大數(shù)據(jù)視閾下重大突發(fā)疾病的早期預警應用研究

余 剛

（蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，安徽 蚌埠 233000）

大數(shù)據(jù)視閾下重大突發(fā)疾病的早期預警應用研究

余 剛

（蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，安徽 蚌埠 233000）

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，信息科學技術(shù)作為醫(yī)療數(shù)據(jù)堅實的基礎(chǔ)，對醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展起到重要作用.本文通過對大數(shù)據(jù)的分析與開發(fā)，利用先進的計算機技術(shù)研發(fā)健康云平臺，采用云同步存儲技術(shù)存儲大量生理信息數(shù)據(jù)，利用醫(yī)療信息共享服務，快速解讀用戶的健康數(shù)據(jù)，分析其重大疾病高風險因子.通過云平臺掛號就診，實現(xiàn)醫(yī)學上對于重大突發(fā)疾病的早期預警，使得患者求醫(yī)更加便利，更加信息化，最大程度的削減重大疾病對于患者的前期延誤性.

大數(shù)據(jù)；醫(yī)療；云平臺

隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，越來越多的人開始重視健康問題.國家衛(wèi)生和計劃生育委員會公布的《第五次國家衛(wèi)生服務調(diào)查分析報告》指出，截止到2013年，我國居民兩周患病率為24.1%，有77.2%的病例為慢性病.患病率較高的前五位疾病分別是：高血壓、感冒、糖尿病、胃腸炎和腦血管病.在本次調(diào)查的15歲及以上人口230064人中，半年內(nèi)慢性病患病共有56417人、76093例，按患病人數(shù)計算居民慢性病患病率為24.5%，城市、農(nóng)村分別為26.3%和22.7%.按患病例數(shù)計算慢性病患病率為33.1%.城市、農(nóng)村分別為36.7%和29.5%.按照人數(shù)計算慢病患病率，近5年城鄉(xiāng)居民慢病患病率同樣迅速上升，由2008年的18.9%增至2013年的24.5%.在所調(diào)查的患病人群中，對疾病的治療率只有24%，對疾病的控制率僅僅只有7%，在這些病人中，一直保持治療的也只有31%，信息滯后導致一些區(qū)域?qū)τ诩膊〉陌l(fā)現(xiàn)較晚，錯失最佳治療時期.

國家倡導的“3521醫(yī)療系統(tǒng)建設(shè)工程”指出，加強公共領(lǐng)域衛(wèi)生、醫(yī)療體系服務、新農(nóng)合、基本藥物制度、綜合管理等業(yè)務應用，建設(shè)健康檔案和電子病歷2個基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和1個專用網(wǎng)絡建設(shè)，這項工程很好地說明了我國醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的信息化程度得到很大提高.隨著醫(yī)療數(shù)據(jù)增多、更新速度加快、數(shù)據(jù)類型種類繁多的優(yōu)勢，循序漸進地擴充醫(yī)療領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫包含的信息內(nèi)容，為醫(yī)療系統(tǒng)提供堅實的數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ).由此得出，通過存儲大數(shù)據(jù)進行健康管理，提取人們的心電生理信號，從而建立嚴謹科學、準確、優(yōu)質(zhì)的疾病管理數(shù)據(jù)平臺，最后實現(xiàn)對疾病，特別是對重大突發(fā)疾病的預警監(jiān)護起到非常重要的作用.

1 大數(shù)據(jù)

1.1 大數(shù)據(jù)的定義

大數(shù)據(jù)是指數(shù)量極其龐大的數(shù)據(jù)資料，擁有海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn).從上世紀80年代開始，每隔40個月世界上儲存的人均科技信息量就會翻倍.2012年，每天會有2.5EB量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，2014年，每天會有2.3ZB量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，根據(jù)顯示，以后的每一年都會有龐大數(shù)據(jù)產(chǎn)生.同時，隨著用戶的需求，大數(shù)據(jù)需要運用分布式的架構(gòu)，多臺計算機同時運行，通過云存儲、分布式處理、虛擬化技術(shù)等，同時對數(shù)據(jù)進行分布式計算，從而得到最終的結(jié)果.

1.2 大數(shù)據(jù)與醫(yī)療領(lǐng)域

在醫(yī)療系統(tǒng)中，所存儲的醫(yī)療數(shù)據(jù)就是最典型的大數(shù)據(jù).在早期的醫(yī)療管理系統(tǒng)中，用到的數(shù)字圖像處理技術(shù)有X光透視影像、伽馬線成像等，而現(xiàn)代醫(yī)院里的管理系統(tǒng)體現(xiàn)出更加先進、更加現(xiàn)代化特征，例如采用網(wǎng)上掛號預約系統(tǒng)、輔助診斷系統(tǒng)、就診評價等等.

這里所說的“大數(shù)據(jù)”并不只是數(shù)量上的“大”，而是指更大的容量區(qū)域.根據(jù)大數(shù)據(jù)的4V+1O特征，分析如下：（1）更大的容量（Volume）.這里所說的容量是指在某一區(qū)域內(nèi)，來自上百萬人口以及上百家醫(yī)療機構(gòu)中，而且這個數(shù)據(jù)不是一層不變的，是會持續(xù)上漲的.例如，按照我國醫(yī)療領(lǐng)域的有關(guān)規(guī)定，為了方便觀察患者病情，一位患者所存儲的數(shù)據(jù)一般需保留40年以上，這就需要儲存信息的平臺擁有更大的容量.（2）更快的生成速度（Velocity）.在醫(yī)療數(shù)據(jù)處理中，有時會存在大量對數(shù)據(jù)進行實時分析的需求，這些數(shù)據(jù)會同時在線，并會一直增長.比如臨床決策支持中的診斷、某一時期流行病的分析報告、醫(yī)生對于患者的用藥建議、健康指標預測等.（3）更高的多樣性（Variety）.現(xiàn)代的醫(yī)療數(shù)據(jù)一般會包括各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表、非半結(jié)構(gòu)化文檔和文本、敘述文本及醫(yī)療影像等很多種類的數(shù)據(jù)存儲形式.（4）更多的價值（Value）.醫(yī)療數(shù)據(jù)的積累會給我們個人、我們的生活、乃至國家和全球的疾病防控帶來重要的價值，尤其是對于重大突發(fā)疾病的預防、新藥研發(fā)等領(lǐng)域更是有重要的意義.（5）持久在線（Online），醫(yī)療數(shù)據(jù)是永遠實時在線的，而且是可以隨時調(diào)用和計算的，這也是當今的大數(shù)據(jù)區(qū)別以往數(shù)據(jù)系統(tǒng)最顯著的特征.人們可以根據(jù)隨時更新的數(shù)據(jù)平臺，實時跟蹤在線數(shù)據(jù)信息，通過對比，發(fā)現(xiàn)自己生理心理信號，對重大突發(fā)疾病的防控和醫(yī)療研究都有很大的價值，并且可以防止延誤疾病，使患者了解自己身體信號后，做到第一時間去醫(yī)院就診.

2 大數(shù)據(jù)對重大突發(fā)疾病的應用需求

2.1 實現(xiàn)自身健康的監(jiān)督管理

通過先進的計算機技術(shù)與強大的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，利用健康云平臺，對個人健康狀況進行連續(xù)觀測，醫(yī)務人員通過云服務平臺對用戶健康信息進行集成整合，為在線遠程診斷和治療提供數(shù)據(jù)依據(jù)，對用戶個人健康狀況進行有效分析和干預.例如，用戶可以將自己的心率、血壓、血糖、體溫等健康信息存儲在平臺所提供醫(yī)院的醫(yī)療云上，由醫(yī)院的醫(yī)療專家進行監(jiān)控分析，并提出健康管理建議，若監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，可及時提醒用戶前往醫(yī)院檢查診斷.

2.2 對重大突發(fā)疾病危險因素分析和預警

通過大數(shù)據(jù)，可以幫我們分析研究重大突發(fā)疾病風險模型，然后設(shè)計出這些疾病的風險評估算法，最后可以計算出個體患病的相對風險.利用收集的疾病危險因素數(shù)據(jù)，對健康危險因素進行分析對比，獲取健康監(jiān)測評估圖譜和知識庫，并建立評分預警系統(tǒng)，利用該評分系統(tǒng)對用戶進行評分，可以識別疾病的高危險者，有助于早日采取預防措施.通過全基因組測序數(shù)據(jù)分析，可明確個體的患病風險，提醒用戶對于重大突發(fā)疾病的監(jiān)測.

2.3 數(shù)據(jù)服務與數(shù)據(jù)經(jīng)濟

數(shù)據(jù)經(jīng)濟并不是通過對海量數(shù)據(jù)的分析，它是一種思維方式的轉(zhuǎn)變.在大數(shù)據(jù)時代，傳統(tǒng)的經(jīng)濟模型已經(jīng)過時，傳統(tǒng)理論也被它所被終結(jié).大數(shù)據(jù)經(jīng)濟將成為全球經(jīng)濟體系的重要組成部分，會影響人類的價值體系觀念和經(jīng)濟的發(fā)展模式.大數(shù)據(jù)時代下的醫(yī)療領(lǐng)域，用戶的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)不僅包含平時存儲在社區(qū)的電子健康檔案、自我檢測的健康管理數(shù)據(jù)，還包括在醫(yī)療機構(gòu)的診療過程數(shù)據(jù).各個醫(yī)院通過建設(shè)醫(yī)療健康云平臺，為每個用戶提供在健康云數(shù)據(jù)的存儲、管理、監(jiān)控、分析以及自主利用等服務，通過對這些數(shù)據(jù)的運用，最終產(chǎn)生經(jīng)濟效益與經(jīng)濟價值.

2.4 醫(yī)院感染爆發(fā)監(jiān)測

醫(yī)院感染（Hospital-acquired infection，HAI）嚴重危害人類健康，一旦感染發(fā)生，可能會迅速擴散，后果不堪設(shè)想.如果在感染發(fā)生時，沒有迅速有效地采取控制措施，會給醫(yī)院和病人帶來無法挽回的損失和痛苦.因此，通過對醫(yī)院感染數(shù)據(jù)的全面分析，對醫(yī)院層級進行有效的前瞻預警防控，增強干預措施的時效性，從而顯著地提高醫(yī)院感染管理防控效能，維護患者健康，減少感染的同時，降低患者的心理負擔.

2.5 實時監(jiān)測患者心理數(shù)據(jù)

根據(jù)資料顯示，人們在發(fā)生重大突發(fā)疾病時，常常會伴有焦躁、抑郁、壓抑等問題.而此時的醫(yī)護人員也會產(chǎn)生一系列的問題，如心理負擔加重，情緒壓抑，缺乏足夠的休息時間等.比如，在SARS期間的一項調(diào)查結(jié)果顯示：SARS患者和相關(guān)醫(yī)護人員在很大程度上存在抑郁心理，而SARS患者94%存在焦慮問題.嚴重的心理問題會在很大程度上影響個人機體免疫力，從而增大患者治療上的難度與時間，同時會使醫(yī)務人員對疾病的易感性增強.通過以上分析，在發(fā)生重大突發(fā)疾病時，利用健康云平臺，對患者的心理數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，實時監(jiān)督變得尤為關(guān)鍵.對于產(chǎn)生心理問題的患者，應及時根據(jù)具體情況進行治療，避免病情拖延和加重.

2.6 診療方案的時效性體現(xiàn)

對相同病人來說，提供醫(yī)療服務的地方不同，治療方法、治療周期和效果不同，結(jié)果上也存在很大的差別.通過基于療效的比較效果研究（Comparative Effectiveness Research，CER），全面分析患者身體特征數(shù)據(jù)和診療數(shù)據(jù)，再對多種干預措施的有效性進行比較，最終可以找到針對特定病人的最佳治療方法和途徑，這就體現(xiàn)了治療的時效性，并減少患者的醫(yī)療費用.通過對數(shù)據(jù)的采集分析，將有可能減少過度治療，并且所采集分析的數(shù)據(jù)樣本越大，那么比較效果可能會越好.針對醫(yī)學影像類的非結(jié)構(gòu)化大數(shù)據(jù)，可以采用同類影像搜索比較、病灶特征分析等方法進行輔助診斷，同樣可以在有效時間內(nèi)獲取最佳治療方案.

3 平臺建設(shè)過程與成效構(gòu)想

3.1 建立健康云平臺進行疾病預測與監(jiān)控

當今社會，人們不僅越來越重視健康，更注重對于疾病的預防.但對于如何形成更加健康的飲食習慣，如何預防疾病，如何對慢性疾病進行監(jiān)控等方面了解很少.因此，需要通過建立健康云平臺滿足人們對健康監(jiān)護和預警需求.用戶可以使用實時監(jiān)控的手持式（佩戴式）微型動態(tài)心電儀，同時監(jiān)測心率、脈搏、血壓等，通過USB使其與計算機連接，并支持通過無線技術(shù)與手機相連接，將用戶的生理指標數(shù)據(jù)上傳到醫(yī)院的疾病管理健康云平臺，并利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來挖掘用戶的身體健康數(shù)據(jù)信息，最后將分析結(jié)果通過計算機、手機、平板電腦等方式快速、準確、有效的反饋給每一位用戶.不僅如此，平臺上所有醫(yī)院的醫(yī)生均可通過互聯(lián)網(wǎng)查看其管理的用戶生理指標狀況，針對用戶的不同需求或個人身體的每一項具體數(shù)據(jù)，給出每個用戶合理的飲食建議、鍛煉與用藥建議.如果發(fā)現(xiàn)用戶的生理信號檢測發(fā)生異常，健康云平臺將自動給出預警信息，并在第一時間通知用戶前往醫(yī)院就診，同時將信息通知其家人和監(jiān)護醫(yī)生.

3.2 預測與監(jiān)控方法舉例

例如對用戶的心電數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，可以先通過多尺度的數(shù)學形態(tài)學方法進行降噪濾波處理，然后利用積分增加QRS復合波的信號，最后選擇合適的閾值，得到需要的QRS復合波的檢測結(jié)果.簡單的說，就是先在健康云平臺中采集用戶原始心電數(shù)據(jù)，再上傳到計算機或手機客戶端，然后通過云計算，分別對心動過速、心動過緩、二聯(lián)律、心律不齊等生理指標進行監(jiān)測分析，得出最終診斷結(jié)果，與此同時，建立L1邏輯斯蒂模型，提取疾病的高風險因子，預防重大突發(fā)疾病.通過健康云平臺里儲存的患者個人信息資料，有助于研究某些突發(fā)疾病發(fā)病的家族性因素以及與地域的關(guān)系，從而幫助我們提取哪些重大突發(fā)疾病會受到明顯的家族遺傳性因素的影響，或者某地區(qū)的環(huán)境因素與疾病發(fā)生的關(guān)系，從而進一步分析其患病與基因變化的關(guān)系，找到能降低這種疾病發(fā)病率的方法，削減導致重大疾病發(fā)生的諸多因素.

由此得出，在當今醫(yī)療行業(yè)，獲取大數(shù)據(jù)并挖掘其有價值的信息，對醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展有著非常重大的作用，云計算也為醫(yī)療信息服務提供了全新的建設(shè)方向.本文分析了大數(shù)據(jù)對重大突發(fā)疾病的應用價值，并通過建立健康云平臺的構(gòu)想，儲存用戶的心理生理信息數(shù)據(jù)，上傳至平臺，建立數(shù)據(jù)挖掘模型，提取疾病的高風險因子.用戶可以使用網(wǎng)絡訪問健康云平臺，了解自己的生理和心理數(shù)據(jù)指標，與正常數(shù)據(jù)進行對比，從而做到對于疾病的早期預警.健康云平臺中大量存儲的醫(yī)療數(shù)據(jù)，對預防重大突發(fā)疾病具有明顯的促進和改善作用，為重大突發(fā)疾病的預防和監(jiān)測提供了一種思路.

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2017-07-11