基于數(shù)據(jù)挖掘的智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

陸曉野 吳年利

摘要：針對(duì)醫(yī)務(wù)人員煩瑣的電子病歷錄入的問題，研究與設(shè)計(jì)基于數(shù)據(jù)挖掘方法的智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)，幫助醫(yī)務(wù)人員從煩瑣的電子病歷錄入工作中解脫出來，推動(dòng)醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。通過語音識(shí)別軟件，將語音輸入的電子病歷信息轉(zhuǎn)換成文本，再基于病歷挖掘算法從文本中挖掘出關(guān)鍵的病歷信息，并對(duì)接傳輸?shù)诫娮硬v系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的表單項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)智能匹配錄入功能，為醫(yī)務(wù)人員極大地減輕電子病歷錄入的負(fù)擔(dān)，促進(jìn)醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電子病歷；語音識(shí)別技術(shù)；數(shù)據(jù)挖掘；索引目錄

中圖分類號(hào)：TP302.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）27-0029-04

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

2010年2月22日發(fā)布的《電子病歷基本規(guī)范（試行）》明確指出：電子病歷是指醫(yī)務(wù)人員在醫(yī)療活動(dòng)過程中，使用醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)生成的文字、符號(hào)、圖表、圖形、數(shù)據(jù)、影像等數(shù)字化信息，并能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、管理、傳輸和重現(xiàn)的醫(yī)療記錄，是病歷的一種記錄形式[1]。電子病歷，亦稱為電子健康記錄，指將病患的病例等資料通過相應(yīng)的儀器設(shè)備傳輸至計(jì)算機(jī)中，并對(duì)病患的相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[2]。電子病歷作為一種電子信息載體，其主要作用在于將病患診斷信息記錄過程數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)醫(yī)務(wù)人員對(duì)病患信息進(jìn)行采集、加工、傳輸、服務(wù)等，是醫(yī)務(wù)人員為患者開展臨床診斷及治療的基本資料[3]。

目前，我國(guó)電子病歷的應(yīng)用幾乎覆蓋醫(yī)院的各個(gè)部門，包括門急診、住院、檢查、檢驗(yàn)、手術(shù)、放射等各個(gè)環(huán)節(jié)，涉及治療、手術(shù)、藥品等各科室醫(yī)療信息的傳遞與匯總[4]。電子病歷已成為醫(yī)院信息化建設(shè)的核心內(nèi)容，能夠減輕醫(yī)務(wù)人員的工作負(fù)擔(dān)，規(guī)范醫(yī)生的診療行為，提高工作效率，并為臨床研究、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)、全民醫(yī)療等提供服務(wù)[5]。因此，加快推動(dòng)我國(guó)電子病歷應(yīng)用的相關(guān)研究，是醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，也是構(gòu)建新型醫(yī)療服務(wù)體系的需要。

我國(guó)大部分醫(yī)院所使用的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HIS）為醫(yī)務(wù)人員提供的電子病歷編輯系統(tǒng)僅僅是一個(gè)模板化的編輯器，醫(yī)生需要花大量的時(shí)間和精力整理病人的主訴、病人家屬的輔助說明、每天的查房情況、結(jié)論和醫(yī)囑等信息，手動(dòng)整理病歷信息極大消耗醫(yī)務(wù)人員寶貴的時(shí)間和精力[6]。因此，有效提高病歷信息的輸入速度，省去醫(yī)生手動(dòng)輸入病歷信息的煩瑣過程，是當(dāng)下亟須研究和探討的問題，將語音識(shí)別技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘方法相結(jié)合，探討如何實(shí)現(xiàn)智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)的路徑。

2 語音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于電子病歷的研究現(xiàn)狀

將語音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于電子病歷系統(tǒng)正逐步成為醫(yī)療信息領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，例如計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)學(xué)聽寫、口述病歷語音識(shí)別、電子病歷系統(tǒng)的語音檢索等。在電子病歷系統(tǒng)中，語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高病歷文本錄入速度，省去醫(yī)生手動(dòng)錄入病歷的煩瑣過程，讓醫(yī)生能將更多的精力放在為患者制定科學(xué)的治療方案上。

張瓊瑤[7]等在門診電子病歷系統(tǒng)中開展智能語音技術(shù)的深度應(yīng)用，搭建智能語音云平臺(tái)，構(gòu)建大規(guī)模醫(yī)學(xué)知識(shí)圖譜與語音服務(wù)引擎，結(jié)果顯示智能語音技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景，能夠提供便捷、實(shí)用高效的應(yīng)用服務(wù)，輔助臨床醫(yī)療工作，提高診療效率。張海波[8]等探索語音識(shí)別技術(shù)在醫(yī)院臨床的應(yīng)用與發(fā)展前景，在醫(yī)院搭建科大訊飛語音識(shí)別私有云，并在醫(yī)院所有老年科計(jì)算機(jī)終端配置訊飛語音輸入客戶端，研究與分析語音識(shí)別情況，結(jié)果顯示語音識(shí)別技術(shù)在一定程度上可以提高臨床工作效率，降低工作強(qiáng)度。

徐璐[9]等將語音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于口腔科電子病歷系統(tǒng)，基于海量醫(yī)學(xué)文本數(shù)據(jù)及醫(yī)學(xué)音頻數(shù)據(jù)，開發(fā)多模態(tài)智能語音口腔電子病歷系統(tǒng)，有效減輕醫(yī)生工作強(qiáng)度，提升工作效率，提高病歷書寫質(zhì)量。丁中正[10]等針對(duì)醫(yī)務(wù)人員書寫病歷文書的難點(diǎn)，建設(shè)醫(yī)療智能語音識(shí)別系統(tǒng)，提升語音識(shí)別率，有效提升工作效率，減少醫(yī)務(wù)人員書寫病歷的時(shí)間。徐冬[11]等開展基于語音云的電子病歷研究與實(shí)踐，探索研究中文語音識(shí)別技術(shù)在臨床電子病歷整合與集成的最佳應(yīng)用實(shí)踐，實(shí)踐表明，通過語音錄入病歷，平均每百字的病歷錄入時(shí)間比原來節(jié)省50％；通過后期識(shí)別模型持續(xù)優(yōu)化，在識(shí)別率達(dá)到85％左右時(shí)，醫(yī)生錄入病歷的時(shí)間會(huì)節(jié)約60％以上。

3 數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用于電子病歷的研究現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)挖掘，是指從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中， 挖掘出隱含在其中人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識(shí)的過程[12]。數(shù)據(jù)挖掘方法的文本識(shí)別算法是從大量非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)中提煉出有用的信息和知識(shí)的半自動(dòng)化處理過程[13]。

張海陽[12]等探討人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在電子病歷中的應(yīng)用，基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法研究導(dǎo)致糖尿病患者過早死亡的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素。唐海英[14]等開展基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的電子病歷的研究與設(shè)計(jì)，基于數(shù)據(jù)挖掘方法對(duì)檢查報(bào)告、病情、病人的綜合情況、藥物信息進(jìn)行綜合分析和最佳匹配，幫助病人高效就醫(yī)，提高醫(yī)生診斷的精準(zhǔn)率和效率。李照東[15]等開展基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的電子病歷數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用研究，以糖尿病及其并發(fā)癥相關(guān)的電子病歷數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法對(duì)相關(guān)的病癥和特征進(jìn)行深入的分析研究，為醫(yī)生診斷病情提供建議。

童剛[16]等開展腫瘤電子病歷數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用研究，研究腫瘤電子病歷的中文分詞及分類挖掘算法的選取，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明C4.5算法更有利于輔助醫(yī)生進(jìn)行腫瘤疾病診斷，提高疾病診斷的精準(zhǔn)率。葛臻曉[17]研究電子病歷數(shù)據(jù)挖掘的急性冠脈綜合征風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，提出基于對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的急性冠脈綜合征患者主要不良事件預(yù)測(cè)方法，為急性冠脈綜合征風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究提供新的思路和技術(shù)手段。陳靜鋒[18]開展基于電子病歷的典型診療模式挖掘方法研究，從電子病歷數(shù)據(jù)出發(fā)，針對(duì)患者入院信息，研究典型診斷模式挖掘方法，同時(shí)針對(duì)患者醫(yī)囑信息，研究典型用藥序列、典型用藥時(shí)間與融合多視角信息的典型治療模式挖掘方法，促進(jìn)臨床診療業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)化。

4 電子病歷系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

目前，我國(guó)三甲醫(yī)院的信息化水平普遍比較高，電子病歷系統(tǒng)已被應(yīng)用于臨床一線多年，運(yùn)行比較穩(wěn)定和成熟，對(duì)于不同的臨床應(yīng)用場(chǎng)景，都有對(duì)應(yīng)的規(guī)范化病歷模板，但是每種病歷模板的表單項(xiàng)目繁多，如果一項(xiàng)一項(xiàng)核對(duì)錄入，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，且容易填錯(cuò)表單項(xiàng)目。美國(guó)醫(yī)學(xué)會(huì)（AMA）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明[19]，病歷及與之相關(guān)的文案書寫占據(jù)醫(yī)生所有工作時(shí)間的15%～20%，對(duì)于實(shí)習(xí)期的醫(yī)生這一數(shù)字更是高達(dá)30%。據(jù)調(diào)查，目前部分三甲醫(yī)院的電子病歷系統(tǒng)已具有語音錄入功能，但是功能比較單一，應(yīng)用層次較低，面對(duì)項(xiàng)目繁多的病歷表單，需要人工一項(xiàng)一項(xiàng)定位光標(biāo)到相應(yīng)的項(xiàng)目，才能語音錄入，沒有達(dá)到智能化錄入的程度，應(yīng)用效率不高。

在當(dāng)前已有的研究和應(yīng)用中，將語音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于電子病歷的相關(guān)研究，僅局限于將語音轉(zhuǎn)換成文本的應(yīng)用，沒有涉及從文本中挖掘關(guān)鍵病歷信息與電子病歷系統(tǒng)對(duì)接的研究。在數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用于電子病歷的研究方面，主要集中在利用數(shù)據(jù)挖掘方法在電子病歷中挖掘出有價(jià)值的信息，沒有關(guān)于在語音錄入電子病歷方面應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘方法的研究。因此，針對(duì)智能化水平欠缺的問題，利用數(shù)據(jù)挖掘方法的文本識(shí)別算法，研究適用于挖掘關(guān)鍵病歷信息的病歷挖掘算法，從語音錄入的文本中挖掘出關(guān)鍵病歷信息，與電子病歷系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)智能語音錄入，旨在幫助醫(yī)務(wù)人員解決煩瑣的病歷錄入問題，提高臨床的智能化水平。該研究與設(shè)計(jì)基于數(shù)據(jù)挖掘方法的智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)，具有現(xiàn)實(shí)的研究意義和研究?jī)r(jià)值，為相似領(lǐng)域的研究提供參考。

5 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于數(shù)據(jù)挖掘智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)的總體架構(gòu)，主要包括如下幾個(gè)模塊，各個(gè)模塊之間的關(guān)系，如圖1所示。

1）語音識(shí)別軟件。負(fù)責(zé)將醫(yī)務(wù)人員語音輸入的病歷信息轉(zhuǎn)換成文本的形式，以供病歷挖掘算法從文本中挖掘出關(guān)鍵的病歷信息。

2）索引目錄。索引目錄主要包括所有電子病歷模板的表單項(xiàng)目的關(guān)鍵詞，每一項(xiàng)表單項(xiàng)目都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的關(guān)鍵詞，關(guān)鍵詞通常是某項(xiàng)病人指標(biāo)的名稱、簡(jiǎn)稱、習(xí)慣用語等。在索引目錄中，可以查詢到每一個(gè)電子病歷模板的每一項(xiàng)表單項(xiàng)目的關(guān)鍵詞，索引目錄是表單項(xiàng)目關(guān)鍵詞的全集。

3）病歷挖掘算法。利用數(shù)據(jù)挖掘方法的文本識(shí)別算法，并結(jié)合當(dāng)前電子病歷模板的表單項(xiàng)目的索引目錄（即：關(guān)鍵詞），有針對(duì)性地從文本形式的病歷信息中挖掘出當(dāng)前電子病歷模板所需要的關(guān)鍵病歷信息。

4）電子病歷系統(tǒng)。依托附屬醫(yī)院當(dāng)前正在使用的電子病歷系統(tǒng)，搜集所有的電子病歷模板，了解電子病歷系統(tǒng)信息傳送和存儲(chǔ)的運(yùn)行機(jī)制。

5）中間對(duì)接軟件。中間對(duì)接軟件在語音識(shí)別軟件、病歷挖掘算法、電子病歷系統(tǒng)之間起到中介橋梁的作用，主要負(fù)責(zé)接收并轉(zhuǎn)發(fā)信息。首先接收來自語音識(shí)別軟件的文本病歷信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給病歷挖掘算法；然后再接收來自病歷挖掘算法的關(guān)鍵病歷信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給電子病歷系統(tǒng)。

6）軟件集成。將索引目錄、病歷挖掘算法、語音識(shí)別軟件、中間對(duì)接軟件進(jìn)行集成，構(gòu)成基于數(shù)據(jù)挖掘方法的智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)。

6 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

6.1 語音識(shí)別軟件

購買語音識(shí)別軟件的使用授權(quán)，熟悉語音識(shí)別軟件包提供的軟件開發(fā)調(diào)用接口，掌握相應(yīng)的調(diào)用方法。

6.2 索引目錄

根據(jù)醫(yī)院的組織架構(gòu)，構(gòu)建完善的電子病歷模板的表單項(xiàng)目的索引目錄。如圖2所示，整個(gè)醫(yī)院采用兩級(jí)索引目錄進(jìn)行管理，醫(yī)院往下直接到各個(gè)科室，各個(gè)科室對(duì)應(yīng)一級(jí)索引目錄，而每個(gè)科室又有多種電子病歷模板，因此每個(gè)科室的各種電子病歷模板對(duì)應(yīng)二級(jí)索引目錄，使得每個(gè)電子病歷模板都有對(duì)應(yīng)的索引目錄，以實(shí)現(xiàn)索引目錄全覆蓋醫(yī)院的各種電子病歷模板，且方便管理和使用。

根據(jù)醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)中的各種電子病歷模板，整理和匯總各種電子病歷模板所包含的病歷信息項(xiàng)目，即針對(duì)每個(gè)電子病歷模板，編制對(duì)應(yīng)的二級(jí)索引目錄，要求二級(jí)索引目錄包含該電子病歷模板所有的表單項(xiàng)目，并按照二級(jí)索引目錄進(jìn)行編號(hào)。

每個(gè)二級(jí)索引目錄是一張包含兩列內(nèi)容的二維列表，一列是對(duì)應(yīng)電子病歷模板的表單項(xiàng)目名稱，另一列是關(guān)于描述表單項(xiàng)目名稱的常用關(guān)鍵詞，關(guān)鍵詞包括醫(yī)學(xué)的官方名稱、簡(jiǎn)稱、醫(yī)務(wù)人員的習(xí)慣用語等，通過簡(jiǎn)稱或習(xí)慣用語，也能夠使挖掘出的關(guān)鍵病歷信息與電子病歷系統(tǒng)的表單項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)一一匹配，為醫(yī)務(wù)人員提供便利。關(guān)鍵詞，如：心率、心跳、血氧、血壓、體溫等詞語。

6.3 病歷挖掘算法

根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘方法的文本識(shí)別算法，研究設(shè)計(jì)適用于挖掘關(guān)鍵病歷信息的病歷挖掘算法。該算法最大的特點(diǎn)在于根據(jù)關(guān)鍵詞從文本中提取有效的病歷信息，因此該算法也可稱為基于特征信息的文本提取算法，即基于關(guān)鍵詞，有針對(duì)性地從病歷信息的文本中提取關(guān)鍵病歷信息的算法?；诖耍筢t(yī)務(wù)人員語音錄入電子病歷信息的方式是先說出關(guān)鍵詞，再說出對(duì)應(yīng)的病歷信息，比如：“心率80”“血氧96”等。編制有電子病歷模板的二級(jí)索引目錄，相當(dāng)于為該算法提供了電子病歷模板的表單項(xiàng)目的所有關(guān)鍵詞，使得該算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)更具體、更有針對(duì)性。

病歷挖掘算法的工作原理和工作過程如下，醫(yī)務(wù)人員在錄入電子病歷信息時(shí)，先點(diǎn)擊到相應(yīng)的電子病歷模板的錄入界面，也稱為電子病歷模板的表單界面，進(jìn)入到錄入界面后，病歷挖掘算法根據(jù)對(duì)應(yīng)的二級(jí)索引目錄，獲取該表單界面的所有關(guān)鍵詞；然后，病歷挖掘算法根據(jù)所獲取的關(guān)鍵詞從醫(yī)務(wù)人員語音錄入的病歷信息中提取關(guān)鍵的病歷信息；最后，把關(guān)鍵詞以及對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵病歷信息轉(zhuǎn)發(fā)給中間對(duì)接軟件，中間對(duì)接軟件根據(jù)關(guān)鍵詞與電子病歷系統(tǒng)的表單項(xiàng)目進(jìn)行一一匹配對(duì)接，把對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵病歷信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的表單項(xiàng)目，不需要鼠標(biāo)煩瑣地一一點(diǎn)擊到每個(gè)對(duì)應(yīng)的表單項(xiàng)目，從而實(shí)現(xiàn)智能化錄入。

醫(yī)務(wù)人員在語音錄入電子病歷的同時(shí)，檢查表單項(xiàng)目的錄入情況，如有遺漏或者錄入錯(cuò)誤的表單項(xiàng)目，可以再次語音錄入，以此對(duì)表單項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)錄或者修正。

6.4 中間對(duì)接軟件

中間對(duì)接軟件的關(guān)鍵技術(shù)是將挖掘出的關(guān)鍵病歷信息與電子病歷系統(tǒng)的表單項(xiàng)目進(jìn)行智能匹配對(duì)接，主要通過每個(gè)電子病歷模板所對(duì)應(yīng)的二級(jí)索引目錄的關(guān)鍵詞來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)語音識(shí)別軟件包提供的軟件開發(fā)調(diào)用接口、電子病歷系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的對(duì)外接口以及病歷挖掘算法的工作原理，研究設(shè)計(jì)中間對(duì)接軟件。

中間對(duì)接軟件主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，起到中介橋梁的作用。首先負(fù)責(zé)接收來自語音識(shí)別軟件的文本信息，并把文本信息轉(zhuǎn)發(fā)給病歷挖掘算法；然后病歷挖掘算法從文本信息中挖掘出關(guān)鍵病歷信息并轉(zhuǎn)回給中間對(duì)接軟件；最后中間對(duì)接軟件與電子病歷系統(tǒng)對(duì)接，將挖掘出的關(guān)鍵病歷信息與電子病歷系統(tǒng)的表單項(xiàng)目一一匹配傳輸，實(shí)現(xiàn)病歷信息的智能語音錄入功能。

6.5 系統(tǒng)集成與部署

將語音識(shí)別軟件、病歷挖掘算法和中間對(duì)接軟件進(jìn)行軟件集成，打包成插件，通過在電子病歷系統(tǒng)中安裝插件的方式，實(shí)現(xiàn)軟件的部署，構(gòu)成基于數(shù)據(jù)挖掘方法的智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)。

6.6 病人隱私問題

該研究設(shè)計(jì)僅僅是輔助醫(yī)務(wù)人員快速、高效、智能地完成電子病歷信息的錄入，只停留在轉(zhuǎn)發(fā)病歷信息的層面，并沒有建設(shè)專門的數(shù)據(jù)庫來保存相關(guān)的病歷信息。因此，在完成智能錄入病歷信息之后，該研究設(shè)計(jì)的插件沒有保存病人的信息，不涉及病人隱私泄露的問題，較好規(guī)避病人隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)，因此該研究設(shè)計(jì)是安全的、可行的。

7 結(jié)束語

致力于研究與設(shè)計(jì)基于數(shù)據(jù)挖掘方法的智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)，將語音識(shí)別技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用于電子病歷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化語音錄入電子病歷的功能，提高臨床電子病歷錄入的智能化水平。其中，病歷挖掘算法依賴于電子病歷模板的二級(jí)索引目錄（即關(guān)鍵詞）來設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使病歷挖掘算法更有針對(duì)性地挖掘關(guān)鍵的病歷信息，算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)更加容易和具體，準(zhǔn)確率更高。后續(xù)將繼續(xù)優(yōu)化與改進(jìn)病歷挖掘算法，進(jìn)一步提高算法的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性，使得病歷挖掘算法更加適用于智能語音錄入電子病歷系統(tǒng)。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】