(yī)院數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和輔助決策研究已有報(bào)道[7～9]。相對于這些研究,本系統(tǒng)的特點(diǎn)在于從醫(yī)院管理紛繁復(fù)雜的內(nèi)容中突出“藥物利用”這一主題,并利用本單位“全軍藥學(xué)信息情報(bào)網(wǎng)”的資源優(yōu)勢和研究基礎(chǔ),從多家軍隊(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)匯總藥物利用的數(shù)據(jù),形成多元、多中心的數(shù)據(jù)倉庫,將不僅有助于各醫(yī)療機(jī)構(gòu)的信息化管理,更可為推動(dòng)民用藥品的合理使用以及軍事藥學(xué)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)和決策支持。

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