基于電子病歷的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【關(guān)鍵詞】電子病歷；中醫(yī)診療；中心決策；分析系統(tǒng)

引言

目前傳統(tǒng)的紙質(zhì)病歷逐漸演變?yōu)閿?shù)字化的電子病歷，為中醫(yī)診療帶來了革命性的變化，為醫(yī)護(hù)人員提供了更高效、精準(zhǔn)的患者信息管理和醫(yī)療決策支持。中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)能夠很好地整合、分析和展現(xiàn)電子病歷中的關(guān)鍵信息，為中醫(yī)診療過程提供智能、科學(xué)的輔助決策[1]。本文將先進(jìn)的技術(shù)與中醫(yī)醫(yī)療實(shí)踐相融合，基于電子病歷設(shè)計(jì)了一種新的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)，對硬件和軟件架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過在中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心引入先進(jìn)的決策分析技術(shù)，提升醫(yī)療決策的準(zhǔn)確性、效率和個(gè)性化水平。

一、基于電子病歷的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的基于電子病歷的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)硬件主要由服務(wù)器、存儲器、數(shù)據(jù)采集器以及處理器組成，服務(wù)器是系統(tǒng)的核心組件，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和處理整個(gè)中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)的運(yùn)行，通過接收和響應(yīng)用戶請求，協(xié)調(diào)中醫(yī)診療數(shù)據(jù)的傳輸和處理，提供決策分析服務(wù)。存儲器用于存儲系統(tǒng)所需的各種數(shù)據(jù)，包括電子病歷、決策分析模型、中間結(jié)果等，為用戶提供快速的數(shù)據(jù)訪問和檢索，以支持系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和高效性。數(shù)據(jù)采集器是連接外部數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的橋梁，負(fù)責(zé)從各個(gè)數(shù)據(jù)源收集醫(yī)療數(shù)據(jù)，將其整合并送入系統(tǒng)進(jìn)行后續(xù)的處理和分析。處理器是系統(tǒng)的計(jì)算引擎，負(fù)責(zé)執(zhí)行各種數(shù)據(jù)處理、分析和決策計(jì)算，它影響系統(tǒng)的計(jì)算性能、并發(fā)處理能力以及決策分析的速度和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)內(nèi)部的硬件組件共同協(xié)作，構(gòu)成了一個(gè)功能完整、高效運(yùn)行的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)，從而提升中醫(yī)醫(yī)療服務(wù)的水平和質(zhì)量[2]。

（一）服務(wù)器架構(gòu)

設(shè)計(jì)服務(wù)器架構(gòu)需要綜合考慮系統(tǒng)的性能、可伸縮性、安全性和可靠性等方面，服務(wù)器架構(gòu)由前端服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、負(fù)載均衡器、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、防火墻、入侵檢測系統(tǒng)組成。前端服務(wù)器使用Web服務(wù)器，用于處理用戶界面的請求和響應(yīng)，負(fù)責(zé)接收用戶輸入、展示數(shù)據(jù)和與用戶交互。通過Java應(yīng)用服務(wù)器處理業(yè)務(wù)邏輯，執(zhí)行中醫(yī)診療數(shù)據(jù)分析和決策算法[3]。使用高性能的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，考慮數(shù)據(jù)庫集群以提高可伸縮性和容錯(cuò)性，存儲電子病歷和相關(guān)數(shù)據(jù)。通過SSD存儲設(shè)備提高數(shù)據(jù)讀寫速度，實(shí)施有效的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)策略，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。負(fù)載均衡器用于平衡前端和應(yīng)用服務(wù)器之間的負(fù)載，提高系統(tǒng)性能和可伸縮性。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)確保服務(wù)器之間的快速和安全通信，考慮使用虛擬專用云（VPC）等技術(shù)隔離不同的網(wǎng)絡(luò)部分。部署防火墻、入侵檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密，確保患者隱私和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性[4]。

（二）存儲器設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)存儲器時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)的安全性、訪問速度、容量需求以及備份和恢復(fù)策略。使用固態(tài)硬盤（SSD）提高數(shù)據(jù)讀寫速度，對于大容量數(shù)據(jù)存儲，結(jié)合使用傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤（HDD）和SSD，采用層次存儲結(jié)構(gòu)。存儲器電路圖如下圖1所示：

部署RAID（冗余磁盤陣列）提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性和可靠性。實(shí)施定期的數(shù)據(jù)備份策略，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，同時(shí)使用遠(yuǎn)程備份或云存儲，防止因地點(diǎn)問題導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。通過數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)以節(jié)省存儲空間，實(shí)施數(shù)據(jù)加密，保護(hù)敏感醫(yī)療數(shù)據(jù)的隱私。根據(jù)預(yù)期的數(shù)據(jù)增長率規(guī)劃存儲容量，確保系統(tǒng)具有足夠的擴(kuò)展性[5]。存儲器內(nèi)部加入冗余存儲設(shè)備，引入多路徑存儲提高了系統(tǒng)的可靠性和高可用性。

（三）數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部含有多種數(shù)據(jù)傳輸方式，包括實(shí)時(shí)傳輸、批量傳輸或定期傳輸。使用安全的通信協(xié)議，如HTTPS，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的保密性和完整性。根據(jù)系統(tǒng)需求確定數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性要求是否需要即時(shí)處理，并使用異步處理機(jī)制避免對主系統(tǒng)的性能影響。采集器接口可以與各種醫(yī)療設(shè)備和傳感器連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫集成。使用標(biāo)準(zhǔn)化的接口和協(xié)議，簡化集成過程。數(shù)據(jù)采集器中添加持久性存儲，實(shí)施緩存機(jī)制，防止數(shù)據(jù)丟失，確保即使在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下也能保留數(shù)據(jù)[6]。

（四）處理器設(shè)計(jì)

選擇高性能的多核處理器，以滿足系統(tǒng)的計(jì)算需求。根據(jù)系統(tǒng)的并發(fā)性能需求，選擇具有足夠核心數(shù)的處理器。使用Intel的Xeon系列的處理器架構(gòu)，獲得更好的性能和能效比，同時(shí)使用二級緩存和三級緩存，提高數(shù)據(jù)訪問速度。處理器能夠多線程處理數(shù)據(jù)，提高并發(fā)處理能力，同時(shí)具備主動處理和被動處理兩種模式。

使用超線程技術(shù)或類似的技術(shù)，充分利用處理器資源。處理器能夠支持足夠的內(nèi)存帶寬，滿足系統(tǒng)對大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的需求[7]。注意處理器的功耗和散熱特性，確保系統(tǒng)能夠有效冷卻，特別是在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中。引入云服務(wù)，確保所選處理器與云服務(wù)提供商的平臺兼容，并能夠最大程度地發(fā)揮云計(jì)算的優(yōu)勢。

二、基于電子病歷的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)后，根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件流程，通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)決策顯示實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)軟件操作流程。

（一）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集的來源包括醫(yī)院信息系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、患者設(shè)備、傳感器、外部數(shù)據(jù)庫等，因此首先要識別數(shù)據(jù)采集來源，開發(fā)與各種數(shù)據(jù)源設(shè)備的接口，確保系統(tǒng)可以與醫(yī)療設(shè)備和信息系統(tǒng)進(jìn)行通信，遵循標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的互操作性。設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)能夠及時(shí)獲取最新的醫(yī)療信息，對于非實(shí)時(shí)需求數(shù)據(jù)，實(shí)施批量數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，降低系統(tǒng)負(fù)擔(dān)和提高效率，將不同來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化，確保系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)格式的一致性，使用安全的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，如HTTPS，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，加密敏感數(shù)據(jù)，確?；颊唠[私得到保護(hù)。獲取的采集信息如公式（1）：

公式（1）中 ， 分別表示觀測值和預(yù)測值。在數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和驗(yàn)證，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，處理異常數(shù)據(jù)，記錄并報(bào)告問題以供后續(xù)解決。將清洗、驗(yàn)證、轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)的分析和決策過程。記錄數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)信息，包括數(shù)據(jù)來源、時(shí)間戳、采集者等，以便追溯和審計(jì)。實(shí)施異常處理機(jī)制，對于采集過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤或異常情況，進(jìn)行記錄和通知相關(guān)人員。確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與整個(gè)中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的其他部分進(jìn)行有效集成，支持全面的數(shù)據(jù)分析和決策[8]。

（二）數(shù)據(jù)挖掘

確定要解決的具體問題或目標(biāo)，例如，預(yù)測患者疾病風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化治療方案、改善患者流程等，從數(shù)據(jù)倉庫中獲取和準(zhǔn)備需要進(jìn)行挖掘的數(shù)據(jù)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、頻繁模式挖掘新特征，將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和測試集，評估挖掘模型的性能。使用訓(xùn)練集對選擇的算法進(jìn)行模型訓(xùn)練，調(diào)整模型參數(shù)提高性能。通過準(zhǔn)確性、召回率、精確度等指標(biāo)，評估模型的性能，考慮模型的泛化能力，確保在新數(shù)據(jù)上的表現(xiàn)良好。解釋模型的結(jié)果，理解模型對數(shù)據(jù)的影響，利用可視化工具展示挖掘結(jié)果，使其更易理解和傳達(dá)。挖掘后的醫(yī)療數(shù)據(jù)信息如公式（2）所示：

公式（2）中，R表示檢測的醫(yī)療數(shù)據(jù)識別權(quán)限；x表示單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)輸入量；e表示相關(guān)數(shù)據(jù)檢測防御量化差值；s表示待展示規(guī)則數(shù)據(jù)量級水平；t表示檢測時(shí)長；δ表示數(shù)據(jù)特征指標(biāo)；A1、A2分別表示存儲前后的數(shù)據(jù)量。

將訓(xùn)練好的模型部署到實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，以便實(shí)時(shí)進(jìn)行預(yù)測和決策支持，確保模型的穩(wěn)定性和可靠性。建立監(jiān)控機(jī)制，監(jiān)測模型在實(shí)際應(yīng)用中的性能，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行中的反饋信息，對模型進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。將從數(shù)據(jù)中挖掘出的知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動和決策，以優(yōu)化中醫(yī)診療流程和提高患者護(hù)理質(zhì)量。

三、實(shí)驗(yàn)研究

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于電子病歷的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用效果，設(shè)定對比實(shí)驗(yàn)，選用本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。使用負(fù)載測試工具模擬多用戶同時(shí)訪問系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行性能調(diào)優(yōu)，評估系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖2所示：

根據(jù)圖2可知，本文設(shè)計(jì)的基于電子病歷的中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間低于傳統(tǒng)系統(tǒng)，能夠在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)響應(yīng)。電子病歷系統(tǒng)能夠支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，使得系統(tǒng)始終處于最新的狀態(tài)，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，不再需要手動或周期性地更新數(shù)據(jù)，從而減少了數(shù)據(jù)同步和處理的時(shí)間延遲。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理和更新使系統(tǒng)能夠更迅速地響應(yīng)用戶請求，提高了整體的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度，基于電子病歷的系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)和高效的存儲結(jié)構(gòu)，能夠更快速地檢索和訪問大規(guī)模的醫(yī)療數(shù)據(jù)，相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)的平面文件或簡單數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)化可以顯著提升響應(yīng)速度。高效的數(shù)據(jù)存儲和檢索機(jī)制確保了在用戶提出查詢或請求時(shí)，系統(tǒng)能夠快速地定位和獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)訪問的時(shí)間開銷。

結(jié)束語

中醫(yī)診療數(shù)據(jù)中心決策分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是對傳統(tǒng)中醫(yī)醫(yī)療模式的創(chuàng)新性嘗試，旨在借助先進(jìn)的信息技術(shù)手段，全面提升中醫(yī)醫(yī)療服務(wù)的水平和質(zhì)量。本文通過詳細(xì)探討系統(tǒng)的硬件、軟件架構(gòu)以及關(guān)鍵功能模塊，為中醫(yī)醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供一個(gè)全面、高效、安全的信息化解決方案。通過數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)了患者信息的全面整合；通過數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療數(shù)據(jù)的深度分析；通過數(shù)據(jù)加密，確保了患者隱私和醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性；最終，通過數(shù)據(jù)決策顯示，為醫(yī)護(hù)人員和決策者提供了直觀、智能的決策支持。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過提供實(shí)時(shí)、可視的數(shù)據(jù)決策支持，改變傳統(tǒng)中醫(yī)醫(yī)療服務(wù)的模式，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、精準(zhǔn)的中醫(yī)治療方案，使中醫(yī)醫(yī)護(hù)人員能夠更靈活、更精準(zhǔn)地應(yīng)對各種患者情況，為患者提供更為人性化和高效的醫(yī)療體驗(yàn)。