康復(fù)醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺(tái)的構(gòu)建與應(yīng)用研究

陳迪 鄭連翔 孫作文

1 研究背景

《聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程》目標(biāo)三為：“確保健康的生活方式，促進(jìn)各年齡段人群的福祉。”發(fā)展康復(fù)服務(wù)是全面發(fā)展健康保健服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全民健康覆蓋的根本，為構(gòu)建健康服務(wù)提供系統(tǒng)，提供完善的健康服務(wù)系統(tǒng)，需要建立全面且標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

作為大健康產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，康復(fù)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)潛力巨大。本研究以互聯(lián)網(wǎng)為載體，以大數(shù)據(jù)為核心，整合醫(yī)療資源，實(shí)現(xiàn)線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)，順應(yīng)了“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”的政策導(dǎo)向，將為大健康產(chǎn)業(yè)和“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 研究目標(biāo)

2.1 康復(fù)科室數(shù)字化平臺(tái)

2.1.1 康復(fù)科室信息化現(xiàn)狀研究 現(xiàn)有康復(fù)科室信息化水平不高，存在如下問(wèn)題和不足：（1）康復(fù)臨床路徑不規(guī)范，無(wú)法對(duì)患者的體質(zhì)進(jìn)行辨證施治，且治療方案利用率低下，限制了康復(fù)醫(yī)務(wù)人員對(duì)病情的掌握，嚴(yán)重影響康復(fù)治療方案制定和實(shí)施。（2）康復(fù)醫(yī)師、治療師（物理治療、運(yùn)動(dòng)治療、作業(yè)治療、語(yǔ)言治療、心肺功能治療、假肢矯形治療）、康復(fù)護(hù)理人員之間交流存在問(wèn)題。（3）沒(méi)有信息化的解決手段極大地限制了工作效率[1]。（4）出院后的隨訪和長(zhǎng)期的病情恢復(fù)情況不能有效反饋。（5）中國(guó)醫(yī)療資源主要集中在公立醫(yī)院，因?yàn)轶w制原因?qū)儆诜怯麢C(jī)構(gòu)無(wú)法對(duì)自身好的技術(shù)、設(shè)備、服務(wù)進(jìn)行宣傳[2]。（6）基層康復(fù)醫(yī)務(wù)人員面臨康復(fù)基礎(chǔ)知識(shí)缺乏，需要培訓(xùn)的人員、內(nèi)容任務(wù)繁重的難題。

2.1.2 康復(fù)科室管理系統(tǒng) 針對(duì)普遍康復(fù)醫(yī)院提出的信息需求，該平臺(tái)以國(guó)家三級(jí)康復(fù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和《綜合醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科建設(shè)與管理指南》[3]為藍(lán)本，運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，集康復(fù)管理、服務(wù)、教學(xué)、科研于一體，打通醫(yī)院康復(fù)、社區(qū)康復(fù)和居家康復(fù)的信息鏈條，實(shí)現(xiàn)康復(fù)信息的閉環(huán)管理，驅(qū)動(dòng)PDCA管理循環(huán)，使康復(fù)過(guò)程更加科學(xué)、康復(fù)方案更加精準(zhǔn)、康復(fù)訓(xùn)練更加高效。（1）為醫(yī)院康復(fù)科室提供數(shù)字化的患者信息、康復(fù)治療、評(píng)估及設(shè)備等全流程管理；（2）提供醫(yī)院康復(fù)科運(yùn)營(yíng)服務(wù)管理中心；（3）建立患者在院內(nèi)、院外康復(fù)的全過(guò)程檔案。如圖1。

圖1 數(shù)字化康復(fù)科室云平臺(tái)架構(gòu)圖

2.2 康復(fù)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

針對(duì)康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)數(shù)據(jù)集成采集、實(shí)施，實(shí)現(xiàn)康復(fù)過(guò)程中定量分析影響因素，為康復(fù)綜合化及臨床科研提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)服務(wù)。如圖2。

圖2 康復(fù)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

2.3 臨床大數(shù)據(jù)科研平臺(tái)

2.3.1 康復(fù)科研服務(wù)信息化現(xiàn)狀 康復(fù)科研是提升醫(yī)生診療水平及服務(wù)質(zhì)量的必備途徑之一，但當(dāng)前大多數(shù)醫(yī)院的科研工作尚處在人工整理階段，沒(méi)有統(tǒng)一的科研管理工具，存在流程復(fù)雜、耗時(shí)耗力、科研質(zhì)量及效率不高等諸多弊端。現(xiàn)有的紙質(zhì)資料和Excel管理困難、無(wú)法協(xié)作、誤刪除等問(wèn)題，且數(shù)據(jù)資料的應(yīng)用效率較低，整合性較差[4-5]。此外，目前大多數(shù)醫(yī)院的專科疾病存在治療時(shí)限長(zhǎng)的問(wèn)題，參與的學(xué)科多，對(duì)病歷的歸納要求高，容易出現(xiàn)遺漏病例情況。臨床實(shí)驗(yàn)多，科研所需要的數(shù)據(jù)收集困難；疾病個(gè)體差異大，需要更加關(guān)注個(gè)體化治療。現(xiàn)有資料整理手段不能有效解決上述問(wèn)題。

2.3.2 康復(fù)大數(shù)據(jù)科研平臺(tái) 本服務(wù)平臺(tái)為云服務(wù)方式，是一個(gè)多中心的遠(yuǎn)程協(xié)作平臺(tái)，通過(guò)康復(fù)網(wǎng)絡(luò)方式，牽頭醫(yī)院的學(xué)科優(yōu)勢(shì)、技術(shù)輻射作用和管理統(tǒng)籌職能，聯(lián)合本專科其他國(guó)家或者省級(jí)領(lǐng)先醫(yī)院作為協(xié)同單位，全國(guó)各級(jí)醫(yī)院作為成員單位，有效整合、統(tǒng)籌資源、構(gòu)建有機(jī)體系[6-7]，從而實(shí)現(xiàn)：（1）制定專科標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)和診療規(guī)范制定、助力數(shù)據(jù)共享；（2）建立專科科研數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化處理和統(tǒng)計(jì)分析支持，輔助各類科研課題和臨床試驗(yàn)，大大提高真實(shí)世界數(shù)據(jù)的使用率、臨床數(shù)據(jù)的可用性以及科研效率；（3）利用體系內(nèi)的專科數(shù)據(jù)共享，開(kāi)展臨床研究、探索輔助診療，促進(jìn)臨床治療水平提升。

3 研究架構(gòu)

3.1 數(shù)據(jù)源及信息采集

本研究以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)流程、管理與服務(wù)，數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)，數(shù)據(jù)作為科研依據(jù)等，研究涉及到系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)共享如表1。

表1 系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)共享表

3.2 康復(fù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)

該平臺(tái)是一個(gè)以“臨床科室+康復(fù)科室”全量數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)的多學(xué)科聯(lián)合數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，主要面向科研、智能助診、專家知識(shí)系統(tǒng)、全過(guò)程康復(fù)案例復(fù)盤等數(shù)據(jù)智能應(yīng)用需求。平臺(tái)提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)學(xué)算法及機(jī)器學(xué)習(xí)算法、敏捷數(shù)據(jù)分析等主要功能。平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)如圖3。

圖3 康復(fù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)圖

其具有諸多優(yōu)勢(shì)，如：（1）靈活的臨床數(shù)據(jù)檢索與分析；（2）專科疾病病例資料的針對(duì)性管理；（3）有效的臨床數(shù)據(jù)挖掘分析。

3.3 康復(fù)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

康復(fù)設(shè)備平臺(tái)通過(guò)內(nèi)置的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)軟件及協(xié)議，支持TCP，httprest OPC，Lora，Modbus等多種協(xié)議，可支持不同品牌康復(fù)設(shè)備的數(shù)據(jù)接入。康復(fù)物聯(lián)平臺(tái)的無(wú)線、有線實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)傳輸，提供移動(dòng)終端控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在康復(fù)數(shù)字化平臺(tái)上對(duì)康復(fù)設(shè)備治療、評(píng)定的全過(guò)程控制和監(jiān)控。同時(shí)在設(shè)備執(zhí)行完成以后，自動(dòng)收集設(shè)備的報(bào)告并在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)展示，對(duì)結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

針對(duì)康復(fù)評(píng)估與訓(xùn)練設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)數(shù)據(jù)集成采集、實(shí)施，實(shí)現(xiàn)康復(fù)過(guò)程中定量分析影響因素，為康復(fù)綜合化及臨床科研提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 研究應(yīng)用

4.1 智能康復(fù)應(yīng)用及科研服務(wù)

根據(jù)康復(fù)科研、數(shù)據(jù)應(yīng)用等實(shí)際需求，在第三方系統(tǒng)支持的前提下平臺(tái)還可整合院內(nèi)臨床數(shù)據(jù)（HIS、CIS、NIS、EMR、PACS及LIS等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，內(nèi)容包括患者各類診療信息，如病史信息、臨床診斷信息、檢驗(yàn)檢查信息、護(hù)理信息、用藥信息等）[8-9]，通過(guò)HL7 V3 RIM/RMIM模型和電子病歷格式相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織，在不妨礙醫(yī)院現(xiàn)有信息系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，利用ETL等技術(shù)將醫(yī)院各個(gè)信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通過(guò)抽取、轉(zhuǎn)換、加載到格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過(guò)自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)處理后，形成數(shù)據(jù)集市，進(jìn)而可在多個(gè)維度滿足醫(yī)療決策、臨床科研、智能助診等過(guò)程中的不同需求[10-13]。如圖4。

4.2 人工智能算法促進(jìn)康復(fù)科研發(fā)展

平臺(tái)提供了預(yù)置統(tǒng)計(jì)模型和自定義導(dǎo)出兩種形式的統(tǒng)計(jì)支持，與R及Python統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行對(duì)接，預(yù)設(shè)常用的醫(yī)學(xué)科研統(tǒng)計(jì)模型，實(shí)現(xiàn)基于R統(tǒng)計(jì)結(jié)果輸出。當(dāng)預(yù)設(shè)的醫(yī)學(xué)科研統(tǒng)計(jì)模型中沒(méi)有工作人員所需內(nèi)容時(shí)，可自定義查詢和輸出數(shù)據(jù)，將科研數(shù)據(jù)導(dǎo)出到SPSS等第三方專業(yè)分析軟件進(jìn)行分析。

同時(shí)為了滿足醫(yī)療領(lǐng)域的深入應(yīng)用，平臺(tái)基于開(kāi)源產(chǎn)品自主研發(fā)的全量數(shù)據(jù)分析建模算法引擎，針對(duì)大量異構(gòu)、多態(tài)、以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行全量數(shù)據(jù)的分析及模型的構(gòu)建；全方位集成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化及預(yù)處理功能，提供實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)統(tǒng)一接口；對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析，基于Spark實(shí)現(xiàn)全量數(shù)據(jù)的大型分布式模型訓(xùn)練、驗(yàn)證與評(píng)估。

5 結(jié)語(yǔ)

鑒于上述優(yōu)勢(shì)的存在，康復(fù)醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)建意義與需求較好，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出，是健康醫(yī)療發(fā)展的重要基礎(chǔ)與前提。