基于數(shù)據(jù)挖掘的移動(dòng)醫(yī)療多維數(shù)據(jù)可視化關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

彭連剛

（長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410124）

在醫(yī)療發(fā)展過程中，數(shù)據(jù)的可視化始終是重點(diǎn)的發(fā)展方向。隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，可視化醫(yī)療已經(jīng)不再局限于CT、磁共振、超聲成像等，在移動(dòng)醫(yī)療中，同樣需要數(shù)據(jù)的可視化，不同于傳統(tǒng)醫(yī)療，可視化過程面向醫(yī)護(hù)人員，在診斷上提供便利，移動(dòng)醫(yī)療的多維數(shù)據(jù)可視化主要面向用戶，是為了幫助用戶理解復(fù)雜且專業(yè)的醫(yī)療數(shù)據(jù)，并進(jìn)行直觀的分析，得到想要的結(jié)果，因此，要求移動(dòng)醫(yī)療的數(shù)據(jù)可視化快速、簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確、直觀等。

1 移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

1.1 數(shù)據(jù)量龐大

移動(dòng)醫(yī)療往往是根據(jù)監(jiān)測(cè)到的用戶的各種生命體征和運(yùn)動(dòng)指標(biāo)來對(duì)其身體狀況進(jìn)行判斷，在這個(gè)過程中，牽涉的數(shù)據(jù)量非常龐大，一些特殊的指標(biāo)（如心率等）甚至可能需要以分鐘為單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致每天每個(gè)用戶都會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)龐大的數(shù)據(jù)總量。對(duì)于用戶而言，數(shù)據(jù)的羅列顯然是沒有意義的，因此，移動(dòng)醫(yī)療要求在龐大的數(shù)據(jù)中找到關(guān)鍵信息[1]。

1.2 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化

對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療的數(shù)據(jù)來講，其整體上存在不斷變化的情況，由于人體的健康狀況不同，所處的環(huán)境不同，甚至當(dāng)時(shí)的情緒不同，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也會(huì)有一定的差別。正常人體的溫度在不同時(shí)刻都會(huì)有一定的差異，這個(gè)差異甚至能夠達(dá)到0.5～1.0 ℃，因此，移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)變化的，而不是一成不變的。

1.3 數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性

用戶的某些生命體征通過傳感器和數(shù)據(jù)采集器上傳之后，具有一定的時(shí)間屬性，該數(shù)據(jù)只能代表該時(shí)段內(nèi)用戶的生命體征和狀態(tài)，并針對(duì)這個(gè)狀態(tài)，對(duì)用戶是否患病或者是否健康給出一定的預(yù)期和結(jié)論。當(dāng)時(shí)間屬性丟失后，數(shù)據(jù)將失去意義。

1.4 數(shù)據(jù)具有多維性

移動(dòng)醫(yī)療相比于傳統(tǒng)醫(yī)療，雖然對(duì)于公共醫(yī)療資源的壓力釋放有重要的意義，但是也存在診斷失誤率高、診斷疾病種類限制多等問題。這主要是因?yàn)樵谝苿?dòng)醫(yī)療診斷過程中，患者不能清晰地對(duì)自己的病情進(jìn)行表述和搜索，數(shù)據(jù)挖掘有時(shí)候可能會(huì)產(chǎn)生一定的誤導(dǎo)，導(dǎo)致最終的診斷結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，帶來誤診的情況。因此，移動(dòng)醫(yī)療為了能夠準(zhǔn)確地判斷用戶的身體情況，要盡可能更多、更全面地收集相關(guān)的數(shù)據(jù)和指標(biāo)，一般不能只通過某一個(gè)數(shù)據(jù)或者某一個(gè)維度的數(shù)據(jù)孤立地對(duì)用戶的身體情況進(jìn)行判斷[2]。

2 數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)挖掘的算法

2.1 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是當(dāng)下計(jì)算機(jī)領(lǐng)域非常常見的一個(gè)名詞，被廣泛應(yīng)用于多行業(yè)、多領(lǐng)域、多用途。之所以需要使用數(shù)據(jù)挖掘，是因?yàn)閿?shù)據(jù)的總量在發(fā)生變化。所謂的數(shù)據(jù)挖掘，就是在大量的數(shù)據(jù)集合中，找到目標(biāo)信息。由于信息集合具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，內(nèi)含很多重復(fù)信息和噪聲信息，因此，如何從信息海中準(zhǔn)確、快速地找到目標(biāo)信息，對(duì)于用戶來講是非常有用且必要的。最顯著的例子是“百度搜索”，作為目前中國(guó)大陸比較成功的搜索引擎，在海量的互聯(lián)網(wǎng)信息中找到用戶所需要的信息并提供相應(yīng)服務(wù)，就離不開精準(zhǔn)、快速的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)鍵在于模型的構(gòu)建，它決定了在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的過程中采用何種算法，常見的數(shù)據(jù)挖掘算法很多，例如決策樹算法、貝葉斯分類算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法等。本研究對(duì)決策樹方法做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹，主要是因?yàn)樵摲椒ǖ螖?shù)少，因此運(yùn)算速度更快，在數(shù)據(jù)基數(shù)越來越龐大的今天，更少的迭代次數(shù)、更快的挖掘速度，將使決策樹算法有更多的應(yīng)用，而決策樹在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的過程中，還能兼顧準(zhǔn)確性，因此，在整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘算法體系中，始終具有非常重要的地位[3]。

2.2 決策樹算法

決策樹算法是一種樹形結(jié)構(gòu)，在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判斷和決策，最終找到具有價(jià)值的目標(biāo)信息，是一種典型的自上而下的遞歸算法。隨著計(jì)算進(jìn)程的深入，逐步縮小范圍，最關(guān)鍵的兩步可以概括為生成和剪枝，直觀形象地解釋了決策樹算法的工作過程，通過不斷地剪枝，縮小數(shù)據(jù)的挖掘范圍，快速找到目標(biāo)結(jié)果或者目標(biāo)結(jié)果的近似合集。決策樹剪枝過程更復(fù)雜，具體可以分為前剪枝和后剪枝，前剪枝是為了縮小匹配的范圍，避免高度擬合，后剪枝則是進(jìn)一步校驗(yàn)挖掘過程，讓結(jié)果更加精確[4]。

3 移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化發(fā)展現(xiàn)狀

移動(dòng)醫(yī)療雖然在當(dāng)下存在一定程度的應(yīng)用，但是整體發(fā)展還有待提高。2019年年末的數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)的移動(dòng)醫(yī)療APP市場(chǎng)規(guī)模大概在300億元左右，略低于預(yù)期，整體發(fā)展進(jìn)入平緩期。移動(dòng)醫(yī)療APP大致可以分為問診類、掛號(hào)導(dǎo)診類和健康管理類3大類，其中，問診類APP最多，占據(jù)總數(shù)量的43%，例如，好大夫在線、平安好醫(yī)生等平臺(tái)的用戶數(shù)量非常多，下載量超過一個(gè)億。與數(shù)據(jù)方面形成鮮明對(duì)比的，是“紅紅火火”背后的“如履薄冰”，由于移動(dòng)醫(yī)療關(guān)乎用戶的生命安全和身體健康，因此，對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療APP的實(shí)用性、準(zhǔn)確性、權(quán)威性都有著很高的要求。近年來，因?yàn)檩p信一些移動(dòng)醫(yī)療APP的建議而導(dǎo)致病情延誤甚至醫(yī)療事故的情況時(shí)有發(fā)生，不論是廣告法還是行業(yè)監(jiān)管都有一定程度的縮緊，這也是移動(dòng)醫(yī)療目前發(fā)展放緩的主要原因之一。根據(jù)調(diào)查顯示，目前受政策影響比較大的移動(dòng)醫(yī)療主要是問診類。近年來，一些運(yùn)動(dòng)手環(huán)、血糖儀、血壓儀等傳感器的升級(jí)換代，給健康管理類APP提供了更多的發(fā)展契機(jī)，再加上減肥、健身等始終處于高熱狀態(tài)，未來移動(dòng)醫(yī)療的發(fā)展仍大有可為。

借著移動(dòng)醫(yī)療發(fā)展而水漲船高的，是移動(dòng)醫(yī)療的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)屬于IT領(lǐng)域，無疑是一種跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的合作。數(shù)據(jù)可視化的主要目標(biāo)是直觀、快速、有效地將醫(yī)療數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶，基于診斷結(jié)果給予用戶合理的意見和建議。時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，移動(dòng)醫(yī)療市場(chǎng)也迎來了更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)，為了在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，就必須實(shí)現(xiàn)搜索快速、交互簡(jiǎn)潔、結(jié)果準(zhǔn)確、用戶友好等內(nèi)容，這也刺激了醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不過就目前而言，移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化仍存在以下的幾點(diǎn)問題。

3.1 學(xué)術(shù)理論研究不足

目前關(guān)于移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化的專項(xiàng)研究并不多，尤其是與市面上豐富多樣的移動(dòng)醫(yī)療APP相比更是捉襟見肘。造成這種情況的原因，主要是目前我國(guó)的大部分移動(dòng)醫(yī)療APP作為移動(dòng)端手機(jī)應(yīng)用之一，幾乎都是由APP生產(chǎn)廠商進(jìn)行研發(fā)和出售，采取的研究方式主要是通過市場(chǎng)和受眾分析，以程序?qū)崿F(xiàn)某些功能，也就是說，在整個(gè)移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，遵循的是與所有服務(wù)類APP相同的思路，差異只在于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的差別。因此，其整體上缺少學(xué)術(shù)理論基礎(chǔ)支撐，學(xué)術(shù)文獻(xiàn)和研究都略顯單薄[5]。

3.2 專業(yè)性的矛盾

就本質(zhì)來看，移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是比較典型的交叉學(xué)科類型，這導(dǎo)致了其行業(yè)特征不夠明顯，所涉及的知識(shí)又具有一定的跨度。不論是醫(yī)學(xué)知識(shí)還是計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)，都需要投入大量的時(shí)間和精力去學(xué)習(xí)和專研，因此，很少有人能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)領(lǐng)域精通，需要各個(gè)領(lǐng)域的人才通力合作。但是因?yàn)樗庮I(lǐng)域不同，交流和溝通也并不順暢，給移動(dòng)醫(yī)療的數(shù)據(jù)可視化發(fā)展帶來了不小的影響。

3.3 普及程度和受認(rèn)可的程度有待提高

由于醫(yī)療與人們的身體健康息息相關(guān)，很多時(shí)候當(dāng)事人都會(huì)非常重視。移動(dòng)醫(yī)療中的一些診斷結(jié)果目前還不能讓人相信，這在很多情況下導(dǎo)致了移動(dòng)醫(yī)療成為擺設(shè)。一些人選擇在移動(dòng)醫(yī)療APP上問診，得到的結(jié)果是沒有問題之后還是不放心，依然會(huì)選擇前往醫(yī)院進(jìn)行診療，這就使得移動(dòng)醫(yī)療對(duì)提升醫(yī)療資源利用率、釋放公共醫(yī)療資源壓力的作用得不到體現(xiàn)，實(shí)際上主要也是民眾對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療的認(rèn)知程度不高、信任程度不夠?qū)е碌?。在這樣的情況下，很多移動(dòng)醫(yī)療APP不能得到很好的應(yīng)用和發(fā)展，一定程度上限制了數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的發(fā)展[6]。

4 基于數(shù)據(jù)挖掘的移動(dòng)醫(yī)療多維數(shù)據(jù)可視化的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 動(dòng)態(tài)過濾交互技術(shù)

醫(yī)療數(shù)據(jù)具有一定的實(shí)時(shí)性，很多情況下顯示的結(jié)果需要不斷地更新，這就需要應(yīng)用到動(dòng)態(tài)過濾交互技術(shù)，不斷地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新挖掘和過濾，實(shí)時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行刷新，確保結(jié)果顯示的準(zhǔn)確性。

4.2 Canvas繪圖技術(shù)及HTML5

Canvas繪圖具有編輯容易、繪制便利的特點(diǎn)，隨著移動(dòng)端HTML5頁面被蘋果公司大力推廣，Canvas繪圖也成為移動(dòng)端數(shù)據(jù)可視化的關(guān)鍵技術(shù)之一。HTML5界面相當(dāng)于是介于圖片和網(wǎng)頁之間的一種數(shù)據(jù)可視化表現(xiàn)形式，既保留了圖片的簡(jiǎn)介，也繼承了網(wǎng)頁的交互性，受到了國(guó)內(nèi)智能手機(jī)用戶的喜愛和追捧，是現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)廣告推廣的主流形式之一。在移動(dòng)醫(yī)療APP中，也經(jīng)常以HTML5頁面的形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，將診療和搜索結(jié)果直觀地展示給用戶，很多HTML5界面具有很強(qiáng)的交互性，實(shí)現(xiàn)了整體功能的拓展，方便了數(shù)據(jù)可視化的實(shí)現(xiàn)。

4.3 ESL加載器技術(shù)

ESL加載器相比于傳統(tǒng)的加載器具有更小的體積和更高的性能，使得其更加適用于現(xiàn)代化的移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化。在移動(dòng)醫(yī)療APP的數(shù)據(jù)可視化實(shí)現(xiàn)過程中，需要運(yùn)用大量的編程，而這些程序存在編譯過程，想要生成Java程序的作用對(duì)象，實(shí)現(xiàn)程序的功能，就要利用加載器加載.class后綴的被編譯文件。也就是說，想要讓程序功能順利實(shí)現(xiàn)，加載器的存在是必不可少的。傳統(tǒng)的加載器一般為RequireJS，這是一款同樣適用于瀏覽器的模塊加載器，通過加載器實(shí)現(xiàn)程序的各個(gè)功能模塊。在移動(dòng)醫(yī)療APP中，使用ESL加載器能夠提升整體的加載效率和速度，減輕系統(tǒng)的壓力，更加契合移動(dòng)醫(yī)療數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用需求。

4.4 基于智能手機(jī)系統(tǒng)的常規(guī)交互技術(shù)

對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療APP來講，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，需要借助不同的智能手機(jī)操作系統(tǒng)的交互技術(shù)。例如，APP中各個(gè)按鈕在被點(diǎn)擊時(shí)產(chǎn)生的跳轉(zhuǎn)功能，圖片的平移、縮放功能，基于互聯(lián)網(wǎng)的分享和保存功能，數(shù)據(jù)表單的輸入和計(jì)算功能。這些技術(shù)并不是移動(dòng)醫(yī)療APP特有的，但是對(duì)于其數(shù)據(jù)可視化具有必要性，只有適用于手機(jī)操作系統(tǒng)，基礎(chǔ)功能得到完善，才能確保數(shù)據(jù)可視化的實(shí)現(xiàn)。

4.5 JSON數(shù)據(jù)格式

JSON數(shù)據(jù)格式是一種無序合集，合集中的所有元素都是成對(duì)出現(xiàn)的，一般是由名稱和對(duì)應(yīng)的數(shù)值組成，這種數(shù)據(jù)格式對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療的數(shù)據(jù)可視化具有非常重要的意義，能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的挖掘、篩選和調(diào)用，極大地提升了數(shù)據(jù)挖掘的效率，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)可視化的便捷性，對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療的數(shù)據(jù)可視化發(fā)展具有非常重要的影響[7]。

5 結(jié)語

總而言之，對(duì)于移動(dòng)醫(yī)療來講，數(shù)據(jù)可視化決定了用戶的觀感，面對(duì)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，只有贏得客戶信賴和喜愛的移動(dòng)醫(yī)療APP才能夠在市場(chǎng)生存和發(fā)展。一方面，企業(yè)應(yīng)該結(jié)合用戶需求，站在用戶角度不斷精進(jìn)數(shù)據(jù)可視化；另一方面，應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)學(xué)術(shù)理論體系進(jìn)行補(bǔ)充和完善。只有這樣，才能真正順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需要，推動(dòng)移動(dòng)醫(yī)療的整體發(fā)展。