熱圖在醫(yī)囑干預(yù)中的應(yīng)用

胡曦丹，龍旭，陸彥伶，白志玲，吳暉，高華

(昆明醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院藥劑科，昆明 650032)

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，人類社會已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代；隨著自動化儀器的廣泛使用，越來越多的用戶行為信息被記錄下來[1]。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域數(shù)據(jù)種類多、數(shù)量大、更新快，具備大數(shù)據(jù)的典型特征[2]。通過應(yīng)用生物信息學(xué)技術(shù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理，理解隱藏在大數(shù)據(jù)里的生物學(xué)知識成為當(dāng)前生物技術(shù)發(fā)展的迫切需求。傳統(tǒng)的基于文本的數(shù)據(jù)處理和展示模式已經(jīng)嚴(yán)重制約了對于生命科學(xué)大數(shù)據(jù)的解讀，基于可視化技術(shù)的信息挖掘成為一種必需的解決途徑[3]，可幫助受眾分析、理解、記憶數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)隱藏的重要信息[4]。醫(yī)院擁有大量的數(shù)據(jù)資料積累，但大多仍沿用傳統(tǒng)的查詢、統(tǒng)計(jì)功能，結(jié)果也多以常見的柱狀圖 、曲線圖等展示，使數(shù)據(jù)以“可視化”的角度為管理決策所用的醫(yī)院并不多[5]。數(shù)據(jù)可視化是將不可見的、不能表達(dá)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢钥吹降?，或大腦可以想象的圖形和圖像數(shù)據(jù)[6]。熱圖(Heatmap)是一種對三維數(shù)據(jù)進(jìn)行二維呈現(xiàn)的可視化技術(shù)，通過不同顏色(或顏色深淺)來表示某一監(jiān)測值的數(shù)量大小或事件發(fā)生頻率[7]。利用人們對于色彩天生敏感的特點(diǎn)[8]，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維彩色視圖，使得數(shù)據(jù)分布與特點(diǎn)一目了然，便于區(qū)分和總結(jié)。筆者對熱圖特點(diǎn)和醫(yī)院藥師在藥學(xué)服務(wù)模式中最為重要的一部分——醫(yī)囑干預(yù)進(jìn)行結(jié)合，以期通過將干預(yù)信息可視化來提高醫(yī)囑干預(yù)效率，從而有利于進(jìn)一步提高臨床用藥的安全合理性。

1 資料與方法

1.1資料來源 收集某三甲醫(yī)院2016年1月1日—12月31日住院藥房對不合理醫(yī)囑干預(yù)情況，將不合理醫(yī)囑按照溶媒選擇不合理、劑量不合理、用法不合理、給藥途徑不合理、配伍禁忌、存在相互作用、重復(fù)用藥、無適應(yīng)證用藥及其他等9個(gè)方面進(jìn)行分類后，對各個(gè)科室相應(yīng)干預(yù)次數(shù)進(jìn)行總匯。

1.2方法 使用R語言(version 3.5.2)將所涉及科室與干預(yù)類型及所干預(yù)的頻次進(jìn)行讀取后，按各個(gè)科室被干預(yù)頻率總量進(jìn)行排序，將數(shù)據(jù)信息矩陣轉(zhuǎn)換后，采用heatmap()調(diào)用heatmap函數(shù)進(jìn)行熱圖繪制[9-10]。納入14名藥師，男女各半，在測試者不知道測試對象(單盲)的情況下，對兩種數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取時(shí)間測試，以判斷熱圖優(yōu)越性。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS19.0版軟件，連續(xù)變量采用非參數(shù)，Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1一般資料 2016年1月一12月31日不合理醫(yī)囑干預(yù)共計(jì)2097條，涉及23個(gè)科室1976例住院患者，具體不合理類型及科室情況見表1。

將以上源數(shù)據(jù)進(jìn)行對比篩選，通過對信息進(jìn)行二次提取及篩選，得到以下最為明顯的不合理用藥信息，主要體現(xiàn)在臨床不合理用藥頻率較高的科室與類型方面，具體總結(jié)見表2。

表1住院藥房不合理醫(yī)囑干預(yù)情況條

科室溶媒劑量用法給藥途徑配伍相互作用重復(fù)用藥無適應(yīng)證其他急診科563454141111510泌尿外科22399275320神經(jīng)外科93525194113433神經(jīng)內(nèi)科164660280333133肝膽科323321342570微創(chuàng)科11422014113861骨科62557162132101器官移植科162320533100重癥監(jiān)護(hù)室153938346211康復(fù)科1425013200兒科2779561271560耳鼻喉科1510303120呼吸科071100000胸外科819271313271產(chǎn)科8101611201010心外科128422208100腎內(nèi)科18135111116710甲狀腺科9131011000心內(nèi)科089100000血管科131919103200疼痛科71322102110運(yùn)動科541308510婦科6136590800

表2 住院藥房醫(yī)囑干預(yù)主要問題匯總

2.2熱圖的實(shí)現(xiàn) 將以上數(shù)據(jù)通過R語言(version 3.5.2)，調(diào)用matrix <- data.matrix()函數(shù)進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)換后制圖，以各科室被干預(yù)的不合理醫(yī)囑頻率總量高低為縱軸順序，以各類型不合理醫(yī)囑為橫軸進(jìn)行熱圖繪制。結(jié)果見圖1，按干預(yù)強(qiáng)度的頻率高低，顏色由紫及藍(lán)，具體顏色對比見頻率強(qiáng)度條(熱圖右下角)。每一塊小圖代表某一科室存在某一不合理用藥類型的頻率強(qiáng)度。醫(yī)囑干預(yù)總計(jì)量維度可直接提取到各個(gè)科室不合理用藥情況嚴(yán)重程度，兒科、神經(jīng)內(nèi)科以及急診科分列前三位。圖中可見較為明顯的深紫色出現(xiàn)于兒科給藥途徑、神經(jīng)內(nèi)科藥物相互作用以及急診科溶媒選擇部分，說明三個(gè)科室在以上三方面存在著較為明顯的不合理用藥情況，其次婦科存在的配伍禁忌問題、耳鼻喉科存在的無適應(yīng)證用藥問題、神經(jīng)外科存在的重復(fù)用藥問題等都可直觀地從熱圖中獲取相關(guān)信息，同時(shí)顏色較深區(qū)域(見該熱圖頂部)為出現(xiàn)不合理醫(yī)囑較為頻繁區(qū)域，從熱圖上可知主要集中于兒科、神經(jīng)內(nèi)科和神經(jīng)外科，幾個(gè)科室值得藥學(xué)人員重點(diǎn)關(guān)注和干預(yù)，有待進(jìn)一步與臨床溝通以規(guī)范相關(guān)科室用藥。

2.3熱圖提高醫(yī)囑干預(yù)效率 將數(shù)據(jù)表格型醫(yī)囑干預(yù)與熱圖醫(yī)囑干預(yù)結(jié)果進(jìn)行對比，要求14名藥師以最快速度給出設(shè)定題的答案。測試后平均時(shí)間見表3。熱圖組平均時(shí)間4.61 s，顯著短于常規(guī)表格組7.59 s，且兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，可見熱圖可以明顯縮短藥師醫(yī)囑干預(yù)總結(jié)時(shí)間，提高工作效率。

3 討論

從結(jié)果數(shù)據(jù)可知，醫(yī)囑干預(yù)總計(jì)量這一維度可直接提取到各個(gè)科室不合理用藥情況嚴(yán)重程度，兒科、神經(jīng)內(nèi)科以及急診科分列前三位。對熱圖和常規(guī)表格進(jìn)行數(shù)據(jù)提取速度測試，結(jié)果顯示，熱圖組顯著快于常規(guī)表格圖，有顯著優(yōu)勢?？紤]兒童用藥劑量標(biāo)準(zhǔn)的缺失，神經(jīng)內(nèi)科疾病藥物選擇的復(fù)雜性以及急診科醫(yī)療急、快、病情復(fù)雜等特點(diǎn)，三科室不合理用藥情況較為明顯。其中兒科主要出現(xiàn)用量、用法及給藥途徑不合理現(xiàn)象，一方面考慮兒童用藥劑量用法尚無具體可循的標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致易出現(xiàn)不合理用藥，同時(shí)不排除部分新用法超過藥師知識范圍。神經(jīng)內(nèi)科用藥不合理主要集中于藥物相互作用、重復(fù)用藥等方面，考慮神經(jīng)內(nèi)科疾病特殊性，如癲、卒中等，抗癲藥本身與多種藥物存在相互作用，如不多加注意調(diào)整劑量，極易出現(xiàn)藥物不良反應(yīng)，同時(shí)治療神經(jīng)內(nèi)科疾病的中成藥也較多，但成分多有重復(fù)，疊加使用可能會導(dǎo)致不良后果。急診科由于起病較急，疾病情況難以把控，用藥復(fù)雜，所以不合理用藥常常出現(xiàn)在溶媒選擇方面。結(jié)合上述問題，建議藥師在加強(qiáng)用藥監(jiān)管的同時(shí)，加強(qiáng)自身業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，以便更好地為臨床提供藥學(xué)服務(wù)。

圖1 住院藥房醫(yī)囑干預(yù)熱圖

表3醫(yī)囑干預(yù)結(jié)果識別速度s

類型問題1問題2問題3平均時(shí)間表格7.156.778.847.59熱圖4.673.615.544.61*1

與表格比較，*1P<0.01

筆者首次嘗試將熱圖的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)院藥學(xué)服務(wù)模式，顯示了熱圖的優(yōu)勢，同時(shí)還存在有待解決的問題。通過將藥學(xué)工作人員日常核心工作，即醫(yī)囑審核及不合理處方干預(yù)過程中所產(chǎn)生的大量具有重要臨床意義的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)換，將需若干步完成的數(shù)據(jù)處理簡化為一步。研究表明，使用統(tǒng)計(jì)分析及可視化工具可以更直觀地提取有效數(shù)據(jù)，探索未知信息[11]。通過熱圖數(shù)據(jù)可視化轉(zhuǎn)換之后，藥學(xué)人員可更為直觀地在短時(shí)間發(fā)現(xiàn)醫(yī)囑干預(yù)中最為顯著的問題，如從熱圖上可知主要集中于兒科、神經(jīng)內(nèi)科和神經(jīng)外科，幾個(gè)科室值得藥學(xué)人員重點(diǎn)關(guān)注和干預(yù)，有待進(jìn)一步溝通以規(guī)范相關(guān)科室用藥。

國內(nèi)目前對于熱圖的應(yīng)用較少，尤其是在醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的挖掘和呈現(xiàn)中，但隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，大量的高質(zhì)量且具有潛在意義的信息需要有效挖掘，熱圖作為比較合適的可視化工具，是對大量醫(yī)學(xué)相關(guān)生物數(shù)據(jù)進(jìn)行探索性分析的有效途徑，可表達(dá)豐富的信息，并為隨后的深入挖掘提供線索，其在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛的應(yīng)用前景[12]。醫(yī)囑干預(yù)為當(dāng)代藥師處方審核中最為重要的一個(gè)部分，對于促進(jìn)臨床合理用藥，保障藥物使用的安全、有效及合理方面有著至關(guān)重要的作用[13]。在此過程中產(chǎn)生的大量干預(yù)數(shù)據(jù)，對于藥師分析、總結(jié)、發(fā)現(xiàn)臨床合理用藥問題以及對臨床進(jìn)行溝通反饋都有較為重要的意義。藥師嚴(yán)格審核處方，可提高處方質(zhì)量，避免用藥錯(cuò)誤帶來的后患，保證患者用藥安全，減少醫(yī)療事故及糾紛[14]。

醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可提供豐富的信息，幫助使用者做出正確的判斷和決策，同時(shí)對于提高臨床診療率[15]也有一定效果。將醫(yī)囑干預(yù)大量繁復(fù)冗雜的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為可視化的熱圖，可簡化審方藥師工作流程，縮短數(shù)據(jù)分析時(shí)間，提高工作效率，在總結(jié)醫(yī)囑干預(yù)結(jié)果及反饋臨床用藥不合理問題方面有著較為明顯的優(yōu)勢。然而，在兩者結(jié)合過程中，熱圖還存在一定的問題，如在變量定性方面優(yōu)勢較強(qiáng)，在定量方面還需結(jié)合具體數(shù)據(jù)以及需要借助一定軟件如R語言等進(jìn)行編程處理才可得以實(shí)施，在開發(fā)生物大數(shù)據(jù)的可視化工具時(shí)，需要盡可能提高軟件或平臺的易用性，充分考慮用戶的體驗(yàn)度，提供友好的交互界面[16]。隨著科技發(fā)展及信息完善，相信熱圖在醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、文化以及政治等方面將會大有作為，最終實(shí)現(xiàn)將可視化由計(jì)算機(jī)為中心發(fā)展為以人為中心的轉(zhuǎn)變[17]。