醫院信息化：臨床決策支持系統構建*

李怡雪 韓 薇 王慶陽 江霖暉 袁克虹

(清華大學深圳研究生院 (哈爾濱醫科大學第一附屬醫院 (清華大學深圳研究生院深圳 518055) 哈爾濱 150001) 深圳 518055)(清華大學醫院管理研究院 深圳 518055) (清華大學深圳研究生院 深圳 518055)

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醫院信息化：臨床決策支持系統構建*

李怡雪 韓 薇 王慶陽 江霖暉 袁克虹

(清華大學深圳研究生院 (哈爾濱醫科大學第一附屬醫院 (清華大學深圳研究生院深圳 518055) 哈爾濱 150001) 深圳 518055)(清華大學醫院管理研究院 深圳 518055) (清華大學深圳研究生院 深圳 518055)

臨床決策支持系統是醫院信息化的一部分，本文提出一種基于電子病歷的冠心病臨床決策支持系統，對系統的結構及功能進行設計，包括前端顯示、數據庫模塊、服務器功能模塊，介紹系統的工作流程。通過該系統可以返回與待診治病例相似度高的已治愈病例，不僅有助于醫生實現個性化診療，同時對臨床路徑的發展具有推動作用。

決策支持；電子病歷；臨床路徑；個性化診療

1 引言

臨床決策支持系統是醫院信息化的一部分，它隨著信息技術的不斷發展以及臨床不斷增長的需求被提出。2007年，IBM公司開發了名為“沃森”的人工智能系統，由于其具有強大的理解自然語言的能力，可以通過詢問病人的病征、病史，使用人工智能技術、自然語言處理和分析技術，憑借其存儲的豐富的信息和數據，迅速給出診斷提示和治療意見；2011年，“沃森”以機器人醫生的身份參與到美國保健服務中；2014年開始，IBM不斷與各醫院、診所、疾病研究中心合作，將“沃森”應用到醫療的各個方面，旨在為臨床提供有效的決策支持[1-2]。2012年9月，美國紐約MetaMed公司提出以大數據、人工智能以及眾多專家為支持打造個性化醫療的想法，通過全方位了解患者的相關信息，為其提供更匹配、康復幾率更高的治療手段[3]。在臨床決策支持系統與電子病歷相結合的研究層面，Emory大學生物信息學中心的Andrew等人建立了基于電子病歷的決策支持平臺，該平臺可以將電子病歷中所有不同形式的數據標準化為統一的模型并實現不同治療方案的治療效果對比，提高醫療質量[4]；Anoop D shah等人設計了一套文本自動匹配程序，該程序可以從非結構化的電子病歷信息中提取諸如疾病診斷名稱和患者死亡原因之類的數據[5];Siddiqui等人則在電子病歷的基礎上，結合離散小波變換、主成分分析和支持向量機建立了對大腦MRI掃描圖像的結果分類，實現對醫療檢驗結果的智能區分[6]。

電子病歷(Electronic Medical Records，EMR)是指醫務人員在醫療活動過程中，使用醫療機構信息系統生成的文字、符號、圖表、圖形、數據、影像等數字化信息，能實現存儲、管理、傳輸和重現的醫療記錄。EMR是病歷的一種記錄形式，是醫療信息化的必然產物，具備傳統紙質病歷所不具備的優點，如便于保存、傳閱及進一步開發等[7-9]。EMR不僅詳細記錄了病人的臨床癥狀和治療過程，而且也是醫生經驗的載體。EMR在醫院或者醫生之間的傳閱、共享，也就意味著醫生經驗的傳遞，這對于資歷較淺的醫生來說是一個很好的學習機會，同時也能夠幫助他們更好地治療患者。目前國內對于EMR的開發大多局限于記錄患者癥狀和治療過程的層面，近年來，研究人員對于EMR信息挖掘方面的研究也有所涉足，但總體上對其進行二次開發利用以挖掘其潛在價值方面的應用仍比較少[10-11]。

隨著循證醫學的發展，臨床路徑的概念被引入到現代醫學中，作為一種高效率的診療手段被國內醫療水平較高的醫院廣泛采納[12]，作為某些病種規范化治療的依據。臨床路徑是確保醫療質量、控制醫療成本、優化醫療服務流程的管理工具，其優點是對同一類病人具有普遍適用性，但其缺點也同樣隱含在優點之中，即依靠臨床路徑治療難免忽視了患者的個體性差異，總會有部分病人偏離臨床路徑發生變異[13-17]。EMR不僅保留了醫生的治療經驗，同時也記錄了患者的個性化體征、病癥等情況，因此對于EMR的利用有助于彌補臨床路徑的不足之處。目前各醫院中存在海量的EMR數據，如何將這些數據進行有效的利用以及如何將其應用到臨床路徑管理過程中，是一個亟需解決的問題。針對以上問題，本文提出基于EMR的冠心病臨床路徑決策支持系統，采用與以往決策支持系統不盡相同的思路為醫生提供個性化決策支持，同時促進臨床路徑完善。

2 系統簡介

本系統是基于Web平臺開發的，其目的是輔助醫生進行更具個性化的冠心病診療決策。首先，對于一個新患者，醫生根據患者的病癥描述、個人體征等信息，利用本系統可以檢索到相似的病歷；其次，在檢索出的EMR中，本系統能夠統計出患者所接受的醫療檢查的種類及各自出現的頻率，將這些數據與檢索到的EMR一同反饋給醫生，從而為醫生的下一步診療決策提供建議；再次，新患者接受醫療檢查之后，醫生根據其檢查結果(影像或生化指標等)在第一步檢索出的EMR中再進行一次精確檢索，檢索到的EMR對于新患者更具有參考價值，醫生可以參考這些EMR制定針對于患者的個性化診療方案。本系統與傳統臨床決策支持系統的不同之處在于其并非提供直接的診斷治療結論，而是有針對性地提供相似度高的病例供醫生參考。

3 系統功能設計(圖1、圖2)

圖1 系統整體框架

圖2 系統詳細功能結構

3.1 前端顯示

通過統一登錄平臺登錄后的顯示頁面即前端顯示，是與用戶直接進行信息交互的窗口，主要功能有兩點：一是提供用戶各種相關信息的輸入接口，包括病人自述、檢查結果、醫學圖像等；二是作為檢索結果的輸出界面。

3.2 數據庫模塊

3.2.1 用戶權限管理及系統配置 系統用戶主要為醫生、病人及系統管理員。為了保證數據的隱私和安全性，進行各用戶的權限限定：系統管理員可以對醫生、病人用戶進行整體管理，包括添加、刪除用戶和設置用戶權限；醫生可以查看和下載詳細的病歷描述；病人僅限于查看系統按序返回的查詢結果及隱藏病歷個人信息的病歷描述，禁止下載。系統配置部分，由于本系統是基于Web平臺開發的，屬于B/S模式，所以只要用戶端網絡條件允許，就可以訪問、使用系統的相應功能。

3.2.2 數據庫的建立和維護 (1)完整的EMR數據。包括病人自述、性別、年齡、體重、家族病史等個人信息，以及治療過程中不同階段所接受的檢查及相應的結果等。(2)索引信息。本系統提供3種形式的檢索功能：一是基于關鍵字或語義的文本檢索，應用于以病人自述、個人體征信息等為相似性衡量依據的EMR檢索，即基于門診初步信息的檢索；二是基于檢查結果的特征值檢索，應用于以病人的各項檢查結果為相似性衡量依據的電子病歷檢索；三是基于內容的圖像檢索，應用于以醫學影像為相似性衡量依據的EMR檢索。對于上述檢索方式，有必要對一些被檢索目標建立索引以提高檢索效率，因此數據庫中需要包含病人門診信息、各項檢查信息和醫學影像信息等索引數據。(3)重要性分值。本系統的目的是使檢索結果返回到用戶界面時都按順序排列，而排序的依據是檢索到的EMR與新患者的情況最為相似且可參考性強，“情況相似”通過前述各種檢索過程實現，而“可參考性”則由病歷的重要性分值來衡量。影響重要性分值的因素包含醫院等級、主治醫師經驗等級等。

3.2.3 數據表 數據庫作為平臺的信息集散中心，不僅要包含可靠的EMR數據、索引數據等信息，而且結構設計也要盡量滿足數據易獲取、有助于提高搜索效率的要求。數據庫主要包含4類數據表：一是病人的基本信息表，包括病人ID、主治醫師ID、主治醫師經驗等級、主治醫院ID、主治醫院等級等；二是病人自述表，包括病人自述的完整內容、對病人自述建立的索引；三是檢查項目信息表，包括病人進行的各項檢查及其結果；四是醫學影像信息表，包括醫學影像名稱、醫學影像的存放路徑、圖像索引即圖像特征向量。4類表的關系為：病人的基本信息表為母表，病人自述表、檢查項目信息表和醫學影像信息表為子表，所有的表格唯一對應病人基本信息表中的病人ID值。

3.3 服務器功能模塊

3.3.1 檢查建議模塊 根據病人主述(包括性別、年齡、身體不適癥狀、疾病史、家族史等)在數據庫中檢索與病人主述相似的病歷并統計這些相似病歷所做的后續各項檢查項目的分布情況，從而為醫生提供后續檢查項目選擇的決策建議。

3.3.2 個性化病歷檢索模塊 本系統核心和創新所在。主要包括3個層面的檢索：關鍵字檢索、特征值檢索和圖像檢索。其中關鍵字檢索是利用關鍵字檢索技術及字符串匹配技術，根據病人主述篩選病歷(同檢查建議模塊的相似病歷的檢索過程)；特征值檢索是將關鍵字檢索出的病歷進一步篩選和排序，排序依據是檢查結果的相似度以及病歷本身的可參考價值；圖像檢索是利用基于內容的圖像檢索技術，從醫學圖像中提取特征向量進行相關性的度量。

4 系統工作流程

從工作流程來看，本系統相當于移植了臨床路徑的診療過程的一部分，模擬病人從入院就診到確診并制定診療方案的流程。結合系統相應模塊描述其工作流程，見圖3。第1步，病人在就診時，由醫生將病人自述里的關鍵字輸入到檢索界面并提交，系統將按照這些關鍵字對數據庫中病人自述的索引進行檢索，篩選出匹配的電子病歷并返回這些病人接受的醫療檢查項目及其統計頻次至用戶界面；第2步，醫生在第1步篩選結果的基礎上，利用病人接受的各項檢查項目的檢查結果進行病歷相似度計算，結合病歷本身的可參考價值進行排序，返回至用戶界面供醫生進行參考；第3步，為得到參考性更高的相似病歷，醫生可將病人的影像提交至上一步用戶界面中的圖像檢索接口，后臺應用程序將自動對圖像進行相應的預處理及特征提取，然后對數據庫中相應電子病歷的醫學圖像索引進行檢索，從而得到效果更好的匹配病歷返回至用戶界面。點擊每個EMR的鏈接可以打開含有完整數據的HTML文件。醫生可參考返回的排序較高的病歷為患者制定更具個性化的診療方案。

圖3 系統工作流程

5 結語

本系統尚未實際應用，尚處于模擬運行階段。可以應用于輔助醫生制定更具個性化的冠心病診療方案、EMR的數據挖掘及對臨床路徑的研究等領域，為提升醫生個性化診療能力及進一步開發利用EMR提供有效的途徑；同時，通過比較系統得到的相似病歷，醫生的一些隱性的經驗更容易被總結為一種顯性的共識，進而可以整合到臨床路徑中，對臨床路徑的完善也將起到推動作用。

1 金紅. 機器人醫生沃森如何改變世界？[EB/OL]. [2015-05-01]. http://www.leiphone.com/news/201501/3fplGAFluGKYEzfD.html.

2 沈曉衛. IBM 沃森: 醫生的新顧問[J]. 科技新時代, 2014,(5): 68-68.

3 創業之家. 醫療O2O案例：MetaMed主打個性化醫療[EB/OL]. [2015-02-11]. http:// www.cy 211.cn/2015/02/11870.html.

4 Post AR,Kurc T,Cholleti S,et al. The Analytic Information Warehouse(AIW):a platform for analytics using electronic health record data[J].Journal of Biomedical Informatics,2013，46(3):410-424.

5 Shan AD,Martinez C,Henmingway H. The Freetext Matching Algorithm:a computer program to extract diagnoses and causes of death from unstructured text in electronic health records[J].BMC Medical Informatics&Decision Making, 2012,(12):88.

6 Muhammad Faisal Siddiqui, Ahmed Wasif Reza, et al. An Automated and Intelligent Medical Decision Support System for Brain MRI Scans Classification[J]. Plos One, 2015, (10):8.

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8 孫沂振,沈云學,唐鶴云. 電子病歷概述[J]. 醫學信息學雜志,2009, 30(3):1-5.

9 崔泳. 電子病歷的實質到底是什么[J]. 中國信息界(e醫療),2010, (5):35.

10 穆芳潔. 國內外電子病歷的發展概況及思考[J]. 中國病案,2014,15(9):40-42.

11 劉保真,劉志國. 電子病歷的發展現狀和發展趨勢[J]. 醫療衛生裝備,2014,35(6):105-108.

12 潘哲毅,徐利民,陳國軍. 論臨床路徑理論、實施及其意義[J]. 醫院管理論壇,2013,3(1):29-32.

13 劉鵬珍, 陶紅兵, 武廣華, 等. 國內外臨床路徑變異管理的現狀分析[J]. 中華醫院管理雜志,2011, 27(2): 100-103.

14 陳忠蘭,寧寧,李明鳳,等. 臨床路徑變異研究新進展[J]. 中國醫院管理,2011,31(2):28-29.

15 魏曉瓊, 鄭顯蘭. 臨床路徑變異分析研究現狀[J]. 中國護理管理,2011, 11(7):15-17.

16 孫川, 石志成, 王立, 等. 臨床路徑在醫療改革新形勢下的應用研究[J]. 當代醫學,2009, 15(1): 1-3.

17 曹慕慧. 臨床路徑實施過程中的變異及其對策的探討[J]. 中國病案,2014,15(3):24-25.

2016年《醫學信息學雜志》編輯出版重點選題計劃

2016年本刊將繼續以“學術性、前瞻性、實踐性”為特色，及時追蹤并深入報道國內外醫學信息學領域前沿熱點，反映學科研究動態，展示學科應用成果，引領學科發展方向?，F對2016年度編輯出版重點選題策劃如下：

一、醫藥衛生體制改革與醫藥衛生信息化

1“十三五”衛生信息化建設的創新與發展；2 醫藥衛生信息規劃與發展戰略；3 區域衛生、公共衛生、基層衛生信息化建設；4 各級醫療健康信息平臺建設；5 醫療衛生信息相關標準研發、應用和落地；6 醫療衛生信息化相關安全隱私保護和法律法規；7 國外醫藥衛生信息化建設最新技術、成功經驗。

二、醫學信息技術

1 基于健康大數據的科學決策與監管；2 醫學大數據與精準醫療；3 “互聯網+”醫療；4 移動醫療、遠程醫療服務與健康管理；5 物聯網、智慧醫療技術與實現；5 各類醫學信息系統信息互通與操作銜接；6 醫學機構知識庫構建技術與方法。

三、醫學信息研究

1 醫學信息學理論及方法研究；2 醫學科技創新體系和發展戰略；3 醫學科技監測與輿情監測；4 醫藥衛生信息分析評價；5 生物醫學數據挖掘與利用、知識發現技術與實現。

四、醫學信息組織與利用

1 醫學數字圖書館發展趨勢與標準建設；2 泛在化醫學知識服務與決策咨詢服務；3 醫學知識組織的關鍵技術與發展方向；4 醫學信息交互及存取；5 醫學圖書館區域合作及資源共享模式研究。

五、醫學信息教育

1 醫學信息?？?、本科、研究生教育及繼續教育體制改革與模式創新；2 醫學信息素養及職業崗位的培養與教育；3 醫學信息課程改革與實踐；4 國外醫學信息學教育的先進經驗借鑒。

(《醫學信息學雜志》編輯部)

Hospital Informatization: Construction of the Clinical Decision Support System

LIYi-xue,

GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China;HANWei,TheFirstAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China;WANGQing-yang,GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China;JIANGLin-hui,InstituteofHospitalManagement,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China;YUANKe-hong,GraduateSchoolatShenzhen,TsinghuaUniversity,Shenzhen518055,China

Clinical Decision Support System (CDSS) is a part of hospital informatization, the paper proposes a CDSS for the coronary heart disease based on Electronic Medical Records(EMR). It designs the system structure and functions, including the front-end display, database module and server function module, and introduces the work flow of the system. This system can return cured cases highly similar to cases to be treated. It will help doctors to realize individualized treatment and promote the development of clinical pathways.

Decision support; Electronic Medical Records(EMR); Clinical pathway; Personalized treatment

2015-10-23

李怡雪，碩士，發表論文3篇；通訊作者：袁克虹，副教授，發表論文30篇。

清華大學深圳研究生院交叉基金(項目編號：JC20140001)。

R-056

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.11.002