基于城市醫(yī)共體健康醫(yī)療數(shù)據(jù)的傳染性疾病精準預(yù)測及早期防控平臺建設(shè)

李太和

本文針對各種傳染性疾病特殊時期建立基于城市醫(yī)共體健康醫(yī)療數(shù)據(jù)的精準預(yù)測及早期防控平臺提出了建設(shè)思路，期待建立以數(shù)據(jù)融會貫通支撐的，以計算機信息系統(tǒng)為載體的，以預(yù)測模型算法為大腦的預(yù)防型公共衛(wèi)生防疫體系。

一、引言

突如其來的特殊時期特殊情況給我國和世界人民健康帶來巨大威脅，嚴重擾亂了正常生產(chǎn)生活秩序，代價巨大。因此建立數(shù)據(jù)融匯貫通的、模型精準定量的傳染性疾病精準預(yù)測和早期防控系統(tǒng)平臺是整個體系的關(guān)鍵節(jié)點。

為了達成這一目標，平臺設(shè)計應(yīng)當依托互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療體系，融合家庭醫(yī)生醫(yī)療問診，健康管理，慢病管理和疾病防控，開發(fā)定量精準的傳染病防控預(yù)測模型。

目前來看，本次特殊傳染病狀況在國內(nèi)已經(jīng)得到了有效的控制，但未來人類可能要長期與病毒共存，因而依舊面臨新的傳染病的襲擊，以及既有傳染病的再次出現(xiàn)，因此傳染病平臺的建設(shè)工作應(yīng)當針對所有已知未知的呼吸道、消化道傳染病加以建模開展。

本次特殊傳染病狀況充分表明，建立預(yù)防型公共衛(wèi)生防疫體系是百年大計，以此為契機建立長久效用的基于城市醫(yī)共體健康醫(yī)療數(shù)據(jù)的傳染性疾病精準預(yù)測及早期防控平臺具有長遠投資價值。

二、建立傳染性疾病精準預(yù)測及早期防控平臺

平臺建立應(yīng)當結(jié)合居民電子健康檔案和社區(qū)居民動態(tài)累積的各類大數(shù)據(jù)和人工智能為核心，建立以呼吸道、消化道傳染病為代表的傳染性疾病發(fā)生風險預(yù)測、傳染性疾病傳播的發(fā)展預(yù)測、控制傳染性疾病傳播的定量解決方案模型，前瞻性納入社區(qū)所有居民（含固定和流動人口）的數(shù)據(jù)，推演、復(fù)盤、驗證并修正所構(gòu)建的模型。開發(fā)實戰(zhàn)模型、提供呼吸系統(tǒng)傳染病傳播全過程的開放式在線精準分析和決策系統(tǒng)，體系應(yīng)該主要包含六個板塊：

（一）以健康醫(yī)療數(shù)據(jù)為核心、搭建跨行業(yè)的大數(shù)據(jù)平臺

結(jié)合動態(tài)電子健康檔案、建立以服務(wù)為導(dǎo)向，民眾接受度高的，高效快捷的信息采集體系。同時，為了保證數(shù)據(jù)采集體系有其內(nèi)生的生命力，使居民樂于去使用，應(yīng)當將其承載于居民日常使用的應(yīng)用場景中。

本次特殊傳染病狀況因其傳染性強，有一個側(cè)面的影響，就是極大的激活了互聯(lián)網(wǎng)在線診療的需求，一種以非接觸式的方式開展診療活動的形式，成為了醫(yī)患雙方共同的愿望。盡管諸如手術(shù)、住院、檢查等必須在醫(yī)院開展的治療項目，仍然不能被互聯(lián)網(wǎng)取代，但從掛號到問診、開處方、支付、藥品物流配送、隨訪的連貫閉環(huán)就診方式已經(jīng)可以解決相當比重的患者的就醫(yī)問題，因此，迅速依托醫(yī)共體互聯(lián)互通體系下的醫(yī)院和社康中心，開展互聯(lián)網(wǎng)診療，慢病管理和健康管理等家庭醫(yī)生體系就需要建立常態(tài)化醫(yī)療場景，并于流程中合理自然的植入以往可能并不關(guān)心的急性傳染病相關(guān)的流行病學(xué)的數(shù)據(jù)指征，順理成章的延展，構(gòu)建電子健康檔案，一舉兩得完成急性傳染病防控的數(shù)據(jù)源頭和家庭醫(yī)生的日常工作。

1.針對相關(guān)傳染性疾病，按照疾病對應(yīng)的數(shù)據(jù)指標加以收集。

臨床數(shù)據(jù)：可按流行病學(xué)調(diào)查，包括病史采集、臨床癥狀和體征等。具體包括發(fā)熱、乏力、干咳、氣促、流涕、咳嗽、胸悶、嘔吐、腹瀉等感冒及呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)相關(guān)癥狀。

實驗數(shù)據(jù)：痰培養(yǎng)、咽拭子、呼吸道等分泌物、全血細胞計數(shù)、血液化學(xué)、凝血測試、肝腎功能、電解質(zhì)、C反應(yīng)蛋白、降鈣素、乳酸脫氫酶和肌酸激酶等。

影像數(shù)據(jù)：胸腹部X線或計算機斷層掃描。

2.形成動態(tài)電子健康檔案，重點基礎(chǔ)疾病管理。

3.結(jié)合急性傳染病數(shù)據(jù)指標和家庭醫(yī)生慢病管理指標，建立標準化、結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)采集工具。

4.支撐社區(qū)健康醫(yī)療服務(wù)的在線問診體系，促成家庭醫(yī)生和社區(qū)醫(yī)生參與和推動的，面向居民和患者提供連續(xù)健康醫(yī)療閉環(huán)的服務(wù)。

5.針對常態(tài)化的常規(guī)問題以及傳染病發(fā)生和發(fā)展期激增的篩查要求，建立智能專家系統(tǒng)，融合人工接診+AI互動。

6.在可能的情況下，盡可能多的對接公開數(shù)據(jù)或第三方信息，包括：

公民個人信息、身份證號溯源、戶籍變動信息、居住證/暫住證信息、家庭成員信息、民政婚姻登記信息、人口學(xué)數(shù)據(jù)、社康數(shù)據(jù)、電子健康檔案數(shù)據(jù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)、公衛(wèi)數(shù)據(jù)、疾控數(shù)據(jù)、運營商手機信令數(shù)據(jù)、公共交通人員流動數(shù)據(jù)、市內(nèi)公交刷卡數(shù)據(jù)、居家隔離/集中隔離人員健康體征數(shù)據(jù)、相關(guān)人員CT檢查診斷數(shù)據(jù)、相關(guān)人員疾病篩查數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報數(shù)據(jù)、公共醫(yī)療資源數(shù)據(jù)、醫(yī)護人員資源數(shù)據(jù)、地產(chǎn)登記數(shù)據(jù)、租賃登記數(shù)據(jù)、可轉(zhuǎn)換為方艙醫(yī)院公共資源的數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等。

近年來，國家大力推動各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)開放體系也在逐一完善，盡管上述數(shù)據(jù)從公開渠道或第三方渠道未必能夠全面獲取，但相信此類數(shù)據(jù)在脫敏的情況之下必將逐漸開放，而每增加一個維度的數(shù)據(jù)其必將對預(yù)測模型的更加準確貢獻一份力量。

這個板塊是整個防控體系的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，完整、準確、及時的匯聚相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)對于整個項目的體系搭建至關(guān)重要，如沒有數(shù)據(jù)的支撐，再多的算力和再好的模型都將是無源之水無本之木。一旦數(shù)據(jù)匯聚形成數(shù)據(jù)信息閉環(huán)，那么運用大數(shù)據(jù)手段，進一步完善數(shù)據(jù)系統(tǒng)，結(jié)合國家已有的直報系統(tǒng)，加強數(shù)據(jù)歸口管理，便可為傳染病的發(fā)生發(fā)展及其防控形勢研判提供決策參考。進一步形成收治工作閉環(huán)，圍繞“篩查—轉(zhuǎn)運—收治—治療”四個環(huán)節(jié)，有效的實現(xiàn)傳染源的社會隔離，并最終消除。

（二）輸出針對群體面向宏觀的防控模型，定量進行防控預(yù)測

特殊時期傳染性疾病傳染性強，密切接觸者感染率高，在武漢封城，湖北封城，全國各地市小區(qū)、村鎮(zhèn)封閉式管理的情況下，各地的內(nèi)源擴散原因主要是聚集性活動所產(chǎn)生。這些情況不是原因，而是結(jié)果，其反過來一定程度定性的告知我們傳染性疾病傳播的一些特征。而在平臺建設(shè)中，所需要構(gòu)建的是一個提前預(yù)警，隨時動態(tài)預(yù)測，并給出定量的決策AI智能輔助意見的系統(tǒng)，隨時提出實質(zhì)性的解決方案及其操作順序。

傳染性疾病的發(fā)生風險預(yù)警：

納入已知的各類呼吸道傳染性疾病的傳播特性，形成已知疾病的傳播規(guī)律和控制手段知識庫，針對已知的傳染性疾病，如甲流、乙流，在其來年再次到來之時，可定量的進行傳染發(fā)展的預(yù)測和有針對性的進行控制。

當系統(tǒng)內(nèi)再次偵測和呈現(xiàn)出新型未知傳染病發(fā)生跡象時，在已知的疾病發(fā)展路徑中進行比對和預(yù)測，提出風險預(yù)警，并時刻動態(tài)預(yù)測和提示該未知傳染病的發(fā)展態(tài)勢。

傳染性疾病的的發(fā)展預(yù)測：

以項目開始實施為起點，依托所能獲取的公開數(shù)據(jù)，回顧性分析特殊時期傳染性疾病在不同城市的發(fā)展軌跡。在對接獲取了相對大量的可用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，使用機器學(xué)習(xí)與統(tǒng)計學(xué)方法，客觀篩選不同模型中一系列有顯著意義的變量。在專業(yè)知識、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘算法的支撐下，構(gòu)建傳染性疾病發(fā)展預(yù)測系列模型。

同時匯聚收集該時間點橫斷面數(shù)據(jù)，建立前瞻性預(yù)測模型，預(yù)測傳染的增長拐點、數(shù)量峰值、高風險區(qū)域、緩解指數(shù)等，后續(xù)不斷獲得數(shù)據(jù)錄入完善，得以驗證和提高預(yù)測的準確性。

控制傳染性疾病傳播的定量解決方案模型：

建立控制傳染性疾病傳播的定量解決方案模型，不僅要給出影響疾病傳染和控制的各個要素的權(quán)重，還要定量的給出控制疾病傳染的各要素的優(yōu)先級和順序，使得決策精準有效。

傳染性疾病的傳播依賴如下關(guān)鍵因素，人口數(shù)量、初始感染人群數(shù)量、傳染途徑、傳染率/系數(shù)、病毒潛伏期、人群流動性、醫(yī)療資源配置即相應(yīng)的住院床位（集中醫(yī)學(xué)觀察，疑似定點隔離，確診收治，重癥保障），醫(yī)生資源、護士資源、收治安置患者響應(yīng)時間、天氣情況、大氣溫度、濕度等。為了定量的精準的提出控制疾病傳播的解決手段，構(gòu)建模型用以評估在傳染病傳播當時的實際情況下，上述各關(guān)鍵因素中，各因素對傳染病傳播的控制影響權(quán)重，以及對應(yīng)的資源投入和經(jīng)濟損失評估，從而供政府決策部門準確的開展防控。

以特殊時期的大救援為例，建立各層級醫(yī)療機構(gòu)的順序大致如下：

多批次定點醫(yī)院6700+床，用于確診病例；

火神山醫(yī)院1000床，用于重癥治療，建設(shè)時間10天，于2月2日交付；

雷神山醫(yī)院1600床，用于重癥治療，建設(shè)時間10天，于2月5日交付；

方艙醫(yī)院第一批三家3800床，用于輕癥隔離（洪山體育館800、武漢客廳2000、武漢國際會展中心1000），建設(shè)時間48小時內(nèi)；

方艙醫(yī)院第二批八家6600床，用于輕癥隔離（漢陽國博1000、江岸塔子湖1000、 口體育館300、洪山石牌嶺職高800、武漢開發(fā)區(qū)體育館1000、光谷會展中心1000、江夏花山1000、黃陂體育中心500），建設(shè)時間48小時內(nèi)；

2月21日，再次計劃新建19家方艙醫(yī)院，到2月25日計劃方艙醫(yī)院儲備床位共計3萬張...... 4天內(nèi)完成。

事后來看，這些醫(yī)療資源的最終投放，對于特殊時期特殊情況的最終控制是起著決定性作用的，但其投放的順序顯得不盡如人意，也因為這樣的不盡如人意，使得大量的輕癥患者、疑似患者不能得到集中收治，在自行在家隔離的過程中，在往返醫(yī)院的就診過程中，使病毒的傳播處于隔而不離，留而不觀的狀態(tài)，進一步傳染了更多的人。這樣的情況造成了我們的資源投入總是一定程度的滯后于事態(tài)的發(fā)展，使得控制的過程長時間處于膠著狀態(tài)。

回到前述的過程，封城后，是否在第一時間建立方艙醫(yī)院將會是控制特殊狀況發(fā)展的最重要手段呢？是否寧可不海量征用定點醫(yī)院的床位，造成以精神衛(wèi)生中心為代表的若干醫(yī)院院內(nèi)感染，而是直接迅速建設(shè)方艙醫(yī)院（按48小時計）+二神山醫(yī)院（按10天計），控制住了局勢之后再逐步開辟定點醫(yī)院，帶來的效果會更好呢？

如果新的特殊時期傳染病再次來臨的時候，一個定量的模型，充分考慮到交通網(wǎng)絡(luò)輻射性、季節(jié)/節(jié)慶高發(fā)易感性、地域人群流動特殊性、區(qū)域公共資源平衡性、社會動員力量的支撐能力，從而精準的輸出包含對癥解決方案的執(zhí)行順序的推薦決策輔助模型將會至關(guān)重要，比如：

根據(jù)模型推演，系統(tǒng)評估該工廠區(qū)域及員工狀況為開工低風險單位，可做好防護有序錯峰開工。

根據(jù)模型推演，系統(tǒng)建議，當前應(yīng)當于XX區(qū)域啟動發(fā)熱門診全員核酸檢測。

根據(jù)模型推演，未來三天內(nèi)感染患者達到XX人，疑似患者達到XX人，確診患者達到XX人，結(jié)合本市醫(yī)療資源的配置，需要按如下順序啟動應(yīng)急預(yù)案：

1.于48小時內(nèi)建立三個方艙醫(yī)院，其中一個位于XX區(qū)域，容納人群不少于XX人，第二個位于...第三個位于...

2.XX天后確診患者將達到XX人，需要配置XX重癥監(jiān)護區(qū)，XX醫(yī)護人員，缺口XX。應(yīng)當在XX天內(nèi)到位。

3.XX區(qū)域是局部高危風險區(qū)域，應(yīng)當加以XX級別的全員篩查。

只有有了這樣的定量穩(wěn)健的決策支持指導(dǎo)，才能夠?qū)L險在最短的時間周期內(nèi)，最小的經(jīng)濟代價下，最穩(wěn)定的輿論氛圍中消滅。

以此同時，還要將已建立的對應(yīng)AI模型預(yù)測發(fā)生、發(fā)展、控制、消除，并將預(yù)測結(jié)果與實際發(fā)生的結(jié)果比對。在實際發(fā)生的數(shù)據(jù)和模型預(yù)測比對后，若判別的誤差結(jié)果超過可信區(qū)間的閾值，可將實際產(chǎn)生的數(shù)據(jù)重新放入模型中進行重建模或模型修正，結(jié)果則體現(xiàn)了機器學(xué)習(xí)的‘學(xué)習(xí)能力，重構(gòu)、修正的結(jié)果，會更符合現(xiàn)實樣本的情況。同時，在模型修正時，傳染病發(fā)展過程中可獲得更多的關(guān)于傳播的細節(jié)資料，從而對自變量進行更深入的探索和擴充，以生成更具有解釋性和相關(guān)性的研究變量，供模型使用，以提高模型的精準性。

AI預(yù)測模型部分為重點，形勢嚴峻，本次傳染性疾病在國內(nèi)除各種原因的零星散發(fā)之外，已經(jīng)得到了全面的控制，但隨著秋冬季節(jié)的來臨，傳染性疾病是否再來，以什么樣的形式來，再來時我們能否及早發(fā)現(xiàn)，遏制于萌芽階段，除了實時匯聚的數(shù)據(jù)之外，最重要的就是需要有數(shù)據(jù)模型支撐的認知預(yù)判，基于科學(xué)模型推演決策的公共資源配置、應(yīng)急管理方法、社會動員支撐力量才能夠得到有效的梳理和配置。

（三） 建立特殊時期傳染病實時防控地圖，抓住人員流動的關(guān)鍵信息，為科學(xué)防疫提供可視化的決策輔助

此板塊為管理決策機構(gòu)提供直觀的可視化的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，便于感知變化和洞察重點，在發(fā)展期間主要包括如下數(shù)據(jù)的可視化展現(xiàn)。

傳染病分布情況總覽、人口遷移數(shù)據(jù)可視化展示、聚集區(qū)人流量數(shù)據(jù)可視化展示、來源地人員流動聚集排名、原生病例的相關(guān)屬性的可視化、輸入病例來源及相關(guān)有價值屬性的可視化、感染病例的相關(guān)屬性可視化、傳染路徑的可視化等。

（四） 建立急性呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)傳染性疾病臨床癥狀篩查系統(tǒng)

依托第1板塊形成的居民工具，實時上報，自動分析，研判并預(yù)警。預(yù)警包括兩個方面：一是微觀層面的個體篩查鑒別診斷，對個體當天的情況進行分析，同時也對比過去若干天的數(shù)據(jù)加以反饋及提示，二是宏觀層面的匯總?cè)后w的數(shù)據(jù)進行傳播預(yù)警，依據(jù)模型計算，必要時啟動防控措施。

建立居民預(yù)約系統(tǒng)，針對有篩查確診需求的居民，進行自主預(yù)約檢查及檢測，開展篩查。

（五） 建立患者病情監(jiān)測系統(tǒng)

針對檢查完成后的不同人群，分為無感染人群、需社區(qū)居家隔離人群，醫(yī)學(xué)觀察人群，疑似人群（收治入院，非重點），確診人群（收治入院，非重點），重點針對社區(qū)居家自行隔離人群，仍舊依托第1模塊所建立的工具，延展開放AI智能監(jiān)測系統(tǒng)支持居民居家觀察及指導(dǎo)，提供AI動態(tài)隨訪，AI隔離指導(dǎo)和AI后臺預(yù)警。

（六） 針對傳染性疾病建立基于互聯(lián)網(wǎng)的常態(tài)化的宣教平臺

建立可視化的宣教途徑（包括并不限于疾病原理、傳播途徑、自我防護、模型預(yù)測等），宣教的終點又回歸居民對第1模塊系統(tǒng)的使用粘度，回歸對數(shù)據(jù)檔案的關(guān)注和對在線健康管理和醫(yī)療服務(wù)的使用，得以進一步收集連續(xù)動態(tài)的數(shù)據(jù)，進一步保障模型動態(tài)的運行迭代和發(fā)展。

作者單位：深圳安泰創(chuàng)新科技股份有限公司