基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的省市級(jí)肺癌專(zhuān)病平臺(tái)的建設(shè)

劉嘉慶 李 光

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放療科，沈陽(yáng)110001)

肺癌是臨床常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，嚴(yán)重威脅人類(lèi)的健康。2018年全球新增肺癌患者209萬(wàn)人，新增比率11.6%，肺癌死亡人數(shù)176萬(wàn)，占所有癌癥死亡患者18.4%。肺癌已成為中國(guó)乃至全球發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，是名副其實(shí)的“癌癥第一殺手”[1]。 由于肺癌早期癥狀并不明顯，一旦發(fā)現(xiàn)多為中晚期。盡管，肺癌的治療策略，如手術(shù)治療、抗血管生成治療、靶向治療、化療、免疫治療等越來(lái)越豐富，為廣大患者提供了全面的個(gè)體化治療選擇，但目前肺癌的5年生存率也僅為16.1%[2]。因此，如何早發(fā)現(xiàn)肺癌，采取最恰當(dāng)治療方案，是目前肺癌領(lǐng)域仍亟待解決的問(wèn)題。

當(dāng)今，我們正處在一個(gè)數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)的時(shí)代。大數(shù)據(jù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展極大地促進(jìn)了醫(yī)療模式的革命性變革，有助于擴(kuò)大醫(yī)療資源的供給，降低醫(yī)療費(fèi)用，提高醫(yī)療服務(wù)效率[3，4]。醫(yī)療大數(shù)據(jù)具有數(shù)量多、規(guī)模大、多樣化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)呈幾何增長(zhǎng)、信息價(jià)值高等特點(diǎn)[5，6]。通過(guò)構(gòu)建肺癌過(guò)大數(shù)據(jù),可掌握省市級(jí)肺癌的發(fā)病情況、發(fā)病特點(diǎn)以及診療情況,將推動(dòng)肺癌科研水平的提升,進(jìn)而提高我國(guó)各省市肺癌的診療水平。構(gòu)建省市級(jí)肺癌大數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)的共建共享機(jī)制,讓數(shù)據(jù)匯集、流動(dòng)、應(yīng)用起來(lái),在促進(jìn)肺癌發(fā)展的同時(shí),更好地造福于中國(guó)廣大患者。

1 肺癌專(zhuān)病平臺(tái)建設(shè)的目的和需求

目前省市級(jí)醫(yī)院基本上實(shí)現(xiàn)了病歷電子化，肺癌患者在就診過(guò)程中產(chǎn)生了大量肺癌數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)基本處于“沉睡”狀態(tài)，僅用于病歷的保存，價(jià)值有限。各個(gè)醫(yī)院間的數(shù)據(jù)相互之間并沒(méi)有打通共享,已有的數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)揮它應(yīng)有的價(jià)值。在此背景下,在政府主導(dǎo)下，省市級(jí)醫(yī)院聯(lián)合衛(wèi)生管理部門(mén)、疾病預(yù)防控制以及社會(huì)醫(yī)療保險(xiǎn)部門(mén)，建立一個(gè)多中心、常態(tài)化的、共享共建的肺癌專(zhuān)病平臺(tái)，將癌癥患者診治過(guò)程中所產(chǎn)生的海量醫(yī)療大數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、脫敏后，利用大數(shù)據(jù)的技術(shù)手段進(jìn)行深度分析，提取有價(jià)值的信息，輔助臨床醫(yī)務(wù)人員、公共衛(wèi)生管理部門(mén)對(duì)肺癌進(jìn)行治療和預(yù)防，為衛(wèi)生行政主管部門(mén)有針對(duì)性地降低肺癌發(fā)生率和病死率，提供決策依據(jù)[7，8]。

2 肺癌專(zhuān)病平臺(tái)建設(shè)的四大環(huán)節(jié)

2.1建立數(shù)據(jù)來(lái)源 數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括省市級(jí)醫(yī)院、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、疾病預(yù)防控制中心等各級(jí)各類(lèi)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)形成的電子病歷、全員健康電子檔案、體檢報(bào)告等。

數(shù)據(jù)內(nèi)容：(1)患者現(xiàn)病史、既往史、體格檢查、化驗(yàn)檢查(血常規(guī)、 尿常規(guī)、 大便常規(guī)、 肝功能、 腎功能)、輔助檢查(胸部CT、核磁共振、PET-CT)以及治療情況等數(shù)據(jù)，特別是影像、病理或細(xì)胞學(xué)數(shù)據(jù)。(2)隨訪資料：患者生存時(shí)間、生存狀況、復(fù)發(fā)情況、末次隨訪結(jié)果等信息。(3)放(化)療信息，包括放化療方式、劑量、療效等。(4)對(duì)原始大數(shù)據(jù)技術(shù)的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)：將得到每位患者的數(shù)據(jù)或者所有患者的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，達(dá)到直觀的統(tǒng)計(jì)圖像。(5)肺癌基因檢測(cè)數(shù)據(jù)。

2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 應(yīng)用關(guān)系數(shù)據(jù)、非關(guān)系數(shù)據(jù)和分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等形式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以滿足肺癌醫(yī)療數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和未來(lái)需求，靜態(tài)建設(shè)要求。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)具備高穩(wěn)定性、高擴(kuò)展性、異構(gòu)性、兼容性、易維護(hù)性等要求。

2.3數(shù)據(jù)分析 采用批量、內(nèi)存及流計(jì)算等技術(shù)，綜合各類(lèi)業(yè)務(wù)邏輯和算法，分層、分類(lèi)對(duì)海量醫(yī)療大數(shù)據(jù)進(jìn)行在線/離線計(jì)算、分析(統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能等)，建立可視化的肺癌醫(yī)療大數(shù)據(jù)的分析模型庫(kù)。

2.4應(yīng)用場(chǎng)景 醫(yī)院、社區(qū)服務(wù)中心、疾病預(yù)防控制中心、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、婦幼保健院、衛(wèi)生計(jì)生委、健康相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門(mén)。

3 肺癌專(zhuān)病平臺(tái)建設(shè)的軟件集成方案

3.1平臺(tái)系統(tǒng)集成方案 可采用MapReduce、Hadoop等程序構(gòu)建肺癌大數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，然后對(duì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行訪問(wèn)、存儲(chǔ)、分析和管理，將數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬化，采用openGL 技術(shù)繪制肺癌地圖，并按地圖行政區(qū)劃進(jìn)行鉆取[7,9，10]。接著，利用百度地圖公開(kāi)的 API，將患者的地址轉(zhuǎn)換為詳細(xì)的經(jīng)緯度，為肺癌地圖的繪制提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。集成醫(yī)院病歷管理平臺(tái)數(shù)據(jù)，為肺癌地圖模型提供準(zhǔn)確、完成的數(shù)據(jù)的相關(guān)海量數(shù)據(jù)。最后采用聚合算法(Aggregation algorit-hm)、分組算法(Block algorithm)、貝葉斯算法(Baiyes algorithm)等大數(shù)據(jù)算法，對(duì)癌癥患者進(jìn)行深度分析。

3.2系統(tǒng)模塊組成[11，12]

3.2.1系統(tǒng)登錄 管理系統(tǒng)登錄界面，檢查登錄用戶名、密碼是否為系統(tǒng)合法用戶，必要時(shí)進(jìn)行管理員手機(jī)認(rèn)證功能。

3.2.2病歷錄入 (1)基本信息：肺癌患者住院號(hào)、醫(yī)保卡號(hào)、姓名、年齡、身份證號(hào)碼、地址、聯(lián)系方式等基本信息。(2)就診記錄：肺癌患者在本醫(yī)院的歷次門(mén)診、住院就診信息。(3)既往史：肺癌病史以及其他疾病史。(4)治療情況：肺癌治療歷史記錄。

3.2.3化驗(yàn)檢查記錄 (1)血尿便常規(guī)：肺癌患者的血常規(guī)、尿常規(guī)及大便常規(guī)檢查參數(shù)。(2)肝腎功能：肺癌患者的肝腎功能檢查參數(shù)。(3)影像學(xué)檢查：肺癌患者的 CT、 B 超或磁共振檢查參數(shù)。(4)病理學(xué)和細(xì)胞學(xué)檢查：肺癌患者的病理學(xué)和細(xì)胞學(xué)檢查參數(shù)。

3.2.4患者資料查詢和跟蹤 查詢患者的病歷信息、跟蹤治療情況。

3.2.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 對(duì)患者的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)并形成圖表。

3.3平臺(tái)系統(tǒng)具體參數(shù)設(shè)置 平臺(tái)系統(tǒng)包括13個(gè)項(xiàng)目，具體設(shè)置如下：(1)既往史：平時(shí)健康狀況、糖尿病病史、結(jié)核病史、高血壓病史、肝炎病史、其他傳染病史、輸血史、藥物過(guò)敏史(臨床表現(xiàn)、過(guò)敏藥物)、藥源性疾病、食物過(guò)敏史(臨床表現(xiàn)、過(guò)敏食物)、食物中毒史(臨床表現(xiàn)、中毒食物)、手術(shù)史、外傷史、重大疾病史、預(yù)防接種史。(2)肺癌病史：KPS 評(píng)分、主訴、現(xiàn)病史、體檢、隨訪醫(yī)生、死亡時(shí)間生存期、療效評(píng)價(jià)。(3)血常規(guī)：白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、中值細(xì)胞、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(RBC)、血紅蛋白(HGB)、血小板計(jì)數(shù)(PLT)、生化檢查、總蛋白、白蛋白、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、葡萄糖、尿素。(4)尿常規(guī)：尿膽原、Neg、酮、血、蛋白質(zhì)、亞硝酸鹽、白細(xì)胞、葡萄糖、比重、pH。(5)大便常規(guī)信息：糞便顏色、糞便形態(tài)、糞便細(xì)胞、糞便潛血、糞膽素、糞便膽紅素、糞便細(xì)菌培養(yǎng)加藥敏。(6)肝功能信息：GPT 或 ALT(谷丙轉(zhuǎn)氨酶)、AST 或 GOT(谷草轉(zhuǎn)氨酶)、AST/ALT(谷草/谷丙)、GGT(谷氨酰轉(zhuǎn)移酶)、ALP 或 AKP(堿性磷酸酶)、TBILI(總膽紅素)、DBILI(直接膽紅素)、IBILI(間接膽紅素)、TP(總蛋白)、ALB(白蛋白)、GLB(球蛋白)、A/G(白球比)、LDH-L(乳酸脫氫酶)。(7)腎功能信息：血尿素氮(BUN)、血肌酐(Scr)、血尿素、血尿酸、血尿素氮(BUN)、尿蛋白。(8)肺癌檢查結(jié)果：①腫瘤標(biāo)志物：AFP甲胚蛋白、CEA 癌胚抗原、CA-125糖類(lèi)抗原12-5、CA-199 糖類(lèi)抗原19-9、Cyfra21-1細(xì)胞角蛋白19片段、NSE 神經(jīng)特異性烯醇化酶。②細(xì)胞學(xué)檢查：癌細(xì)胞。③病理類(lèi)型：非小細(xì)胞癌(淋癌、腺癌、大細(xì)胞癌、混合癌)，小細(xì)胞癌。(9)影像學(xué)檢查：胸部CT、B超、MRI。(10)病理學(xué)檢查：肺部腫塊的穿刺活檢病理、手術(shù)標(biāo)本的病理。(11)細(xì)胞學(xué)檢查：淋巴結(jié)穿刺細(xì)胞學(xué)、肺部腫塊的細(xì)胞學(xué)、胸水或心包積液等的細(xì)胞學(xué)染色體。(12)其他檢查信息：①心電圖、頭顱CT或MRI：轉(zhuǎn)移。②腹部CT或B超：腎上腺轉(zhuǎn)移、肝轉(zhuǎn)移、胸水。③胸部 CT：原發(fā)灶(位置、大小)、轉(zhuǎn)移灶、胸水。④骨掃描。(13)治療情況記錄：①治療選擇：化療、放療、靶向治療、介入治療、支持治療、能行治療而放棄治療的說(shuō)明。②治療后不良反應(yīng)：胃腸道反應(yīng)、骨髓抑制、脫發(fā)、皮疹。

4 肺癌專(zhuān)病平臺(tái)建設(shè)的系統(tǒng)安全保障措施

4.1技術(shù)安全 為保證大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全，要從技術(shù)層面進(jìn)行安全保障。首先，可以在建立醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺(tái)初期，采用私有云架構(gòu)，將分布式云存儲(chǔ)技術(shù)運(yùn)用于肺癌大數(shù)據(jù)平臺(tái)，結(jié)合對(duì)稱密匙和非對(duì)稱密匙的加密技術(shù)，有效保障醫(yī)院醫(yī)療大數(shù)據(jù)集群數(shù)據(jù)的安全。其次，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)去除、替換、泛化或者遮蔽，降低數(shù)據(jù)敏感度，保護(hù)患者是識(shí)別信息，然后采用加密技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的保護(hù)。目前多采用 HIPAA Section 164.51法案的脫密機(jī)制。另外，從網(wǎng)絡(luò)層面設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限，控制技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，限制非法分子對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)的非法訪問(wèn)和導(dǎo)出。最后，進(jìn)行有限的監(jiān)控機(jī)制，采用Ganglia+Nagios分布式監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)定制化監(jiān)控。

4.2管理安全 建立完善的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺(tái)管理使用安全制度并積極落實(shí)。醫(yī)院定期組織相關(guān)人員學(xué)習(xí)保密法規(guī)，樹(shù)立牢固的法律意識(shí)，培養(yǎng)和增強(qiáng)保密意識(shí)。對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，規(guī)范操作流程。將肺癌醫(yī)療大數(shù)據(jù)“化整為零”，將資源進(jìn)行授權(quán)分解，明確每個(gè)環(huán)節(jié)的責(zé)任人，提供工作人員的整體責(zé)任意識(shí)。

基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的省市級(jí)肺癌專(zhuān)病平臺(tái)的建設(shè)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)公司在醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理和大數(shù)據(jù)平臺(tái)方面的領(lǐng)先技術(shù),利用真實(shí)世界數(shù)據(jù),獲得真實(shí)世界循證依據(jù),提升肺癌在診療和科研方面的質(zhì)量與效率;建立藥物評(píng)價(jià),規(guī)范治療,縮小地區(qū)間和醫(yī)院間診療差異，惠及廣大患者。衛(wèi)生行政部門(mén)可基于醫(yī)療機(jī)構(gòu)診療服務(wù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析方法可以找出影響醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和因素，以實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療服務(wù)行為和質(zhì)量的實(shí)時(shí)智能監(jiān)管。