數(shù)據(jù)挖掘技術在醫(yī)學領域中的應用

廖冬雪

摘要：隨著數(shù)據(jù)挖掘的不斷發(fā)展，社會各領域也在探索這門技術的應用價值，其中包括醫(yī)學領域。本文主要介紹數(shù)據(jù)挖掘的定義及其主要技術，醫(yī)學中數(shù)據(jù)挖掘存在的特點和挖掘技術在醫(yī)院信息系統(tǒng)、疾病診斷、生物醫(yī)學、影像等醫(yī)學各方面的應用。

關鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘 醫(yī)學領域 疾病診斷 技術應用

進入信息時代以來，各行業(yè)為了日常業(yè)務處理的方便快捷，積極投入到業(yè)務處理的信息化當中，以代替不必要的人工勞動，但隨著業(yè)務數(shù)據(jù)的不斷錄入，各行業(yè)的日常業(yè)務數(shù)據(jù)量基本上呈指數(shù)級別增長，從而致使超大量的數(shù)據(jù)堆積，然而這樣的數(shù)據(jù)再憑人或計算機簡單地理解，就是幾乎不可能的。為了從這些數(shù)據(jù)中挖掘出有用，具有預測性的信息，數(shù)據(jù)挖掘技術應運而生。其中醫(yī)學領域亦是如此。但醫(yī)學上的數(shù)據(jù)更具有主觀性，大部分是非結(jié)構(gòu)化的，并與其他領域的數(shù)據(jù)存在較大的不同。因此怎樣從醫(yī)學數(shù)據(jù)中挖掘出價值更大的信息，如何進行醫(yī)學中的數(shù)據(jù)挖掘，并為信息管理，診斷，疾病預防，生物醫(yī)學等服務，是當今一直研討的問題。

一、數(shù)據(jù)挖掘的概述

（一）數(shù)據(jù)挖掘的概念

數(shù)據(jù)挖掘的英文名稱為Data Mining，其定義是指通過運用科學的方法與技術，從大量繁雜，有噪聲且隨機的模糊數(shù)據(jù)中，得到其中具有隱含性的，且有用的知識或情報。這些模糊數(shù)據(jù)來自于信息系統(tǒng)的實際業(yè)務處理。然而經(jīng)過日積月累的業(yè)務處理，這些數(shù)據(jù)的量非常大，因此需要數(shù)據(jù)挖掘這門新興技術來探索其中有價值的知識，以便掌握事物實際的，更深層次的發(fā)展規(guī)律。另外，從數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計學的關系來看，數(shù)據(jù)挖掘是在傳統(tǒng)的統(tǒng)計學方法與技術上發(fā)展起來的。但由于它發(fā)現(xiàn)的知識更具有預知性，有用性，早已不同于傳統(tǒng)的統(tǒng)計學。

（二）數(shù)據(jù)挖掘的主要技術與方法

目前，隨著信息時代的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘能夠深入到社會各個領域中，一直是一個熱門領域。社會各行各業(yè)都需要數(shù)據(jù)挖掘技術來得到本領域中潛在的有價值的知識。因此，數(shù)據(jù)挖掘的理論與技術能夠不斷被人們探索，從而得到發(fā)展。其技術主要有： 神經(jīng)網(wǎng)絡法，關聯(lián)規(guī)則法，決策樹，聚類分析，粗糙集等，另外，遺傳算法同樣在實際應用中有著很好的效果。神經(jīng)網(wǎng)絡法是指一種模擬人類大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，并從抽象的網(wǎng)絡中獲取知識的算法。由于這種算法適應性強，容錯能力高，因此廣泛應用于各個領域；關聯(lián)規(guī)則法能夠在滿足置信度以及支持度的條件下，深入分析各種數(shù)據(jù)，從而得到數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系和符合一定條件的關聯(lián)規(guī)則；決策樹算法是通過對各個變量因素進行分析并分類，推測出每個變量的變化趨勢的過程。這種技術與聚類分析法等相比，其設置形式更靈便，因此能更廣地應用于其他領域；聚類分析主要是分析樣本數(shù)據(jù)間的密集程度，從而獲得各數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和總體角度下的分布情況；粗糙集是與模糊集相關聯(lián)的，要理解粗糙集就需要認識模糊集。模糊集是用于分析未知的，不明確的信息，并探索隱藏其中的規(guī)律。但粗糙集常和遺傳算法等結(jié)合使用；遺傳算法指的是通過對初始數(shù)據(jù)進行選擇，交叉等迭代操作，最終得到最優(yōu)的聚類結(jié)果。由于這種算法能夠更深入地研究數(shù)據(jù)，其結(jié)果更具有前瞻性。

（二）醫(yī)學數(shù)據(jù)挖掘的特點

醫(yī)學中的數(shù)據(jù)常常關乎病人的生死問題以及隱私問題，而且這些數(shù)據(jù)基本上由檢查影像，診斷單，電子病歷，以及各種化驗結(jié)果等大量異質(zhì)性數(shù)據(jù)組成。這就使得醫(yī)學數(shù)據(jù)挖掘與一般數(shù)據(jù)挖掘相比而言，具有一些特點：醫(yī)學數(shù)據(jù)量大而復雜，這給相應的數(shù)據(jù)挖掘帶來一定的困難，從而表現(xiàn)出醫(yī)學中數(shù)據(jù)挖掘的繁雜性；醫(yī)學數(shù)據(jù)主要分為兩大類。一類是醫(yī)生的診斷說明及與患者的交談記錄，這種數(shù)據(jù)是醫(yī)生憑借主觀經(jīng)驗而寫成的，具有強烈的非結(jié)構(gòu)性，很難標準化。另一類則是患者的各種檢查影像和化驗單，而這類數(shù)據(jù)基本上是以圖片形式存儲，難以用計算機捕捉其中隱含的內(nèi)容。在進行數(shù)據(jù)挖掘時，還需要將這兩類數(shù)據(jù)進行綜合分析；醫(yī)學領域的數(shù)據(jù)挖掘有一個特點就是醫(yī)學數(shù)據(jù)難以用數(shù)學公式來表示和推算。但隨著計算機技術不斷深入到醫(yī)學領域中，人們也在逐漸克服這個問題；由于醫(yī)學數(shù)據(jù)涉及到患者的隱私，安全問題和數(shù)據(jù)本身的所有權(quán)問題等，因此這個領域的數(shù)據(jù)挖掘還存在著倫理性的，法律性的以及社會性的問題。正是有了這些復雜的問題，人們也在努力地克服，數(shù)據(jù)挖掘才不斷得到完善。與此同時，成熟的數(shù)據(jù)挖掘技術也為醫(yī)學問題提供良好的解決方案。

二、數(shù)據(jù)挖掘在醫(yī)學上的應用

（一）醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用

醫(yī)院信息系統(tǒng)主要是用于管理醫(yī)院的日常業(yè)務工作，例如：病人掛號，收費，以及醫(yī)療資源的調(diào)配問題等。這些工作往往無時不刻都在進行著，并造成大量的數(shù)據(jù)堆積。我們可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術來對這些業(yè)務數(shù)據(jù)進行分析，找出業(yè)務數(shù)據(jù)中存在的規(guī)律，以便能夠預測醫(yī)院中醫(yī)療資源的使用情況，為管理層提供決策依據(jù)，從而提前做好充分準備。但在這方面進行數(shù)據(jù)挖掘的時候，需要考慮到諸如流感，政策等多種外界因素，這樣才能使挖掘的結(jié)果更具有準確性。

（二）疾病診斷及預測的應用

在醫(yī)療過程中，準確的診斷對于患者的生命尤為重要，醫(yī)師對患者開具的藥品對病情的康復起到?jīng)Q定性因素。在現(xiàn)實生活中，醫(yī)生往往會依據(jù)CT、X光等檢驗數(shù)據(jù)及自身經(jīng)驗進行病情診斷，依據(jù)該類疾病的治療方案進行診治，在后期患者的恢復過程中，又根據(jù)復查的檢驗結(jié)果進行治療方案的修訂，直至患者完好出院。對于這一治療過程，可以使用數(shù)據(jù)挖掘中的分類分析進行分析診斷，依據(jù)患者的檢驗數(shù)據(jù)，將患者劃分病癥類別，再依照該類病狀的治療方案進行治療，加大了診斷的科學性、準確性和合理性。在疾病預測方面，可通過關聯(lián)分析，研究某類疾病的相關并發(fā)癥，可有針對性地制定檢查方案和采取相應的預防措施。

（三）醫(yī)學影像的應用

當前，隨著醫(yī)療影像設備的飛速發(fā)展以及計算機技術的不斷深入，醫(yī)生一般在診斷前都要求有關患者身體的影像數(shù)據(jù)，如CT，DR，超聲成像，SPECT等。這使得越來越多的醫(yī)學掃描影像存儲在數(shù)據(jù)庫當中。 然而在這些影像中大多存在著一定的不確定性，況且醫(yī)生在診斷時基本只參照當前的影像，不會結(jié)合以前所有有用數(shù)據(jù)來診斷，這些因素都有可能導致醫(yī)生診斷失誤或延遲，最終造成患者未能及時接受治療，影響醫(yī)院聲譽等嚴重后果。這時，就需要數(shù)據(jù)挖掘發(fā)揮其重要作用。一方面可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術，對影像結(jié)果進行深度分析，從而逐漸減少存在影像中的不確定性，提高醫(yī)學影像報告的質(zhì)量。另一方面，醫(yī)生通過這門技術，能看到患者的以前數(shù)據(jù)變化，而不只是當前的這幾張影像，這樣就能在一定程度上提高診斷質(zhì)量。

三、結(jié)束語

數(shù)據(jù)挖掘的應用提高了醫(yī)院的管理能力和診斷效率，為醫(yī)學領域帶來了可觀的經(jīng)濟和社會效益，說明醫(yī)學上的數(shù)據(jù)挖掘具有很好的發(fā)展前景。雖然這門新興技術在醫(yī)學各個方面都有較好的應用，但由于每個挖掘方法都存在著一定的缺陷，所以在運用數(shù)據(jù)挖掘技術時需要根據(jù)實際應用情況來選擇合適的方法，與此同時，還需要不斷地研究數(shù)據(jù)挖掘理論及實踐方法，將優(yōu)秀的挖掘算法應用于這個領域中。

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