基于人工智能的多平臺(tái)住培醫(yī)師臨床思維系統(tǒng)設(shè)計(jì)

韋鑫

摘要：為了構(gòu)建基于人工智能的多平臺(tái)住培醫(yī)師臨床思維系統(tǒng)，提高住培醫(yī)師臨床思維能力，文章提出依據(jù)住培醫(yī)師實(shí)際需求的全周期臨床思維培養(yǎng)路徑，將臨床思維訓(xùn)練系統(tǒng)在多平臺(tái)上應(yīng)用的情況與人工智能技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出PC端和無線端相統(tǒng)一的臨床思維訓(xùn)練平臺(tái)。此系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)合格的高質(zhì)量醫(yī)學(xué)人才提供了良好的教學(xué)途徑，提高了帶教老師的教學(xué)水平，形成了一個(gè)良性的教與學(xué)循環(huán)，最終提高了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的整體臨床醫(yī)療水平，提供了良好的醫(yī)療人才保障。

關(guān)鍵詞：臨床思維：全周期：人工智能：虛擬情景

中圖分類號(hào)：R197. 32

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

臨床思維訓(xùn)練是將醫(yī)學(xué)科學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)和行為科學(xué)四門知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，把病人作為中心點(diǎn)并經(jīng)過足夠的交流及溝通，在病史采集、體格檢查和輔助檢查中拿到第一手資料，結(jié)合病人的家庭背景與人文背景等可利用的證據(jù)和信息，將上述信息進(jìn)行批判性的分析判斷和鑒別診斷，最后完成診斷、治療、康復(fù)和預(yù)防的個(gè)性化方案并予以實(shí)施診療的思維訓(xùn)練活動(dòng)過程[1-2]。利用信息化應(yīng)用到住培醫(yī)師臨床思維培養(yǎng)，國家已出臺(tái)多個(gè)政策支持。

住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)是醫(yī)學(xué)畢業(yè)生向臨床醫(yī)生過渡的重要階段，對(duì)其臨床思維能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)是此階段的重要內(nèi)容[3]．包括要熟悉本學(xué)科、本專業(yè)還有相關(guān)學(xué)科的基本理論和有系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)和臨床技能。因此如何有效地利用信息化助力住培醫(yī)師更好地培養(yǎng)臨床思維變成一個(gè)非常重要的課題。雖然在國內(nèi)外臨床思維訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建和研究已有所發(fā)展，但未能形成在全周期住培學(xué)年時(shí)間利用人工智能構(gòu)建的多平臺(tái)（PC端和無線端）臨床思維系統(tǒng)，由易到難，簡(jiǎn)單到復(fù)雜的階梯遞進(jìn)式訓(xùn)練模式。本文基于人工智能+多平臺(tái)對(duì)全周期臨床思維系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行闡述，為住培醫(yī)師臨床思維培養(yǎng)提供方法借鑒，也為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)合格的高質(zhì)量醫(yī)學(xué)人才提供很好的教學(xué)途徑。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

通過分析住培醫(yī)師臨床思維訓(xùn)練實(shí)際應(yīng)用的具體需求，結(jié)合住培教學(xué)專業(yè)工作的特點(diǎn)以及人工智能的相關(guān)前沿技術(shù)[4]，筆者開發(fā)出基于人工智能的多平臺(tái)住培醫(yī)師臨床思維系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括帶教老師管理、學(xué)員管理、成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析、虛擬病例管理、系統(tǒng)后臺(tái)管理子系統(tǒng)，具體功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

1.1 整體架構(gòu)分析

本系統(tǒng)基于B/S前后端分離設(shè)計(jì)的架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，帶教老師和學(xué)員僅利用瀏覽器就能運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)于配置低、年代久的電腦也能流暢運(yùn)行，為科室節(jié)省了運(yùn)營成本。前端技術(shù)使用的是HTML5+ CSS+JavaScript+VUE+Element UI對(duì)交互頁面進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，后端技術(shù)采用SSM（ Spring+SpringMVC+MyBatis）框架及JAVA語言開發(fā)，在Windows server2012 R2服務(wù)器Tomcat環(huán)境上部署Web項(xiàng)目，數(shù)據(jù)庫采用目前命令執(zhí)行速度很快的MySQL，由于血液透析系統(tǒng)整體流程復(fù)雜程度不高，采用SSM框架能夠很快搭建系統(tǒng)原型。

1.2 帶教老師管理

帶教老師可以利用客觀題庫隨機(jī)抽取試題組成試卷，在虛擬病例庫里抽取任一學(xué)科病例連同客觀題形成一次考試的試卷。老師在形成試卷后可以選擇學(xué)員的考試方式（PC端或無線端）、時(shí)間、限制條件等，實(shí)現(xiàn)合理安排考試，考試結(jié)束后客觀考題能夠自動(dòng)計(jì)算成績(jī)，病例考題也能夠根據(jù)學(xué)員的操作自動(dòng)生成分?jǐn)?shù)。帶教老師可以查看所有虛擬病例庫，對(duì)學(xué)員賬戶進(jìn)行管理，包括學(xué)員認(rèn)證和密碼重置。系統(tǒng)已與通信運(yùn)營商做了對(duì)接，在系統(tǒng)里已預(yù)設(shè)了多條發(fā)布考試的短信通知內(nèi)容。帶教老師只需要按照實(shí)際情況做好修改，在發(fā)布考試時(shí)可以選擇是否啟用短信通知，當(dāng)選擇通信通知時(shí)，系統(tǒng)后端會(huì)將已編輯好的短信內(nèi)容，根據(jù)已選擇的學(xué)員手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行發(fā)送短信。短信平臺(tái)請(qǐng)求方式為POST，人參是通信運(yùn)營商分配的賬號(hào)id、賬號(hào)密碼、學(xué)員手機(jī)號(hào)、短信內(nèi)容．出參是發(fā)送成功與否標(biāo)志位（0為成功，其他為失?。惓Ｌ崾?、布爾類型的結(jié)果集。當(dāng)提示短信發(fā)送成功后，短信平臺(tái)接口會(huì)返回成功結(jié)果，否則返回其他值就是失敗。

1.3 學(xué)員管理

學(xué)員可以通過PC端WEB版本或無線端App/微信小程序方式進(jìn)行虛擬病例、客觀試題的練習(xí)和考試，在公開練習(xí)的虛擬病例上可以進(jìn)行練習(xí)效果評(píng)價(jià)。學(xué)員在登錄系統(tǒng)輸入密碼時(shí)，系統(tǒng)使用MD5加密算法進(jìn)行加密，增加賬戶安全性。學(xué)員使用的虛擬病例，可以進(jìn)行在模擬情景進(jìn)行問診、查體、輔助檢查、治療等操作。在模擬情景中，虛擬患者會(huì)根據(jù)學(xué)員給予的治療，病情能夠隨之演變[5]。

1.4 成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析

帶教老師可以統(tǒng)計(jì)和分析學(xué)員的考試情況，包括通過率、平均分、成績(jī)差異、排名等。利用人工智能相關(guān)算法能詳細(xì)分析學(xué)員的臨床思維診療能力，如問診能力、體格檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查選擇準(zhǔn)確度、疑診辨識(shí)能力、診斷鑒別能力等。

1.5 虛擬病例管理

根據(jù)住院規(guī)范化培訓(xùn)全周期各階段不同時(shí)期的要求，對(duì)虛擬病例按淺到深，從易到難，分層遞進(jìn)式設(shè)計(jì)、創(chuàng)建與管理。管理員根據(jù)臨床專家反饋的情況，可以對(duì)虛擬病例進(jìn)行修改與調(diào)整。虛擬病例在實(shí)操的過程中根據(jù)模擬治療情況，多病程病例可以模擬病情演變。虛擬病例可以在PC端或無線端供學(xué)員自學(xué)或考試。學(xué)員在考試時(shí)有可能有意無意退出考試界面，系統(tǒng)需在學(xué)員退出考試界面時(shí)做及時(shí)提醒，并在關(guān)閉考試界面記錄當(dāng)前考試剩余時(shí)間及試卷狀態(tài)。當(dāng)學(xué)員返回考試時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)當(dāng)前時(shí)間白動(dòng)計(jì)算學(xué)員考試剩余時(shí)間，若超過考試結(jié)束時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)交卷。臨床思維訓(xùn)練系統(tǒng)（學(xué)生端）考試界面如圖2所示。

1.6 系統(tǒng)后臺(tái)管理

管理員可以對(duì)學(xué)員和帶教老師進(jìn)行賬戶創(chuàng)建、權(quán)限分配、密碼初始化。為了用戶的隱私安全，系統(tǒng)對(duì)密碼進(jìn)行不可逆加密處理，管理員不能查看用戶的密碼，僅能對(duì)用戶密碼重置。試題庫分為主觀和客觀題，涵蓋各個(gè)住培基地?？扑蟮脑囶}，如出科考核、執(zhí)業(yè)醫(yī)考試、住院醫(yī)師招錄及培訓(xùn)階段考核等，支持標(biāo)準(zhǔn)題庫的導(dǎo)入。可以對(duì)醫(yī)療機(jī)構(gòu)整體情況統(tǒng)計(jì)，包括學(xué)員、帶教老師和學(xué)習(xí)虛擬病例情況。

2 人工智能與系統(tǒng)功能融合

2.1 醫(yī)療大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

醫(yī)療數(shù)據(jù)中心有持續(xù)多年的患者全病程病歷數(shù)據(jù)，但病歷歸屬于哪些類型疾病不是很明確，僅是按照時(shí)間先后進(jìn)行歸集，所以利用機(jī)器學(xué)習(xí)的支持向量機(jī)算法將醫(yī)療數(shù)據(jù)中心的大數(shù)據(jù)病歷數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，可以得到準(zhǔn)確的各疾病類型病歷數(shù)據(jù)，便于后續(xù)虛擬病例庫的建立。

2.2 聚類算法構(gòu)建虛擬病例

利用機(jī)器學(xué)習(xí)的聚類算法應(yīng)用于相關(guān)體格檢查、輔助檢查和治療信息的歸集，體格檢查包括心、胸、肺、四肢等信息，輔助檢查包括實(shí)驗(yàn)室檢查、放射檢查、心電檢查等，治療信息包括給藥、各項(xiàng)物理治療、飲食以及各級(jí)護(hù)理等。由于上述數(shù)據(jù)在醫(yī)療數(shù)據(jù)中心都是分散在各個(gè)病歷檔案里面，需要在分類病歷數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再將查體、輔助檢查和治療數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類歸集，才能用于虛擬病例的建立。

2.3 自然語言處理融合電子病歷素材

利用機(jī)器學(xué)習(xí)的自然語言處理技術(shù)，對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)中心的病歷信息進(jìn)行挖掘利用。在醫(yī)療數(shù)據(jù)中心，病歷數(shù)據(jù)不完全是結(jié)構(gòu)化的，因此很多非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)是不能直接用于虛擬病例的構(gòu)建，因?yàn)闊o法解析“整段”病歷信息的意義。因此需利用自然語言處理技術(shù)對(duì)病歷的主訴、病情描述、病史等信息進(jìn)行分析處理，得出可利用的數(shù)據(jù)，為構(gòu)建虛擬病例庫提供模擬情景所需素材。

2.4 DevOps模型利于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

利用DevOps軟件開發(fā)模型，項(xiàng)目組開發(fā)成員不斷進(jìn)行持續(xù)開發(fā)、測(cè)試、集成、部署和監(jiān)控臨床思維系統(tǒng)在PC端和無線端的開發(fā)。在開發(fā)階段，即編寫程序代碼，通過使用CJiclah工具維護(hù)不同版本的源代碼，利用Maven．（;radle等工具來打包代碼到可執(zhí)行文件中，這些文件可以轉(zhuǎn)發(fā)給自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試階段，已經(jīng)編寫好的源代碼被持續(xù)的利用自動(dòng)化測(cè)試工具進(jìn)行測(cè)試，確保各項(xiàng)功能沒有缺陷，一旦測(cè)試通過將與現(xiàn)有代碼進(jìn)行集成。在集成階段，將新功能源代碼與現(xiàn)有代碼進(jìn)行集成，利用Jenkins持續(xù)集成工具將最新代碼自動(dòng)部署到服務(wù)器。在持續(xù)部署階段，將已經(jīng)測(cè)好無缺陷的代碼持續(xù)的部署在正式生產(chǎn)服務(wù)器上。在持續(xù)監(jiān)控階段，利用監(jiān)控軟件如New Relic幫助密切監(jiān)視應(yīng)用程序和服務(wù)器，主動(dòng)檢查系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以提高軟件的質(zhì)量。

3 結(jié)語

住培醫(yī)師臨床思維的培養(yǎng)模式已從傳統(tǒng)的線下參與分管床位、小講課、病例討論、病例分析、查房和專題學(xué)術(shù)講座等形式，轉(zhuǎn)為部分利用線上PC端或App無線端的臨床思維訓(xùn)練系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。但由于通過信息化手段進(jìn)行模擬情景的臨床思維訓(xùn)練過程標(biāo)準(zhǔn)病例庫內(nèi)容匱乏、智能化程度不高、跨平臺(tái)應(yīng)用和互通性不足以及規(guī)培期間臨床思維培養(yǎng)無明確規(guī)劃與引導(dǎo)等問題，對(duì)于住培醫(yī)師的臨床思維培養(yǎng)還存在局限性，需要利用人工智能相關(guān)技術(shù)、信息化相關(guān)技術(shù)和住院醫(yī)師規(guī)范化整個(gè)周期教學(xué)管理理念，開發(fā)出PC端和無線端相統(tǒng)一的臨床思維訓(xùn)練平臺(tái)，形成學(xué)員線上學(xué)習(xí)與考核，帶教老師線下指導(dǎo)的020臨床思維培養(yǎng)模式，建立覆蓋面廣、具有地區(qū)特色的標(biāo)準(zhǔn)化虛擬病例庫，開展基于人工智能多平臺(tái)全周期的臨床思維培養(yǎng)模式推廣應(yīng)用，不僅為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)合格的高質(zhì)量醫(yī)學(xué)人才提供很好的教學(xué)途徑，還提高帶教老師的教學(xué)水平，形成一個(gè)良性的教與學(xué)循環(huán)，最終提高了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的整體臨床醫(yī)療水平，為健康柳州建設(shè)和健康廣西建設(shè)提供良好的醫(yī)療人才保障。

參考文獻(xiàn)

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（編輯姚鑫）