基于中臺(tái)架構(gòu)的智能化門(mén)診醫(yī)生站構(gòu)建與應(yīng)用研究

李桃，顏濤，張漢雄，丁如一，朱貴鮮

上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院 信息處，上海 200233

引言

醫(yī)院作為衛(wèi)生服務(wù)提供的主體，通過(guò)信息技術(shù)開(kāi)展醫(yī)療服務(wù)與管理，有利于醫(yī)療服務(wù)體系整體效率的提升。近幾十年來(lái)，中國(guó)醫(yī)院信息化建設(shè)有了長(zhǎng)足發(fā)展，目前已步入數(shù)字化、智慧化發(fā)展階段。隨著國(guó)家政策的引導(dǎo)、醫(yī)院管理的深入、用戶技術(shù)觀念的革新，傳統(tǒng)的臨床業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)展受限于過(guò)時(shí)的技術(shù)架構(gòu)，已無(wú)法滿足醫(yī)院的?？凭?xì)化管理、臨床輔助決策、應(yīng)用評(píng)級(jí)、臨床質(zhì)量、患者安全等要求，隨之要求臨床業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行革新[1]。

當(dāng)前大多數(shù)醫(yī)院的門(mén)診醫(yī)生站，還停留在最基本的電子化工作，在對(duì)臨床輔助、系統(tǒng)靈活性、操作的便捷性、系統(tǒng)性能上都存在不足。存在的主要問(wèn)題如下：① 沒(méi)有針對(duì)整個(gè)門(mén)診流程、過(guò)程質(zhì)控以及管理的要求進(jìn)行專門(mén)的頂層設(shè)計(jì)；② 門(mén)診病歷的基本錄入難以體現(xiàn)循證醫(yī)學(xué)特色，難以提高門(mén)診臨床工作的效率，無(wú)法應(yīng)對(duì)門(mén)診“醫(yī)少患多”的現(xiàn)象；③ 缺乏用于臨床輔助決策的智能化，不能有效解決臨床醫(yī)生知識(shí)的局限性問(wèn)題；④ 現(xiàn)有信息化架構(gòu)存在技術(shù)落后、數(shù)據(jù)共享難等問(wèn)題，創(chuàng)新步伐緩慢，無(wú)法滿足醫(yī)院發(fā)展需求[1]。為改善上述問(wèn)題，臨床信息化領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間。本研究采用中臺(tái)服務(wù)體系和頂層設(shè)計(jì)考量，重塑一體標(biāo)準(zhǔn)的新一代信息架構(gòu)，可以推動(dòng)醫(yī)院數(shù)字化轉(zhuǎn)型[2]。

1 系統(tǒng)總體描述

門(mén)診醫(yī)生站是臨床醫(yī)生日常用于接診門(mén)診患者，對(duì)患者的疾病進(jìn)行診療下達(dá)記錄活動(dòng)的臨床業(yè)務(wù)操作工具，是醫(yī)院臨床使用頻繁的核心業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)之一。但隨著政策性的需求改造、各種接口、數(shù)據(jù)上傳，以及層出不窮的創(chuàng)新業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)系統(tǒng)迭代受到基礎(chǔ)架構(gòu)影響，各種瓶頸和復(fù)雜度大幅增加，后臺(tái)冗余，前臺(tái)業(yè)務(wù)擴(kuò)展性和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)敏捷性受到制約。因此，新一代門(mén)診醫(yī)生站關(guān)注體系化基礎(chǔ)架構(gòu)，將業(yè)務(wù)核心能力沉淀成為可復(fù)用的系統(tǒng)建設(shè)底層基礎(chǔ)，同時(shí)發(fā)揮數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)優(yōu)化體現(xiàn)智慧化。

“中臺(tái)”是沿用互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)模式的一種新生概念，即通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)和技術(shù)的抽象，實(shí)現(xiàn)服務(wù)能力復(fù)用，構(gòu)建機(jī)構(gòu)級(jí)的服務(wù)能力。在中臺(tái)整體設(shè)計(jì)框架下，可打破原“煙囪”架構(gòu)的信息孤島，記錄、整合、共享醫(yī)療信息和資源，具備相互操作和整合醫(yī)療服務(wù)的條件，可以在醫(yī)療服務(wù)、社區(qū)衛(wèi)生、醫(yī)療支付等機(jī)構(gòu)之間交換信息和協(xié)同工作[3]，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能化門(mén)診醫(yī)生站中臺(tái)架構(gòu)圖

基于中臺(tái)建設(shè)的新一代信息化架構(gòu)，在技術(shù)線路上是將原來(lái)的門(mén)診醫(yī)生站系統(tǒng)從C/S（Client/Server，客戶機(jī)/服務(wù)器）單體架構(gòu)模式躍遷到微服務(wù)架構(gòu)[4]，構(gòu)建全新的B/S/S（Browser/Server/Server，瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器）三層架構(gòu)用于處理重用業(yè)務(wù)處理邏輯和界面表示邏輯，提高系統(tǒng)的伸縮性。

前臺(tái)應(yīng)用層側(cè)重提供豐富而個(gè)性化的操作，移動(dòng)設(shè)備、微信、釘釘?shù)榷嗲澜尤?，線上線下無(wú)縫融合，從而構(gòu)建一體集約化的前端業(yè)務(wù)應(yīng)用，并提供統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)。除門(mén)診醫(yī)生外，不同角色還可擴(kuò)展其他臨床業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

中臺(tái)層側(cè)重于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)的重用性，加速后臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)前臺(tái)業(yè)務(wù)的及時(shí)響應(yīng)，減少重復(fù)建設(shè)[5]。具體數(shù)據(jù)流如圖2所示。

圖2 智能化門(mén)診醫(yī)生站數(shù)據(jù)流圖

2 中臺(tái)體系架構(gòu)

中臺(tái)通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)和技術(shù)的抽象，可分為醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)、醫(yī)療數(shù)據(jù)中臺(tái)和醫(yī)療技術(shù)中臺(tái)。

2.1 醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)

醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)提供能力構(gòu)建業(yè)務(wù)支撐體系，通過(guò)業(yè)務(wù)評(píng)估、定制及管理服務(wù)化，助力臨床系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)升級(jí)[6-7]。智能化門(mén)診醫(yī)生站的建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)所涉及的需求業(yè)務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)分解及業(yè)務(wù)邊界劃分，形成“高內(nèi)聚低耦合”的業(yè)務(wù)域，重構(gòu)出面向資源的醫(yī)療業(yè)務(wù)域，主要包括：人、就診、臨床、記錄、知識(shí)、執(zhí)行、物品、支付&結(jié)算等8項(xiàng)業(yè)務(wù)模型。

在基礎(chǔ)設(shè)施支撐下，業(yè)務(wù)中臺(tái)層提供共性的業(yè)務(wù)服務(wù)，前臺(tái)應(yīng)用層可根據(jù)不同場(chǎng)景及流程使用業(yè)務(wù)中臺(tái)提供的各類服務(wù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)復(fù)用[8]。例如建立“人域”用以解決全院統(tǒng)一患者基本資料管理：“人域”提供統(tǒng)一患者信息登記，無(wú)論是窗口登記、自助機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)在線渠道，任何場(chǎng)景下均可共享此服務(wù)，保障基礎(chǔ)核心業(yè)務(wù)邏輯的一致性，支撐滿足醫(yī)院智慧場(chǎng)景下的多樣應(yīng)用。

未來(lái)隨著業(yè)務(wù)沉淀增量，業(yè)務(wù)中臺(tái)提供更加豐富的共性服務(wù)，沉淀的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)將通過(guò)數(shù)據(jù)中臺(tái)完成體系化加工，再以服務(wù)化的方式支撐業(yè)務(wù)中臺(tái)上的應(yīng)用，而這些應(yīng)用產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)又流轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)中臺(tái)，形成循環(huán)不息的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

2.2 醫(yī)療數(shù)據(jù)中臺(tái)

醫(yī)療數(shù)據(jù)中臺(tái)是在元數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上，建立數(shù)據(jù)的聚合、封裝和共享機(jī)制，并按醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)與數(shù)據(jù)的依存關(guān)系建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)構(gòu)造模型，以支持醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)中單個(gè)業(yè)務(wù)組件的運(yùn)行[7,9]。

數(shù)據(jù)中臺(tái)與數(shù)據(jù)平臺(tái)的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)中臺(tái)不僅包含靜態(tài)數(shù)據(jù)的積累和標(biāo)準(zhǔn)化，更重要的是涵蓋動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成數(shù)據(jù)算法和可視化服務(wù)，以此打造反哺門(mén)診業(yè)務(wù)的知識(shí)引擎，以數(shù)據(jù)化知識(shí)來(lái)驅(qū)動(dòng)診療效率和質(zhì)量進(jìn)步。數(shù)據(jù)中臺(tái)的核心是提供個(gè)性化數(shù)據(jù)服務(wù)，依托數(shù)據(jù)采集層，基于消息隊(duì)列的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方式和基于ETL的批量同步方式。采集到業(yè)務(wù)中臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)清洗后，基于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成全域數(shù)據(jù)資產(chǎn)[10-11]。

在建立全域數(shù)據(jù)資產(chǎn)基礎(chǔ)上，當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)服務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)中臺(tái)將已沉淀的數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行分析計(jì)算后反哺給業(yè)務(wù)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)反哺業(yè)務(wù)，即產(chǎn)生數(shù)據(jù)價(jià)值的過(guò)程。

2.3 醫(yī)療技術(shù)中臺(tái)

醫(yī)療技術(shù)中臺(tái)，對(duì)原有的信息技術(shù)整合與優(yōu)化，融合新興的技術(shù)為醫(yī)療數(shù)據(jù)中臺(tái)和醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)提供底層支撐，保障醫(yī)療數(shù)據(jù)中臺(tái)的數(shù)據(jù)快速處理訪問(wèn)、高效運(yùn)算和安全存儲(chǔ)，確保醫(yī)療業(yè)務(wù)中臺(tái)服務(wù)的快速響應(yīng)和交互。

醫(yī)療技術(shù)中臺(tái)以微服務(wù)形式提供應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。傳統(tǒng)單體技術(shù)架構(gòu)復(fù)用與共享能力不強(qiáng)，后期的維護(hù)成本很高?；谖⒎?wù)架構(gòu)的醫(yī)療技術(shù)中臺(tái)整合和包裝云基礎(chǔ)設(shè)施，建立各種技術(shù)中間件（如微服務(wù)、分布式緩存、消息隊(duì)列和搜索引擎等），并在此基礎(chǔ)上建設(shè)和封裝了簡(jiǎn)單易用的能力接口[12-13]。

3 創(chuàng)新功能應(yīng)用

3.1 智能輔助診療

智能化門(mén)診醫(yī)生站以知識(shí)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)的核心觀點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將醫(yī)生的診療思維邏輯融入中臺(tái)中，通過(guò)感知病癥信息，匹配知識(shí)圖譜、醫(yī)學(xué)模型算法引擎推薦出可能的癥狀診斷。

智能輔助診療核心的知識(shí)圖譜采用的是自下向上的構(gòu)建方式[14]，每一輪更新包括4個(gè)步驟（圖3）：① 數(shù)據(jù)采集，即根據(jù)業(yè)務(wù)分析采集需要的第三方數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；② 信息抽取，即從各種類型的數(shù)據(jù)源中提取出實(shí)體（概念）、屬性以及實(shí)體間的相互關(guān)系，在此基礎(chǔ)上形成本體化的知識(shí)表達(dá)；③ 知識(shí)融合，在獲得新知識(shí)后，需要對(duì)其進(jìn)行整合，以消除矛盾和歧義，比如某些實(shí)體可能有多種表達(dá)，某個(gè)特定稱謂也許對(duì)應(yīng)于多個(gè)不同的實(shí)體等；④ 知識(shí)加工，對(duì)于經(jīng)過(guò)融合的新知識(shí)，需要經(jīng)過(guò)質(zhì)量評(píng)估之后（部分需要人工參與甄別），才能將合格的部分加入知識(shí)庫(kù)中，以確保知識(shí)庫(kù)的質(zhì)量，新增數(shù)據(jù)之后，可以進(jìn)行知識(shí)推理、拓展現(xiàn)有知識(shí)、得到新知識(shí)。

圖3 知識(shí)圖譜構(gòu)建圖

知識(shí)圖譜頂層設(shè)計(jì)以病種為中心，構(gòu)建9個(gè)頂層概念以及之間的關(guān)系，分別為學(xué)科、診斷、癥狀、體征、檢驗(yàn)指標(biāo)、檢查項(xiàng)目、治療方案、藥理分類、鑒別診斷。智能化門(mén)診醫(yī)生站中整體知識(shí)圖譜包含40萬(wàn)實(shí)體、200萬(wàn)關(guān)系，涵蓋ICD11全部診斷編碼、中醫(yī)病種600例等如圖4所示。

圖4 智能化門(mén)診醫(yī)生站

基于知識(shí)圖譜驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)提供臨床決策支持，智能輔助診療主要包括根據(jù)患者的癥狀、體征特點(diǎn)推薦臨床診斷，輔助檢查檢驗(yàn)；根據(jù)檢查檢驗(yàn)報(bào)告及患者的自身情況推薦用藥和治療。在一個(gè)頁(yè)面即可完成看診操作，無(wú)需切換界面，加快了臨床診療的全過(guò)程，提高了醫(yī)生的診療效率。

3.2 全自動(dòng)的門(mén)診結(jié)構(gòu)化電子病歷

與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化電子病歷不同在于，全結(jié)構(gòu)化門(mén)診電子病歷遵照循證醫(yī)學(xué)[15]，通過(guò)記錄中臺(tái)中預(yù)制的病歷規(guī)則，在對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)處，自動(dòng)獲取處置信息和檢驗(yàn)檢查報(bào)告，實(shí)現(xiàn)病歷內(nèi)容自動(dòng)生成，醫(yī)生只需要進(jìn)行內(nèi)容的補(bǔ)充和合理的調(diào)整。同時(shí)，通過(guò)完全結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，病歷在錄入過(guò)程中，能幫助保持醫(yī)生書(shū)寫(xiě)習(xí)慣和思考邏輯，有力支撐科研數(shù)據(jù)采集需求，提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

3.3 數(shù)據(jù)反哺

基于數(shù)據(jù)中臺(tái)自我完善的特點(diǎn)[16]，數(shù)據(jù)中臺(tái)將門(mén)診醫(yī)生在日常業(yè)務(wù)中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)構(gòu)建成新的數(shù)據(jù)元，進(jìn)行加工處理，最后形成數(shù)據(jù)化反哺服務(wù)[17-18]。例如數(shù)據(jù)中臺(tái)從臨床業(yè)務(wù)中臺(tái)獲取的各個(gè)科室患者的主訴和診斷數(shù)據(jù)，建立多維預(yù)計(jì)算數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，利用癥狀和診斷之間的聯(lián)系數(shù)和加權(quán)頻次占比輔助進(jìn)行診斷列表推薦，減少醫(yī)生在頁(yè)面上的點(diǎn)擊次數(shù)，提高接診效率。應(yīng)用效果如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)反哺應(yīng)用效果圖

3.4 急速響應(yīng)

采用中臺(tái)設(shè)計(jì)的智能化門(mén)診醫(yī)生站，系統(tǒng)響應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的突破。所有操作響應(yīng)時(shí)間在1 s以內(nèi)，無(wú)感加載，后臺(tái)響應(yīng)無(wú)延時(shí)。以微服務(wù)架構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體性能提升，極速響應(yīng)給醫(yī)生帶來(lái)了更加友好的操作體驗(yàn)，大大節(jié)省了門(mén)診接診時(shí)間。

4 結(jié)果

4.1 門(mén)診醫(yī)生接診效率對(duì)比分析

我院門(mén)診腎臟風(fēng)濕科2020年5至8月共接診患者6800人次。使用原系統(tǒng)3283人次，使用新系統(tǒng)3517人次。其中初診患者共1056人次，復(fù)診患者共5744人次，見(jiàn)表1。

通過(guò)表1發(fā)現(xiàn)，原系統(tǒng)與新系統(tǒng)接診時(shí)間比較，新系統(tǒng)初診平均就診時(shí)長(zhǎng)較原系統(tǒng)縮短36.4%，復(fù)診平均就診時(shí)長(zhǎng)較原系統(tǒng)縮短58.9%，效率較原系統(tǒng)升高。

表1 接診效率指標(biāo)比較

4.2 門(mén)診病歷結(jié)構(gòu)化應(yīng)用對(duì)比分析

原系統(tǒng)門(mén)診病歷采用結(jié)構(gòu)化節(jié)點(diǎn)錄入框，以自由文本錄入為主；新系統(tǒng)采用符合醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)庫(kù)（臨床指南）支撐，以結(jié)構(gòu)化錄入為主，術(shù)語(yǔ)包含8個(gè)學(xué)科體系，涉及235個(gè)病種，術(shù)語(yǔ)量持續(xù)更新，目前主訴共5000多個(gè)術(shù)語(yǔ)，查體共3000多個(gè)術(shù)語(yǔ)。

統(tǒng)計(jì)門(mén)診心血管內(nèi)科2020年5至8月在用的冠心病、心力衰竭、心律失常、心悸病種，主訴結(jié)構(gòu)化入組率原系統(tǒng)4.47%，新系統(tǒng)47.87%；查體結(jié)構(gòu)化入組率原系統(tǒng)4.47%，新系統(tǒng)97.3%。

與原系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)結(jié)合知識(shí)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)，采用的體系知識(shí)程度更高，并且病歷模板段落內(nèi)容修改可直接應(yīng)用到所有模板，快捷方便，應(yīng)用較多的如經(jīng)常會(huì)變化的流行病學(xué)調(diào)查內(nèi)容。

4.3 滿意度問(wèn)卷調(diào)查

為進(jìn)一步了解醫(yī)生對(duì)基于中臺(tái)架構(gòu)的智能化門(mén)診醫(yī)生站的實(shí)際使用結(jié)果，項(xiàng)目組新系統(tǒng)、原系統(tǒng)分別以易用性、穩(wěn)定性、運(yùn)行速度、準(zhǔn)確/質(zhì)量等多個(gè)維度向醫(yī)生發(fā)放200份問(wèn)卷，以調(diào)查臨床滿意度。原系統(tǒng)收回113份問(wèn)卷，滿意占比3.8%；新系統(tǒng)收回193份問(wèn)卷，滿意占比77.8%。兩組比較發(fā)現(xiàn)，滿意占比大幅提高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表2）。

表2 原系統(tǒng)與新系統(tǒng)滿意度問(wèn)卷結(jié)果統(tǒng)計(jì)

4.4 結(jié)果

通過(guò)門(mén)診醫(yī)生接診效率對(duì)比分析，表1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示使用新系統(tǒng)后初/復(fù)診就診時(shí)間均有顯著縮短，效率升高；門(mén)診病歷結(jié)構(gòu)化應(yīng)用分析可知，新系統(tǒng)規(guī)范了電子病歷模板的內(nèi)容和格式，使得結(jié)構(gòu)化應(yīng)用比例和病歷規(guī)范性程度顯著提升；滿意度調(diào)查顯示滿意度占比大幅提升，得到了臨床更高的認(rèn)可。

5 討論與結(jié)論

智能化門(mén)診醫(yī)生站，將中臺(tái)技術(shù)引入到醫(yī)療系統(tǒng)架構(gòu)，通過(guò)中臺(tái)賦能業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)，針對(duì)整個(gè)門(mén)診流程進(jìn)行專門(mén)的頂層設(shè)計(jì)，有效解決門(mén)診臨床工作效率難以提高及臨床醫(yī)生知識(shí)的局限性問(wèn)題，基于中臺(tái)的系統(tǒng)較傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，其技術(shù)先進(jìn)性和臨床服務(wù)能力均有明顯的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展也帶來(lái)問(wèn)題與挑戰(zhàn)，系統(tǒng)復(fù)雜度提高的同時(shí)需要投入更大的力量去駕馭新技術(shù)，需要在實(shí)踐中不斷摸索和總結(jié)，通過(guò)不斷優(yōu)化改進(jìn)和管理人員能力的持續(xù)提升，從而不斷跟上信息化改革發(fā)展的潮流。目前該系統(tǒng)在醫(yī)院的實(shí)踐時(shí)間還較短，其發(fā)展還有待后續(xù)的持續(xù)觀察和深入論證，如何更好地應(yīng)用中臺(tái)技術(shù)為醫(yī)院管理和臨床醫(yī)生服務(wù)，今后還是需要不斷探索和實(shí)踐。未來(lái)以中臺(tái)思維構(gòu)建的系統(tǒng)對(duì)醫(yī)療信息化的發(fā)展將是一個(gè)跨越式升級(jí)，促進(jìn)醫(yī)院數(shù)字化轉(zhuǎn)型，支撐智慧醫(yī)院發(fā)展。