基于SVM算法的醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)研究與設(shè)計

孫鴻儒

（金湖縣人民醫(yī)院 江蘇省淮安市 211600）

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平與質(zhì)量也得到大幅提高，對自身的健康狀況的了解也開始逐步得到重視，人們的健康意識也隨之逐步提高。如何及時了解自身的健康狀況，是人們開始關(guān)注的話題，體檢則是一種較好的途徑，通過此種方式，能夠便于人們較好的了解自身的身體情況，結(jié)合醫(yī)院相應的診斷系統(tǒng)，可以有效預防和提前治療相關(guān)疾病。

1 課題研究背景與意義

隨著計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，信息化醫(yī)療類軟件也得到大力推進，醫(yī)院的相關(guān)信息化管理水平也得到明顯提升，業(yè)務開展以及資料管理效率也逐步得到有效提高。作為醫(yī)院的信息管理類管理系統(tǒng)之一，醫(yī)院體檢系統(tǒng)也能夠較大程度的對體檢信息的系統(tǒng)化管理和合理的高效存儲，進而較好解決由于人為原因所導致的體檢人員信息丟失與錯誤等相關(guān)問題[1]。對于體檢人員，醫(yī)院體檢系統(tǒng)的逐步優(yōu)化和改進，體檢就診體驗質(zhì)量也將得到大幅提升。對醫(yī)院來說，醫(yī)院體檢系統(tǒng)的逐步優(yōu)化和改進，為體檢業(yè)務運行效率以及醫(yī)院綜合能力的提升上也將得到較大的推進作用[2]。

通過利用當前主流的計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)對醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)的研究與設(shè)計，一方面能夠?qū)Ⅲw檢流程與體檢業(yè)務的高效開展具有較大的改進，另一方面還能夠?qū)崿F(xiàn)體檢信息的規(guī)范化管理，便于醫(yī)院對體檢數(shù)據(jù)信息的存儲、檢索以及統(tǒng)計等，為體檢人員的體檢滿意度、體檢醫(yī)生以及體檢資料管理員等不同角色用戶的工作效率均具有較大的提升作用，具有重大的研究意義和研究價值[3]。同時，結(jié)合體檢業(yè)務的不斷開展與時間推移，將有大量的體檢數(shù)據(jù)信息得到較好保存，通過結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能技術(shù)以及機器學習中的SVM算法等，能夠高效的對其數(shù)據(jù)信息進行處理和分析，為開展慢性疾病預測和輔助診斷等均會帶來較大的輔助作用，具有較大的研究價值。

2 系統(tǒng)分析

2.1 現(xiàn)狀分析

隨著體檢市場需求的不斷擴增，金湖縣人民醫(yī)院體檢業(yè)務量也隨之增大，目前醫(yī)院雖然采用了一定的信息化手段開展體檢工作，但是在實際開展過程中，仍然存在不少問題：

（1）體檢效率較低。目前在金湖縣人民醫(yī)院的體檢業(yè)務開展過程中，雖然采用了部分信息化手段來提升體檢效率，但是在體檢人員體檢過程中，還是以體檢單據(jù)作為信息傳遞的媒介，體檢人員在每個體檢項目完成后待負責該項目的體檢醫(yī)生簽字或蓋章后才能進入下一項，因此，在一定程度上增加了體檢人員的體檢等候時間，同時為體檢醫(yī)生單據(jù)的填寫帶來一定的工作量，進而導致整體的體檢效率較為低下。

（2）體檢數(shù)據(jù)信息保存不夠便捷和全面。在金湖縣人民醫(yī)院的體檢業(yè)務開展過程中，雖然有專用的電腦用于對體檢人員的數(shù)據(jù)信息進行存取，但是由于沒有組網(wǎng)，在數(shù)據(jù)信息保存上多以紙質(zhì)版的形式存放，進而在一定程度上導致數(shù)據(jù)信息保存不夠便捷，時間長了之后，對數(shù)據(jù)信息的查詢較為步便，且數(shù)據(jù)信息存儲的也不夠全面，在一定程度上會嚴重影響體檢檔案管理人員的工作效率。

（3）數(shù)據(jù)信息不便調(diào)取和共享。由于體檢部門在整個體檢人員的體檢業(yè)務開展過程中，體檢人員信息、體檢診斷信息等相關(guān)數(shù)據(jù)信息均在單機版上進行操作，部分數(shù)據(jù)以紙質(zhì)版方式存檔，因此，在體檢數(shù)據(jù)信息的調(diào)取過程中存在較大不便，難以和醫(yī)院其他非體檢部門實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，同時也導致體檢效率不高。

針對以上問題，金湖縣人民醫(yī)院的領(lǐng)導及相關(guān)信息工作技術(shù)人員開展了廣泛調(diào)研，計劃開始將體檢信息管理系統(tǒng)與計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分結(jié)合起來，加強醫(yī)院的信息化工作水平，從有效降低體檢人員體檢時間，提高體檢醫(yī)生工作效率以及體檢數(shù)據(jù)信息的優(yōu)化處理與存檔等，切實提高醫(yī)院的整體信息化水平和服務質(zhì)量。

2.2 功能需求分析

系統(tǒng)功能需求分析主要是在現(xiàn)狀分析基礎(chǔ)上，進一步對所需設(shè)計的系統(tǒng)實現(xiàn)的功能進一步明確，便于軟件開發(fā)人員進一步完成后續(xù)的功能模塊設(shè)計與實現(xiàn)等相關(guān)工作[4]。結(jié)合金湖縣人民醫(yī)院實際需求，整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)需包括以下主要功能：系統(tǒng)信息管理、體檢登記管理、體檢收費管理、體檢診斷管理以及輔助診斷。

2.2.1 系統(tǒng)信息管理

系統(tǒng)信息管理是整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，利用該功能，能夠用于實現(xiàn)醫(yī)院體檢醫(yī)生、體檢登記員、體檢收費員以及系統(tǒng)管理員等不同用戶角色基本信息的管理，同時還能夠?qū)ο到y(tǒng)日志、體檢科室等基本信息的管理等相關(guān)操作。系統(tǒng)管理員具有本功能的最高操作權(quán)限。具體的系統(tǒng)信息管理功能用例圖的設(shè)計如圖1所示。

圖1：系統(tǒng)信息管理功能用例圖

2.2.2 體檢登記管理

體檢登記管理是整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)的重要功能，通過本功能能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型體檢人員的基本信息登記、體檢套餐管理以及體檢單的打印等相關(guān)功能。體檢登記員具有本功能的主要操作權(quán)限。具體的體檢登記管理功能用例圖的設(shè)計如圖2所示。

圖2：體檢登記管理功能用例圖

2.2.3 體檢收費管理

體檢收費管理是整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)的重要功能，通過本功能能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型體檢人員，即個人體檢和團體體檢收費的相關(guān)操作。體檢收費員具有本功能的主要操作權(quán)限。具體的體檢收費管理功能用例圖的設(shè)計如圖3所示。

圖3：體檢費用管理功能用例圖

2.2.4 體檢診斷管理

體檢診斷管理是整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)的核心功能，通過本功能能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型體檢人員體檢診斷信息的錄入、修改等的管理，并能對總體診斷情況進行審查與打印。體檢醫(yī)生具有本功能的主要操作權(quán)限。具體的體檢診斷管理功能用例圖的設(shè)計如圖4所示。

圖4：體檢診斷管理功能用例圖

2.2.5 輔助診斷

輔助診斷是整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)的核心功能，是體檢診斷管理功能的一個補充，通過本功能能夠?qū)崿F(xiàn)在基礎(chǔ)體檢信息的基礎(chǔ)上，進一步結(jié)合SVM等算法對影響高血壓等慢性疾病的指標變量進行學習與處理，提出診斷意見，并能對診斷情況進行打印。體檢醫(yī)生具有本功能的主要操作權(quán)限。具體的輔助診斷功能用例圖的設(shè)計如圖5所示。

圖5：輔助診斷功能用例圖

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

結(jié)合實際需求，在整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計中，將采用MVC的架構(gòu)對系統(tǒng)進行設(shè)計，具體的系統(tǒng)總體架構(gòu)圖的設(shè)計見圖6。

圖6：醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

從該醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)總體架構(gòu)圖可知，整個架構(gòu)主要由表現(xiàn)層、系統(tǒng)服務層以及數(shù)據(jù)層三層架構(gòu)組成，其中，表現(xiàn)層主要為用戶提供相應的登錄接口，并提供系統(tǒng)相應的操作主界面；系統(tǒng)服務層主要包括核心業(yè)務以及業(yè)務支撐兩大部分，其中，核心業(yè)務主要包括體檢登記管理、體檢收費管理、體檢診斷管理以及輔助診斷等功能，業(yè)務支撐主要用于提供用戶角色的管理以及信息查詢與信息交換等功能。數(shù)據(jù)層主要用于實現(xiàn)對整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)中所有信息表中的數(shù)據(jù)信息進行調(diào)取等相關(guān)操作，主要包括體檢人員基本信息數(shù)據(jù)庫、體檢收費信息數(shù)據(jù)庫、體檢診斷信息數(shù)據(jù)庫以及體檢結(jié)果信息數(shù)據(jù)庫等。

3.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

結(jié)合功能需求分析以及系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計，整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)主要需要設(shè)計并實現(xiàn)系統(tǒng)信息管理模塊、體檢登記管理模塊、體檢收費管理模塊、體檢診斷管理模塊以及輔助診斷模塊五大功能模塊。

3.2.1 系統(tǒng)信息管理模塊

系統(tǒng)信息管理模塊主要包括用戶角色管理、系統(tǒng)日志管理以及體檢科室管理三大子模塊，其中，用戶角色管理子模塊主要用于對醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)不同角色類型的信息錄入、編輯、修改、刪除以及操作權(quán)限的設(shè)置等；系統(tǒng)日志管理子模塊主要用于系統(tǒng)操作日志的查詢、導出等；體檢科室管理子模塊主要用于對金湖縣人民醫(yī)院體檢各科室的基本信息進行錄入、查詢、修改以及刪除等操作。

3.2.2 體檢登記管理模塊

體檢登記管理模塊主要包括體檢人員信息登記、體檢套餐管理以及體檢單打印三大子模塊，其中，體檢人員信息登記主要用于對個人或者團體體檢信息的錄入、編輯等相關(guān)操作；體檢套餐管理則用于對醫(yī)院體檢科室所檢項目進行套餐信息的制定、編輯以及修改等；體檢單打印則用于結(jié)合體檢套餐項目以體檢指引單以及條形碼的形式進行呈現(xiàn)，便于體檢人員有序開展體檢。

3.2.3 體檢收費管理模塊

體檢收費管理模塊主要包括個人體檢收費管理和團體體檢收費管理兩大子模塊，結(jié)合體檢人員的規(guī)模不同，利用本模塊，用于實現(xiàn)個人體檢項目信息的確認與繳費的管理，針對團體體檢可以直接將體檢人員和套餐情況信息導入至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，費用統(tǒng)一由單位在體檢結(jié)束后進行繳納。

3.2.4 體檢診斷管理模塊

體檢診斷管理模塊主要包括體檢診斷信息管理和體檢結(jié)果管理兩大子模塊，利用本模塊，用于實現(xiàn)體檢人員在各體檢科室體檢結(jié)果的錄入、查看以及修改等操作，同時，在體檢全部結(jié)束后，總檢醫(yī)生能夠利用本模塊對體檢人員的所有體檢情況進行查詢和審核，待審核無誤后即可進行后續(xù)的體檢報告的打印等。

3.2.5 輔助診斷模塊

輔助診斷模塊主要包括體檢數(shù)據(jù)集預處理和體檢數(shù)據(jù)分析與處理兩大子模塊，本模塊為系統(tǒng)的創(chuàng)新模塊，結(jié)合體檢診斷管理模塊中所記錄和存儲的大量體檢數(shù)據(jù)信息，依據(jù)相應的體檢指標，利用SVM算法能夠?qū)ζ鋽?shù)據(jù)進行挖掘處理，待對體檢數(shù)據(jù)集預處理完成后，通過進一步分析，可以實現(xiàn)對高血壓等慢性疾病的提前研判和預警，為體檢醫(yī)生提供診斷輔助。

3.3 基于SVM算法的輔助診斷模型研究

結(jié)合SVM算法的相關(guān)理論知識，在對整個醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)中的輔助診斷模型設(shè)計中，首先需要結(jié)合本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中所存儲的體檢人員的數(shù)據(jù)信息，對影響高血壓等慢性病的體檢指標變量進行導入和預處理，在整個數(shù)據(jù)集的預處理過程中，需要進行以下操作：

3.3.1 數(shù)據(jù)集無量綱化

在輔助診斷模型構(gòu)建過程中，特征變量的選定需要結(jié)合不同分布或不同規(guī)格轉(zhuǎn)換至某個特定的分布，此種轉(zhuǎn)換就是指數(shù)據(jù)集的無量綱化，通過此種操作，主要是便于所建模型具備良好的效果，通過選取合適的特征向量，可以有效防止由于取值過大或過小所造成的影響。在數(shù)據(jù)集無量綱化過程中，通常采用中心化處理和縮放處理兩種方式，進而實現(xiàn)體檢指標的量綱的統(tǒng)一。3.3.2 數(shù)據(jù)集缺失值填充

在對體檢數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)集無量綱化過程中，由于某些原因，如體檢醫(yī)生的輸入錯誤、樣本采集錯誤等，存在部分數(shù)據(jù)缺失或錯誤的問題，因此，在數(shù)據(jù)集的預處理過程中，待數(shù)據(jù)集無量綱化完成后，還需要進一步對數(shù)據(jù)集進行缺失值的處理，由于本系統(tǒng)中的體檢人員數(shù)據(jù)集樣本規(guī)模有限，所以在對其缺失值處理中，可以直接對其進行填充處理操作，在填充過程中，通常可以采取眾數(shù)填充、均值填充以及中位數(shù)填充等方式。

3.3.3 數(shù)據(jù)集特征選擇

在數(shù)據(jù)集特征選擇過程中，結(jié)合SVM算法，通?？梢圆捎每ǚ綑z驗方式對其進行選擇，結(jié)合特征向量P值的大小，P值越小，處理結(jié)果就越好的原則，對所需關(guān)聯(lián)的特征變量進行選取。

待數(shù)據(jù)集的預處理完成后，基于SVM的輔助分類，便可以確定好需要進行用于模型訓練和模型測試的數(shù)據(jù)集，結(jié)合SVM算法的基本原理可知，整個基于SVM算法的輔助診斷模型的預測過程，可以通過以下三步開展：

（1）導入醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)中的體檢信息數(shù)據(jù)集；

（2）基于SVM算法構(gòu)建分類器，待構(gòu)建完成后進行自主學習；

（3）對學習后的輔助診斷模型進行相應評價。

4 結(jié)語

隨著健康體檢行業(yè)的快速發(fā)展，各大醫(yī)院也開始逐步重視體檢業(yè)務，信息化體檢系統(tǒng)也逐步得到開發(fā)和推廣。文章結(jié)合金湖縣人民醫(yī)院的體檢業(yè)務的實際需求，利用MVC架構(gòu)以及基于SVM算法，研究并設(shè)計了醫(yī)院體檢與輔助診斷系統(tǒng)，整個系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)信息管理模塊、體檢登記管理模塊、體檢收費管理模塊、體檢診斷管理模塊以及輔助診斷模塊五大功能模塊，除了能夠滿足常規(guī)的體檢業(yè)務需求外，還能夠?qū)w檢人員可能患有的慢性疾病進行輔助診斷，具有較大的研究意義。