InfoButton模型在臨床智能決策中的應用探究*

單 濤

(1江蘇省人民醫院(南京醫科大學第一附屬醫院) 南京210029 2南京醫科大學醫學信息學與管理研究所 南京210000 3南京大學信息管理學院 南京210000)

王忠民

(1江蘇省人民醫院(南京醫科大學第一附屬醫院) 南京210029 2南京醫科大學醫學信息學與管理研究所 南京210000)

王 劍

(江蘇省人民醫院(南京醫科大學第一附屬醫院) 南京210029)

景慎旗

(1江蘇省人民醫院(南京醫科大學第一附屬醫院) 南京210029 2南京醫科大學醫學信息學與管理研究所 南京210000)

單紅偉 丁中正

(江蘇省人民醫院(南京醫科大學第一附屬醫院) 南京210029)

劉 云

(1江蘇省人民醫院(南京醫科大學第一附屬醫院) 南京210029 2南京醫科大學醫學信息學與管理研究所 南京210000)

1 引言

隨著人工智能等相關技術在醫學方面的應用日趨成熟，臨床決策系統已經逐漸成為國內外醫療信息化領域研究熱點。雖然當前很多臨床知識庫和相關醫學資源庫已經得到應用，但是與臨床決策系統進行鏈接或使其能夠應用于智能決策支持并滿足醫生或患者的知識需求還存在一定的問題。而InfoButton技術為解決這些問題以及深入推廣使用臨床決策系統提供了一定的方法和思路。

2 InfoButton模型研究現狀和特點

2.1 研究現狀

2.1.1 概述 近年來關于InfoButton的研究和應用是醫療信息領域的熱點之一，且自其誕生以來應用領域越來越廣泛。目前InfoButton模型已經逐步被用于電子病歷、臨床決策支持、慢病管理等系統。例如電子病歷系統通過InfoButton調用相關病歷文本信息并為臨床人員提供如治療指南或用藥指南等臨床信息知識。

2.1.2 國外 Hulse NC等應用InfoButton結合網絡語義規則將臨床相關知識等資源精確并適時地推送給醫護人員以及患者等使用對象；Devine EB課題組對InfoButton在基于藥品知識庫的臨床藥物決策支持中的應用進行相關研究；Borbolla D等利用InfoButton技術研究在公共健康檔案數據庫中整合患者醫療信息，便于用戶對相關信息的檢索、調閱、認知等，特別對缺乏醫學知識但想了解個人健康信息的患者提供一定的幫助[1]。

2.1.3 國內 關于InfoButton技術的研究開展相對較晚，目前仍處于起步階段，研究人員大多來自醫學信息領域且以理論研究為主，圍繞InfoButton技術開展的相關應用相對較少。主要集中在電子病歷等臨床系統對合理用藥模塊的調用，用于提醒醫護人員在藥品開立和患者服用等環節核對藥品之間的相互作用、使用劑量、配伍禁忌等[3]。

2.2 特點

2.2.1 實現對各類臨床資源庫的梳理和標準化 隨著醫療信息化的不斷發展，醫院信息平臺接入的相關資源庫逐漸增多，如藥品知識庫、慢病管理庫、生物樣本庫等，導致醫院系統在交互過程中更加復雜，因此需要對相應資源庫的接入和使用進行整體規劃，而InfoButton模型遵循統一的數據交互和醫療術語標準等多種規范，解決了臨床決策中缺少標準化信息模型的問題，提出知識請求、知識應答、術語服務等標準建議[1]。

2.2.2 為實現跨平臺、跨學科的信息共享與檢索建立基礎 醫院信息系統繁多，來自不同供應商，導致系統間的接口繁雜。InfoButton信息模型能夠被應用于不同領域，有助于實現跨平臺、跨學科的信息互聯互通和共享，在此基礎上建立基于各類醫學信息標準的知識請求、知識應答以及醫學術語集等標準，定義知識調用的標準接口，奠定臨床信息資源互通共享的基礎。通過相應規則引擎自動檢索,抓取所需的各類信息，增加規則引擎推理速度，從而在繁雜的知識庫中精準、高效地檢索到符合知識請求的信息資源。

2.2.3 為醫護人員提高專業知識水平和醫院核心競爭力提供支撐 醫學科技的迅猛發展促使醫學知識的快速增長與更新，然而醫護人員臨床任務繁重，學習掌握這些新興知識的精力有限，同時由于臨床經驗的差異化，在解決復雜的臨床問題時可能由于自身醫學知識的有限而造成失誤。采用Infobutton模型，醫護人員可以通過點擊一個信息按鈕，系統自動訪問相應知識庫，知識庫根據統一資源定位器提供的上下文生成相應臨床參考信息，有助于提高醫護人員專業知識水平，實現臨床經驗的同質化，提升醫院核心競爭力[2]。

3 InfoButton模型應用

3.1 需求分析

江蘇省人民醫院臨床數據中心投入使用近5年時間，承擔著數據采集、清洗和應用的任務，其數據種類、數量、知識庫內容與建成初期相比出現成倍增長，醫院工作人員對信息系統所提供的服務需求也快速增長，因此如何有效利用這些數據資源是需要探索的問題。隨著醫院信息化的不斷發展，醫院信息系統越來越多，不便于管理，因此如何實現跨平臺、跨領域的信息共享與檢索模式，真正實現系統間的互通共享也需要研究。信息化技術在醫院的應用發展已經進入臨床決策支持階段，雖然目前出現了各種醫學知識庫在臨床信息系統中的應用，但是由于缺乏相應標準以及醫學知識時序性、復雜性、多樣性和模糊性等特點，知識在表示、調用和分析上存在不足，實際使用效率不高。針對以上問題，江蘇省人民醫院對InfoButton信息模型進行深入研究，通過對以該院臨床數據中心為核心的醫學資源庫進行有效整合，定義用戶在醫療信息系統中的使用語境，提高檢索和獲取醫療信息的效率，更好地提供臨床決策支持。研究InfoButton信息模型相關機制，集中獲取知識請求，按照標準調用知識庫，再通過知識應答機制將知識規范化地提供給相關用戶，避免了各個信息系統重復與各類知識庫交叉對接而導致的知識調取和訪問效率不高。研究InfoButton管理模塊并由該模塊提供信息交互的各類標準，探討臨床數據中心、各類知識庫與InfoButton管理模塊的接入標準規范，進一步為臨床用戶提供精確、適時、高效的知識應用和臨床決策服務。

3.2 總體架構

為使用戶能夠在江蘇省人民醫院臨床數據中心等多個臨床資源庫中根據相關語境精確、高效、便捷地檢索、調取所需的數據和知識，將其應用到臨床決策支持中，醫院研究并采用基于HL7的 InfoButton標準數據模型，總體架構,見圖1。醫院信息系統通過建立相應的InfoButton Web客戶端，向InfoButton管理器發起知識請求，在完成管理器的配置后，建立醫院信息系統、InfoButton管理器、知識源之間的消息隊列通道，InfoButton管理器在接收到知識請求消息后對其進行解析和處理，術語服務負責術語規范以及消息分發和傳輸標準的定義[3]。

圖1 InfoButton模型總體架構

3.3 功能模塊

3.3.1 InfoButton客戶端 用戶通過其將需要獲取的知識內容及相關語境參數生成符合HL7 InfoButton標準的可擴展標記語言(Extensive Markup Language，XML)知識請求實例，傳輸到InfoButton管理器以觸發知識檢索過程，同時接收InfoButton管理器返回生成的知識應答XML，經過推理引擎和智能排序最終形成相應的知識檢索結果反饋給用戶。

3.3.2 InfoButton管理器 利用其解析功能，對客戶端發送的知識請求XML進行解析，提取檢索關鍵詞及其他語境參數(如年齡、既往史等)。通過相關匹配引擎，鎖定能夠響應知識請求的目標平臺數據庫或知識資源庫名錄，將知識請求轉發到目標數據庫或知識資源庫。通過資源庫應答機制接收各類資源庫返回的基于HL7 InfoButton Response標準的知識應答結果[4]。

3.3.3 InfoButton知識源 通過研究知識源內部數據及內容索引模型，驗證所有上下文環境參數是否匹配目標知識源參數，探究知識源內部鎖定知識請求所對應數據和醫學知識的機制。整合以江蘇省人民醫院臨床數據中心為核心的資源庫，包括生物樣本庫、藥品研發數據庫，實現臨床資料與實驗室研究資料的匹配共享，建立統一的數據管理和基本規范中心數據庫[5]。通過知識源信息維護模塊實現資源管理服務，管理人員可配置和管理InfoButton消息管理器，包括知識源和知識搜索的管理配置。

3.3.4 醫學標準術語 通過研究醫學術語標準規范、消息分發和傳輸，開發支持術語管理者對術語添加、編輯、刪除的模塊，支持對術語之間相關性的指定?；谛g語分析功能模塊，結合知識庫索引和知識內容元數據標注建議，檢索關鍵詞進行語義比對分析，包括關鍵詞、同義詞、術語關聯等的比對，實現在資源庫中快速找到相關性很強的醫學內容[6]。利用術語管理系統構建全院標準且唯一的術語字典，確保所有系統交互的數據都標準規范。

4 討論

4.1 創新和優勢

4.1.1 建立支持語義互操作的臨床決策知識庫模型 InfoButton模型解決了臨床信息系統與數據層交互性不足的問題，實現臨床系統對多領域、多變量、多層次知識與數據的整合分析與智能決策。提出遵循“信息-知識-決策”的知識鏈轉換原則，支持臨床前瞻性、回顧性研究及醫學預測[7]。

4.1.2 實現對臨床決策知識的精確化、標準化、合理化表達 針對臨床決策中遇到的各類問題，以基于HL7 InfoButton模型為基礎，完成對醫學領域知識相關概念、屬性及聯系的抽取。以本體表達陳述性知識，以語義規則描述過程性知識，實現對臨床決策知識的精確化、標準化、合理化表達。

4.1.3 實現信息交互標準化與規范化 為實現以臨床數據中心為核心的醫院資源庫之間信息交互標準化與規范化，參考HL7等國內外通行標準，制定具有醫院特色的術語字典及交互標準。

4.2 不足與完善方法

4.2.1 諸多知識庫難以有效分類導致查詢效率低 針對該問題，結合臨床應用特點，在InfoButton管理器中建立合理的多維度且統一的知識庫分類標準，應用于知識查找、展示排序、優先級設置等方面的管理，得到較好的優化和完善。

4.2.2 在不同應用環境中相同知識元素導致知識搜索效果不盡相同 在InfoButton管理器中逐步完善搜索數據的提取、轉化優化功能，同時參照一體化醫學語言系統(Unified Modeling Language System，UMLS)，在全院逐步建立一套完整的術語服務技術體系，以解決臨床信息數據多樣性對數據交互帶來的難題。

4.2.3 難以兼顧不同用戶個性化知識需求 臨床醫師、護士、藥師、科研工作者因為操作習慣、知識庫偏好、應用需求不盡相同，統一的知識展示對于各式各類的臨床應用場景并不適宜。為解決此問題，建立用戶個性化知識庫管理模型，為不同用戶群體設置一系列知識庫管理參數，以調整并滿足該用戶群體的知識需求，同時收集用戶偏好信息，優化偏好模型，提供個人用戶級的知識庫偏好設置管理功能。

5 結語

InfoButton模型在臨床智能決策中的應用實踐是醫院從信息化邁向智能化發展道路中的積極探索和有效嘗試。未來隨著模型應用的逐步深入和不斷優化，將拓展醫院智慧醫療、管理和服務，利用人工智能、大數據等技術整合現有信息資源，實現診療流程的精細化、智能化、規范化，其具有廣闊的發展前景以及良好的經濟和社會效益。