智慧醫(yī)院信息化體系建設(shè)研究

何偉

（宣城市人民醫(yī)院，安徽 宣城 242000）

0 引言

近年來，隨著移動醫(yī)療和網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療的興起，智慧醫(yī)療越來越受到人們的重視?！爸腔坩t(yī)療”是實現(xiàn)醫(yī)療信息智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“智慧醫(yī)院”的建設(shè)為醫(yī)院管理的科學(xué)化、規(guī)范化、智能化提供了有力的支持。目前，無論是現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域還是智能化的發(fā)展，都離不開信息化技術(shù)的支持。

1 人工智能技術(shù)發(fā)展概述

1.1 人工智能

人工智能作為新一代科技變革的先導(dǎo)，在推動經(jīng)濟(jì)繁榮、改善民生方面具有重要戰(zhàn)略意義。它的巨大賦能對國家、社會、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大的沖擊，將引領(lǐng)新一輪信息技術(shù)浪潮，推動各學(xué)科、行業(yè)的升級，推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高人民的生產(chǎn)生活水平。

1.2 人工智能技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展

在智慧醫(yī)療領(lǐng)域中，人工智能技術(shù)的發(fā)展已有多種研究分類。其中最為常見的一種研究分類是把特定的應(yīng)用場景分為診前、診中和診后。它的主要功能有：疾病的早期預(yù)測，疾病的早期預(yù)防，身體的健康管理，診斷中的輔助診斷，醫(yī)療圖像處理，診斷后的虛擬醫(yī)療助手，慢性病管理，康復(fù)機(jī)器人，其他的應(yīng)用還涉及藥品的挖掘和開發(fā)、人工智能和VR 教學(xué)、醫(yī)療保險費用的管理。目前，國際上人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的重點應(yīng)用如下：

（1）處理醫(yī)療圖像。在美國，醫(yī)療影像信息每年增長63%，而放射科醫(yī)師每年僅增長2%。利用深度學(xué)習(xí)方法對圖像進(jìn)行分類，識別準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上。

（2）輔助醫(yī)療。也就是說，診斷和治療疾病。人類的記憶力終究有限，而人工智能卻能通過深入研究，彌補(bǔ)自身的缺陷，從而給醫(yī)生提供正確的診斷和治療方法，從而減少錯誤的發(fā)生。

（3）挖掘藥物?，F(xiàn)在已經(jīng)有了虛擬藥物篩選技術(shù)，通過計算機(jī)模擬藥物的選擇，可以預(yù)測藥物的潛在活性，從而有效地篩選出潛在藥物，從而大大降低研發(fā)成本。因此，計算機(jī)仿真藥物臨床試驗成為一個新課題。

（4）保健。通過運用大數(shù)據(jù)和人工智能的運算，在人群層面上預(yù)測疾病的發(fā)生概率，識別出個體層面的高風(fēng)險患者，提出醫(yī)療保健建議，實現(xiàn)未病目標(biāo)，降低醫(yī)療費用。由于傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)不夠完善，未來依靠人工智能的醫(yī)療服務(wù)將無法與醫(yī)療機(jī)構(gòu)建立起緊密的聯(lián)系，從而形成閉環(huán)醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)[1]。

2 醫(yī)院現(xiàn)有信息化體系建設(shè)現(xiàn)狀

目前，我國已建立起以患者為中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。但是，隨著我國醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)進(jìn)入深水區(qū)，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)院信息系統(tǒng)承受著越來越大的壓力。同時，我國傳統(tǒng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)存在以下問題。

（1）信息收集規(guī)模與質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。一些醫(yī)院雖然建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，但是由于數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、數(shù)據(jù)收集范圍小、數(shù)據(jù)收集不全面等原因，還沒有形成一個全面、實用的醫(yī)療數(shù)據(jù)。

（2）智能化水平低。目前的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)在實際應(yīng)用中往往注重服務(wù)職能，無論是設(shè)計思想還是技術(shù)方法，都沒有真正的服務(wù)目標(biāo)，更沒有全方位、個性化、智能化的服務(wù)。許多醫(yī)院只提供基本信息給病人和醫(yī)生，而不能真正考慮病人的需要。僅有少數(shù)醫(yī)院建立起以患者為中心的信息系統(tǒng)與平臺。

當(dāng)前，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，各大行業(yè)的發(fā)展與改革正處于積極的探討之中。許多網(wǎng)絡(luò)公司以靈活、創(chuàng)新的方式進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域，為患者提供符合國家政策要求的網(wǎng)上醫(yī)療服務(wù)。這對傳統(tǒng)醫(yī)療院校健康管理方式與創(chuàng)新能力提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著人工智能時代的到來，依靠數(shù)據(jù)和強(qiáng)大的計算能力，對現(xiàn)有的醫(yī)療體系，尤其是現(xiàn)有的醫(yī)療信息系統(tǒng)，提出了更高的要求。當(dāng)前醫(yī)院管理體制已不能適應(yīng)智慧醫(yī)院、智慧醫(yī)療應(yīng)用的需要，醫(yī)院信息化改革勢在必行。

3 未來智慧醫(yī)院信息化體系建設(shè)思路

3.1 技術(shù)體系建設(shè)

智慧醫(yī)療體系不再是單純依靠傳統(tǒng)醫(yī)療體系的單一系統(tǒng)，而是通過API、異步、事件傳遞等方式構(gòu)成閉環(huán)，從而構(gòu)成從認(rèn)知、智能加工到行為干涉的技術(shù)架構(gòu)。

3.2 醫(yī)院現(xiàn)有信息化體系

我國醫(yī)院信息化建設(shè)經(jīng)歷了30 余年的發(fā)展，目前已由會計業(yè)務(wù)為核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)向以電子醫(yī)療記錄為主的醫(yī)療業(yè)務(wù)體系轉(zhuǎn)變，基本實現(xiàn)了醫(yī)院醫(yī)療業(yè)務(wù)和運營業(yè)務(wù)數(shù)字化的全覆蓋。隨著地區(qū)醫(yī)療和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)院內(nèi)部和各成員單位之間的信息交流也越來越頻繁[2]。智能醫(yī)療技術(shù)體系的建立，決定了其IT基礎(chǔ)架構(gòu)能夠根據(jù)需要的高密度運算，靈活地管理；另外，整個系統(tǒng)的安全性也非常重要。整個系統(tǒng)分為三個層次。

第1 層是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與底層體系結(jié)構(gòu)，提供底層系統(tǒng)、資源和工具，包括計算資源、存儲、網(wǎng)絡(luò)安全、運維管理等。GPU/FPU 等并行計算平臺是機(jī)器學(xué)習(xí)、軟件開發(fā)者和數(shù)據(jù)工作者所需要的。在特定程序中，基礎(chǔ)架構(gòu)可以通過公共云提供的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來擴(kuò)展。

（1）數(shù)據(jù)存儲。在智能醫(yī)療體系中，由于信息種類和信息不斷豐富，需要對海量信息進(jìn)行存儲。它可以通過外部服務(wù)、商業(yè)程序、或者物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)。它們具有完全不同的特征和需求，能夠利用數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘、觸發(fā)干預(yù)流程、審核醫(yī)院運營、分析患者行為。數(shù)據(jù)的異構(gòu)特性決定了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲模式不再是理想的存儲方式，而是將多種存儲方式結(jié)合起來，集中于特定的工作負(fù)載和工作模式，如高性能SSD 存儲、對象存儲系統(tǒng)、文件共享存儲、流存儲、NoSQL 存儲、關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲等。

（2）核算所需資金。針對智能醫(yī)療體系中各種任務(wù)的特點，智能醫(yī)療體系必須采用基于計算特征的計算節(jié)點，以適應(yīng)高通量、大內(nèi)存、線性、人工智能建模、GPU圖形加速計算、大數(shù)據(jù)處理等。

（3）混合云計算架構(gòu)。在許多實際情況中（如當(dāng)?shù)丨h(huán)境無法滿足科學(xué)研究及大數(shù)據(jù)需求，或基因及影像信息的應(yīng)用要求更具成本效益的儲存及存取機(jī)制），必須推廣局域信息中心的局域數(shù)據(jù)中心，以供公用云之計算儲存。在智能醫(yī)療平臺上，混合云架構(gòu)包括數(shù)據(jù)和公共數(shù)據(jù)的融合，以及與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備以及遠(yuǎn)方系統(tǒng)之間的大量數(shù)據(jù)連接。

（4）網(wǎng)絡(luò)安全。通過網(wǎng)絡(luò)將本地、公用云和遠(yuǎn)程地點連接起來，建立一個統(tǒng)一、安全的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，需要遵守國家有關(guān)部門、醫(yī)院和特定程序的法律法規(guī)和法規(guī)；利用VPN 或?qū)Ｓ镁€路將本地連接到公共云，通過路由器配置、網(wǎng)絡(luò)訪問列表、防火墻等技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)的安全；利用WAF、負(fù)載均衡、DNS/IPS/IDS 等技術(shù)來防御分布式拒絕服務(wù)的攻擊；利用鏈接傳輸加密和存儲數(shù)據(jù)和通信的安全。

第2 層是平臺服務(wù)，它的主要功能是管理深度研究工作流程，讓普通軟件開發(fā)者了解醫(yī)療領(lǐng)域的知識，并在人工智能領(lǐng)域應(yīng)用。平臺服務(wù)級提供給用戶用于數(shù)據(jù)清理和建模培訓(xùn)以及最終結(jié)果的工具。在此過程中，機(jī)器學(xué)習(xí)要求自動化設(shè)備不斷調(diào)整迭代。

（1）整合信息與管理。對于人工智能來說，信息質(zhì)量特別關(guān)鍵，若信息提供給人工智能的不精確或陳舊，那么它的產(chǎn)出以及在閉環(huán)中的商業(yè)決定就會變得不精確。一個成功的重要的一步就是信息清除，也就是在信息庫中，不準(zhǔn)確，不完整，格式錯誤，或復(fù)制信息。有必要配置一個自動化的信息清除裝置，利用一些法則和運算法則來對信息進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)制備中，數(shù)據(jù)存儲位置、數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳送以及數(shù)據(jù)的處理方法可以根據(jù)數(shù)據(jù)存儲的第一級數(shù)據(jù)存儲類型來確定。為了保證數(shù)據(jù)的安全和高效，必須建立合適的機(jī)制，將信息以可靠和高效的方法傳遞給使用者。不但要保證使用者能夠輕易、快捷地從不同的終端存取信息，而且要保證沒有任何的私密性和安全性問題。所以，在智能醫(yī)療體系中，需要采用諸如標(biāo)識與存取、信息保密等技術(shù)來進(jìn)行信息的處理與管理。

（2）IoT 與人工智能技術(shù)。在沒有不斷擴(kuò)大的物聯(lián)網(wǎng)效應(yīng)的情況下，智能醫(yī)療體系的構(gòu)建是無法實現(xiàn)的。物聯(lián)網(wǎng)可以采集并分析無數(shù)的設(shè)備，產(chǎn)品，傳感器，資產(chǎn)，位置，人員等等，這些信息都是由互聯(lián)網(wǎng)所連接的。人工智能與互聯(lián)網(wǎng)有著千絲萬縷的聯(lián)系。從人工智能架構(gòu)的觀點來考慮，需要規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)、信息儲存、信息分析與安全的平臺，才能保證其網(wǎng)絡(luò)的成長，其中包含醫(yī)院的裝置與廠商所產(chǎn)生的信息。

（3）Block 技術(shù).在不損害信息的安全和完整性的前提下，使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以讓健康服務(wù)鏈條上不同的參與者分享他們的網(wǎng)絡(luò)，讓他們能夠追蹤信息的出處和變更。更好的醫(yī)療信息分享，就意味著更精確的確診概率，更有效率的治療手段，從而提高了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的綜合實力[3]。

第3 層為應(yīng)用服務(wù)，它能夠提供經(jīng)過預(yù)提取和訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型和服務(wù)。其中包括圖像識別，語音識別，自然語言理解，自然語言處理，NLP。

（1）影像辨識；利用深度的知識，實現(xiàn)了對大量的圖片進(jìn)行檢索、驗證和組織，實現(xiàn)了人臉識別、場景識別、文本識別和視頻分析等多種應(yīng)用。

（2）語音識別。一種以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序產(chǎn)生的自然語言的處理。它可以實現(xiàn)語言理解，語言翻譯，說話人識別，文本分析等多種功能。

（3）自然語言理解與處理。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實現(xiàn)了情感分析，搜索引擎，關(guān)鍵詞組，主題建模，趨勢檢測等。

（4）深度研究與機(jī)械手。在沒有人為干擾的情況下，患者和醫(yī)務(wù)工作者能夠自然而然地進(jìn)行溝通，而且能夠響應(yīng)被溝通的目標(biāo)的意愿。它的實際應(yīng)用包括語音支持，移動檢測，機(jī)器人干預(yù)等。

3.3 應(yīng)用體系建設(shè)

隨著數(shù)據(jù)的不斷積累以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化醫(yī)療體系必將成為未來醫(yī)療信息化的主流。為了避免醫(yī)療領(lǐng)域的顛覆性發(fā)展給當(dāng)前醫(yī)療事業(yè)帶來的影響，智能人工智能技術(shù)可以與現(xiàn)有應(yīng)用相結(jié)合，實現(xiàn)半智能、完全智能化、甚至無人化。該系統(tǒng)通過對各個智能系統(tǒng)進(jìn)行配置，使之成為智能節(jié)點，取代原有流程的各個節(jié)點，從而構(gòu)成智能化系統(tǒng)。

（1）智能節(jié)點。應(yīng)用最新技術(shù)配置到各功能節(jié)點，例如：物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新媒體等。智能節(jié)點對應(yīng)醫(yī)療功能單元。例如病區(qū)病房、ICU 單元、門診?？圃\室、醫(yī)技手術(shù)室、術(shù)后恢復(fù)室等。

（2）智能單元。按照一定標(biāo)準(zhǔn)連接智能節(jié)點成為智能單元。智能單元對應(yīng)醫(yī)療業(yè)務(wù)單元，例如門診、急診、病區(qū)、手術(shù)室、醫(yī)技科室等。

（3）智能網(wǎng)絡(luò)。連接各應(yīng)用智能單元形成各醫(yī)療流程的智能網(wǎng)絡(luò)。智能網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)醫(yī)療流程，例如門診流程（門診業(yè)務(wù)單元、醫(yī)技業(yè)務(wù)單元和后勤業(yè)務(wù)單元的組合）、急診業(yè)務(wù)流程、出入院流程等。

3.4 生態(tài)體系建設(shè)

智慧醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)將在未來幾年內(nèi)快速發(fā)展。在“衛(wèi)生中國”“人工智能”三年規(guī)劃的指導(dǎo)下，各地將進(jìn)一步加強(qiáng)本地醫(yī)療衛(wèi)生、智能醫(yī)療設(shè)施建設(shè)，吸引更多醫(yī)療機(jī)構(gòu)、知名企業(yè)參與到醫(yī)療體系建設(shè)中來。未來智慧醫(yī)療的應(yīng)用越來越廣泛，公立醫(yī)院、私立醫(yī)院、醫(yī)聯(lián)體、康復(fù)養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、醫(yī)藥供應(yīng)鏈公司等都將成為未來的發(fā)展趨勢。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等高科技的應(yīng)用，醫(yī)療領(lǐng)域的智能化將會在社會上建立起一套完善的智能醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)。

目前智能健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要有以下4 個領(lǐng)域。

（1）智慧養(yǎng)老。《智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)品及服務(wù)推廣目錄（2018 年版）》是國家產(chǎn)業(yè)和信息化部、民政部、國家衛(wèi)生健康委員會聯(lián)合發(fā)布的，旨在推動智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)品及服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

（2）智慧藥房。通討人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療體系框架下重構(gòu)醫(yī)藥業(yè)務(wù)體系與模式創(chuàng)新。通過信息化手段降低醫(yī)院藥品儲備損失、減少住院患者人數(shù)、緩解交通擁堵、提高就診質(zhì)量。

（3）智慧醫(yī)療供應(yīng)鏈。以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，以質(zhì)量管理為保障、流程優(yōu)化為核心，通過數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用提高醫(yī)療產(chǎn)品在醫(yī)療服務(wù)中的運營效率。

（4）智慧健康醫(yī)聯(lián)體。利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，以醫(yī)聯(lián)體為平臺，實現(xiàn)持續(xù)、智能的醫(yī)療服務(wù)。

4 結(jié)語

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的成熟發(fā)展，在未來的發(fā)展過程中，會出現(xiàn)一些共性與非個性并存的特征。一方面，經(jīng)過幾年的發(fā)展，醫(yī)院的常規(guī)經(jīng)營與管理體系逐步完善，功能定型，相關(guān)產(chǎn)品在市場上的功能基本相同，能更好地適應(yīng)醫(yī)院的生活需要。目前醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)管理已由傳統(tǒng)職能擴(kuò)展到采用科技手段提高醫(yī)療服務(wù)的可靠性和安全性，減少醫(yī)療機(jī)構(gòu)日常工作負(fù)擔(dān)，將有限的人力資源投入到醫(yī)療服務(wù)中。同時，由于醫(yī)療服務(wù)觀念的提高，臨床科研工作的重視，醫(yī)院信息化、信息化水平不斷提高。智慧醫(yī)療以智能、精準(zhǔn)、迭代頻繁、個性化和創(chuàng)新為特征，為特定人群、特定業(yè)務(wù)、特定需求提供智能服務(wù)。