基于大數(shù)據(jù)的智能健康管理信息模型研究*

王惠來，雷 寒，汪 洋，向天雨

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬大學(xué)城醫(yī)院 401331)

·衛(wèi)生管理·

基于大數(shù)據(jù)的智能健康管理信息模型研究*

王惠來，雷 寒，汪 洋，向天雨△

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬大學(xué)城醫(yī)院 401331)

十一世紀(jì)是人類追求健康的世紀(jì)，但世界衛(wèi)生組織(WHO)調(diào)查顯示[1-2]，全世界的人能真正稱為健康的僅5%，處于疾病狀態(tài)的占20%，剩余的75%均處于亞健康狀態(tài)，并且研究認(rèn)為:人類1/3的疾病通過預(yù)防保健是可以避免的,1/3的疾病通過早期發(fā)現(xiàn)是可以得到有效控制的,1/3的疾病通過信息的有效溝通是能夠提高治療的[3-5]。本研究以心血管慢性疾病為主，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)、可穿戴式技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)等信息技術(shù)，從3個(gè)維度(歷史電子病歷、實(shí)時(shí)生理指標(biāo)、實(shí)時(shí)氣象環(huán)境)采集獲取與健康密切關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用醫(yī)學(xué)整合的思想(臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)醫(yī)學(xué)、心理醫(yī)學(xué)等)，探索研究基于醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)融合的智能健康管理信息模型(心血管慢性疾病)[6-8]，并通過在本院展開實(shí)際應(yīng)用研究并不斷修正完善，從而為新型的健康管理模式提供一種信息模型，以此實(shí)現(xiàn)健康管理的系統(tǒng)性、連續(xù)性、主動(dòng)性及可及性。

1 信息模型總體架構(gòu)

本研究首先通過多渠道采集醫(yī)療健康相關(guān)的大數(shù)據(jù)信息，如通過區(qū)域醫(yī)療協(xié)同服務(wù)信息平臺(tái)獲得患者的診療信息(健康檔案、歷次就診的電子病歷檔案、檢查建議結(jié)果等)，通過可穿戴設(shè)備采集患者的生理體征數(shù)據(jù)，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)獲取與健康相關(guān)的氣候、環(huán)境信息，通過這些大數(shù)據(jù)分析、挖掘，評(píng)估心血管疾病患者的健康狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)的知識(shí)庫(樣本庫、文獻(xiàn)、指南等)，形成患者的智能健康預(yù)警模型，相關(guān)醫(yī)師根據(jù)患者智能健康模型給出相應(yīng)的健康干預(yù)措施反饋給患者[9]，患者根據(jù)醫(yī)師的干預(yù)措施對(duì)自己的健康進(jìn)行自我管理，達(dá)到提高自我健康的目的，整個(gè)健康管理信息模型架構(gòu)見圖1。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 醫(yī)療健康多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)的采集模型 一個(gè)患者全周期的醫(yī)療健康信息應(yīng)該包含影響健康因素的環(huán)境信息、醫(yī)院內(nèi)的診療保健信息、區(qū)域內(nèi)多個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療保健信息及出院康復(fù)期間健康指標(biāo)監(jiān)測(cè)信息見圖2。

2.2 醫(yī)療健康多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)的歸并、存儲(chǔ)、融合模型 由多種途徑采集到的醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)非常龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及圖像聲音甚至視頻數(shù)據(jù)，通過融合模型的研究，建立便于檢索的患者智能健康管理的全周期數(shù)據(jù)鏈見圖3。

2.3 醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的智能處理技術(shù) 隨著健康管理服務(wù)對(duì)象的不斷擴(kuò)大，和時(shí)間推移，醫(yī)療健康信息的信息量非常龐大，系統(tǒng)能智能處理數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)搜索、篩選、挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)與推理、表征驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)信息優(yōu)化的統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)及數(shù)據(jù)科學(xué)為技術(shù)背景，為構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)疾病及演變內(nèi)在規(guī)律提供科學(xué)基礎(chǔ)。

圖1 信息模型總體架構(gòu)

圖2 醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)來源

2.4 基于醫(yī)療健康多維大數(shù)據(jù)的智能健康評(píng)估模型 智能健康評(píng)估模型涉及患者醫(yī)療健康數(shù)據(jù)、群體醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、專家經(jīng)驗(yàn)等多維數(shù)據(jù)及智能評(píng)估算法見圖4。要建立智能健康評(píng)估系統(tǒng)，首先需要確定健康評(píng)估指標(biāo)體系，由于個(gè)人健康指標(biāo)是個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，課題主要以心血管疾病為主，從獲取心血管疾病指南及文獻(xiàn)、心血管疾病大數(shù)據(jù)、心血管患者數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等多個(gè)維度的數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)的智能健康算法建立患者的個(gè)性化預(yù)警模型，同時(shí)為患者開出健康管理的五大處方：藥物處方、運(yùn)動(dòng)處方、營(yíng)養(yǎng)處方、心里處方、生活習(xí)慣處方[10-11]，患者、患者監(jiān)護(hù)人、醫(yī)務(wù)工作者根據(jù)患者的個(gè)人預(yù)警模型和開出的五大處方采取相應(yīng)的健康預(yù)防和干預(yù)措施。

圖3 患者智能健康管理全周期數(shù)據(jù)鏈

圖4 智能健康評(píng)估模型

2.5 患者個(gè)性化智能健康管理預(yù)警模型 通過本院已建立的遠(yuǎn)程心電監(jiān)測(cè)中心采集患者心電信息，通過移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)采集患者的血壓、血氧、血糖、體溫、能耗(測(cè)量時(shí)間、數(shù)值、變化曲線圖)等生理指標(biāo)，通過已建立的區(qū)域醫(yī)療協(xié)同服務(wù)平臺(tái)得到平時(shí)健康信息、年度體檢報(bào)告、住院診療信息等；通過本院即將建立的遠(yuǎn)程健康服務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)，了解到個(gè)人實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的臨床癥狀如軀體癥狀(頭暈、頭痛、胸痛、喘息等)的誘因、發(fā)作時(shí)間、嚴(yán)重程度、持續(xù)時(shí)間、緩解方式等。由這些信息和智能健康管理評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行模糊、精確的比對(duì)算法研究，建立患者個(gè)性化預(yù)警模型(圖5)，同時(shí)自動(dòng)生成患者的五大處方信息并由系統(tǒng)及時(shí)把個(gè)人預(yù)警和處方信息反饋給患者、家屬、醫(yī)務(wù)工作者、醫(yī)療事務(wù)管理者等相關(guān)人員并采取相應(yīng)措施。

圖5 慢性病預(yù)警模型

2.6 智能健康評(píng)估的多主體協(xié)同健康管理信息模型 疾病特別是慢性病本身是與許多危險(xiǎn)因素密切相關(guān)，控制這些危險(xiǎn)因素才可以極大降低慢性病的發(fā)病率和病死率，而以單一治療方法為特征的醫(yī)療方式往往事倍功半。最新的理論認(rèn)為，慢性病不僅和基因有關(guān)，而且與環(huán)境、生活方式、心理情緒、每日飲食等有關(guān)，對(duì)于它的治療，如果只從單一病源角度進(jìn)行，效果往往很不理想?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)服務(wù)模式的轉(zhuǎn)變要求醫(yī)療行業(yè)提供“以患者為中心”的全方位醫(yī)療服務(wù)。以多學(xué)科醫(yī)學(xué)整合(臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)醫(yī)學(xué)等)的多維角度進(jìn)行慢性病患者的管理是醫(yī)療健康一體化、系統(tǒng)化管理的發(fā)展趨勢(shì)，因此本課題在智能健康評(píng)估結(jié)果的基礎(chǔ)上，從醫(yī)學(xué)整合的多維視角，研究多主體(臨床醫(yī)學(xué)醫(yī)生、康復(fù)醫(yī)學(xué)醫(yī)生、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)醫(yī)生、營(yíng)養(yǎng)學(xué)醫(yī)生、健康學(xué)醫(yī)生等)協(xié)同為患者進(jìn)行系統(tǒng)化健康管理的新模型。信息模型分為3個(gè)層次(圖6)：患者健康評(píng)估結(jié)果、健康決策知識(shí)庫及多主體執(zhí)行行為。

圖6 信息模型層次

患者健康評(píng)估結(jié)果層，是基于醫(yī)療健康多維大數(shù)據(jù)的智能健康評(píng)估。

健康決策知識(shí)庫層，又分為3個(gè)維度：群體健康決策大數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)健康文獻(xiàn)及健康專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，這3個(gè)維度的數(shù)據(jù)在多學(xué)科醫(yī)學(xué)整合(臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)醫(yī)學(xué)、健康醫(yī)學(xué)等)的基礎(chǔ)上，建立統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，與智能健康決策算法進(jìn)行無縫融合[12]。

多主體執(zhí)行行為層，在智能健康決策基礎(chǔ)上從多個(gè)方面驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的主體，如患者、患者家屬、臨床醫(yī)生、康復(fù)醫(yī)生、運(yùn)動(dòng)醫(yī)生、營(yíng)養(yǎng)醫(yī)生等，多主體共同執(zhí)行。

2.7 對(duì)智能健康管理的個(gè)人預(yù)警信息干預(yù)措施模型 通過建立的智能健康管理系統(tǒng)，對(duì)采集生理指標(biāo)和環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)異常的分析與判斷、急性疾病病情的分析與判斷、疾病風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、疾病危險(xiǎn)分層和個(gè)人健康綜合評(píng)估，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并立即啟動(dòng)反饋確認(rèn)和分析判斷程序，同時(shí)推送五大健康處方供參考。根據(jù)個(gè)人預(yù)警信息分層和系統(tǒng)開出的處方信息，干預(yù)措施分成3種干預(yù)模型，自我健康管理干預(yù)模型：系統(tǒng)提示個(gè)人預(yù)警信息比較輕微，患者家屬自己能解決，系統(tǒng)提出解決方案和意見。醫(yī)生、專家參與健康管理干預(yù)模型：系統(tǒng)提示個(gè)人預(yù)警信息比較嚴(yán)重，患者或家屬自己不能輕易解決，需要醫(yī)生或?qū)＜遗袛嗖⑻岢鎏幚硪庖?，是觀察或去醫(yī)院治療等。院前、院內(nèi)急救的健康管理干預(yù)模型：系統(tǒng)提示個(gè)人預(yù)警信息非常危急，需要馬上救治與搶救，系統(tǒng)把信息自動(dòng)發(fā)送給醫(yī)院的急救小組成員、患者、患者家屬，同時(shí)給急救小組提供患者的病情危害程度、個(gè)人歷史健康信息、個(gè)人信息及監(jiān)護(hù)人信息，救治小組能在最短時(shí)間讓危重患者得到治療，縮短搶救時(shí)間。

2.8 對(duì)智能健康管理評(píng)估模型的智能修正 隨著患者健康情況的變化和健康信息量的不斷積累，系統(tǒng)對(duì)建立的智能健康評(píng)估模型進(jìn)行不斷修正(圖7)。

3 信息模型元數(shù)據(jù)集

本文建立的健康管理信息新型模型需要和醫(yī)院、社區(qū)衛(wèi)生院進(jìn)行信息交換，采集患者的醫(yī)療健康信息，共享信息的信息模型元數(shù)據(jù)集采用國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)制定的32個(gè)標(biāo)準(zhǔn)健康檔案基本數(shù)據(jù)集。32個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集沒有包含的業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)集，在定義時(shí)盡可能的按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集的定義模式進(jìn)行定義。

圖7 智能健康管理評(píng)估模型的智能修正

4 總 結(jié)

本文以醫(yī)療大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，研究新型的符合中國國情的智能健康管理模式。(1)由傳統(tǒng)的人群健康由醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)生負(fù)責(zé)到實(shí)現(xiàn)智能健康管理模型后由本人、家屬、商業(yè)機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、醫(yī)生等多角色參與的健康管理模式，實(shí)現(xiàn)了健康管理的模式創(chuàng)新。(2)用醫(yī)學(xué)整合的思維(臨床醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、營(yíng)養(yǎng)醫(yī)學(xué)、心理醫(yī)學(xué)等)，同時(shí)考慮氣候環(huán)境對(duì)健康的影響，改變傳統(tǒng)健康管理只是某一學(xué)科、某一機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)的管理模式，實(shí)現(xiàn)了健康管理的理論創(chuàng)新。(3)用新模型對(duì)慢性病人群的智能健康管理，解決了慢性病需要長(zhǎng)期跟蹤，產(chǎn)生信息量大，彌補(bǔ)傳統(tǒng)手工統(tǒng)計(jì)做不到高效、持續(xù)、準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了健康管理的技術(shù)創(chuàng)新。(4)新的健康管理模型，避免傳統(tǒng)必須到醫(yī)院體檢、檢查花費(fèi)較高費(fèi)用的缺點(diǎn)，投入較少的費(fèi)用可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)個(gè)人健康情況、易于推廣，吸引更多的慢性病患者或壓健康人群參與健康管理中，實(shí)現(xiàn)了健康管理的應(yīng)用創(chuàng)新。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.10.043

重慶市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)社會(huì)民生重大專項(xiàng)項(xiàng)目(cstc2015shms-ztzx10011、cstc2015shmszx120027);重慶市渝中區(qū)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科技服務(wù)民生項(xiàng)目(20110606)；重慶市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)咨詢決策重點(diǎn)項(xiàng)目(cstc2016jccxb0043)。 作者簡(jiǎn)介：王惠來(1974-)，高級(jí)工程師，碩士，主要從事醫(yī)學(xué)信息技術(shù)的研究。△

，E-mail:421973525@qq.com。

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1671-8348(2017)10-1422-03

2016-10-18

2017-01-21)