兒童心胸外專科數據庫建設的單中心經驗與展望

杜欣為 陸兆輝

（上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心 上海 200127）

兒童心胸外專科數據庫建設的單中心經驗與展望

杜欣為 陸兆輝

（上海交通大學醫學院附屬上海兒童醫學中心 上海 200127）

隨著醫療機構內專業科室信息化程度的提高，有必要建立專科數據庫以應對專科大數據的爆發式增長。本文以在一個三級兒童專科醫院建設心胸外科專科數據庫為例，依次介紹專科數據庫頂層架構的設計、數據錄入流程的管理、數據質量的控制、用戶體驗的改善，以及數據應用的探索等多方面的經驗。

醫療專科數據庫； 結構化數據； 數據質量控制

0 引言

醫療機構中，電子病歷已經成為日常醫療不可或缺的一部分，也成為了信息來源的一個“寶藏”，可以為臨床、科研、管理提供大數據支持。然而，醫療機構內不同專業科室之間的醫療數據往往有很大的不同，實踐中很難做到采用一套電子病歷系統覆蓋所有專科信息的采集工作。于是，專科數據庫的建設便應運而生了。上海兒童醫學中心心胸外科自2006年起開始建立“兒童心胸外專科數據庫”，迄今已有10年時間，積累了較多的經驗。現將此整理成文以供交流參考。

1 建設目標

上海兒童醫學中心心胸外科近10年來每年開展手術均超過3000例，近幾年甚至超過3700例/年。正是因為每年產生大量的病人數據使得中心必須探索一條數據規范化管理的新途徑。但專科數據庫的建設主要目的不是要完整的采集患者在臨床過程和行為中所產生的所有信息，而是要彌補醫院其他系統中無法采集到的專科相關的數據。因此，數據的采集上不追求“全”，而追求“專”。當然最終目的是要為臨床、科研和管理等服務的，如果這些采集到的數據最終不能為臨床、科研和管理人員所用，那么就會走入歧途。因此既要讓一線操作人員（醫生/護士）能夠輕松的錄入數據，又能夠即時的向他們展示數據，這是專科數據庫建設的一個高層次目標[1]。

2 系統架構

2.1 與“大病歷”的關系

既然提到了專科電子病歷，那么就不能回避醫院電子病歷（通常被稱為“大病歷”）的問題。在我院專科化電子病歷的建設過程中，曾經就是否為每個專科設計一個病歷模板，還是在統一大病歷的基礎上開發專科CRF（case report form）的問題上展開過熱烈的討論。最終達成一致，采納了后者。因為很顯然，對于醫療質控來說，醫務部、質控辦等更加關注政策法規所規定的帶有普遍性的內容是否在病歷中得到了體現，采用統一的院內模板，既便于監控，也便于進行統一地調整；而對于臨床專科醫生來說，跟學科發展密切相關的數據需要在一塊單獨的“領地”進行記錄。與此同時，他們沒有必要再去輸入任何曾經在大病歷中出現過的數據。這就形成了我院專科數據庫的基本架構特色：即專科電子病歷浮動于大病歷之上，既獨立存在，又和大病歷成為有機的一個整體。

2.2 與醫院其他專科系統的關系

如上文所述，心胸外專科數據庫收集的僅僅是單個專科的精細數據。在臨床應用中，還有很大一部分臨床數據分散在醫院電子病歷、電子醫囑、HIS，手麻，檢查，心電，超聲，隨訪，護理等多個系統中[2]。這些數據是通過“全院數據中心”進行交換的。這是一個醫院的數據倉庫，負責全院所有數據的提取、結構化和整理。經提取處理后的數據根據不同專科的需要進行重新整合，即形成了專科的數據倉庫，可以被不同的科研應用系統進行調閱（圖1）。

圖1 上海兒童醫學中心數據中心架構示意圖

3 數據質量控制與用戶體驗

在心胸外科醫療日常工作中，臨床一線工作人員（包括外科醫生、麻醉師、體外循環灌注師、CICU監護醫生和護士等）均面臨日益繁重的工作負擔。心胸外專科數據庫在設計時的初衷就是在減少一線工作人員負擔的同時搜集盡可能完整的臨床工作數據。而在實踐操作的過程中，我們發現數據質量與用戶體驗往往是存在對立關系的，即收集越多的數據需耗費的人力和時間就越多，用戶體驗就越差，這又會反作用于數據質量。數據質量的下降對整個系統的打擊是災難性的，特別是如果存在關鍵數據的缺失，整條數據就會無效，這是任何管理者和用戶都不能接受的。通過多年的實踐，我們逐步摸索出一套數據錄入流程管理的途徑，用于有效地調和數據質量和用戶體驗這對矛盾。

3.1 用數據節點理順流程

臨床醫療工作非常講究流程。每一項臨床工作都有其實施的節點和前提條件。例如：心胸外科數據的關鍵是外科手術，而要進行一次手術，事先必須在手術麻醉系統中向手術室提出手術申請，系統中就會產生一個“申請單號”。在這個應用場景中，“手術”這個節點以“存在手術申請”這個前提條件為基礎，否則就無法進行。

了解了上述機制，我們就可以利用關鍵節點來管理整個數據錄入流程的完整性。在心胸外專科數據的收集過程中，我們需要依次收集病人的麻醉、體外循環、外科手術以及術后監護的數據。我們設計將這些數據依照上述醫療流程分列在不同的數據表單中。每張表單由負責該流程的不同人員來負責填寫，但在填寫后一張表單時系統會自動驗證前一張表單中的關鍵數據是否存在，如不存在則當前表單無法填寫。這樣，位于醫療流程后端的人員自然會督促前端的人員完成對應數據的錄入工作。而在上述整個醫療流程的末端，我們設計了由專科數據庫程序自動生成并打印“手術記錄”和“CICU交接班記錄”這樣的紙質醫療文書。而上述醫療文書為醫務科對病史質量檢查的構成要件。這樣就形成了整個專科數據收集流程的自然閉環，保證了數據結構的完整性。實踐證明，采用了這種節點間環環相扣，且自然閉環的流程后，可確保每一例病人的數據都是完整不遺漏的。

3.2 專業數據的結構化和再整合

在專科系統建設過程中，我們參考了美國STS[3]，IQIC數據庫以及ECHSA（原EACTS）數據庫的數據標準，同時結合自身實際情況把先天性心臟病所有的手術操作技巧、手術操作位點病變的描述、術中使用的器械參數、藥物參數、植入物參數、各項操作的時間以及術后評價等都進行了規范化定義，形成了一套標準的數據集。同時在設計系統時考慮到后續對該數據集進一步維護的需求，也增加了完整的專科的數據元素的維護功能，方便專業的臨床醫師維護本專業涉及的顆粒度最小的數據元素。這些數據元素在數據錄入時構成了每個“選項”供用戶進行選擇，而用戶則通過勾選以達到提高錄入效率的目的。

結構化后的元素在數據錄入時的呈現是根據手術方法的差異而變化的。為此我們設計了專門的CRF表單設計器，以構建不同的CRF表單來對應不同的手術方法。表單中只定制了與當前手術相關的元素而隱去了其他無關的元素。這樣，我們將對一次手術的描述轉化成了對多張CRF表單元素的提取和呈現。完成CRF表單的填寫即完成了所有手術相關信息的錄入。這樣整個輸入過程高效、全面而且精確（見圖2）。

3.3 用“必填項”和“數據驗證機制”來保證數據質量

實際操作中，單個數據元素數據質量的保證是通過“必填項”和“數據驗證機制”來實現的。在CRF表單設計器中，我們可以規范各個數據元素的變量類型、取值范圍、是否必填、單選或多選以及前后關聯選項間的邏輯關系等等屬性（見圖3）。“必填項”的存在，避免了在錄入中遺漏關鍵數據點；而“數據驗證機制”的存在則有效防止因誤操作錄入了不合理的數據。兩者相輔相成，保證了數據質量的可靠性。

3.4 術語標準化與數據字典

圖2 心胸外專科數據CRF表單

圖3 CRF表單設計器

這項工作往往是最艱難的，不過一旦完成之后就會給后期工作帶來巨大便利。我院心臟中心是全球最大的兒童心臟中心之一。在系統建設之前，對于診斷列表和手術列表從未進行標準化處理，形成了大量“垃圾”數據，信息利用度較低。系統建設之初，為了便于和國際上有影響力的數據庫進行數據交換和比較，規范診斷名稱和手術名稱這兩大數據字典成為一個重要命題，我們參考了北美STS、歐洲ECHSA等先進地區協會的先心病命名系統，結合自身實際情況，多方磋商，不斷磨合，最后形成了自己的診斷和手術標準數據字典。近三年來，已經沒有臨床醫師對這兩個字典提出質疑。鎖定列表帶來諸多利好，其中最重要的包括：可以在后臺建立ICD映射體系（見圖4），將國外的標準與國內現行的標準進行對應，從而保證所有的輸入都是符合國家規范的，同時也可使病案首頁中的診斷和手術信息實現自動獲取。同時還可以通過對字典中的手術難度進行賦值，對臨床醫師進行精準的績效評估（下文詳述）。

4 應用實例

圖4 心胸外專科數據庫目前使用的診斷與手術列表（部分）

收集數據只是專科數據庫建設的第一步，更重要的是數據的應用。高質量的數據是開拓應用的基石，但對于醫生、科研和管理人員來說更重要的是要挖掘數據潛在的價值以創造更多的應用場景。目前，我們大致開展了下列應用：

4.1 績效管理

有了規范的、標準的、最小顆粒度的基礎數據，數據利用就會顯得更加靈活而全面，比如支持臨床管理向精細化方向發展。我們基于規范化的數據建立了醫生工作質量評分體系，以外科醫師績效評價為例，在固化手術方法列表的前提下，參照歐洲ECHSA亞里士多德評分標準[4]給每個手術方法明確了代表難度的分值，每臺手術完成后，主刀醫生可以得到本次手術分值的6/10，第一助手和第二助手分別得到3/10和1/10。這樣一來，某個時間段內，所有外科醫師的工作量可以得到精確體現（圖5）。同理，其他醫生崗位的工作量也可以經數據庫用相應的標準進行量化。

圖5 外科醫生績效統計表

4.2 科研

隨著數據庫系統多年來平穩有序的運行，中心的數據積累獲得了井噴式的增長。面對浩如煙海的數據，必須采用合適的方法進行調閱和分析。我們目前采用Microsoft AmalgaTMUnified Intelligence System (統一智能系統，UIS)來達成上述目標。該系統實質上是一個病例篩選器，用以幫助用戶迅速篩選出符合興趣點的病人信息。其基本流程如下：第一步，對數據庫內任意字段的值進行多種邏輯判斷，建立相應的病例數據集。第二步，可對已建立的不同數據集進行集合運算。獲得其交集、并集，以進一步對病例進行細分（圖6）。最后，以集合為索引從數據庫中檢索出對應病例的所有數據。并可用多種數據格式導出后進行進一步的統計分析。

4.3 手術公告牌

心胸外科的日常工作基本圍繞著手術展開，所以我們開發了手術公告牌系統。公告牌中的病人手術信息與手術申請系統實時同步，這既是一個病人信息的展示窗口，也是一個病人數據的錄入入口。臨床上，每日術前的病例討論，每周的疑難、危重、死亡病例討論，每周末的一周手術回顧分析內容等，均由手術公告牌呈現。同時，通過公告牌還可以為每位病人安排床位、呼吸機、主責醫師、責任護士等。使各種醫療資源都調配有序，并做到實時更新（圖7）。

圖6 UIS系統的數據集分析功能

圖7 手術公告牌

5 展望

隨訪的結果對于任何臨床科室而言都是專科大數據不可或缺的組成部分[5]。目前，我們正致力于開發患者端的智能手機移動系統。該系統與院內的心胸外專科數據庫通過數據接口互聯，能實現患者住院期間和出院后隨訪數據的交換。使患者在出院后也能接受專業的康復指導和健康評估，同時也補全了院后隨訪數據缺失的最后一塊短板。

6 總結

專科數據庫系統的建設是醫療機構內專業科室信息化發展的必經之路。各專業需要結合自身情況，規劃好數據庫架構的頂層設計，制訂優化合理的數據錄入流程，兼顧數據質量與用戶體驗之間的關系，并深度挖掘數據的應用潛能，以真正使專科醫療大數據能更好地為臨床、科研與社會服務。

[1]Jacobs J P. The science of assessing the outcomes and improving the quality of the congenital and paediatric cardiac care[J]. Current opinion in cardiology, 2015, 30(1): 100-111.

[2]Arnrich B, Walter J, Albert A, et al. Data Mart based research in heart surgery: challenges and benefit[J]. Medinfo, 2004, 11(Pt 1): 8-12.

[3]Jacobs J P, O'Brien S M, Pasquali S K, et al. Variation in outcomes for risk-stratified pediatric cardiac surgical operations: an analysis of the STS Congenital Heart Surgery Database[J]. The Annals of thoracic surgery, 2012, 94(2): 564-572.

[4]Lacour-Gayet F, Clarke D, Jacobs J, et al. The Aristotle score: a complexity-adjusted method to evaluate surgical results[J]. European journal of cardio-thoracic surgery, 2004, 25(6): 911-924.

[5]Crowe S, Brown K L, Pagel C, et al. Development of a diagnosis-and procedure-based risk model for 30-day outcome after pediatric cardiac surgery[J]. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery, 2013, 145(5): 1270-1278.

Construction of the Pediatric Cardiothoracic Surgery Database: Experience and Outlook of ASingle Center

DU Xin-wei,LU Zhao-hui
(Shanghai Children's Medical Center of Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, 200127)

With the improvement of information technology in medical facilities, it is necessary to establish a specialized database in order to cope with the explosive growth of specialized medicalbig data. Taking the construction of a cardiothoracic surgery database at a tertiarychildren's hospital as an example, this paper sequentially introduce the experienceof the top-leveldesign of architecture, data entry process management, data quality control, user experience improvement, and dataapplication in daily clinical work.

Specialized medical database； Structured data； Data quality control