面向慢性非傳染病綜合防控云平臺的開發(fā)與應(yīng)用

陳平，帥仁俊，郭漢，蘇逸飛

1. 南京市衛(wèi)生信息中心，江蘇 南京 210003；2. 南京工業(yè)大學 計算機科學與技術(shù)學院，江蘇 南京 211816

引言

目前，很多人面臨著工作壓力大、生活不規(guī)律的問題，導致我國慢性病形勢越發(fā)嚴峻。按照現(xiàn)在的形勢發(fā)展下去，未來20年里，中國慢性病還會增長2～3倍，且呈年輕化趨勢，因此慢性病防治工作慢不得。針對日益龐大的慢性病人群，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)建一體化綜合防治體系將成為慢性病防治發(fā)展的趨勢[1-2]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代背景下，O2O+大數(shù)據(jù)在疾病監(jiān)控、輔助決策、健康管理等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，是今后智慧醫(yī)療發(fā)展的重點趨勢[3]。

目前，多項新興IT技術(shù)的出現(xiàn)使得多年來傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)中難以解決的問題，即資源配置不平衡與信息獲取不對稱，有望通過醫(yī)療業(yè)務(wù)流程的重塑、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及人工智能等新的技術(shù)的應(yīng)用來得到改善甚至解決。讓基于IT技術(shù)的面向醫(yī)療與保健信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通與全數(shù)據(jù)共享成為現(xiàn)實，并且可形成事前、事中、事后的閉環(huán)式管理系統(tǒng)[4]。

1 總體目標

防控云平臺將分散在“南京都市圈”的各個醫(yī)療衛(wèi)生單位的診療與健康信息重組在一起，形成慢病防治數(shù)據(jù)中心；對高血壓、糖尿病等相關(guān)文獻資料、臨床數(shù)據(jù)、基層醫(yī)療數(shù)據(jù)等進行整合，形成具有地區(qū)特色的可供咨詢使用的慢病本體知識庫，智能給出建議進行提醒干預(yù)，智能推薦互動學習；并通過大數(shù)據(jù)分析，為居民提供個性化的醫(yī)療康復保健服務(wù)；完成對慢性病高危人群及患者的遠程監(jiān)控與及時防治。

2 防控云架構(gòu)

防控云系統(tǒng)架構(gòu)包括人機交互、云平臺、知識平臺和個人健康檔案平臺四個部分。防控云平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 防控云平臺系統(tǒng)架構(gòu)

3 構(gòu)建過程中的關(guān)鍵問題

防控云平臺的關(guān)鍵問題有四個，包括患者怎么使用云平臺、云平臺怎么將患者和各級醫(yī)療機構(gòu)聯(lián)系、云平臺對輸入數(shù)據(jù)的處理以及大數(shù)據(jù)知識庫的構(gòu)建。

3.1 患者怎么使用云平臺

為了讓患者更好地利用云平臺，我們開發(fā)了面向患者及醫(yī)生的APP產(chǎn)品。利用手機 App 改變傳統(tǒng)尋醫(yī)模式。

3.1.1 患者端“健康南京”手機APP

患者端“健康南京”APP包含網(wǎng)上醫(yī)院、醫(yī)院診療、健康運動、患者樂園、慢病工具五個板塊。網(wǎng)上醫(yī)院板塊包括：健康咨詢、醫(yī)患互動、上門服務(wù)等功能；醫(yī)院診療板塊包括：預(yù)約、掛號、繳費、報告、住院、評價等功能；健康運動板塊包括：通過互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程監(jiān)測個人生命體征，如血壓、心率、體溫、體重、血糖、胎心等功能；患者樂園板塊包括：包含高血壓、糖尿病等專有的慢病論壇，網(wǎng)上患者學校、健康宣教功能，為慢病提供一個交流，咨詢，緩解患病期間壓力，分享康復經(jīng)驗的交流平臺，同時包含網(wǎng)上商城提供專有設(shè)備的自有購置服務(wù)；慢病工具板塊包括：康復計劃、飲食指導、藥品配送等功能。

3.1.2 醫(yī)生端“健康南京”手機APP

醫(yī)生端“健康南京”APP包含輔助診斷、慢病聯(lián)盟、醫(yī)醫(yī)互動、行政辦公四大板塊。輔助診斷板塊包括：胎心判讀、心電判讀等功能；慢病聯(lián)盟板塊包括：咨詢、預(yù)約、會診、轉(zhuǎn)診、聯(lián)合門診、宣教、隨訪等功能；醫(yī)醫(yī)互動板塊包括：包含醫(yī)生之間互相交流的社交模塊，視頻培訓、發(fā)布考試通知等功能；行政辦公板塊包括：新聞公告、審批。APP醫(yī)患互動流程如圖2所示。

圖2 APP醫(yī)患互動流程

3.2 云平臺怎么將患者和各級醫(yī)療機構(gòu)聯(lián)系

醫(yī)療保健O2O（Online To Offline線上到線下）技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接慢病患者、醫(yī)療機構(gòu)、保健機構(gòu)、社區(qū)醫(yī)院、社區(qū)康復中心全程，依托“南京都市圈”慢性非傳染病綜合防控云平臺及大數(shù)據(jù)分析中心實現(xiàn)從線下的掛號、預(yù)約、繳費、排隊、報告、咨詢、體征測量到線上的轉(zhuǎn)變，線下僅做醫(yī)院診療、上門診療、現(xiàn)場干預(yù)等醫(yī)療業(yè)務(wù)。

3.2.1 建立O2O慢病管理體系

在慢病管理領(lǐng)域創(chuàng)新引入O2O概念，將部分線下診療功能移植到線上[4]，通過平臺進行大數(shù)據(jù)分析，篩選出慢病保健重點干預(yù)人群，進行線下一對一服務(wù)，擴大慢病保健管理范圍，提高慢病保健針對性和準確性。

3.2.2 建立O2O移動醫(yī)保支付體系

依托互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)時代下的家庭醫(yī)療云服務(wù)模式，通過支付寶生活號及信用先診療后付費模式，將慢病醫(yī)保的支付環(huán)節(jié)實現(xiàn)線上與線下融合[5]，實現(xiàn)慢病從尋醫(yī)、呼叫、診治、康復、保健費用支付及藥物配送全過程手機聯(lián)接，形成一個慢病與醫(yī)生、治療、藥物緊密相連的醫(yī)患診治閉環(huán)。

3.3 云平臺對輸入數(shù)據(jù)的處理

防控云平臺中的數(shù)據(jù)處理步驟包括：首先對輸入的數(shù)據(jù)進行自然語言處理；實現(xiàn)電子病歷后結(jié)構(gòu)化；對輸入數(shù)據(jù)的語義進行語義識別；在數(shù)據(jù)庫中智能搜索；根據(jù)搜索的結(jié)果給出智能應(yīng)答。

輸入數(shù)據(jù)的自然語言處理包括語料預(yù)處理，特征工程和模型訓練部分。具體步驟：① 利用基于統(tǒng)計的方法標注輸入數(shù)據(jù)的詞性；② 采用谷歌的Word2Vec模型將其轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的詞向量；③ 進行文本特征選擇，選擇合適的、表達能力強的特征；④ 通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行分類。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點就是對噪聲數(shù)據(jù)有較好適應(yīng)能力，并且對未知數(shù)據(jù)也具有較好的預(yù)測分類能力。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖，見圖3。

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

3.4 大數(shù)據(jù)知識庫的創(chuàng)建

防控云平臺以海量文獻及診療指南為基礎(chǔ)，形成三大關(guān)系型知識庫，并通過 OWL 技術(shù)轉(zhuǎn)換為可用于智能咨詢的老年及慢病本體知識庫。其中關(guān)系型知識庫包括：整合海量文獻形成國內(nèi)外文獻知識庫；依據(jù)臨床指南、藥理指南、檢驗檢查指南、醫(yī)療質(zhì)量、規(guī)范、安全規(guī)則庫等形成診療指南知識庫。

建設(shè)一種基于大數(shù)據(jù)與人工智能的患者產(chǎn)學科智能問診本體知識庫，并通過OWL技術(shù)將關(guān)系型知識庫轉(zhuǎn)換為可用于智能問診的患者本體知識庫。圖4為本體知識庫圖。

圖4 本體知識庫

4 防控云平臺七大云服務(wù)功能

通過以上四大關(guān)鍵技術(shù)的解決，防控云平臺實現(xiàn)了各機構(gòu)之間互聯(lián)互通、信息共享，為“南京都市圈”慢病患者提供醫(yī)療保健服務(wù)[6]。通過“南京都市圈”慢性非傳染病綜合防控云平臺建立就醫(yī)云、支付云、分級診療云、健康云、社交云、人工智能云、產(chǎn)業(yè)云七大云服務(wù)。七大云服務(wù)之間數(shù)據(jù)共享。

4.1 就醫(yī)云

就醫(yī)云包括：預(yù)約、掛號、報告查看和送藥上門四部分。通過“南京都市圈”慢性非傳染病綜合防控云平臺，患者可以按照區(qū)域規(guī)劃進行社區(qū)康復、保健預(yù)約，或向上級醫(yī)療機構(gòu)進行就診預(yù)約與掛號繳費，醫(yī)生接診后調(diào)閱數(shù)字化電子健康檔案（Electronic Health Record，EHR）。

4.2 支付云

解決以前的醫(yī)保收費難的困局，在支付環(huán)節(jié)打通上門服務(wù)的障礙[7-8]。云平臺中應(yīng)用的關(guān)鍵數(shù)據(jù)技術(shù)，平臺在數(shù)據(jù)傳輸和存儲過程中全面應(yīng)用了數(shù)字簽名、金融級加密等工業(yè)級技術(shù)，保障資金的安全性。

4.3 分級診療云

分級診療云包括全科醫(yī)生、上門就診、遠程咨詢、會診、轉(zhuǎn)診和隨訪這幾個部分。慢性非傳染病綜合防控云平臺在“南京都市圈”所有慢病管理相關(guān)單位為服務(wù)對象，B/S架構(gòu)，“南京都市圈”一套云平臺服務(wù)系統(tǒng)，覆蓋區(qū)域內(nèi)區(qū)域、各市、縣、基層三級醫(yī)療機構(gòu)的分級同城與跨城會診與轉(zhuǎn)診的分級診療業(yè)務(wù)。“都市圈”分級診療業(yè)務(wù)流程圖如圖5所示。

圖5 “南京都市圈”分級診療業(yè)務(wù)流程圖

4.4 健康云

智能互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備對數(shù)字化的用戶數(shù)據(jù)利用多種不同檢測方法進行系統(tǒng)智能的判斷，并根據(jù)系統(tǒng)的判斷結(jié)果提醒和推薦用戶是否去進行身體檢查，最后經(jīng)核實確認患病后，患者到醫(yī)院檢查就診或由值班云醫(yī)生提供上門診療服務(wù)[9-11]。

4.5 社交云

記錄慢病患者的自我保健記錄、生活習慣、康復記錄、治療記錄等，作為個人電子健康檔案的有效補充與完善。

4.6 人工智能云

利用成熟的掃地機器人作為移動載體，實現(xiàn)智能居家控制與智能健康人工智能的移動化，提高交互體能的同時，避免需要不斷地重復操作，造成人體不適。

4.7 產(chǎn)業(yè)運營云

通過健康體檢，商城，保險，慈善，金融，銀醫(yī)，治未病、康復理療、養(yǎng)生保健、藥膳食療、健康養(yǎng)老等醫(yī)養(yǎng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)來促進健康事業(yè)與健康產(chǎn)業(yè)有機銜接，建立覆蓋全生命周期、內(nèi)涵豐富、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的健康產(chǎn)業(yè)體系[12-13]。

5 安全設(shè)計

防控云平臺的核心交換機的旁路部署數(shù)據(jù)庫審計系統(tǒng)，用于監(jiān)視并記錄網(wǎng)絡(luò)中的各類操作，偵察系統(tǒng)中存在的現(xiàn)有和潛在的威脅，實時地綜合分析出網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的安全事件。在此模式下，通過基于唯一身份標識的集中賬號與訪問控制策略與各服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無縫連接，實現(xiàn)集中精細化運維操作管控與審計，最終實現(xiàn)統(tǒng)一賬戶管理、統(tǒng)一身份認證、統(tǒng)一管理授權(quán)、統(tǒng)一運維審計。安全系統(tǒng)以統(tǒng)一格式的日志形式進行集中存儲和管理，同時保留原始的日志信息和日志格式，以便事后分析取證用，并結(jié)合豐富的日志分析綜合顯示功能，實現(xiàn)對信息系統(tǒng)整體安全狀況的全面管理，從而有效保障數(shù)據(jù)安全。

6 應(yīng)用效果

6.1 云平臺應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，防控云平臺的Web前端可支持至少百位用戶同時并行操作，多個分析作業(yè)的并行進行，已經(jīng)成功地服務(wù)于11600多個病人，患者都有較好的反饋。本體知識庫里的內(nèi)容也在進行增加和更新。數(shù)據(jù)庫已經(jīng)存儲了11600多例病人信息，并以每個城市每天10例的速率在增加。2017年四個季度云平臺病人數(shù)據(jù)量依次為：316、2154、3975、6137例，到了2018年前三個季度分別為：8094、10167、11654例。

6.2 引入O2O醫(yī)療保健技術(shù)

傳統(tǒng)的線下掛號、預(yù)約、繳費、排隊和報告的方式花費時間，浪費資金。而現(xiàn)在手機、電腦等已經(jīng)普及。線下僅做醫(yī)院診療、上門診療、現(xiàn)場干預(yù)等醫(yī)療業(yè)務(wù)，將流程及輔助工作交由信息化手段實現(xiàn)，使線上線下得到有機融合，進一步優(yōu)化診療流程，方便慢病，節(jié)約資源，節(jié)省時間，改善現(xiàn)場診療秩序，提高醫(yī)患雙方效率。

6.3 建立慢病本體知識庫系統(tǒng)

慢病本體知識庫將不同系統(tǒng)、不同數(shù)據(jù)庫、不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)整合重組成標準化數(shù)據(jù)全集。為智能咨詢的實現(xiàn)提供基礎(chǔ)支撐，實現(xiàn)了慢病患者隨時自診及快速獲取病情，提高醫(yī)生工作效率，提升診斷質(zhì)量，同時推動“大數(shù)據(jù)+醫(yī)療”平臺朝著移動化、聚合化、個性化和服務(wù)化演進。

7 總結(jié)與討論

本文通過基于互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)和具備大數(shù)據(jù)分析能力的“南京都市圈”慢性非傳染病綜合防控云平臺，為目標人群的不同慢病狀態(tài)及患病期間提供全程健康監(jiān)護服務(wù)，同時響應(yīng)衛(wèi)健委，采用智能尋醫(yī)及在線支付等優(yōu)化流程，簡化環(huán)節(jié)，創(chuàng)新掛號便民方式，解決排隊繳費問題；采取遠程輔檢、遠程醫(yī)囑處方、自動配藥及遠程派送提高工作效率、縮短慢病等候時間，實現(xiàn)了O2O診療模式。此外，綜合防控云平臺完善了慢病防治管理長效管理體系，提升大數(shù)據(jù)的利用效率，讓非專業(yè)人員也可以快速、準確、方便地開展生物信息分析，并為慢病學科的發(fā)展及精準醫(yī)療的研究創(chuàng)造數(shù)據(jù)研究價值。

云平臺目前存在以下不足：宣傳力度不夠，用戶量不多，增長速率過慢；云平臺的系統(tǒng)不夠完善，存在很多細節(jié)上的問題，比如APP優(yōu)化不完善，用戶數(shù)據(jù)上傳不實時等問題。后期發(fā)展方向：進一步實施推廣，在各級診療單位推廣云平臺，并嘗試將醫(yī)院數(shù)據(jù)導入云平臺，形成貫穿病人一生的電子健康記錄；能將慢性疾病云平臺移植到其他疾病管理領(lǐng)域，完善整個數(shù)字醫(yī)療管理系統(tǒng)。