大數(shù)據(jù)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域應用的發(fā)展前景

孫愛婷++張海平

[摘 要] 進入信息時代，快速發(fā)展的信息技術(shù)逐漸滲透到了各行各業(yè)，現(xiàn)代科學研究也因此得以飛速發(fā)展。生命科學作為科學的重要組成部分，也與信息技術(shù)有著越來越多的交集。在這樣的時代背景下，醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術(shù)將會給傳統(tǒng)的臨床醫(yī)學研究帶來新的變革，但在創(chuàng)造其巨大機遇的同時，也面臨著不小的挑戰(zhàn)。文章介紹了大數(shù)據(jù)的特點和存在意義，以及醫(yī)療大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源和研究的必要性；分析了傳統(tǒng)醫(yī)療領(lǐng)域的現(xiàn)狀和存在的問題，并對醫(yī)療大數(shù)據(jù)在臨床決策、藥物研發(fā)和健康監(jiān)測等應用的發(fā)展趨勢進行了展望；最后闡述了醫(yī)療大數(shù)據(jù)所面臨的技術(shù)和實施上的雙重挑戰(zhàn)。

[關(guān)鍵詞] 醫(yī)療大數(shù)據(jù)；臨床醫(yī)學；發(fā)展方向

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 19. 082

[中圖分類號] R197.32 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）19- 0193- 03

0 前 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)已經(jīng)在金融、交通運輸、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到廣泛應用，大數(shù)據(jù)一詞因此被人們熟知。既然大數(shù)據(jù)在眾多領(lǐng)域都已經(jīng)產(chǎn)生了重要的影響。那么，在醫(yī)療領(lǐng)域，這個對數(shù)據(jù)要求更為敏感和精準的行業(yè)，大數(shù)據(jù)又會為其帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)呢？大數(shù)據(jù)和醫(yī)療領(lǐng)域的碰撞又會擦出怎樣的火花呢？本文就從醫(yī)療大數(shù)據(jù)說起，逐步了解大數(shù)據(jù)與醫(yī)療之間密不可分的聯(lián)系，進而發(fā)掘其應用前景。

1 醫(yī)療大數(shù)據(jù)

1.1 大數(shù)據(jù)的概念及意義

隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用和云計算的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)量正呈指數(shù)趨勢增長。大數(shù)據(jù)一詞雖被人們熟知，在各領(lǐng)域也進行過激烈的討論，然而在學術(shù)界卻依然沒有對大數(shù)據(jù)給出統(tǒng)一的定義。著名的麥肯錫公司所屬的麥肯錫全球研究所給出了這樣的定義：一種規(guī)模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價值密度低四大特征。這也是目前大眾普遍認可的大數(shù)據(jù)的4V特點，即容量（Volume）、種類（Variety）、價值（Value）、速度（Velocity）。

容量是指數(shù)據(jù)量巨大。現(xiàn)在大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)可以達到EB，ZB的級別，而數(shù)據(jù)量的多少正是決定數(shù)據(jù)價值和潛在信息的關(guān)鍵；種類指數(shù)據(jù)種類的多樣性。數(shù)據(jù)既有常見的以文本為主的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包含圖片、音頻、視頻、位置信息等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所以，數(shù)據(jù)的處理能力是應對數(shù)據(jù)多樣性的關(guān)鍵；價值指數(shù)據(jù)量巨大但密度低。在這種情況下，如何用較低的成本讓單純的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有意義的信息，是大數(shù)據(jù)行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)；速度指獲得數(shù)據(jù)的速度快。大數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)大部分都是實時產(chǎn)生的在線數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)量比正常方式獲取的速度快得多。在大數(shù)據(jù)時代下的今天，人們的日常生活無處不見大數(shù)據(jù)的存在，人類將從IT（Information Technology）時代邁入DT（Data Technology）時代。在這種時代背景下，大數(shù)據(jù)已然作為一種重要戰(zhàn)略資源，成為各大企業(yè)和公司爭奪的對象。

1.2 醫(yī)療大數(shù)據(jù)

醫(yī)療大數(shù)據(jù)就是指在醫(yī)療領(lǐng)域所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，其主要的數(shù)據(jù)來源有3類。一是臨床醫(yī)學數(shù)據(jù)。在現(xiàn)代的臨床治療中，數(shù)據(jù)的增長速度非常快，從心電圖，CT圖像，再到完整的病歷圖，臨床醫(yī)學在目前所涉及的信息量越來越大。二是藥理研究和生命科學數(shù)據(jù)。藥物研發(fā)需要了解藥理作用和藥物間的相互作用，這是密集型的過程，此時會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。而在生命科學領(lǐng)域，隨著人們對基因越來越深入的了解，基因測序和個人基因圖譜等數(shù)據(jù)也會走入普通人的生活中。三是個人健康數(shù)據(jù)，目前人們主要通過每年的體檢了解自己的身體狀況，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動設備的飛速發(fā)展，便攜式的身體監(jiān)控設備也走進了人們的生活當中。

未來，人們可以通過這些便攜設備查看身體的各項健康數(shù)據(jù)，從而做到預防疾病或及時就醫(yī)。因此，某些傳統(tǒng)臨床醫(yī)學終將會被醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術(shù)所取代，使得診斷結(jié)果更加精準，得出的結(jié)論更有說服力，醫(yī)療大數(shù)據(jù)也將成為未來醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的重中之重。

2 傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)存在的問題

在過去的十幾年間，傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)也在飛速發(fā)展，醫(yī)療條件和醫(yī)療技術(shù)雖然在不斷進步，但自身存在的問題也不斷顯現(xiàn)。

2.1 優(yōu)秀醫(yī)療資源的分配不合理

在一線城市中，每千人中有3到4名專家級別的醫(yī)生教授提供醫(yī)療服務，而在非一線城市，平均只有一名中水平的醫(yī)生。優(yōu)秀醫(yī)療資源的集中化不僅會使基層醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)療水平和資源利用率下降，還會使大醫(yī)院的資源得不到合理利用，從而導致想看病、先排隊的看病難問題。

2.2 傳統(tǒng)臨床診斷的局限性

當前的臨床學科還是以系統(tǒng)和器官來命名，臨床疾病的診斷體系大多也是通過系統(tǒng)和器官為基礎進行診斷。然而，很多臨床疾病有著極為相似甚至是完全相同的表型，但這些疾病的基因型卻天差地別。而另一些疾病，它們的表型可能絲毫沒有關(guān)聯(lián)，但基因型卻是完全相同的。舉個例子，某個基因發(fā)生基因突變產(chǎn)生缺陷，會使肺部發(fā)生病變，心臟、喉嚨也會產(chǎn)生一系列問題，但是患者會通過患病的系統(tǒng)和器官找對應科室的醫(yī)生來診斷疾病，這樣每個科室的醫(yī)生所給出的診斷結(jié)論可能完全不同，給臨床診斷帶來了困難。

2.3 個人醫(yī)療信息不完整

目前，患者幾乎不可能獲得來自不同醫(yī)院完整的個人健康數(shù)據(jù)，原因主要是醫(yī)療信息復雜性高，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，難于管理和充分利用。而這些個人健康數(shù)據(jù)存儲在各大醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)安全問題也面臨著挑戰(zhàn)。所以，如何將完整的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)還給患者是目前醫(yī)療行業(yè)需要思考的問題。

隨著大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應用，傳統(tǒng)醫(yī)療領(lǐng)域一定會發(fā)生翻天覆地的變化。而之前存在的問題也會隨著大數(shù)據(jù)的飛速發(fā)展而迎刃而解。例如，針對優(yōu)秀醫(yī)療資源過于集中的問題，可以通過大數(shù)據(jù)實現(xiàn)個人醫(yī)療信息的傳輸與共享，將病人完整的電子病歷共享給中小型醫(yī)院及社區(qū)醫(yī)院，或者通過在線醫(yī)療的形式，使得優(yōu)秀的醫(yī)療資源實現(xiàn)共享，從而實現(xiàn)醫(yī)療資源的均衡化，以及合理的發(fā)展和利用。

而對于傳統(tǒng)臨床醫(yī)學的局限性，也可以通過大數(shù)據(jù)來解決。通過對群體海量身體數(shù)據(jù)的研究，今后的疾病命名方式都可能發(fā)生改變，肺炎，肝炎等以器官命名的疾病名稱也許會被以基因型，分子名稱命名的疾病名稱所取代。

3 大數(shù)據(jù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應用分析

3.1 目前大數(shù)據(jù)在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)的應用

隨著傳統(tǒng)醫(yī)學研究的局限性越發(fā)明顯，大數(shù)據(jù)必將在醫(yī)學研究中發(fā)揮重要的作用。目前在醫(yī)療領(lǐng)域，已經(jīng)有許多利用大數(shù)據(jù)的實例。

（1）百度通過搜索數(shù)據(jù)，構(gòu)建疾病預測模型。由于流行病的發(fā)生和傳染有一定的規(guī)律性，而這些規(guī)律和環(huán)境指數(shù)，氣候變化，人口流動等因素有密切關(guān)系。百度旗下的預測平臺由此推出了“疾病預測” 產(chǎn)品，實時提供幾種流行病的發(fā)病指數(shù)。同時，將網(wǎng)民搜索的大量流行病信息匯聚起來，從而形成統(tǒng)計規(guī)律，經(jīng)過一段時間的積累，可以形成許多預測模型，預測未來疾病的活躍指數(shù)。

（2）“康諾云”構(gòu)建健康管理方案。康諾云產(chǎn)品是由時云醫(yī)療科技有限公司開發(fā)的，康諾云的基準數(shù)據(jù)和分析預測模型來自美國明尼蘇達大學“時間生物學”中心，該中心也是現(xiàn)代時間生物學之父 Dr. Franz Halberg（哈爾貝格）教授的實驗室。從20世紀 60 年代開始，哈爾貝格時間生物學中心聯(lián)合全球幾十個醫(yī)學實驗室和醫(yī)院在北美、南美、歐洲、澳洲、非洲、亞洲采集了上百萬人次的基礎體征數(shù)據(jù)，建立了豐富的跨種族和地域的人體體征數(shù)據(jù)庫與分析模型，并為 NASA 宇航員提供數(shù)據(jù)分析服務。因此，康諾云產(chǎn)品背后所依附的是權(quán)威的學術(shù)理論。傳統(tǒng)的醫(yī)療監(jiān)測模式只能對已有疾病的身體狀態(tài)進行監(jiān)測和判斷，而康諾云能對人體還沒形成的疾病狀態(tài)做出預測，從而為用戶提供健康管理方案。

3.2 未來醫(yī)療大數(shù)據(jù)應用方向

3.2.1 臨床決策與診斷

在目前，傳統(tǒng)的臨床醫(yī)療雖然已經(jīng)開始使用一些先進的醫(yī)療檢測設備，如電子計算機斷層掃描，但疾病診斷主要還是依靠行醫(yī)經(jīng)驗。醫(yī)療從業(yè)人員積累的經(jīng)驗畢竟有限，并且靠經(jīng)驗診斷疾病不是百分之百可靠，按照經(jīng)驗去診斷疾病不可避免的會發(fā)生誤診、漏診的現(xiàn)象。調(diào)查顯示，我國的平均誤診率為27.8%，誤診所造成的醫(yī)療事故不僅會加重醫(yī)患矛盾，更會導致患者產(chǎn)生極大的生理和心理負擔。這些情況今后都可以通過大數(shù)據(jù)來解決，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量的醫(yī)療數(shù)據(jù)進行處理和分析，這些數(shù)據(jù)可以讓醫(yī)療工作者將主觀的經(jīng)驗和客觀的數(shù)據(jù)有效的結(jié)合起來，從而做出最正確的臨床決策，提高治療效率和治療效果。

3.2.2 藥品研發(fā)

制藥公司在新藥品的研發(fā)和推廣階段，會消耗大量的時間和成本。而一些患病幾率為千萬分之一的小眾疾病，即使可以研制出對癥的藥物，制藥公司也會因為研發(fā)成本的問題而放棄研發(fā)，這就導致了這些患者面臨著無藥可醫(yī)的狀況。而通過大數(shù)據(jù)，藥物的研發(fā)成本和研發(fā)時間將被極大降低，從而解決上述問題。

首先，在藥品研發(fā)階段，利用大數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)建模并進行分析，預測藥物的臨床結(jié)果，可以為臨床階段的實驗結(jié)果提供參考，節(jié)省臨床階段的時間并優(yōu)化臨床實驗結(jié)果。在此之后，通過分析數(shù)據(jù)可以暫緩不必要的臨床實驗，降低研發(fā)成本。在藥品的推廣階段，制藥公司也可以通過大數(shù)據(jù)更快地回收成本。制藥公司也可以通過數(shù)據(jù)建模進行分析，從而生產(chǎn)出治療成功率更高的藥品并極大地縮短藥品從研發(fā)到投入市場的時間。

3.2.3 健康監(jiān)測和健康管理

隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動設備的快速發(fā)展，智能可穿戴式設備已經(jīng)走進每個人的生活中。如索尼SWR12智能手環(huán)，它具有震動提醒、睡眠監(jiān)測、步數(shù)測量、心率監(jiān)測等功能，在佩戴者的心率超過一定范圍后，手環(huán)還會發(fā)出警告提醒佩戴者。在今后，這些智能可穿戴設備也會更加完善。未來，這些設備可以通過收集個人的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)，對個人的健康狀況作出評估，并在有患病風險的情況下作出正確反映和提醒，幫助其監(jiān)測健康狀況。用戶也可以利用互聯(lián)網(wǎng)，將設備所收集的健康數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)院。這樣，醫(yī)護工作者就可以通過在線醫(yī)療的形式了解患者目前的身體狀況，并為患者制定出最有效的治療方案。

4 醫(yī)療大數(shù)據(jù)面臨的挑戰(zhàn)

4.1 數(shù)據(jù)分析有難度

伴隨著醫(yī)療信息化的飛速發(fā)展，醫(yī)療行業(yè)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也在不斷增長，而如何讓這些醫(yī)療數(shù)據(jù)實現(xiàn)合理的利用是醫(yī)療領(lǐng)域目前所面臨的問題。并且，醫(yī)療數(shù)據(jù)的過于分散和數(shù)據(jù)利用率低的問題也在困擾著各大醫(yī)療機構(gòu)，醫(yī)療機構(gòu)雖然積累了大量數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量還不能支撐臨床層面的研究。在面對醫(yī)療數(shù)據(jù)急劇增長的情況下，若可以通過大數(shù)據(jù)進行有效的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，就可以從海量醫(yī)療數(shù)據(jù)中篩選出質(zhì)量較高的有價值的信息，從而推動醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展，提高醫(yī)療水平。另外，醫(yī)療數(shù)據(jù)中的偶然性和真實性問題也不容忽視。醫(yī)療數(shù)據(jù)的復雜性高，例如醫(yī)療監(jiān)測數(shù)據(jù)，它存在著偶然性的小概率事件，而這些信息對于醫(yī)療信息的動態(tài)監(jiān)控沒有任何價值，反而容易造成干擾，所以如何規(guī)避這些偶然數(shù)據(jù)也是醫(yī)療行業(yè)今后要面對的問題。

4.2 技術(shù)上的困難

第一，醫(yī)療行業(yè)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包含大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。就目前而言，如何處理并整合這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是醫(yī)療行業(yè)所面臨的一個挑戰(zhàn)。第二，數(shù)據(jù)利用率問題也是當前研究的難點。由于醫(yī)療數(shù)據(jù)量爆炸性的增長，如何將有高質(zhì)量的有效數(shù)據(jù)從海量醫(yī)療數(shù)據(jù)中提取出來是今后的重點研究問題。第三，數(shù)據(jù)存儲問題。醫(yī)療數(shù)據(jù)不光存儲常規(guī)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，中間還夾雜著大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的存儲方式已經(jīng)滿足不了醫(yī)療大數(shù)據(jù)的需要。因此，如何存儲這些醫(yī)療數(shù)據(jù)也是目前的難題。最后是延遲問題，醫(yī)療大數(shù)據(jù)存在實時性，許多臨床數(shù)據(jù)都需要進行實時或準實時的處理，而以目前的技術(shù)，想要處理這些實時數(shù)據(jù)還十分困難。

4.3 實施中的挑戰(zhàn)

首先，醫(yī)療工作者意識的缺乏。大部分人還不能充分意識到醫(yī)療大數(shù)據(jù)和醫(yī)療信息系統(tǒng)存在的意義，醫(yī)療大數(shù)據(jù)應用的推廣經(jīng)常存在人為的干預。第二，信息孤島問題。中國擁有約十三億人口，醫(yī)療數(shù)據(jù)龐大且復雜，不同類型的醫(yī)療數(shù)據(jù)分散在各自的系統(tǒng)中，彼此之間幾乎沒有聯(lián)系。第三，標準化難于實施。由于醫(yī)療資源的分散，不僅醫(yī)療機構(gòu)間的數(shù)據(jù)不能共享，就連同一機構(gòu)不同科室間的數(shù)據(jù)也難以集成。這些問題主要都是因為缺乏數(shù)據(jù)標準所造成的。第四，相關(guān)法律的缺失。目前大數(shù)據(jù)發(fā)展速度已經(jīng)遠遠超過了法律更新的速度，在這種情況下，某些無良企業(yè)通過私自分析用戶健康數(shù)據(jù)獲利的事件屢有發(fā)生。所以，對其制定相關(guān)法律法規(guī)刻不容緩。

5 結(jié) 語

在如今繁榮發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時代，大數(shù)據(jù)作為一項新興技術(shù)進入醫(yī)療行業(yè)，必將影響整個醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域。研究人員要做的，就是與時俱進，精準的實現(xiàn)大數(shù)據(jù)和醫(yī)療相結(jié)合，推動未來醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展。本文介紹了什么是醫(yī)療大數(shù)據(jù)，分析了傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)的弊端，最后分析了醫(yī)療大數(shù)據(jù)的實際應用及其未來的主要發(fā)展方向。希望能為研究醫(yī)療大數(shù)據(jù)的學者們提供一些參考。

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