基于臨床決策支持系統(tǒng)與知識庫的臨床數(shù)據(jù)中心的研究與應用

馬云，夏新，劉博，陳瀟雨

1.吉林大學附屬第一醫(yī)院 信息中心，吉林 長春 130021；2.同濟大學附屬東方醫(yī)院（上海市東方醫(yī)院） 信息中心，上海 200120

基于臨床決策支持系統(tǒng)與知識庫的臨床數(shù)據(jù)中心的研究與應用

馬云1，夏新2，劉博2，陳瀟雨2

1.吉林大學附屬第一醫(yī)院 信息中心，吉林 長春 130021；2.同濟大學附屬東方醫(yī)院（上海市東方醫(yī)院） 信息中心，上海 200120

臨床數(shù)據(jù)中心作為電子病歷（EMR）的重要組成部分，是目前醫(yī)院信息化建設的重點，也代表著今后醫(yī)療信息化應用的一個方向。建設臨床數(shù)據(jù)中心需要有臨床決策支持系統(tǒng)與臨床知識庫的支撐，這也是進一步深化EMR系統(tǒng)功能的需要。本文結合我國醫(yī)療信息化建設的發(fā)展現(xiàn)狀，主要對臨床決策支持系統(tǒng)與知識庫在數(shù)據(jù)中心建設中的應用，以及存在的問題進行了分析。

臨床數(shù)據(jù)中心；臨床決策支持系統(tǒng)；臨床知識庫；醫(yī)院信息化

臨床數(shù)據(jù)中心作為電子病歷(Electronic Medical Record，EMR)的重要組成部分，屬于高端醫(yī)療應用系統(tǒng)，也代表著今后醫(yī)療信息化應用的一個方向。建設臨床數(shù)據(jù)中心需要有臨床決策支持系統(tǒng)與臨床知識庫的支撐，這也是進一步深化EMR系統(tǒng)功能的需要[1]。美國醫(yī)療衛(wèi)生信息與管理系統(tǒng)協(xié)會（Healthcare Information and Management Systems Society，HIMSS）將EMR劃分為0～7級來評估各家醫(yī)院的實施水平[2]，歐美發(fā)達國家也紛紛投入研究，目前效果還不是十分理想。我國的醫(yī)院信息化經(jīng)過近30年的建設，大部分大中型醫(yī)院已經(jīng)建設了醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）/實驗室信息系統(tǒng)（LIS）/放射信息系統(tǒng)（RIS）/EMR，而作為EMR重要組成部分的臨床數(shù)據(jù)中心（Clinical Data Repository，CDR）還在研討階段，這也成為制約EMR進一步發(fā)展的瓶頸[3]。本文主要闡述臨床決策支持系統(tǒng)（Clinical Decision Support System，CDSS）與知識庫在CDR建設中的作用，并對其各自的特點以及在構建CDR中需要解決的問題進行分析。

1 臨床決策支持系統(tǒng)研究

臨床決策支持系統(tǒng)的建設把零散分布于各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行整合，并按照不同專業(yè)關注點進行區(qū)分，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的抽取、加工和轉換；同時，根據(jù)實際業(yè)務實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取的自助配置，實現(xiàn)與各種應用程序或應用系統(tǒng)的對接，對歷史數(shù)據(jù)進行面向主題的分析[4]。

1.1 CDSS的體系結構

臨床決策支持系統(tǒng)為了集成HIS、LIS、RIS、人力資源系統(tǒng)（Human Resources System，HRS）、企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)（Enterprise Resource Plan System，ERPS）等多個數(shù)據(jù)源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一集成平臺并采用SAP Business Objects的ETL工具Data Services完成數(shù)據(jù)接口的工作[5]。首先將各數(shù)據(jù)源系統(tǒng)提供的視圖導入Data Services，并經(jīng)過抽取、清洗、去冗余、合并等操作，再通過綜合運用數(shù)據(jù)倉庫(Data Warehouse，DW)、聯(lián)機分析處理(On-Line Analytical Processing，OLAP)、數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining，DM）等技術將數(shù)據(jù)進行整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的抽取、加工和轉換[6]，定期從生成服務器中獲取數(shù)據(jù)，并保證這些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲的不同區(qū)塊之間高效、有序、準確地流動，這是構建臨床決策支持系統(tǒng)的重要步驟。本文設計的臨床決策支持系統(tǒng)的框架圖，見圖1。

圖1 臨床決策支持系統(tǒng)的框架圖

1.2 CDSS的功能

CDSS基于多種數(shù)據(jù)挖掘技術方法，構建分析決策模型，并針對HIS、LIS、RIS、PACS、EMR等海量醫(yī)療數(shù)據(jù)進行挖掘分析，為臨床診療的客觀與規(guī)范化提供決策支持[7]。主要有兩大功能：① 輔助醫(yī)生快速下達臨床診斷；② 幫助醫(yī)生做出下一步診療決策，比如應該進行哪些檢驗檢查、用藥、手術等，即根據(jù)決策樹分析醫(yī)生的診療行為[8]。

2 知識庫的構建與知識獲取

通常醫(yī)學知識的獲取來源于臨床一線經(jīng)驗積累和醫(yī)學參考文獻，知識庫包括術語字典、詞庫、知識模型等[9]。臨床知識庫系統(tǒng)通過通訊接口與其他信息系統(tǒng)進行通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務協(xié)同，來采集被管理對象的基礎數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中，這一過程包括對病人從門診掛號、就診、檢驗檢查、收費、取藥到入院治療過程的知識獲取。臨床知識的獲取要求一線醫(yī)生對數(shù)據(jù)填寫規(guī)范，進行初步的篩選，然后是知識信息的識別和獲取，最后是知識分類和存儲入庫[10]。知識獲取過程，見圖2。

圖2 知識規(guī)則獲取流程圖

3 臨床數(shù)據(jù)中心的構建

臨床數(shù)據(jù)中心的建設不僅僅是將分散在各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行集成，還需要對醫(yī)院的業(yè)務流程和數(shù)據(jù)集進行標準化處理[11]。根據(jù)ISO/TR 20514定義，設計1個共享的EMR邏輯信息模型對于構建以及最終實現(xiàn)EMR共享都具有重要意義，目前構建CDR的EMR邏輯信息模型主要包括共享信息模型與邏輯集中兩種[12]。

3.1 共享信息模型方式

通過該方式建立共享的臨床數(shù)據(jù)中心，通過信息集成平臺和臨床決策支持系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進行匯總，醫(yī)生需要時直接從CDR中調(diào)閱所需數(shù)據(jù)。作為最直接的技術方案，共享信息模型方式可以實現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化醫(yī)療，也是臨床信息系統(tǒng)發(fā)展的最終目標。文獻資料顯示，日本歧阜大學醫(yī)院基于該模型最終實現(xiàn)了信息的電子化、無紙化及統(tǒng)一管理[13]，但采用這種方式構建CDR的難點在于底層信息模型的建立。由于醫(yī)院信息系統(tǒng)中各個系統(tǒng)采取的標準不統(tǒng)一，而且數(shù)據(jù)形式多種多樣如影像、文本、數(shù)值等多種形態(tài)，且各種信息之間關系復雜，為信息建模工作帶來了極大挑戰(zhàn)；另外，由于CDR的規(guī)模會無限擴大，最終會導致系統(tǒng)管理和維護的復雜度不斷增長，最終難以為繼[14]。

3.2 邏輯集中方式

與共享信息模型不同，邏輯集中方式不需要對底層信息系統(tǒng)的模型進行修改，而是通過邏輯上的集中來實現(xiàn)臨床數(shù)據(jù)中心，對醫(yī)院現(xiàn)有系統(tǒng)業(yè)務影響較小。為實現(xiàn)邏輯集中方式，本文采用面向服務架構（SOA），應用適配器技術，通過配置的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換標準接口和信息集成共享平臺與應用系統(tǒng)間的連接與整合，以改變傳統(tǒng)的程序代碼“硬連接”方式，使系統(tǒng)之間的集成更加便捷 ，見圖3。

圖3 CDR邏輯集成技術架構

采用邏輯集中的臨床數(shù)據(jù)中心技術架構，通過集成平臺減少了系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)訪問，將會提高訪問效率；同時提高了業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全性。相對于基于共享信息模型的技術方案而言，邏輯集中的方式不需要對已經(jīng)建設的醫(yī)院系統(tǒng)進行大的修改，系統(tǒng)之間的耦合度較低，通過邏輯上的集中來實現(xiàn)臨床數(shù)據(jù)中心，對醫(yī)院現(xiàn)有業(yè)務流程和操作影響較小，是1個比較適合醫(yī)院構建CDR的方式。

4 總結

EMR的發(fā)展是一個長期的、循序漸進的過程，作為EMR的應用基礎，CDR建設對EMR的發(fā)展具有重要意義。臨床決策支持系統(tǒng)可把零散分布于各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行整合，并按照不同專業(yè)關注點進行區(qū)分，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的抽取、加工和轉換；通過臨床知識庫系統(tǒng)獲取的知識可通過CDSS為醫(yī)生提供輔助診療的初步推送服務。在CDSS和知識庫系統(tǒng)建設基礎上，通過邏輯集中模型來構建臨床數(shù)據(jù)中心，同時不斷對現(xiàn)有系統(tǒng)功能加以完善，將會實現(xiàn)真正意義上的EMR系統(tǒng)。

[1] 肖輝．臨床數(shù)據(jù)中心建設方法探討[J]．中國數(shù)字醫(yī)學,2012,7(11): 70-72,85．

[2] 舒婷,梁銘會．美國電子病歷應用分級模型EMR Adoption Model簡介[J]．中國數(shù)字醫(yī)學,2011,6(9):13-15．

[3] Kinosada Yasutami．Next Generation EMR System in Gifu University Hospital[A]．中華醫(yī)院信息網(wǎng)絡大會CHINC 2005論文集[C]．

[4] 王徐冬,楊希武．數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用[J]．醫(yī)院數(shù)字化,2008,29(8):47-49．

[5] Quinlan JR．Induction of decision trees[J]．Machine Learning, 1986,1(1):81-106．

[6] Quinlan JR．C4．5:Programs for machine learning[M]．Bulington Morgan Kaufmann,1993．

[7] 段昌奉,張巨發(fā),唐雄,等．醫(yī)院移動決策支持系統(tǒng)的建設與應用[J]．中國數(shù)字醫(yī)學,2012,7(4):104-106．

[8] 楊鵬宏,韓俊．醫(yī)院管理決策支持系統(tǒng)的建設方法[J]．中國數(shù)字醫(yī)學,2012,7(2):90-92．

[9] 唐曉東,李順飛,羅娟．決策支持系統(tǒng)在醫(yī)院應用中存在的問題分析[J]．解放軍醫(yī)院管理雜志,2011,18(6):533-534．

[10] 林濟南．基于商務智能的醫(yī)院醫(yī)保業(yè)務決策支持系統(tǒng)的研究[J]．計算機與現(xiàn)代化,2010,(9):132-135．

[11] 劉博,夏新,陳彥東,等．基于商業(yè)智能的醫(yī)院決策支持系統(tǒng)研究[J]．中國醫(yī)療設備,2013,28(11):36-39．

[12] 王玨,劉博,夏新,等．決策支持系統(tǒng)在醫(yī)院醫(yī)保分析中的應用[J]．科技傳播,2013,(24):175-176．

[13] Xiaoyu Chen,Bo Liu,Xin Xia．A hybrid approach for cases classification of medical data[J]．Applied Mechanics and Materials, 2014,496-500:1965-1970．

[14] 劉博,夏新,陳彥東．基于信息集成平臺的業(yè)務整合與數(shù)據(jù)共享方案[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2013,34(7):46-48．

Research and Application of Clinical Data Repository Based on Clinical Decision Support System and Knowledge Base

MA Yun1, XIA Xin2, LIU Bo2, CHEN Xiao-yu2
1.Information Center, The First Clinical Hospital of Jilin University, Changchun Jilin 130021, China; 2.Information Center, Shanghai East Hospital, Shanghai 200120, China

Clinical data repository (CDR) as an important part of electronic medical record (EMR) has become the key point of hospital informatization construction, and represents the future application direction of medical informatization. Clinical decision support system (CDSS) and knowledge base are important for constructing CDR and deepening the functions of EMR system. Combining with the development status of current medical informatization construction in China, this paper analyzes the application of CDSS and knowledge base in CDR construction as well as the problems exist during the application process.

clinical data repository; clinical decision support system; clinical knowledge base; hospital informatization

R197.324

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.07.022

1674-1633(2014)07-0061-03

2013-12-26

2014-05-14

2011年上海市浦東新區(qū)衛(wèi)生局衛(wèi)生科技項目（PW2011A-2）。

夏新，高級信息項目管理師，同濟大學附屬東方醫(yī)院綜合組組長。

通訊作者郵箱：xinye000@163．com