我院大數據分析平臺的設計與實現

王永艷 魚兆虎

摘要：醫(yī)院數據平臺的重要任務之一，是建立臨床數據存儲庫，實現以患者為中心的，即時性的，互操作性的集成臨床數據，提供出全景的患者數據視圖。該文旨在探索復雜數據資源集成整合、數據分析和預測，更好的挖掘數據價值。通過建立一組統(tǒng)一的數據接口，將各個系統(tǒng)中分散的數據整合匯總，通過對數據的解析、梳理和重構做出面向不同角色不同層面的應用。在Linux平臺上，建立基于B/S結構的一個醫(yī)院數據可視化分析。通過這個網站，可以更加方便查看、統(tǒng)計、分析數據?？捎糜诠芾頉Q策類應用：決策支持（BI）、患者隨訪、臨床路徑統(tǒng)計、疾病追溯、患者安全控制以及病歷的查詢、數據上報等。

關鍵詞：大數據MVC；ETL；分布式數據庫；數據可視化分析

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）22-0007-02

Abstract： One of the important tasks of hospital data platform is to set up clinical data repository， realize the integrated clinical data with patients as the center， and provide a panoramic view of patient data. This paper aims to explore the integration of complex data resources， data analysis and prediction， and to better explore the value of data. By establishing a set of unified data interfaces， the scattered data in each system is integrated and summarized， and the application to different roles and different levels is made by analyzing， sorting， and reconstructing the data. On the Linux platform， a hospital data visualization analysis based on the B/S structure is established. Through this website， it is more convenient to view， count and analyze data. It can be used for management decision-making applications： business intelligence （BI）， patient follow-up， clinical path statistics， disease tracing， patient safety control， and medical record inquiries， data reporting， etc..

Key words： big data； ETL； MVC； distributed database； data visualization analysis

1 背景

在我院的信息系統(tǒng)中累積了大量的、寶貴的臨床數據資源，尤其是結構化的電子病歷系統(tǒng)更是產生了大量的、臨床科研必需的病歷信息，大型醫(yī)院平均每年增加幾十個TB的數據。由于這些數據增長很快且結構復雜，給數據管理和利用帶來較大的壓力，存儲和管理成本不斷提高、數據利用困難，利用率低。該文設計并實現了基于對象存儲、分布式數據庫技術的醫(yī)院數據分析平臺，實現數據統(tǒng)一存儲和使用。通過與傳統(tǒng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)進行協同工作，對現有單節(jié)點醫(yī)療數據庫中存放的各類醫(yī)療數據轉為分布式存儲管理，并通過ETL技術實現對數據的解析、整理與導出，獲得臨床科研、運營管理、健康風險評估等的數據分析報告。

2 系統(tǒng)功能的設計與實現

根據我院醫(yī)療數據信息化建設的情況，該文設計的醫(yī)療數據分析系統(tǒng)有四個模塊：數據抽取模塊、數據存儲模塊、數據處理模塊、數據展現模塊。系統(tǒng)結構如圖1所示。

2.1 數據來源

研究對象為醫(yī)院主要的業(yè)務系統(tǒng)，包括HIS，LIS，RIS，PACS等以及在醫(yī)院信息系統(tǒng)中存儲的大量的臨床科研所需的患者診療信息，如電子病歷、收費、醫(yī)囑、藥品、檢驗、RIS/PACS、手術麻醉、病理等信息；數字、文字、影像等各種混合數據。

2.2 數據抽取模塊

數據抽取模塊負責對現有的HIS、LIS、RIS、EMR等醫(yī)療數據庫中存放的各類數據通過ETL技術實現對數據的抽取和清洗、轉換和裝載。ETL（Extract-Transform-Load）使用圖形化的配置方式，簡單、靈活而且對于解決存儲于不同平臺、數據源異構等問題具有優(yōu)勢。在ETL過程中，抽取屬于數據的輸入過程，解決的主要是異構數據的統(tǒng)一問題；而數據的裝載可視為數據的輸出過程，主要完成從統(tǒng)一的數據存儲裝載到目標數據倉庫中。而中間的轉換（包括清洗）主要是對數據質量進行優(yōu)化。該階段不僅可以對數據的冗余、缺失、錯誤等問題進行檢查和修正，更重要的是可以使用默認或自定義的規(guī)則對數據中的某些字段進行合并、轉換等操作，大大提高數據的正確性、一致性、完整性和可用性[3]。

2.3 標準數據接口

數據接口方面采用ETL（Extract-Transform-Load的縮寫，即數據抽取、轉換、裝載的過程）來抽取原有系統(tǒng)中現有的數據，提供MQ消息隊列，XML/RESTful/JSON格式來供新系統(tǒng)或其他應用來讀寫數據。支持高并發(fā)、分布式計算，實現低耦合、高內聚設計。打破醫(yī)療信息孤島，實現醫(yī)療數據共享。如圖2所示。

2.4 數據存儲模塊

通過抽取清洗過的數據采用Mongodb進行存儲分析，建立創(chuàng)新的底層構架和數據管理方式為將來的醫(yī)療大數據提供海量、橫向擴展，高并發(fā)，高可用的數據服務。Mongodb數據庫的特點：一是具有極高的并發(fā)讀寫性能。二是可以在海量數據中快速查詢數據。三是面向可擴展的分布式數據庫，它解決了傳統(tǒng)數據庫的缺陷， 可以適應數據量的增加及數據結構的變化[4]。

2.5 數據展示模塊

數據展示模塊采用MVC（Model-View-Controller）三層架構。MVC三層架構即主要負責業(yè)務邏輯以及數據庫交互的模型層（Model）、用于顯示數據和提交數據的視圖層（View）和用于捕獲請求并控制請求轉發(fā)的控制器層（Controller），采用三層架構設計模式能夠把視圖設計與數據進行分離，降低了耦合性，易于擴展，提高程序開發(fā)的效率[5]。數據分析系統(tǒng)是建立在Linux平臺上，基于B/S結構的一個醫(yī)院數據可視化分析。通過這個網站，可以更加方便查看、統(tǒng)計、分析數據。用戶想要查看的信息由自己創(chuàng)建搜索器查詢保存，然后綁定到視圖上，視圖再綁定到工作臺上，最終在工作臺顯示。用戶再次登錄的時候就無需再次創(chuàng)建搜索器，只需點開工作臺即可，如圖3所示。

數據分析系統(tǒng)用mysql事務處理型數據庫用來存儲用戶信息、搜索器信息、視圖信息、工作臺信息。主要的數據庫表如圖4所示。

3 效果分析

通過該系統(tǒng)能夠整合現有醫(yī)療信息數據，對數據進行調研、清洗、抽取理順醫(yī)療數據之間關系；建立對象數據庫，集中存放各種數據，保證業(yè)務系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供通用數據讀寫訪問接口；將業(yè)務和數據進行分離提供全面、準確、多樣、靈活的數據查詢：醫(yī)院管理員可以隨時查看醫(yī)院的經營狀況，全院信息共享，可做到及時決策。醫(yī)院醫(yī)生可以直接利用該系統(tǒng)的數據進行科研。

4 結束語

健康醫(yī)療大數據既包括個人健康，又涉及醫(yī)藥服務、疾病防控、健康保障和食品安全、養(yǎng)生保健等多方面數據的匯聚。

利用健康醫(yī)療大數據，改進健康醫(yī)療服務模式，是我們醫(yī)院IT人追求的目標。目前數據分析平臺的使用還存在一些問題：一是本系統(tǒng)只實現了基本功能，更強大的數據挖掘功能還沒能實現，需要逐步完善。二是該系統(tǒng)的用戶反映雖然搜索功能強大但搜索器的管理比較麻煩，我們將針對方便用戶，簡化操作來做進一步調整。三是由于我院尚未接入區(qū)域衛(wèi)生信息平臺，未來區(qū)域衛(wèi)生信息平臺的接入將為我們探索新的高效的數據組織方式提供更多思路。

參考文獻：

[1] Jone A R. ASP. NET從入門到精通[M]. 高春蓉， 譯. 北京： 電子工業(yè)出版， 2002.

[2] 馬建光， 姜巍. 大數據的概念特征及應用[J]. 國防科技， 2013， 34（2）： 10-17.

[3] 徐俊剛， 裴瑩. 數據ETL研究綜述[J]. 計算機科學， 2011， 38（4）： 15-20.

[4] 劉愉， 王立軍. 基于MongoDB的EHR存儲方案研究與設計[J]. 中國數字醫(yī)學， 2013， 8（6）： 20-24.

[5] 王松林， 何貞銘. 基于MVC架構模式的員工信息管理系統(tǒng)設計與實現[J]. 電腦知識與技術， 2014， 10（33）： 7885-7889.

【通聯編輯：謝媛媛】