靜脈血栓栓塞癥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

宋曉琴

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院鄭州 450052)

李晨輝

(東華醫(yī)為科技有限公司北京 100190)

顧春曉

(鄭州市職業(yè)病防治院鄭州 450053)

余曉紅

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院鄭州 450052)

1 引言

靜脈血栓栓塞癥(Venous Thromboembolism，VTE)是指靜脈內(nèi)形成血凝塊，包括深靜脈血栓(Deep Venous Thrombosis，DVT)和肺血栓栓塞癥(Pulmonary Thromboembolism，PTE)兩種臨床表現(xiàn)形式[1]，是醫(yī)院內(nèi)非預(yù)期死亡的重要原因之一[2]。近年來(lái)VTE發(fā)病率呈迅速上升趨勢(shì)，早期識(shí)別VTE高?；颊撸皶r(shí)進(jìn)行預(yù)防可降低醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)[3-6]?，F(xiàn)有VTE防治軟件產(chǎn)品散見于移動(dòng)終端APP和一些醫(yī)院自行開發(fā)的小程序，僅實(shí)現(xiàn)專家量表數(shù)字化和自動(dòng)計(jì)算功能。個(gè)別產(chǎn)品雖能提供防治建議，但由于未結(jié)合專家指南，缺乏可操作性。加之國(guó)內(nèi)醫(yī)護(hù)人員普遍對(duì)VTE認(rèn)識(shí)不足，防治意識(shí)薄弱，醫(yī)院在VTE防治方面效率較低[7-8]，亟需構(gòu)建精準(zhǔn)高效的VTE防治監(jiān)控體系。針對(duì)這一現(xiàn)狀，在前期測(cè)試原型的基礎(chǔ)上對(duì)VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性調(diào)整，細(xì)化功能需求，綜合運(yùn)用多種評(píng)估方法，將量表評(píng)估方法與數(shù)據(jù)深度挖掘技術(shù)相結(jié)合，通過迭代開發(fā)和樣本訓(xùn)練，涵蓋VTE防治與質(zhì)控主要內(nèi)容，逐漸形成一個(gè)智能化、自動(dòng)化VTE防治專業(yè)性軟件產(chǎn)品。

2 系統(tǒng)分析

2.1 概述

VTE系統(tǒng)根據(jù)國(guó)家診療指南[9-15]和醫(yī)院診療方案[16-17]向院內(nèi)各專業(yè)科室提供VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警監(jiān)控服務(wù)，向相關(guān)醫(yī)護(hù)人員推送VTE防治提示和預(yù)警信息，同時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)醫(yī)護(hù)執(zhí)行記錄和患者數(shù)據(jù)集，及時(shí)跟蹤反饋VTE防治變化情況。為醫(yī)院在VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)防、診療、質(zhì)控方面提供輔助決策支持，為探索構(gòu)建常態(tài)化VTE防治質(zhì)量監(jiān)控體系提供參考。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)智能文本識(shí)別與語(yǔ)義分析、VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型、出血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型、預(yù)防診療方案生成、VTE防治質(zhì)量監(jiān)控與信息反饋等功能。

2.2 核心問題

2.2.1 多源數(shù)據(jù)采集與分析 多源異構(gòu)電子病歷存在數(shù)據(jù)采集時(shí)間點(diǎn)設(shè)置、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致、本地轉(zhuǎn)存冗余等問題，處理不當(dāng)會(huì)影響VTE特征數(shù)據(jù)整理與轉(zhuǎn)化結(jié)果。解決方法一是設(shè)定對(duì)外部數(shù)據(jù)源進(jìn)行采集的時(shí)間節(jié)點(diǎn)序列；二是利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)文本識(shí)別和語(yǔ)義分詞；三是通過技術(shù)手段規(guī)避數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致和本地轉(zhuǎn)存冗余的問題。

2.2.2 構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型 通用VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估根據(jù)患者情況，結(jié)合各種VTE國(guó)際認(rèn)可評(píng)估量表進(jìn)行綜合打分計(jì)算分級(jí)，通用性強(qiáng)但存在量表繁雜、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、受主觀因素影響較大等問題。為保證VTE系統(tǒng)準(zhǔn)確性和通用性，在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化VTE量表加權(quán)計(jì)算評(píng)估分級(jí)模型基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)多維危險(xiǎn)因素進(jìn)行特征整理，對(duì)多量表進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)患者VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分級(jí)的相互驗(yàn)證；另一方面為實(shí)現(xiàn)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能數(shù)據(jù)挖掘分析模型提供研究基礎(chǔ)。

2.2.3 預(yù)防診療方案分級(jí)關(guān)聯(lián) 不同患者分級(jí)和預(yù)防診療方案不同，不當(dāng)措施會(huì)威脅具有出血風(fēng)險(xiǎn)的患者生命。本系統(tǒng)依據(jù)VTE風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)模式，對(duì)患者采取群體分類方法，為各類專科防治指南提供參考。而診療個(gè)體分類方法需要數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等相關(guān)技術(shù)支持，開發(fā)周期較長(zhǎng)、成本較高，擬在后期升級(jí)版本中實(shí)現(xiàn)。

2.2.4 防治信息統(tǒng)計(jì)與可視化 為及時(shí)全面展示醫(yī)院VTE防治情況，系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)獲取各臨床科室VTE防治數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果繪制出不同分辨率(顆粒度)的VTE防治態(tài)勢(shì)圖。院方質(zhì)控部門依據(jù)態(tài)勢(shì)圖，結(jié)合聚焦點(diǎn)和業(yè)務(wù)要求，動(dòng)態(tài)生成各類VTE防治報(bào)表，為管理人員提供可視化VTE防治態(tài)勢(shì)感知和輔助決策支持，同時(shí)為質(zhì)控部門提供全過程VTE預(yù)防診療監(jiān)測(cè)、反饋、回溯工具。

2.2.5 數(shù)據(jù)集與外部數(shù)據(jù)源的連接關(guān)系 為減少產(chǎn)品與數(shù)據(jù)源耦合度，一是將與患者VTE評(píng)估相關(guān)的特征因素?cái)?shù)據(jù)全部提取并轉(zhuǎn)存于系統(tǒng)本地，增強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)聚性，但會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)更新延時(shí)和不一致的現(xiàn)象；二是在外部數(shù)據(jù)源中構(gòu)建VTE危險(xiǎn)因素特征數(shù)據(jù)視圖，系統(tǒng)只處理數(shù)據(jù)視圖，優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)更新及時(shí)，但會(huì)降低系統(tǒng)內(nèi)聚度，增加與外部數(shù)據(jù)源耦合度。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證

2.3.1 非結(jié)構(gòu)VTE特征因素?cái)?shù)據(jù)的自然語(yǔ)言處理與語(yǔ)義分析 利用自然語(yǔ)言處理過程中構(gòu)建的字典，對(duì)數(shù)據(jù)中非結(jié)構(gòu)化的醫(yī)學(xué)命名實(shí)體進(jìn)行識(shí)別,通過語(yǔ)義分析提取關(guān)鍵字,將非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,使數(shù)據(jù)中描述更為準(zhǔn)確、統(tǒng)一。解決目前數(shù)據(jù)部分醫(yī)療實(shí)體名過長(zhǎng)、類別不均衡、數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、本地轉(zhuǎn)存冗余等問題,構(gòu)建準(zhǔn)確高效的VTE數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.3.2 多量表加權(quán)因子累加算法模型優(yōu)化 機(jī)器學(xué)習(xí)的智能數(shù)據(jù)挖掘分析模型，參考各類?？品乐沃改?，采用數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)多維危險(xiǎn)因素進(jìn)行特征整理，對(duì)VTE特征數(shù)據(jù)集分別用多量表加權(quán)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)不同量表互相驗(yàn)證。

2.3.3 預(yù)防診療輔助決策方案生成技術(shù) 根據(jù)VTE防治指南和醫(yī)院防治方案，生成與危險(xiǎn)分級(jí)相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施、診治方案，醫(yī)務(wù)工作者可以對(duì)所生成的方案進(jìn)行更改，使診斷更加合理。

2.3.4 防治態(tài)勢(shì)圖與交互感知技術(shù) 統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)后生成動(dòng)態(tài)視圖，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果繪制出不同分辨率(顆粒度)的VTE防治態(tài)勢(shì)圖，如用表格顯示評(píng)估結(jié)果、評(píng)估歷史，利用折線圖顯示評(píng)估趨勢(shì)等。

2.3.5 防治質(zhì)量監(jiān)控與反饋跟蹤模型 利用統(tǒng)計(jì)功能匯總數(shù)據(jù)，包括確診病例、疾病發(fā)生情況、不同類型血栓分布情況，同時(shí)可以分布圖、模塊化等方式顯示評(píng)估、預(yù)防、治療質(zhì)量以及需要重點(diǎn)關(guān)注的患者，提供直觀的觀察體驗(yàn)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 流程描述

經(jīng)過多次調(diào)研與溝通，梳理出院方VTE防治業(yè)務(wù)流程，見圖1?；颊呷朐汉?，相應(yīng)專業(yè)科室醫(yī)護(hù)人員利用醫(yī)師問診、檢驗(yàn)檢查等采集患者病情數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)病情數(shù)據(jù)集(如電子病歷、醫(yī)囑、護(hù)理記錄等)。VTE系統(tǒng)從患者結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集提取VTE危險(xiǎn)因素?cái)?shù)據(jù)，整理形成規(guī)則的VTE數(shù)據(jù)庫(kù)。VTE系統(tǒng)充分利用數(shù)據(jù)集進(jìn)行動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，劃分為高、中、低危險(xiǎn)等級(jí)并提出預(yù)防措施、診治方案的輔助建議。對(duì)中高?；颊?，采用檢驗(yàn)檢查等手段進(jìn)行確診。VTE系統(tǒng)在預(yù)防診治時(shí)提供治療方案建議，醫(yī)護(hù)人員對(duì)建議進(jìn)行人工干預(yù)調(diào)整，開展VTE診療活動(dòng)。院方醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)控人員根據(jù)醫(yī)院VTE防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)全院相關(guān)科室實(shí)施全程閉環(huán)監(jiān)測(cè)、反饋和跟蹤，分析院內(nèi)各專科VTE防治現(xiàn)狀，對(duì)醫(yī)護(hù)人員VTE防治執(zhí)行情況進(jìn)行考評(píng)。

圖1 VTE防治業(yè)務(wù)流程

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

3.2.1 物理結(jié)構(gòu) VTE系統(tǒng)部署于醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)控服務(wù)器，基于瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，B/S)架構(gòu)，利用Web服務(wù)頁(yè)面向院內(nèi)各專業(yè)科室提供VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警監(jiān)控服務(wù)，及時(shí)跟蹤反饋VTE防治變化情況。VTE系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)，見圖2。

圖2 VTE系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

3.2.2 邏輯框架(圖3) 即在軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系下，實(shí)現(xiàn)對(duì)VTE防治業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源封裝處理，為醫(yī)護(hù)、質(zhì)控管理人員提供接口。

圖3 VTE系統(tǒng)邏輯框架

3.2.3 技術(shù)結(jié)構(gòu) 采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)界認(rèn)可的軟件開發(fā)技術(shù)架構(gòu)保證VTE系統(tǒng)的可移植性、兼容性和穩(wěn)定性。VTE系統(tǒng)技術(shù)框架主要包括物理層、基礎(chǔ)架構(gòu)層、系統(tǒng)架構(gòu)層、應(yīng)用架構(gòu)層和展現(xiàn)層以及所采用的技術(shù)和應(yīng)用特點(diǎn)等，見圖4。

圖4 VTE系統(tǒng)技術(shù)框架

3.3 功能模塊(圖5)

圖5 VTE系統(tǒng)功能模塊

3.3.1 概述 系統(tǒng)輸入：患者VTE特征數(shù)據(jù)集、醫(yī)療質(zhì)控管理命令。系統(tǒng)輸出：患者VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分級(jí)、出血風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分級(jí)、預(yù)防措施建議、醫(yī)院VTE防治統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)集。在VTE系統(tǒng)運(yùn)行過程中各模塊分別實(shí)現(xiàn)不同功能，為完成任務(wù)，各模塊之間存在消息、數(shù)據(jù)交互，具體連接關(guān)系，見圖6。

圖6 VTE系統(tǒng)模塊連接關(guān)系

3.3.2 患者數(shù)據(jù)采集 對(duì)需進(jìn)行VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的患者，從電子病歷、醫(yī)囑、護(hù)理記錄等數(shù)據(jù)源中提取與VTE相關(guān)的危險(xiǎn)因素特征數(shù)據(jù)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化整理。

3.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù) 為便于數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，減少因多數(shù)據(jù)源而產(chǎn)生的接口與邏輯冗余等問題，構(gòu)建VTE系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)從外部數(shù)據(jù)源采集并結(jié)構(gòu)化的患者VTE特征、VTE防治統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)等。

3.3.4 特征數(shù)據(jù)處理 主要用于分析和處理與患者VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)的特征數(shù)據(jù)。

3.3.5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分級(jí) 根據(jù)患者所屬的?？萍跋鄳?yīng)評(píng)估要求進(jìn)行VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估量表打分與計(jì)算，再參照評(píng)估結(jié)果對(duì)患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)。依據(jù)分級(jí)結(jié)果判定是否進(jìn)行出血評(píng)估，或是調(diào)用其他功能模塊。

3.3.6 預(yù)防與診治 參考VTE防治指南和醫(yī)院防治方案，生成與危險(xiǎn)分級(jí)相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施、診治方案，構(gòu)建關(guān)聯(lián)規(guī)則，以便于其他功能模塊調(diào)用。

3.3.7 質(zhì)量監(jiān)控 功能相對(duì)獨(dú)立，主要為醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)控部門提供院內(nèi)、各科室的VTE防治狀態(tài)監(jiān)測(cè)、工作效果評(píng)價(jià)、信息反饋、跟蹤等應(yīng)用功能。

3.3.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示 為質(zhì)量監(jiān)控模塊提供相應(yīng)服務(wù)。通過調(diào)用VTE系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算出確診率、評(píng)估率、預(yù)防率、治療率等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步深度挖掘與分析，利用準(zhǔn)確、直觀的可視化方法展示給終端用戶。

3.3.9 數(shù)據(jù)挖掘分析算法 利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法對(duì)VTE系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行不同深度分析，尋找并構(gòu)建出可用于自動(dòng)化VTE防治的智能VTE特征數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)算法模型，應(yīng)用于系統(tǒng)。

3.3.10 外部醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互 VTE系統(tǒng)對(duì)外的數(shù)據(jù)接口，通過其將患者VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)防措施、診治方案等信息推送到三級(jí)醫(yī)師、質(zhì)量監(jiān)控信息系統(tǒng)中，提供一種與其他醫(yī)療信息系統(tǒng)協(xié)同工作的方法。

4 結(jié)語(yǔ)

VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)解決了目前軟件存在的類型、實(shí)現(xiàn)方式、核心功能單一等問題，具體表現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)采集與分析、VTE風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型、預(yù)防診療方案分級(jí)、防治信息統(tǒng)計(jì)與可視化等，規(guī)范院內(nèi)VTE評(píng)估、預(yù)防、診斷和治療過程，在一定程度上降低誤診率。隨著技術(shù)發(fā)展，希望后期利用機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)設(shè)置符合中國(guó)患者體質(zhì)的量表，分級(jí)關(guān)聯(lián)各科室診斷信息，構(gòu)建患者個(gè)性化治療方案，進(jìn)一步提高醫(yī)療質(zhì)量。