臨床輔助決策平臺構(gòu)建*

范 春 徐安琪 韓嬌嬌 黃智勇 于廣軍

(衛(wèi)寧健康科技集團(tuán)股份有限公司 上海 200072) (上海市兒童醫(yī)院 上海 200062)

1 引言

國外較早開始臨床輔助決策研究，通過推理引擎將專業(yè)知識和臨床經(jīng)驗(yàn)整理后存儲于知識庫，利用邏輯推理和模式匹配幫助用戶進(jìn)行診斷[1]。以實(shí)現(xiàn)“5個(gè)正確”為目標(biāo)，即在診療過程中通過正確渠道在正確時(shí)間、正確干預(yù)方式下，向正確的人提供正確信息。臨床輔助決策可以針對某類疾病診斷提供決策支持，幫助醫(yī)務(wù)人員分析、解釋和處理臨床數(shù)據(jù)，完成疾病診斷、實(shí)驗(yàn)檢測和結(jié)果判斷。傳統(tǒng)醫(yī)療資源有明顯線下屬性，受地理區(qū)位限制，服務(wù)半徑相對有限[2]。優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源輻射不僅在于上級醫(yī)護(hù)人員下沉，還在于臨床知識體系沉淀、標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建以及泛化運(yùn)用。將專家經(jīng)驗(yàn)、知識、典型案例等進(jìn)行固化、云化并推動(dòng)臨床診療智能化進(jìn)程，對于擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源同質(zhì)化服務(wù)范圍、提高服務(wù)可及性具有重要意義，有助于改善我國醫(yī)療資源分布不均衡、服務(wù)不充分的問題[3]。臨床輔助決策已成為電子病歷系統(tǒng)功能應(yīng)用水平分級評價(jià)的重要內(nèi)容[4]，是智慧醫(yī)院信息化建設(shè)的基礎(chǔ)支撐[5]。

2 平臺建設(shè)與規(guī)劃

2.1 建設(shè)目標(biāo)

利用人工智能中機(jī)器學(xué)習(xí)、知識圖譜、自然語言處理等關(guān)鍵技術(shù)，針對大規(guī)模醫(yī)療數(shù)據(jù)資源與醫(yī)學(xué)知識快速組織、挖掘及知識推薦難題，通過含因果性醫(yī)學(xué)知識圖譜的智能化自動(dòng)生成和多模態(tài)健康信息語義關(guān)聯(lián)推理技術(shù)，將醫(yī)療臨床指南、文獻(xiàn)、醫(yī)學(xué)教材、共識和案例等轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化知識庫、規(guī)則庫和可推理的知識圖譜；通過多模態(tài)信息資源向醫(yī)療知識的自動(dòng)轉(zhuǎn)化和智能可視化獲取，實(shí)現(xiàn)對開立醫(yī)囑、診斷、護(hù)理、手術(shù)、病歷書寫等診療流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的臨床輔助決策，結(jié)合患者當(dāng)前信息，提供醫(yī)生動(dòng)態(tài)提醒、提示、警告、推薦或阻斷功能，提高數(shù)據(jù)對業(yè)務(wù)的賦能作用，規(guī)范臨床診療行為，提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量和安全性。

2.2 總體架構(gòu)

2.2.1 概述 基于云服務(wù)的臨床輔助決策平臺包含臨床輔助決策云平臺和醫(yī)院接入層，各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)、基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)通過醫(yī)院接入層接入臨床輔助決策云平臺。醫(yī)院接入層在門急診醫(yī)生工作站、住院醫(yī)生站、住院護(hù)士站、醫(yī)技系統(tǒng)、移動(dòng)醫(yī)生站等業(yè)務(wù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)有插件應(yīng)用，可通過云平臺接口層調(diào)用臨床輔助決策相關(guān)服務(wù)，見圖1。

圖1 總體架構(gòu)

2.2.2 服務(wù)引擎 與知識領(lǐng)域相對應(yīng)，通過對業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息輸入的識別完成對知識體系的匹配與輸出。服務(wù)引擎層主要包含路由、規(guī)則、解釋、搜索、推薦和流程引擎。針對不同臨床場景通過路由引擎的路由管理功能提供不同輔助決策功能；患者臨床數(shù)據(jù)作為條件輸入到規(guī)則引擎中，基于內(nèi)存計(jì)算可快速、高效、自動(dòng)匹配出最合適的結(jié)果；解釋引擎按計(jì)算機(jī)思維和語言運(yùn)算動(dòng)態(tài)規(guī)則后，將計(jì)算機(jī)語言轉(zhuǎn)化為臨床用語表達(dá)；推薦引擎基于自然語言處理技術(shù)，通過實(shí)體識別、提取患者診療特征數(shù)據(jù)，結(jié)合知識圖譜模型進(jìn)行患者診療輔助推薦。

2.2.3 知識體系 包括知識庫、模型庫與規(guī)則庫。通過知識轉(zhuǎn)化工程將醫(yī)療臨床指南、醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、醫(yī)學(xué)教材、共識和案例等知識進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化與知識融合，構(gòu)建包括疾病、癥狀、藥品、檢驗(yàn)、檢查、手術(shù)等主題的知識庫。根據(jù)不同臨床信息類別創(chuàng)建相應(yīng)模型并存儲于模型庫中。規(guī)則庫存儲藥品、檢驗(yàn)、檢查、護(hù)理、手術(shù)等相關(guān)臨床規(guī)則，通過合適的建模方法形成基于規(guī)則的決策樹。

2.2.4 臨床輔助決策平臺 與醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行耦合，在開立藥品醫(yī)囑、檢驗(yàn)/檢查申請單、病歷書寫、護(hù)理、手術(shù)、用血等醫(yī)療行為執(zhí)行過程中，按需在適當(dāng)時(shí)機(jī)、場景，結(jié)合患者當(dāng)前數(shù)據(jù)向外輸出臨床知識查詢、智能醫(yī)囑提醒、智能診療推薦、影像識別與標(biāo)注、相似病例推薦、診療規(guī)范依從性分析等臨床輔助決策服務(wù)。

2.3 知識轉(zhuǎn)化工程

2.3.1 知識概念網(wǎng)絡(luò) 將知識按照方便認(rèn)知、使用和管理的原則進(jìn)行分類，建立與診斷相關(guān)的病種分級分型、解剖學(xué)、癥狀、體征、檢查、檢驗(yàn)以及治療關(guān)聯(lián)知識類庫，通過構(gòu)建知識概念網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮對知識認(rèn)知和推理的協(xié)同優(yōu)勢。以下達(dá)醫(yī)囑為“胃鏡檢查”應(yīng)用場景為例，此時(shí)“胃鏡檢查”為中心知識，以中心知識為原點(diǎn)向上可自動(dòng)溯源“乙型肝炎兩對半定性檢查”“凝血功能檢查”等合規(guī)性前置檢查是否已完成，橫向可自動(dòng)與“胃腫瘤術(shù)后檢查”或“食管腫瘤”等相關(guān)治療行為相關(guān)聯(lián)，向下可下達(dá)針對食管、胃或十二指腸部位進(jìn)行檢查，動(dòng)態(tài)指征醫(yī)生開立醫(yī)囑時(shí)的知識網(wǎng)絡(luò)。以此類推在針對具體某個(gè)病種(如“胃腫瘤”)進(jìn)行診斷時(shí)，中心知識為“胃腫瘤”這一病種，根據(jù)知識概念網(wǎng)絡(luò)可以關(guān)聯(lián)到針對“胃腫瘤”的診斷推薦或治療處置相關(guān)知識，見圖2。

圖2 知識概念網(wǎng)絡(luò)

2.3.2 知識管理 對最新臨床指南、醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、真實(shí)世界循證醫(yī)學(xué)證據(jù)等來源的專業(yè)、權(quán)威、可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)化知識及醫(yī)療知識圖譜進(jìn)行管理，通過自定義維護(hù)功能進(jìn)行圖形化可視化管理，確保知識準(zhǔn)確性、專業(yè)性和有效性。主要包括知識自定義維護(hù)、知識審批與發(fā)布、第3方知識庫管理，實(shí)現(xiàn)知識從產(chǎn)生到應(yīng)用的完整流程控制。知識自定義維護(hù)提供靜態(tài)醫(yī)學(xué)知識維護(hù)管理功能，可自定義維護(hù)靜態(tài)醫(yī)學(xué)知識、知識文檔文獻(xiàn)、醫(yī)療法律法規(guī)等內(nèi)容；關(guān)聯(lián)知識管理提供針對診斷或病種的關(guān)聯(lián)知識管理，包括與診斷相關(guān)的病種分級分型、解剖學(xué)、癥狀、體征、檢查、檢驗(yàn)和治療關(guān)聯(lián)的知識庫管理；自定義規(guī)則管理通過提醒規(guī)則管理模塊，可自定義總結(jié)經(jīng)驗(yàn)知識并根據(jù)業(yè)務(wù)具體情況實(shí)現(xiàn)診療控制規(guī)則，從專業(yè)性、易用性等角度輔助臨床，降低風(fēng)險(xiǎn)、提高醫(yī)生工作效率。知識審批通過自定義審批流程，形成審批路徑，將不同管理層級分配到不同組中完成流程審核，可根據(jù)不同知識應(yīng)用場景使用不同審批流程。知識審批通過后，可集中在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)形成發(fā)布包，通過發(fā)布包版本號確定具體知識內(nèi)容，以便于發(fā)布?xì)v史記錄和統(tǒng)一管理。第3方知識庫管理實(shí)現(xiàn)與人衛(wèi)社知識庫、UpToDate、萬方等知識庫的對接和維護(hù)，主要包括權(quán)威已發(fā)布的疾病、典型病例、藥品、檢驗(yàn)、檢查、法律法規(guī)、醫(yī)療損害防范案例、醫(yī)患溝通知識等。

2.4 主要應(yīng)用功能

2.4.1 概述 臨床輔助決策覆蓋診療全流程，以接診、電子病歷書寫為入口，可進(jìn)行診斷推薦及漏診提示，根據(jù)診斷結(jié)果推薦檢查檢驗(yàn)、評估表及治療方案等內(nèi)容；醫(yī)囑錄入后則根據(jù)醫(yī)囑內(nèi)容進(jìn)行合理性校驗(yàn)及相關(guān)注意事項(xiàng)提醒、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測以及對檢查檢驗(yàn)結(jié)果智能解讀等，見圖3。

圖3 業(yè)務(wù)流程

2.4.2 臨床知識查詢 系統(tǒng)內(nèi)置整合知識點(diǎn)，獲取用戶需求，在合適位置為醫(yī)護(hù)人員提供所需診療知識提示，也可根據(jù)用戶需要進(jìn)行醫(yī)學(xué)知識檢索，方便快速查詢和了解所需醫(yī)學(xué)知識。

2.4.3 智能醫(yī)囑提醒 醫(yī)生在開立醫(yī)囑時(shí)，通過調(diào)用臨床輔助決策提供服務(wù)接口，對診療行為進(jìn)行分級別決策支持提示，提示等級分為提示、警告、禁止，提示信息包含提示結(jié)論、建議、依據(jù)等。可將提示信息轉(zhuǎn)置為醫(yī)囑并插入醫(yī)囑錄入界面。

2.4.4 醫(yī)囑合理性校驗(yàn) 針對開立藥品、檢查、檢驗(yàn)、手術(shù)項(xiàng)目醫(yī)囑提供關(guān)鍵信息提示。藥品合理性校驗(yàn)包含藥品與手術(shù)、檢查檢驗(yàn)、臨床用血等臨床數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，基于藥品相關(guān)知識體系，結(jié)合現(xiàn)有合理用藥系統(tǒng)輔助臨床用藥決策、規(guī)范臨床用藥；手術(shù)輔助決策基于手術(shù)相關(guān)知識體系，輔助臨床加強(qiáng)對患者圍術(shù)期管理，規(guī)避不必要風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)范手術(shù)管理；檢查檢驗(yàn)輔助決策基于檢查、檢驗(yàn)相關(guān)知識體系，對檢查檢驗(yàn)申請單合理性、指標(biāo)等進(jìn)行判斷或提示，規(guī)范臨床檢查檢驗(yàn)流程。

2.4.5 智能輔助檢查結(jié)果分析 在醫(yī)生查閱檢驗(yàn)檢查報(bào)告時(shí)，基于患者診斷、生理指標(biāo)、歷史檢驗(yàn)檢查結(jié)果、其他檢查與檢驗(yàn)結(jié)果等信息進(jìn)行智能分析，在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)給出提示以及處理建議。

2.4.6 智能診療推薦 在醫(yī)生書寫病歷時(shí)，根據(jù)病歷內(nèi)容變化動(dòng)態(tài)推薦疑似診斷、鑒別診斷、鑒別依據(jù)、檢查檢驗(yàn)、相關(guān)用藥、治療方案、評估表、特殊疾病提示以及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測并提供相應(yīng)依據(jù)，通過不確定性推理實(shí)時(shí)提供輔助診療服務(wù)。

2.4.7 相似病例推薦 使用自然語言處理技術(shù)，提取病例樣本中的特征信息，包括患者性別、年齡、科室、癥狀、體征、檢查和檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)等，通過基本特征與關(guān)注特征組合方式構(gòu)建特征向量模型，推薦相似病例并給出相似依據(jù)，同時(shí)可查看該相似病例患者診療流程，為醫(yī)生診斷和治療提供佐證及參考病例。

2.4.8 診療規(guī)范依從性分析 通過對臨床輔助決策調(diào)閱數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以系統(tǒng)全面地記錄并觀測到科室、醫(yī)務(wù)人員在醫(yī)療過程中出現(xiàn)的不規(guī)范行為。

2.5 云服務(wù)和云運(yùn)維

2.5.1 整體架構(gòu) 綜合考慮臨床輔助決策在跨區(qū)域、跨機(jī)構(gòu)應(yīng)用方面的普惠性和整體效益，以及對于服務(wù)開放、數(shù)據(jù)安全、快速布局、建設(shè)成本和動(dòng)態(tài)拓展等的需求，采用集約化建設(shè)和云化部署模式構(gòu)建公有云和私有云相結(jié)合的混合云架構(gòu)，在公有云平臺上提供軟件即服務(wù)(Software as a Service，SaaS)，在私有云上進(jìn)行異地備份與容災(zāi)。通過云平臺整合多機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)促進(jìn)醫(yī)療信息共享。依托云環(huán)境，使對臨床輔助決策系統(tǒng)的訪問、數(shù)據(jù)存儲、災(zāi)備以及性能擴(kuò)展得到無縫升級。

2.5.2 云端交付和運(yùn)維 工作流程主要涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、迭代開發(fā)、集成、測試、發(fā)布、部署、升級、運(yùn)維、需求跟蹤和收集以及應(yīng)急響應(yīng)等環(huán)節(jié)。借助云平臺遠(yuǎn)程可操控性，在組織、制度、流程和技術(shù)上進(jìn)行規(guī)范化統(tǒng)一，重點(diǎn)加強(qiáng)對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和醫(yī)學(xué)知識等數(shù)據(jù)資產(chǎn)的統(tǒng)一維護(hù)，達(dá)到中心端1次維護(hù)、客戶端統(tǒng)一使用的目的，簡化系統(tǒng)部署流程，提升交付效率，在時(shí)空上拓寬對醫(yī)療信息服務(wù)的技術(shù)支持，可惠及更多機(jī)構(gòu)和患者，見圖4。

3 實(shí)踐效果

構(gòu)建基于云服務(wù)的臨床輔助決策平臺，按照應(yīng)用領(lǐng)域或功能版塊研發(fā)和部署胸片智能輔助診斷、基于CT的肺部常見疾病智能輔助診斷、外感肺人工智能問診、基于人工智能的遠(yuǎn)程會診等系統(tǒng)，為武昌、北京、上海、河南、山西等地區(qū)提供基于公有云或私有云的SaaS服務(wù)，實(shí)現(xiàn)臨床輔助決策系統(tǒng)產(chǎn)品的靈活配置和快速部署。線上累計(jì)服務(wù)量達(dá)到100余萬人次，實(shí)現(xiàn)對醫(yī)院業(yè)務(wù)的高效支撐。基于云服務(wù)的臨床決策支持平臺具有以下優(yōu)勢：支持與醫(yī)院現(xiàn)有臨床業(yè)務(wù)系統(tǒng)無縫對接、聯(lián)動(dòng)、回寫，實(shí)現(xiàn)決策支持及知識點(diǎn)調(diào)用；有別于多數(shù)知識庫廠家的知識定期更新模式，平臺除內(nèi)置知識外，還提供知識自定義維護(hù)管理平臺，醫(yī)院可根據(jù)需要自由擴(kuò)展本院特色知識模塊；知識庫管理平臺化、靈活化，預(yù)留接口，可對接第3方知識庫廠商。但在實(shí)踐中基于云服務(wù)的臨床決策支持平臺存在云服務(wù)收費(fèi)模式不明晰、需要醫(yī)院原有信息系統(tǒng)配合接口改造的問題。

4 結(jié)語

基于云服務(wù)的臨床輔助決策平臺構(gòu)建將推進(jìn)醫(yī)院與外部連接和協(xié)同進(jìn)程，有助于建立院內(nèi)醫(yī)療與在線醫(yī)療統(tǒng)一的患者、醫(yī)療、知識和數(shù)據(jù)資源，為實(shí)現(xiàn)覆蓋診療全流程的線上線下同質(zhì)化醫(yī)療服務(wù)提供基礎(chǔ)保障，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源服務(wù)范圍，提升基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)診斷能力，是分級診療實(shí)施落地的有力支撐。