數(shù)據(jù)挖掘在合并癥患者管理中的應(yīng)用進(jìn)展*

四川大學(xué)商學(xué)院（610065） 羅 利 馮成蓉 練書豪 張峰祎

數(shù)據(jù)挖掘在合并癥患者管理中的應(yīng)用進(jìn)展*

四川大學(xué)商學(xué)院（610065） 羅 利△馮成蓉 練書豪 張峰祎

伴隨人口老齡化的加劇，我國疾病譜驟然巨變，慢阻肺、哮喘、糖尿病等疾病發(fā)病率逐年上升，不僅如此，越來越多的患者伴有更嚴(yán)重的合并癥。如果不能有效控制和監(jiān)管疾病的發(fā)展，未來將出現(xiàn)合并癥的增加而導(dǎo)致醫(yī)療費用的“井噴”，一方面給患者帶來身體和心理的痛苦，另一方面給國家、社會和家庭帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

合并癥患者管理在我國仍未得到太多重視。除大型綜合醫(yī)療機(jī)構(gòu)外，縣級、社區(qū)級醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)尚未認(rèn)識到其中的嚴(yán)重性。即使一些醫(yī)院認(rèn)識到合并癥的重要性，但并沒有建立真正的管理體系。原因可能是合并癥患者健康保健負(fù)擔(dān)較重，醫(yī)療決策共享受阻，使大多數(shù)醫(yī)生在管理合并癥患者上存在專業(yè)孤立感，同時對于常見的慢性疾病集群的臨床指南不足。

合并癥不單影響患者生存質(zhì)量和醫(yī)生臨床決策，是早期預(yù)后治療的顯著影響因素，甚至給醫(yī)療健康服務(wù)運營管理帶來諸多難題和挑戰(zhàn)。大多數(shù)研究表明，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是提前發(fā)現(xiàn)合并癥的重要手段之一，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷中具有廣泛的應(yīng)用前景，同時也為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷開辟了新途徑。諸如DNA分析、醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)自動分析、多種生理參數(shù)監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)分析等都取得了突破性進(jìn)展［1-2］。以數(shù)據(jù)挖掘方法為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)分析方法體系的演進(jìn)，為解決合并癥患者管理方面的研究提供了信息平臺和技術(shù)手段。本文梳理了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在合并癥患者管理研究中的相關(guān)文獻(xiàn)，并就三個主要應(yīng)用領(lǐng)域加以綜述、評價，即疾病關(guān)聯(lián)分析、合并癥對患者預(yù)后影響和合并癥患者醫(yī)療費用分析，介紹數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在合并癥患者管理中的重要作用，以及對正確認(rèn)識合并癥、提高診療決策水平提出建設(shè)性意見。

疾病關(guān)聯(lián)分析

關(guān)聯(lián)是指兩個或多個變量的取值之間存在某種規(guī)律性。關(guān)聯(lián)分析就是用于發(fā)現(xiàn)隱藏在大型數(shù)據(jù)集中令人感興趣的聯(lián)系，所形成的聯(lián)系可以用項集的形式表示。最先被應(yīng)用在商業(yè)交易數(shù)據(jù)庫分析，同時，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也存在這樣的關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。

早期基于數(shù)據(jù)挖掘的疾病關(guān)聯(lián)分析是Tai等人［3］對18321例注意力缺陷多動障礙成年患者進(jìn)行的分析，實驗首先驗證了臨床分類診斷的18種主要疾病與注意力缺陷多動障礙疾病的共病率和相對風(fēng)險率，選定注意力缺陷多動障礙最常見伴發(fā)精神類疾病，然后對13種精神類特定疾病進(jìn)行相對風(fēng)險分析和關(guān)聯(lián)分析，依照事先確定的最小支持度和置信度，得出注意力缺陷多動障礙與發(fā)育遲緩、焦慮等六種精神疾病具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。類似地，Kim［4］等與Valent［5］等為探究糖尿病常見合并癥，以健康管理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立了關(guān)聯(lián)規(guī)則模型，并引入卡方檢驗過程對結(jié)果進(jìn)行論證，均得出原發(fā)性高血壓是糖尿病患者最常見的伴隨疾病。其他類似研究還可參考慢阻肺［6］、原發(fā)性高血壓［7］、糖尿?。?］等疾病的合并癥研究。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段，關(guān)于合并癥疾病的研究相對較少，但研究思路基本類似。

關(guān)聯(lián)規(guī)則（association rule m ining，ARM）是疾病關(guān)聯(lián)分析最常用工具，它包含兩個主要階段，先從大量數(shù)據(jù)中找出高頻項集，然后由頻繁項集產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則［9］。關(guān)聯(lián)分析在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有很大的實用價值，尤其是對大型醫(yī)保數(shù)據(jù)庫的合并癥患者管理研究，對疾病輔助診斷，減少主觀判斷的失誤，科室之間的合理設(shè)置，方便患者管理，提高醫(yī)院的服務(wù)競爭力都有很大幫助。但是，此法也有一定的局限性，如支持度、置信度和提升度的閾值設(shè)定缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有時會產(chǎn)生多余的模式［10］。在實際中，學(xué)者可根據(jù)研究假設(shè)及醫(yī)學(xué)資料對模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，提高結(jié)果可信度，但應(yīng)注意把握好模型的精確性（擬合程度）和簡潔性（可操作性），盡可能充分地利用實際數(shù)據(jù)，建立合適的模型，從而得出科學(xué)有據(jù)的結(jié)論，提供合理的決策依據(jù)。

合并癥對患者預(yù)后影響

臨床研究發(fā)現(xiàn)合并癥對患者生存率及預(yù)后有明顯影響，在老年患者中發(fā)生率較高。合并癥的存在增加了術(shù)后局部和全身性并發(fā)癥的發(fā)病率［11］，這些并發(fā)癥是輔助治療延誤的主要影響因素［12］。同時，多合并癥患者與單合并癥患者在術(shù)后發(fā)病率和資源占用都有明顯差別［13］。

早在1987年Charlson［14］等在總結(jié)臨床經(jīng)驗的基礎(chǔ)上將合并癥加權(quán)創(chuàng)建評分系統(tǒng)，形成查爾森合并癥指數(shù)（Charlson comorbidity index），對合并癥患者預(yù)后質(zhì)量進(jìn)行評價。當(dāng)前，大多數(shù)研究以Cox回歸模型評估合并癥對患者預(yù)后影響。Cox比例風(fēng)險回歸模型以生存結(jié)局和生存時間為因變量，可同時分析眾多因素對生存期的影響。Sarfati［15］等在調(diào)整年齡、性別、種族、地區(qū)、吸煙、疾病狀態(tài)等因素后，在合并癥總數(shù)、查爾森合并癥指數(shù)和特定合并癥三種情況下進(jìn)行討論，建立Cox基準(zhǔn)模型，并通過似然比檢驗來評估三種情況下合并癥對結(jié)腸癌患者特異性死亡率和全因死亡率的影響。Detema［16］等對1371名新診斷的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌患者追蹤分析，發(fā)現(xiàn)合并癥的發(fā)病率達(dá)到36．4%，合并心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、胃腸道疾病和糖尿病的癌癥患者總體生存率和短期死亡風(fēng)險都較高。夏?。?7］等發(fā)現(xiàn)，合并COPD是行手術(shù)治療老年肺癌術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率高的獨立危險因素，影響肺癌患者術(shù)后12個月生存率。何丹［18］等使用趨勢檢驗和多元線性回歸模型對孕產(chǎn)婦死因構(gòu)成指標(biāo)逐年變化趨勢進(jìn)行分析，指出內(nèi)科合并癥致死已成為孕產(chǎn)婦主要死因之一，并強(qiáng)調(diào)多學(xué)科合作管理降低孕產(chǎn)婦死亡率。總之，合并癥從根本上影響患者生理負(fù)擔(dān)和治療選擇，最后影響患者生存，臨床上應(yīng)積極預(yù)防和治療，并盡可能做到專科治療，以提高療效［19-20］。

除回歸模型外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹、邏輯回歸和隨機(jī)森林等也逐漸在患者預(yù)后風(fēng)險評估、健康改善狀況評估等方面發(fā)揮價值。臨床上，對于患者疾病診斷及治療策略的制定、患者預(yù)后改善，合并癥患者的有效管理都有重要參考價值。

合并癥患者醫(yī)療費用分析

合并癥患者除了承受疾病痛苦外，還增加了各項醫(yī)療資源的使用，給社會和家庭造成了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。費用往往是國家和個人對醫(yī)療資源使用情況的重要衡量指標(biāo)，準(zhǔn)確地預(yù)測相關(guān)費用是解決這一問題關(guān)鍵性的一步。早期研究人員聚焦于經(jīng)典的回歸模型預(yù)測總醫(yī)療費用［21-22］。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和醫(yī)院信息系統(tǒng)的逐步完善，數(shù)據(jù)挖掘成為準(zhǔn)確識別高費用患者和預(yù)測醫(yī)療成本一強(qiáng)大而有效的工具［23］。Konnopka［24］等曾對531名背部疼痛患者進(jìn)行回訪，采用隨機(jī)系數(shù)模型和Bootstrap回歸技術(shù)分析合并精神病對患者醫(yī)療費用的影響，結(jié)果顯示合并精神疾病的背部疼痛患者需要承擔(dān)更多的治療費用。其另一項研究通過Bootstrap回歸技術(shù)分析患者在有無伴隨精神病的情況下，分析背部疼痛患者椎間盤切除術(shù)醫(yī)療費用的差異，結(jié)果表明，由于受個體心理健康的影響，臨床醫(yī)師應(yīng)該考慮精神疾病對患者帶來的困擾以及取得心理健康專業(yè)人士的支持［25］。合并癥使患者面臨更昂貴的醫(yī)療費用［26-27］，承受極大心理障礙，對整個社會經(jīng)濟(jì)和資源的使用都有消極作用。

當(dāng)前我國醫(yī)療費用和人口老齡化的快速增長，使醫(yī)療保險基金面臨日益嚴(yán)峻的收支形勢。合并癥加重了患者的醫(yī)療負(fù)擔(dān)，占據(jù)更多衛(wèi)生資源。在這樣的大環(huán)境下，最優(yōu)的選擇應(yīng)該是著眼于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，有效利用計算機(jī)技術(shù)輔助我們解決醫(yī)療費用的管理問題，解決患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等問題。

小結(jié)與展望

隨著老齡人口的不斷增加，預(yù)計未來多合并癥患者也將持續(xù)增加。合并癥嚴(yán)重影響患者疾病發(fā)病和預(yù)后情況，對社會造成極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和健康保健負(fù)擔(dān)，而且醫(yī)生在治療合并癥患者過程中面臨各種挑戰(zhàn)，臨床決策共享受阻，許多醫(yī)師還表示在管理多合并癥患者中存在專業(yè)孤立感。因此，如何使治療決策更有利于患者病情的發(fā)展，制定以患者為中心的最佳治療方案并實現(xiàn)信息決策共享，如何通過患者自我疾病管理，改善預(yù)后，減輕患者經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，建立一套適用于中國醫(yī)療服務(wù)行業(yè)的醫(yī)療保健體系，也是國內(nèi)醫(yī)療工作者應(yīng)該關(guān)注的課題。

關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘在合并癥患者管理的相關(guān)研究已涉及許多常見的高發(fā)疾病，從挖掘隱藏的疾病關(guān)系，到預(yù)測發(fā)病幾率，再到降低醫(yī)療費用，優(yōu)化醫(yī)療資源等各層次。但還需要進(jìn)一步分析疾病的病例特征、治療方式的選擇、臨床分期等變量的影響。由于醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的特殊性，在一定程度上加大了數(shù)據(jù)挖掘的難度和速度。如何通過進(jìn)一步的研究和臨床實踐明確不同疾病合并癥的發(fā)病機(jī)制、診斷和治療，優(yōu)化醫(yī)療資源，正確進(jìn)行醫(yī)療決策，將是國內(nèi)外合并癥研究的重點。除此之外，合并癥患者管理的相關(guān)研究還需要在以下兩個方面獲取新的發(fā)展：

第一，綜合干預(yù)措施改善合并癥患者機(jī)能。目前，許多合并癥的治療還是以控制主要疾病為主，對于合并癥的用藥尚沒有明確臨床指南。英國國家健康調(diào)查機(jī)構(gòu)正在研究綜合干預(yù)措施對合并癥患者的作用，主要包括對患者生活質(zhì)量的評估，疾病狀態(tài)衡量，最佳藥物治療方案等。合并癥的影響因素也很多，尤其是外界因素，諸如患者吸煙狀態(tài)、季節(jié)等。有時候單純藥物治療也不能達(dá)到治療疾病效果，需要更多的臨床實驗認(rèn)識其復(fù)雜性，尤其對于慢性疾病及其合并癥一直都是醫(yī)學(xué)界關(guān)注的重點。隨著醫(yī)療信息系統(tǒng)的不斷健全，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)構(gòu)建先進(jìn)的醫(yī)療決策信息系統(tǒng)和有效的診斷方案，對提升醫(yī)院管理能力具有重大意義。

第二，建立健全合并癥醫(yī)學(xué)科研體系。數(shù)據(jù)挖掘最早起源于歐美國家，由于他們較早地應(yīng)用前沿智能信息技術(shù)開展醫(yī)學(xué)方面的研究，已經(jīng)有一套比較成熟的理論和技術(shù)，并建立了一套完善的醫(yī)學(xué)診療體系，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。我國學(xué)者關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘的理論和技術(shù)的意識比較傳統(tǒng)和局限，專業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘人才對于醫(yī)學(xué)專業(yè)知識了解甚微。因此，相對缺少醫(yī)學(xué)上應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘的復(fù)合型人才。面對這一情形，數(shù)據(jù)挖掘亟待成為解決我國醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要技術(shù)。

合并癥患者治療過程復(fù)雜，需要建立適合本土的合并癥患者醫(yī)學(xué)科研體系，確保醫(yī)生能實時把握患者的健康狀況，為醫(yī)學(xué)科研和臨床工作搭建一個好的平臺，將最新的理論和技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)科研工作中。這種健全的醫(yī)學(xué)科研系統(tǒng)有望提高醫(yī)生的診斷水平，對合并癥的管理和研究也必有幫助。

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（責(zé)任編輯：郭海強(qiáng)）

國家自然科學(xué)基金重點項目（71532007；71131006）

△通信作者：羅利，E-mail：chengrong9211＠163．com