云計(jì)算技術(shù)在醫(yī)療大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

林楓

摘要：信息技術(shù)是推動(dòng)醫(yī)療發(fā)展的重要支柱，其在優(yōu)化醫(yī)療流程、整合醫(yī)療資源、降低醫(yī)療成本以及提高醫(yī)療工作效率等方面發(fā)揮著重要作用。信息技術(shù)的快速發(fā)展將人類(lèi)推進(jìn)大數(shù)據(jù)時(shí)代，醫(yī)療信息系統(tǒng)同樣也面臨大數(shù)據(jù)帶來(lái)的挑戰(zhàn)。各國(guó)政府的大力支持為國(guó)內(nèi)外醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供了進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析的條件，所以醫(yī)療行業(yè)將會(huì)和銀行、保險(xiǎn)等一起成為首先步入大數(shù)據(jù)時(shí)代的行業(yè)。該文主要闡述了云計(jì)算與大數(shù)據(jù)的聯(lián)系，并對(duì)云計(jì)算技術(shù)在醫(yī)療大數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；醫(yī)療；大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）30-0003-02

1 前言

在海量數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境下，以往的主流軟件工具已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算要求，對(duì)于醫(yī)療行業(yè)來(lái)講同樣面臨著大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)。云計(jì)算和大數(shù)據(jù)是相輔相成的，云計(jì)算技術(shù)為海量的、復(fù)雜的、多樣化的大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算提供了有效平臺(tái)，該平臺(tái)下的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以在不受其他因素影響的條件下快捷地收集到可靠真實(shí)的醫(yī)療信息，而且云環(huán)境下的數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，進(jìn)一步優(yōu)化了數(shù)據(jù)挖掘模式。

2 大數(shù)據(jù)與云計(jì)算

隨著醫(yī)療信息化的發(fā)展，醫(yī)療數(shù)據(jù)規(guī)模迅速擴(kuò)大，數(shù)據(jù)的種類(lèi)和數(shù)量的變化令人難以置信，不論是病理分析圖還是醫(yī)療影像都產(chǎn)生了大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)。區(qū)域醫(yī)療數(shù)據(jù)雖然是醫(yī)療大數(shù)據(jù)的組成各個(gè)部分，但其數(shù)據(jù)來(lái)自百家醫(yī)療機(jī)構(gòu)和百萬(wàn)人口的區(qū)域，一個(gè)患者的信息資料要保留50年以上，而且數(shù)據(jù)量呈不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)。醫(yī)療數(shù)據(jù)中每個(gè)患者的數(shù)據(jù)不僅包括臨床診斷以及用藥建議、醫(yī)療影像以及分析決策、（非）結(jié)構(gòu)化文檔，還包括患者大量的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，僅僅一個(gè)社區(qū)醫(yī)院就可以生成多個(gè)TB級(jí)甚至PB級(jí)的（非）結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所以說(shuō)海量醫(yī)療數(shù)據(jù)名副其實(shí)。云計(jì)算技術(shù)是被稱(chēng)為是21世紀(jì)的技術(shù)和商業(yè)革命，如今已成為IT行業(yè)主流技術(shù)。云計(jì)算技術(shù)是在大數(shù)據(jù)環(huán)境下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算以及數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分析要求越來(lái)越高的背景下產(chǎn)生的一種基礎(chǔ)構(gòu)架和商業(yè)模式，該模式可以為用于提供便捷的、快速的、可用的、足量的計(jì)算資源，并且用戶(hù)按照用量付費(fèi)，只需要進(jìn)行少量的管理工作以及與云計(jì)算供應(yīng)商進(jìn)行必要的互動(dòng)。

云計(jì)算技術(shù)是在大數(shù)據(jù)背景下產(chǎn)生的，對(duì)于云計(jì)算來(lái)講，大數(shù)據(jù)是一種重要應(yīng)用環(huán)境，而對(duì)于大數(shù)據(jù)來(lái)講，云計(jì)算則是其IT基礎(chǔ)和驅(qū)動(dòng)力，兩者之間是相輔相成的。隨著大數(shù)據(jù)規(guī)應(yīng)用的廣泛推廣，云計(jì)算技術(shù)的重要性也越來(lái)越突出。在醫(yī)療數(shù)據(jù)規(guī)模以幾何級(jí)形式增長(zhǎng)的情況下，數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)是醫(yī)療數(shù)據(jù)中病歷數(shù)據(jù)、診斷檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等內(nèi)在數(shù)據(jù)得到有效應(yīng)用的關(guān)鍵所在，所以基于云計(jì)算的醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)是醫(yī)療信息化的一個(gè)重要研究方向。

3 云計(jì)算在醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)中的應(yīng)用分析

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的概念可定義為“從大量數(shù)據(jù)中獲取有效的、新穎的、潛在有用的、最終可理解的模式的過(guò)程，能夠發(fā)現(xiàn)隱含在大規(guī)模數(shù)據(jù)中的知識(shí)，從而指導(dǎo)決策，主要涉及特征化、區(qū)分、關(guān)聯(lián)或相關(guān)分析、分類(lèi)、聚類(lèi)、演變分析等?！睌?shù)據(jù)挖掘在金融、交通、軍事、電子商務(wù)、醫(yī)療等等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。相同其他領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域中數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用有很大不同，因?yàn)獒t(yī)療數(shù)據(jù)包括患者診療過(guò)程中的所有相關(guān)信息資料，例如診斷記錄、影像資料、治療決策、用藥方案等等，這些數(shù)據(jù)除了包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)之外還包括大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，因此醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用效益和收獲最大?；卺t(yī)療數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘也存在極大難度，這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是診斷記錄、治療決策、護(hù)理過(guò)程等復(fù)雜的醫(yī)療程序?qū)е铝酸t(yī)療數(shù)據(jù)的海量性特點(diǎn)；二是醫(yī)療數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣化，不僅包括數(shù)值型數(shù)據(jù)，還包括圖像、語(yǔ)音、視頻等等類(lèi)型數(shù)據(jù)?？傊t(yī)療數(shù)據(jù)的海量性和異構(gòu)性為醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘帶來(lái)極大難度，需要具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力的技術(shù)提高數(shù)據(jù)挖掘的效率和準(zhǔn)確性，這就是云計(jì)算。

3.1 基于云計(jì)算的醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)架構(gòu)

云計(jì)算是一種基于大數(shù)據(jù)的商業(yè)模式，其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)管理能力讓大數(shù)據(jù)豐富的信息積淀不再是鏡花水月，云計(jì)算在改變計(jì)算機(jī)運(yùn)行模式的同時(shí)也正在改變這個(gè)世界。云計(jì)算以及其分布式結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)云構(gòu)架的重要途徑，云計(jì)算的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格計(jì)算并行計(jì)算、分布式計(jì)算等概念，通過(guò)互連的計(jì)算機(jī)來(lái)完成計(jì)算任務(wù)，并根據(jù)應(yīng)用需要獲取各種資源和服務(wù)。中國(guó)電子學(xué)會(huì)將云計(jì)算技術(shù)定義為“云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的、大眾參與的計(jì)算模式，其計(jì)算資源（包括計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、交互能力等）是動(dòng)態(tài)、可伸縮、被虛擬化的，并以服務(wù)的方式提供”。云計(jì)算環(huán)境下的醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要包括云計(jì)算環(huán)境、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗以及并行分析4關(guān)鍵個(gè)部分，如下圖1所示。海量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)云計(jì)算的應(yīng)用主要是其低成本分布式并行計(jì)算環(huán)境，云計(jì)算的應(yīng)用不僅極大減少了應(yīng)用成本，同時(shí)也為海量數(shù)據(jù)挖掘提供更多的解決方案和途徑。

圖1 云計(jì)算環(huán)境下的醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)架構(gòu)

3.2 云計(jì)算環(huán)境下的醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用

醫(yī)療大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用主要表現(xiàn)正在臨床決策支持系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)圖像挖掘、生物信息學(xué)研究以及促進(jìn)公眾健康等方面。1）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在臨床決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用：云環(huán)境下的數(shù)據(jù)分析、處理技術(shù)得到大幅度提升，這使醫(yī)療數(shù)據(jù)中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析和處理分析是難題（例如圖像分析和識(shí)別技術(shù)），對(duì)臨床決策支持系統(tǒng)功能的進(jìn)一步優(yōu)化提高系統(tǒng)智能性。可以為醫(yī)生對(duì)患者的診療提出有效建議，同時(shí)也可以將診療醫(yī)生的大部分工作內(nèi)容和時(shí)間流向護(hù)理人員，讓醫(yī)生擺脫繁瑣咨詢(xún)，有利于規(guī)范醫(yī)療工作流程，提高診療效率。2）醫(yī)學(xué)圖像挖掘：醫(yī)學(xué)圖像時(shí)醫(yī)療數(shù)據(jù)的重要組成部分，如今醫(yī)學(xué)圖像在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越高，例如CT、MRI、PET等等影像學(xué)資料為人體各種疾病或者損傷的診斷和治療提供了有效手段。3）生物信息學(xué)-DNA分析：生物學(xué)研究領(lǐng)域開(kāi)展的基因組計(jì)劃產(chǎn)生了大量的基因組信息，基因信息的識(shí)別以及鑒定是基于工程的重要研究?jī)?nèi)容，將高效的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于基因工程有利于進(jìn)行基因信息分析，可挖掘潛在的更高價(jià)值的信息，為基因工程的研究提供決策支持。4）促進(jìn)公眾健康：利用醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以對(duì)傳染疾病進(jìn)行快速檢測(cè)，對(duì)疫情的發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、評(píng)估，并在此基礎(chǔ)上提出有效應(yīng)對(duì)策略。另外，利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立可以覆蓋全國(guó)的患者電子病歷數(shù)據(jù)庫(kù)并及時(shí)準(zhǔn)確地提供公眾健康咨詢(xún)，提高健康風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，這將有利于改善公眾健康監(jiān)控，降低傳染病感染率，創(chuàng)造了極大的社會(huì)效益。

4 結(jié)論

云計(jì)算在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用是大數(shù)據(jù)時(shí)代醫(yī)療信息化的必然趨勢(shì)，云計(jì)算作為一個(gè)新型資源共享平臺(tái)為醫(yī)療信息應(yīng)用提供了低成本、高質(zhì)量的資源和服務(wù)，而云計(jì)算環(huán)境下的醫(yī)療信息服務(wù)也將新的建設(shè)平臺(tái)。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代環(huán)境下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)數(shù)據(jù)處理能力將會(huì)進(jìn)一步提高，以便更好地服務(wù)于人類(lèi)。

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