大數(shù)據(jù)技術(shù)在藥學(xué)服務(wù)中的應(yīng)用

胡 位，錢曉凌，吳晏玲，金海蓉

(1.聯(lián)勤保障部隊第九○四醫(yī)院藥劑科，江蘇無錫 214044；2.解放軍第305醫(yī)院藥局，北京 100017)

大數(shù)據(jù)通常指極其龐大和復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫，聚合不同類型和規(guī)模的信息，跨時間、空間從多個來源收集數(shù)據(jù)，并且通常需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序，具備數(shù)據(jù)量大、種類多、更新速度快等特點[1-2]。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用在醫(yī)療保健領(lǐng)域帶來了巨大變化，促進(jìn)了疾病治療方式的改變、疾病的實時檢測、流行病的預(yù)測、患者生活質(zhì)量的提高等。然而，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，要獲取和共享醫(yī)療大數(shù)據(jù)是困難和昂貴的。

除了在專業(yè)醫(yī)療環(huán)境中收集到的數(shù)據(jù)，移動數(shù)據(jù)已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)的最大貢獻(xiàn)者。全球不同移動醫(yī)療產(chǎn)品及應(yīng)用程序的激增，使得每天產(chǎn)生大量不同類型的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，個人產(chǎn)生的多維度數(shù)據(jù)不斷增加,大數(shù)據(jù)出現(xiàn)新的時代特征。移動數(shù)據(jù)的來源繁雜，類型多樣。相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)，移動數(shù)據(jù)的可及性提高，且智能應(yīng)用程序使數(shù)據(jù)處理迅速,不受時間地點限制，由數(shù)據(jù)分析即時可得預(yù)測或結(jié)論。新大數(shù)據(jù)時代的到來給原有的藥學(xué)服務(wù)模式帶來諸多改變。為此，本文探討了新大數(shù)據(jù)技術(shù)在藥學(xué)服務(wù)中的應(yīng)用，并分析在數(shù)字時代大數(shù)據(jù)技術(shù)可能面臨的挑戰(zhàn)。

1 新大數(shù)據(jù)時代下藥學(xué)服務(wù)的特點

1.1 藥學(xué)服務(wù)更加個體化 人們對個體化治療的認(rèn)識起源于同一藥物在不同患者之間反應(yīng)的差異性?？茖W(xué)研究證實，藥物治療作用的發(fā)揮不僅與患者的年齡、性別和身體狀況等多種因素相關(guān)，更與患者本身的基因、遺傳等密切相關(guān)，藥物基因組學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了精準(zhǔn)醫(yī)療的進(jìn)程[3]。利用全基因組關(guān)聯(lián)分析篩選影響藥物治療的關(guān)鍵基因?qū)μ岣咧委熡行视兄卮笠饬x。如華法林是目前世界上應(yīng)用最廣泛的抗凝藥物，影響華法林治療作用的約有30個基因，這些基因的遺傳多態(tài)性可調(diào)節(jié)華法林的抗凝活性，患者不同的基因型使得華法林用量的個體差異非常大。對患者做基因型檢測可以避免華法林劑量過高導(dǎo)致的出血或劑量過低導(dǎo)致的凝血效果不足[4]。在治療前通過基因檢測，分析影響藥物代謝的基因再決定用藥劑量，可將用藥風(fēng)險降至最低?；蚬こ痰陌l(fā)展、人類基因密碼的破譯、疾病基因相關(guān)性研究以及基因藥物相關(guān)性研究信息的涌現(xiàn)，為藥學(xué)服務(wù)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過對不斷累積的醫(yī)療數(shù)據(jù)做分析，發(fā)現(xiàn)與藥物治療有關(guān)的各種影響因素，從而建立藥物治療的基本模型。對于受基因型影響代謝的藥物，可根據(jù)患者的基因型制定個體化給藥方案，以降低用藥風(fēng)險，達(dá)到最佳治療效果。

1.2 用藥決策更科學(xué)、精準(zhǔn)，更具前瞻性 中國具備較大的患者量及用藥量，可收集大量與健康相關(guān)的臨床數(shù)據(jù)。可利用新大數(shù)據(jù)技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析利用，找出有價值的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，建立規(guī)范性診療指南，指導(dǎo)合理用藥，使臨床用藥決策更具科學(xué)性[5]。云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展提高了信息的處理速度及精確性。人工智能(artificial intelligence，AI)技術(shù)，可從大量病例、指南中找出最合適的治療方案，幫助臨床醫(yī)師做出正確決策。相比較人腦從有限的資料中分析得出的決策，AI的決策正確率更高、更精準(zhǔn)。手機(jī)、手表等移動終端及可穿戴設(shè)備的發(fā)展也可以進(jìn)行個人健康信息的收集，促進(jìn)了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。精準(zhǔn)醫(yī)療下藥物的使用更具精確性，減少了普適性無效藥物的使用，在一定程度上降低了藥品不良反應(yīng)(ADRs)的發(fā)生率。此外，通過大數(shù)據(jù)分析可產(chǎn)生廣泛的與人體健康有關(guān)的用藥指標(biāo)，有助于識別高?；颊卟⑦M(jìn)行早期干預(yù)，也可以確定最佳治療決策，預(yù)測患者的預(yù)后[6]。

1.3 藥學(xué)服務(wù)更智慧、便捷 云計算、大數(shù)據(jù)及AI技術(shù)的成熟為智慧藥學(xué)平臺的建設(shè)提供了技術(shù)條件。傳統(tǒng)的事后處方點評轉(zhuǎn)化為處方事前提醒、事中審核、事后點評。醫(yī)院信息系統(tǒng)中內(nèi)置劑量、相互作用及配伍禁忌檢查等功能，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)不合理處方將直接警示錯誤。處方審核系統(tǒng)具備臨床決策功能，可減少不合理處方，規(guī)范用藥行為，降低不良事件發(fā)生率，提高用藥安全[7-8]。區(qū)別于傳統(tǒng)的事后處方抽查審評，智慧審方平臺更能保證處方質(zhì)量。在患者的用藥監(jiān)護(hù)上，通過智能設(shè)備對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測，方便醫(yī)師給出最佳用藥建議。智能信息系統(tǒng)可自動記錄所提供的藥品，方便藥師進(jìn)行藥物治療隨訪，保障患者安全有效用藥[9]。另外，可結(jié)合醫(yī)療大數(shù)據(jù)、AI及智能化數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)實現(xiàn)藥品跟蹤，確定每例患者的用藥批號，若出現(xiàn)緊急召回藥品的情況，可精準(zhǔn)確認(rèn)患者，實現(xiàn)高效處理。

藥學(xué)信息服務(wù)是藥學(xué)服務(wù)的重要內(nèi)容。智能APP整合大量藥物和疾病的信息數(shù)據(jù)，使患者可進(jìn)行疾病自我診斷并選擇藥物治療。目前已有多種具備自我診斷、藥物選擇及可進(jìn)行醫(yī)患交流的APP成功運行。利用智能APP可提供精準(zhǔn)的藥學(xué)信息服務(wù)，藥物的用法用量、ADRs、同服其他藥物及食物的影響等信息都可通過APP查閱，藥學(xué)信息服務(wù)脫離了時間和空間的限制，增加了患者對自己用藥管理的靈活性和自主性，使用藥服務(wù)更加便捷。移動健康醫(yī)療市場的快速發(fā)展在一定程度上有助于降低因地區(qū)和收入差異帶來的醫(yī)療資源服務(wù)的供給差異和分配不均，提高醫(yī)療資源的使用效率。

2 新大數(shù)據(jù)技術(shù)在藥學(xué)服務(wù)中的應(yīng)用

2.1 預(yù)防ADRs 目前大多數(shù)國家的ADRs監(jiān)測采用自發(fā)上報系統(tǒng)，但ADRs的監(jiān)測是緩慢且零散的。當(dāng)患者或醫(yī)護(hù)人員報告ADRs后，醫(yī)師對其進(jìn)行評估，再上報給相關(guān)機(jī)構(gòu)，這個過程會導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失和延遲。而在非臨床環(huán)境中，ADRs的漏報率更高，公眾對ADRs報告制度缺乏了解，是限制ADRs數(shù)據(jù)收集的又一原因，未發(fā)現(xiàn)的ADRs對臨床用藥的安全性存在威脅。大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為ADRs發(fā)現(xiàn)及監(jiān)測的有用資源。唐學(xué)文等[10]從美國FDA不良事件報告系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中調(diào)取了2014-2017年左氧氟沙星、莫西沙星、環(huán)丙沙星產(chǎn)生的藥物不良事件，利用比值失衡測量法進(jìn)行信號挖掘，篩除已知ADRs后，發(fā)現(xiàn)了信號較高且在3種藥物的說明書中并未出現(xiàn)的嚴(yán)重ADRs，如腱鞘炎、回旋套綜合征、骨質(zhì)溶解、骨缺損等，在臨床應(yīng)用中需重點關(guān)注。大數(shù)據(jù)強大的分析能力可在小規(guī)模的患者群中發(fā)現(xiàn)藥物安全信號，因此大數(shù)據(jù)分析對罕見病治療藥物的ADRs監(jiān)測有很大作用[11]，能有效減少非常規(guī)藥物不良事件的發(fā)生率，進(jìn)而提高用藥監(jiān)測效率。

區(qū)別于傳統(tǒng)的在用藥過程中發(fā)現(xiàn)ADRs，大數(shù)據(jù)集成和計算為發(fā)現(xiàn)ADRs提供了新方法。Vilar等[12]開發(fā)了一種基于三維化學(xué)相似性、藥物靶標(biāo)和不利影響數(shù)據(jù)生成的藥物靶標(biāo)-ADRs預(yù)測器，利用藥物靶標(biāo)的表型數(shù)據(jù)預(yù)測可能出現(xiàn)的ADRs，在藥物開發(fā)階段即預(yù)測可能的ADRs，提高藥物使用安全性。

2.2 發(fā)現(xiàn)并預(yù)防藥物相互作用 許多患者，尤其是老年患者，需要同時使用多種藥物來治療不同的且常不相關(guān)的疾病。ADRs上報系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及電子病歷是發(fā)現(xiàn)及分析藥物相互作用(drug-drug interaction，DDI)重要的數(shù)據(jù)來源，針對這些數(shù)據(jù)開發(fā)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘?qū)Πl(fā)現(xiàn)藥物間相互作用意義重大[13]。如果及早發(fā)現(xiàn)，很多DDI是可以預(yù)防的。目前，大多數(shù)藥物相互作用的發(fā)現(xiàn)都是基于對其作用機(jī)制的了解或ADRs報告的分析。事實上，幾乎所有由DDI引起的ADRs都是在藥物批準(zhǔn)上市后產(chǎn)生的[14]，然而很多重要的DDI暴露機(jī)會很少，難以被發(fā)現(xiàn)。因此，有必要在沒有事先假設(shè)的情況下發(fā)現(xiàn)DDI，以提高藥物治療的安全性和有效性[13]。近年來，研究者從文獻(xiàn)報道中收集藥物數(shù)據(jù)，建立了多種基于數(shù)據(jù)分析的DDI計算預(yù)測方法[15-17]。Zhang等[18]收集了多種可能影響DDI的藥物數(shù)據(jù)，如藥物結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、靶點數(shù)據(jù)、副作用數(shù)據(jù)和已知的DDI數(shù)據(jù)等，利用化學(xué)、生物、表型和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)預(yù)測潛在的DDI，并建立了基于不同信息源的DDI預(yù)測模型，分析、預(yù)測多種藥物之間存在的潛在相互作用。大數(shù)據(jù)的大容量特性使得納入的數(shù)據(jù)更多，分析的角度更全面，從而得出更準(zhǔn)確的結(jié)論。目前，國內(nèi)已有多家醫(yī)院引入了DDI分析軟件，如Lexi-Interact、Micromedex等。DDI分析軟件可高效篩選藥物間潛在的相互作用并進(jìn)行評級，提出優(yōu)化建議提示藥師、醫(yī)師采取相應(yīng)的監(jiān)測措施，提高用藥安全性[19]。

2.3 挖掘中藥新用法 傳統(tǒng)中藥資源豐富，價值巨大，在我國的衛(wèi)生醫(yī)療系統(tǒng)中占有重要的地位。但中藥比西藥成分更復(fù)雜，對中藥藥性、炮制方法、成分了解不足，會增加發(fā)生ADRs的可能性。大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的出現(xiàn),為深度分析海量、復(fù)雜的中醫(yī)藥信息提供了新途徑，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)、生物信息學(xué)、藥物基因組學(xué)等研究對傳統(tǒng)方劑、文獻(xiàn)和臨床數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，發(fā)現(xiàn)藥物方劑中的配伍禁忌及中藥新的臨床應(yīng)用[20-21]。對大數(shù)據(jù)做深度挖掘，進(jìn)行中藥臨床重定位、方劑配伍研究，合理設(shè)計中藥方劑，開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)同、安全、有效的中藥方劑，可以為中醫(yī)治療提供更有效、更經(jīng)濟(jì)的治療方案[22]。

3 總 結(jié)

藥物基因組學(xué)、代謝組學(xué)及數(shù)字化信息技術(shù)的發(fā)展，使得精準(zhǔn)醫(yī)療、個體化治療成為可能。利用新大數(shù)據(jù)強大的數(shù)據(jù)挖掘及分析技術(shù)尋找有效的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，聯(lián)合創(chuàng)新技術(shù)建設(shè)智慧藥學(xué)平臺，推動藥學(xué)服務(wù)轉(zhuǎn)型，使藥學(xué)服務(wù)更具科學(xué)性、精準(zhǔn)性，使藥物治療更安全、有效、經(jīng)濟(jì)。值得注意的是，盡管新大數(shù)據(jù)的應(yīng)用為醫(yī)學(xué)事業(yè)帶來了革命性的發(fā)展，但仍存在一些挑戰(zhàn)[23]。首先，缺乏大數(shù)據(jù)分析技能的專業(yè)人才是很大的障礙。普通的藥學(xué)工作者缺乏大數(shù)據(jù)相關(guān)技能及數(shù)學(xué)、統(tǒng)計知識，這些都可能會阻礙新大數(shù)據(jù)技術(shù)在藥學(xué)實踐中的應(yīng)用。因此，未來多學(xué)科交叉人才的培養(yǎng)是發(fā)展藥學(xué)服務(wù)的新需求。其次，移動健康市場的迅速發(fā)展在給收集個體健康信息帶來益處的同時，也產(chǎn)生了大量無用、關(guān)聯(lián)性低、價值密度低的數(shù)據(jù)。與在專業(yè)環(huán)境下收集的數(shù)據(jù)相比，這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量差異性很大。對大數(shù)據(jù)的實際使用來說，數(shù)據(jù)的價值、變異性和準(zhǔn)確性更值得考慮[24]，如何從海量數(shù)據(jù)中篩選出真實、有效的信息以得到正確測算是很大的挑戰(zhàn)。最后，網(wǎng)絡(luò)信息安全也是必須考慮的一個重要問題，在線存儲大量數(shù)據(jù)可能會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)威脅，并導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。維護(hù)數(shù)據(jù)安全需要醫(yī)師、患者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等多方參與者的共同努力。衛(wèi)生組織機(jī)構(gòu)必須通過雇用合格的健康信息學(xué)專業(yè)人員來仔細(xì)監(jiān)測患者信息，以確保醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫的安全。

新時代下的藥學(xué)服務(wù)融入了大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等現(xiàn)代科學(xué)，全方位、多方面地研究藥物治療，更好地服務(wù)于患者，為患者提供安全、有效、經(jīng)濟(jì)的藥物治療方案。新大數(shù)據(jù)將成為促進(jìn)以患者為中心的藥學(xué)服務(wù)發(fā)展的寶貴工具。