臨床輔助決策平臺(tái)構(gòu)建*

范 春 徐安琪 韓嬌嬌 黃智勇 于廣軍

(衛(wèi)寧健康科技集團(tuán)股份有限公司 上海 200072) (上海市兒童醫(yī)院 上海 200062)

1 引言

國(guó)外較早開(kāi)始臨床輔助決策研究，通過(guò)推理引擎將專業(yè)知識(shí)和臨床經(jīng)驗(yàn)整理后存儲(chǔ)于知識(shí)庫(kù)，利用邏輯推理和模式匹配幫助用戶進(jìn)行診斷[1]。以實(shí)現(xiàn)“5個(gè)正確”為目標(biāo)，即在診療過(guò)程中通過(guò)正確渠道在正確時(shí)間、正確干預(yù)方式下，向正確的人提供正確信息。臨床輔助決策可以針對(duì)某類疾病診斷提供決策支持，幫助醫(yī)務(wù)人員分析、解釋和處理臨床數(shù)據(jù)，完成疾病診斷、實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和結(jié)果判斷。傳統(tǒng)醫(yī)療資源有明顯線下屬性，受地理區(qū)位限制，服務(wù)半徑相對(duì)有限[2]。優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源輻射不僅在于上級(jí)醫(yī)護(hù)人員下沉，還在于臨床知識(shí)體系沉淀、標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建以及泛化運(yùn)用。將專家經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、典型案例等進(jìn)行固化、云化并推動(dòng)臨床診療智能化進(jìn)程，對(duì)于擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源同質(zhì)化服務(wù)范圍、提高服務(wù)可及性具有重要意義，有助于改善我國(guó)醫(yī)療資源分布不均衡、服務(wù)不充分的問(wèn)題[3]。臨床輔助決策已成為電子病歷系統(tǒng)功能應(yīng)用水平分級(jí)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容[4]，是智慧醫(yī)院信息化建設(shè)的基礎(chǔ)支撐[5]。

2 平臺(tái)建設(shè)與規(guī)劃

2.1 建設(shè)目標(biāo)

利用人工智能中機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜、自然語(yǔ)言處理等關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)大規(guī)模醫(yī)療數(shù)據(jù)資源與醫(yī)學(xué)知識(shí)快速組織、挖掘及知識(shí)推薦難題，通過(guò)含因果性醫(yī)學(xué)知識(shí)圖譜的智能化自動(dòng)生成和多模態(tài)健康信息語(yǔ)義關(guān)聯(lián)推理技術(shù)，將醫(yī)療臨床指南、文獻(xiàn)、醫(yī)學(xué)教材、共識(shí)和案例等轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化知識(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)和可推理的知識(shí)圖譜；通過(guò)多模態(tài)信息資源向醫(yī)療知識(shí)的自動(dòng)轉(zhuǎn)化和智能可視化獲取，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)立醫(yī)囑、診斷、護(hù)理、手術(shù)、病歷書(shū)寫(xiě)等診療流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的臨床輔助決策，結(jié)合患者當(dāng)前信息，提供醫(yī)生動(dòng)態(tài)提醒、提示、警告、推薦或阻斷功能，提高數(shù)據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)的賦能作用，規(guī)范臨床診療行為，提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和安全性。

2.2 總體架構(gòu)

2.2.1 概述 基于云服務(wù)的臨床輔助決策平臺(tái)包含臨床輔助決策云平臺(tái)和醫(yī)院接入層，各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)通過(guò)醫(yī)院接入層接入臨床輔助決策云平臺(tái)。醫(yī)院接入層在門急診醫(yī)生工作站、住院醫(yī)生站、住院護(hù)士站、醫(yī)技系統(tǒng)、移動(dòng)醫(yī)生站等業(yè)務(wù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)有插件應(yīng)用，可通過(guò)云平臺(tái)接口層調(diào)用臨床輔助決策相關(guān)服務(wù)，見(jiàn)圖1。

圖1 總體架構(gòu)

2.2.2 服務(wù)引擎 與知識(shí)領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)，通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息輸入的識(shí)別完成對(duì)知識(shí)體系的匹配與輸出。服務(wù)引擎層主要包含路由、規(guī)則、解釋、搜索、推薦和流程引擎。針對(duì)不同臨床場(chǎng)景通過(guò)路由引擎的路由管理功能提供不同輔助決策功能；患者臨床數(shù)據(jù)作為條件輸入到規(guī)則引擎中，基于內(nèi)存計(jì)算可快速、高效、自動(dòng)匹配出最合適的結(jié)果；解釋引擎按計(jì)算機(jī)思維和語(yǔ)言運(yùn)算動(dòng)態(tài)規(guī)則后，將計(jì)算機(jī)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為臨床用語(yǔ)表達(dá)；推薦引擎基于自然語(yǔ)言處理技術(shù)，通過(guò)實(shí)體識(shí)別、提取患者診療特征數(shù)據(jù)，結(jié)合知識(shí)圖譜模型進(jìn)行患者診療輔助推薦。

2.2.3 知識(shí)體系 包括知識(shí)庫(kù)、模型庫(kù)與規(guī)則庫(kù)。通過(guò)知識(shí)轉(zhuǎn)化工程將醫(yī)療臨床指南、醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、醫(yī)學(xué)教材、共識(shí)和案例等知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化與知識(shí)融合，構(gòu)建包括疾病、癥狀、藥品、檢驗(yàn)、檢查、手術(shù)等主題的知識(shí)庫(kù)。根據(jù)不同臨床信息類別創(chuàng)建相應(yīng)模型并存儲(chǔ)于模型庫(kù)中。規(guī)則庫(kù)存儲(chǔ)藥品、檢驗(yàn)、檢查、護(hù)理、手術(shù)等相關(guān)臨床規(guī)則，通過(guò)合適的建模方法形成基于規(guī)則的決策樹(shù)。

2.2.4 臨床輔助決策平臺(tái) 與醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行耦合，在開(kāi)立藥品醫(yī)囑、檢驗(yàn)/檢查申請(qǐng)單、病歷書(shū)寫(xiě)、護(hù)理、手術(shù)、用血等醫(yī)療行為執(zhí)行過(guò)程中，按需在適當(dāng)時(shí)機(jī)、場(chǎng)景，結(jié)合患者當(dāng)前數(shù)據(jù)向外輸出臨床知識(shí)查詢、智能醫(yī)囑提醒、智能診療推薦、影像識(shí)別與標(biāo)注、相似病例推薦、診療規(guī)范依從性分析等臨床輔助決策服務(wù)。

2.3 知識(shí)轉(zhuǎn)化工程

2.3.1 知識(shí)概念網(wǎng)絡(luò) 將知識(shí)按照方便認(rèn)知、使用和管理的原則進(jìn)行分類，建立與診斷相關(guān)的病種分級(jí)分型、解剖學(xué)、癥狀、體征、檢查、檢驗(yàn)以及治療關(guān)聯(lián)知識(shí)類庫(kù)，通過(guò)構(gòu)建知識(shí)概念網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮對(duì)知識(shí)認(rèn)知和推理的協(xié)同優(yōu)勢(shì)。以下達(dá)醫(yī)囑為“胃鏡檢查”應(yīng)用場(chǎng)景為例，此時(shí)“胃鏡檢查”為中心知識(shí)，以中心知識(shí)為原點(diǎn)向上可自動(dòng)溯源“乙型肝炎兩對(duì)半定性檢查”“凝血功能檢查”等合規(guī)性前置檢查是否已完成，橫向可自動(dòng)與“胃腫瘤術(shù)后檢查”或“食管腫瘤”等相關(guān)治療行為相關(guān)聯(lián)，向下可下達(dá)針對(duì)食管、胃或十二指腸部位進(jìn)行檢查，動(dòng)態(tài)指征醫(yī)生開(kāi)立醫(yī)囑時(shí)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。以此類推在針對(duì)具體某個(gè)病種(如“胃腫瘤”)進(jìn)行診斷時(shí)，中心知識(shí)為“胃腫瘤”這一病種，根據(jù)知識(shí)概念網(wǎng)絡(luò)可以關(guān)聯(lián)到針對(duì)“胃腫瘤”的診斷推薦或治療處置相關(guān)知識(shí)，見(jiàn)圖2。

圖2 知識(shí)概念網(wǎng)絡(luò)

2.3.2 知識(shí)管理 對(duì)最新臨床指南、醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、真實(shí)世界循證醫(yī)學(xué)證據(jù)等來(lái)源的專業(yè)、權(quán)威、可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化知識(shí)及醫(yī)療知識(shí)圖譜進(jìn)行管理，通過(guò)自定義維護(hù)功能進(jìn)行圖形化可視化管理，確保知識(shí)準(zhǔn)確性、專業(yè)性和有效性。主要包括知識(shí)自定義維護(hù)、知識(shí)審批與發(fā)布、第3方知識(shí)庫(kù)管理，實(shí)現(xiàn)知識(shí)從產(chǎn)生到應(yīng)用的完整流程控制。知識(shí)自定義維護(hù)提供靜態(tài)醫(yī)學(xué)知識(shí)維護(hù)管理功能，可自定義維護(hù)靜態(tài)醫(yī)學(xué)知識(shí)、知識(shí)文檔文獻(xiàn)、醫(yī)療法律法規(guī)等內(nèi)容；關(guān)聯(lián)知識(shí)管理提供針對(duì)診斷或病種的關(guān)聯(lián)知識(shí)管理，包括與診斷相關(guān)的病種分級(jí)分型、解剖學(xué)、癥狀、體征、檢查、檢驗(yàn)和治療關(guān)聯(lián)的知識(shí)庫(kù)管理；自定義規(guī)則管理通過(guò)提醒規(guī)則管理模塊，可自定義總結(jié)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)并根據(jù)業(yè)務(wù)具體情況實(shí)現(xiàn)診療控制規(guī)則，從專業(yè)性、易用性等角度輔助臨床，降低風(fēng)險(xiǎn)、提高醫(yī)生工作效率。知識(shí)審批通過(guò)自定義審批流程，形成審批路徑，將不同管理層級(jí)分配到不同組中完成流程審核，可根據(jù)不同知識(shí)應(yīng)用場(chǎng)景使用不同審批流程。知識(shí)審批通過(guò)后，可集中在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)形成發(fā)布包，通過(guò)發(fā)布包版本號(hào)確定具體知識(shí)內(nèi)容，以便于發(fā)布?xì)v史記錄和統(tǒng)一管理。第3方知識(shí)庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)與人衛(wèi)社知識(shí)庫(kù)、UpToDate、萬(wàn)方等知識(shí)庫(kù)的對(duì)接和維護(hù)，主要包括權(quán)威已發(fā)布的疾病、典型病例、藥品、檢驗(yàn)、檢查、法律法規(guī)、醫(yī)療損害防范案例、醫(yī)患溝通知識(shí)等。

2.4 主要應(yīng)用功能

2.4.1 概述 臨床輔助決策覆蓋診療全流程，以接診、電子病歷書(shū)寫(xiě)為入口，可進(jìn)行診斷推薦及漏診提示，根據(jù)診斷結(jié)果推薦檢查檢驗(yàn)、評(píng)估表及治療方案等內(nèi)容；醫(yī)囑錄入后則根據(jù)醫(yī)囑內(nèi)容進(jìn)行合理性校驗(yàn)及相關(guān)注意事項(xiàng)提醒、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)以及對(duì)檢查檢驗(yàn)結(jié)果智能解讀等，見(jiàn)圖3。

圖3 業(yè)務(wù)流程

2.4.2 臨床知識(shí)查詢 系統(tǒng)內(nèi)置整合知識(shí)點(diǎn)，獲取用戶需求，在合適位置為醫(yī)護(hù)人員提供所需診療知識(shí)提示，也可根據(jù)用戶需要進(jìn)行醫(yī)學(xué)知識(shí)檢索，方便快速查詢和了解所需醫(yī)學(xué)知識(shí)。

2.4.3 智能醫(yī)囑提醒 醫(yī)生在開(kāi)立醫(yī)囑時(shí)，通過(guò)調(diào)用臨床輔助決策提供服務(wù)接口，對(duì)診療行為進(jìn)行分級(jí)別決策支持提示，提示等級(jí)分為提示、警告、禁止，提示信息包含提示結(jié)論、建議、依據(jù)等?？蓪⑻崾拘畔⑥D(zhuǎn)置為醫(yī)囑并插入醫(yī)囑錄入界面。

2.4.4 醫(yī)囑合理性校驗(yàn) 針對(duì)開(kāi)立藥品、檢查、檢驗(yàn)、手術(shù)項(xiàng)目醫(yī)囑提供關(guān)鍵信息提示。藥品合理性校驗(yàn)包含藥品與手術(shù)、檢查檢驗(yàn)、臨床用血等臨床數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，基于藥品相關(guān)知識(shí)體系，結(jié)合現(xiàn)有合理用藥系統(tǒng)輔助臨床用藥決策、規(guī)范臨床用藥；手術(shù)輔助決策基于手術(shù)相關(guān)知識(shí)體系，輔助臨床加強(qiáng)對(duì)患者圍術(shù)期管理，規(guī)避不必要風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)范手術(shù)管理；檢查檢驗(yàn)輔助決策基于檢查、檢驗(yàn)相關(guān)知識(shí)體系，對(duì)檢查檢驗(yàn)申請(qǐng)單合理性、指標(biāo)等進(jìn)行判斷或提示，規(guī)范臨床檢查檢驗(yàn)流程。

2.4.5 智能輔助檢查結(jié)果分析 在醫(yī)生查閱檢驗(yàn)檢查報(bào)告時(shí)，基于患者診斷、生理指標(biāo)、歷史檢驗(yàn)檢查結(jié)果、其他檢查與檢驗(yàn)結(jié)果等信息進(jìn)行智能分析，在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)給出提示以及處理建議。

2.4.6 智能診療推薦 在醫(yī)生書(shū)寫(xiě)病歷時(shí)，根據(jù)病歷內(nèi)容變化動(dòng)態(tài)推薦疑似診斷、鑒別診斷、鑒別依據(jù)、檢查檢驗(yàn)、相關(guān)用藥、治療方案、評(píng)估表、特殊疾病提示以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)并提供相應(yīng)依據(jù)，通過(guò)不確定性推理實(shí)時(shí)提供輔助診療服務(wù)。

2.4.7 相似病例推薦 使用自然語(yǔ)言處理技術(shù)，提取病例樣本中的特征信息，包括患者性別、年齡、科室、癥狀、體征、檢查和檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)等，通過(guò)基本特征與關(guān)注特征組合方式構(gòu)建特征向量模型，推薦相似病例并給出相似依據(jù)，同時(shí)可查看該相似病例患者診療流程，為醫(yī)生診斷和治療提供佐證及參考病例。

2.4.8 診療規(guī)范依從性分析 通過(guò)對(duì)臨床輔助決策調(diào)閱數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以系統(tǒng)全面地記錄并觀測(cè)到科室、醫(yī)務(wù)人員在醫(yī)療過(guò)程中出現(xiàn)的不規(guī)范行為。

2.5 云服務(wù)和云運(yùn)維

2.5.1 整體架構(gòu) 綜合考慮臨床輔助決策在跨區(qū)域、跨機(jī)構(gòu)應(yīng)用方面的普惠性和整體效益，以及對(duì)于服務(wù)開(kāi)放、數(shù)據(jù)安全、快速布局、建設(shè)成本和動(dòng)態(tài)拓展等的需求，采用集約化建設(shè)和云化部署模式構(gòu)建公有云和私有云相結(jié)合的混合云架構(gòu)，在公有云平臺(tái)上提供軟件即服務(wù)(Software as a Service，SaaS)，在私有云上進(jìn)行異地備份與容災(zāi)。通過(guò)云平臺(tái)整合多機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)促進(jìn)醫(yī)療信息共享。依托云環(huán)境，使對(duì)臨床輔助決策系統(tǒng)的訪問(wèn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、災(zāi)備以及性能擴(kuò)展得到無(wú)縫升級(jí)。

2.5.2 云端交付和運(yùn)維 工作流程主要涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、迭代開(kāi)發(fā)、集成、測(cè)試、發(fā)布、部署、升級(jí)、運(yùn)維、需求跟蹤和收集以及應(yīng)急響應(yīng)等環(huán)節(jié)。借助云平臺(tái)遠(yuǎn)程可操控性，在組織、制度、流程和技術(shù)上進(jìn)行規(guī)范化統(tǒng)一，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)知識(shí)等數(shù)據(jù)資產(chǎn)的統(tǒng)一維護(hù)，達(dá)到中心端1次維護(hù)、客戶端統(tǒng)一使用的目的，簡(jiǎn)化系統(tǒng)部署流程，提升交付效率，在時(shí)空上拓寬對(duì)醫(yī)療信息服務(wù)的技術(shù)支持，可惠及更多機(jī)構(gòu)和患者，見(jiàn)圖4。

3 實(shí)踐效果

構(gòu)建基于云服務(wù)的臨床輔助決策平臺(tái)，按照應(yīng)用領(lǐng)域或功能版塊研發(fā)和部署胸片智能輔助診斷、基于CT的肺部常見(jiàn)疾病智能輔助診斷、外感肺人工智能問(wèn)診、基于人工智能的遠(yuǎn)程會(huì)診等系統(tǒng)，為武昌、北京、上海、河南、山西等地區(qū)提供基于公有云或私有云的SaaS服務(wù)，實(shí)現(xiàn)臨床輔助決策系統(tǒng)產(chǎn)品的靈活配置和快速部署。線上累計(jì)服務(wù)量達(dá)到100余萬(wàn)人次，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院業(yè)務(wù)的高效支撐?；谠品?wù)的臨床決策支持平臺(tái)具有以下優(yōu)勢(shì)：支持與醫(yī)院現(xiàn)有臨床業(yè)務(wù)系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接、聯(lián)動(dòng)、回寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)決策支持及知識(shí)點(diǎn)調(diào)用；有別于多數(shù)知識(shí)庫(kù)廠家的知識(shí)定期更新模式，平臺(tái)除內(nèi)置知識(shí)外，還提供知識(shí)自定義維護(hù)管理平臺(tái)，醫(yī)院可根據(jù)需要自由擴(kuò)展本院特色知識(shí)模塊；知識(shí)庫(kù)管理平臺(tái)化、靈活化，預(yù)留接口，可對(duì)接第3方知識(shí)庫(kù)廠商。但在實(shí)踐中基于云服務(wù)的臨床決策支持平臺(tái)存在云服務(wù)收費(fèi)模式不明晰、需要醫(yī)院原有信息系統(tǒng)配合接口改造的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

基于云服務(wù)的臨床輔助決策平臺(tái)構(gòu)建將推進(jìn)醫(yī)院與外部連接和協(xié)同進(jìn)程，有助于建立院內(nèi)醫(yī)療與在線醫(yī)療統(tǒng)一的患者、醫(yī)療、知識(shí)和數(shù)據(jù)資源，為實(shí)現(xiàn)覆蓋診療全流程的線上線下同質(zhì)化醫(yī)療服務(wù)提供基礎(chǔ)保障，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源服務(wù)范圍，提升基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)診斷能力，是分級(jí)診療實(shí)施落地的有力支撐。