基于人工智能的多平臺住培醫師臨床思維系統設計

韋鑫

摘要：為了構建基于人工智能的多平臺住培醫師臨床思維系統，提高住培醫師臨床思維能力，文章提出依據住培醫師實際需求的全周期臨床思維培養路徑，將臨床思維訓練系統在多平臺上應用的情況與人工智能技術相結合，開發出PC端和無線端相統一的臨床思維訓練平臺。此系統為實現培養合格的高質量醫學人才提供了良好的教學途徑，提高了帶教老師的教學水平，形成了一個良性的教與學循環，最終提高了醫療機構的整體臨床醫療水平，提供了良好的醫療人才保障。

關鍵詞：臨床思維：全周期：人工智能：虛擬情景

中圖分類號：R197. 32

文獻標志碼：A

0 引言

臨床思維訓練是將醫學科學、人文社會科學、自然科學和行為科學四門知識進行綜合運用，把病人作為中心點并經過足夠的交流及溝通，在病史采集、體格檢查和輔助檢查中拿到第一手資料，結合病人的家庭背景與人文背景等可利用的證據和信息，將上述信息進行批判性的分析判斷和鑒別診斷，最后完成診斷、治療、康復和預防的個性化方案并予以實施診療的思維訓練活動過程[1-2]。利用信息化應用到住培醫師臨床思維培養，國家已出臺多個政策支持。

住院醫師規范化培訓是醫學畢業生向臨床醫生過渡的重要階段，對其臨床思維能力的訓練與培養是此階段的重要內容[3]．包括要熟悉本學科、本專業還有相關學科的基本理論和有系統的專業知識和臨床技能。因此如何有效地利用信息化助力住培醫師更好地培養臨床思維變成一個非常重要的課題。雖然在國內外臨床思維訓練系統的構建和研究已有所發展，但未能形成在全周期住培學年時間利用人工智能構建的多平臺（PC端和無線端）臨床思維系統，由易到難，簡單到復雜的階梯遞進式訓練模式。本文基于人工智能+多平臺對全周期臨床思維系統的構建進行闡述，為住培醫師臨床思維培養提供方法借鑒，也為實現培養合格的高質量醫學人才提供很好的教學途徑。

1 系統功能設計

通過分析住培醫師臨床思維訓練實際應用的具體需求，結合住培教學專業工作的特點以及人工智能的相關前沿技術[4]，筆者開發出基于人工智能的多平臺住培醫師臨床思維系統。該系統包括帶教老師管理、學員管理、成績統計分析、虛擬病例管理、系統后臺管理子系統，具體功能設計如圖1所示。

1.1 整體架構分析

本系統基于B/S前后端分離設計的架構進行開發，帶教老師和學員僅利用瀏覽器就能運行系統，對于配置低、年代久的電腦也能流暢運行，為科室節省了運營成本。前端技術使用的是HTML5+ CSS+JavaScript+VUE+Element UI對交互頁面進行設計與開發，后端技術采用SSM（ Spring+SpringMVC+MyBatis）框架及JAVA語言開發，在Windows server2012 R2服務器Tomcat環境上部署Web項目，數據庫采用目前命令執行速度很快的MySQL，由于血液透析系統整體流程復雜程度不高，采用SSM框架能夠很快搭建系統原型。

1.2 帶教老師管理

帶教老師可以利用客觀題庫隨機抽取試題組成試卷，在虛擬病例庫里抽取任一學科病例連同客觀題形成一次考試的試卷。老師在形成試卷后可以選擇學員的考試方式（PC端或無線端）、時間、限制條件等，實現合理安排考試，考試結束后客觀考題能夠自動計算成績，病例考題也能夠根據學員的操作自動生成分數。帶教老師可以查看所有虛擬病例庫，對學員賬戶進行管理，包括學員認證和密碼重置。系統已與通信運營商做了對接，在系統里已預設了多條發布考試的短信通知內容。帶教老師只需要按照實際情況做好修改，在發布考試時可以選擇是否啟用短信通知，當選擇通信通知時，系統后端會將已編輯好的短信內容，根據已選擇的學員手機號碼進行發送短信。短信平臺請求方式為POST，人參是通信運營商分配的賬號id、賬號密碼、學員手機號、短信內容．出參是發送成功與否標志位（0為成功，其他為失敗）、異常提示、布爾類型的結果集。當提示短信發送成功后，短信平臺接口會返回成功結果，否則返回其他值就是失敗。

1.3 學員管理

學員可以通過PC端WEB版本或無線端App/微信小程序方式進行虛擬病例、客觀試題的練習和考試，在公開練習的虛擬病例上可以進行練習效果評價。學員在登錄系統輸入密碼時，系統使用MD5加密算法進行加密，增加賬戶安全性。學員使用的虛擬病例，可以進行在模擬情景進行問診、查體、輔助檢查、治療等操作。在模擬情景中，虛擬患者會根據學員給予的治療，病情能夠隨之演變[5]。

1.4 成績統計分析

帶教老師可以統計和分析學員的考試情況，包括通過率、平均分、成績差異、排名等。利用人工智能相關算法能詳細分析學員的臨床思維診療能力，如問診能力、體格檢查、實驗室檢查選擇準確度、疑診辨識能力、診斷鑒別能力等。

1.5 虛擬病例管理

根據住院規范化培訓全周期各階段不同時期的要求，對虛擬病例按淺到深，從易到難，分層遞進式設計、創建與管理。管理員根據臨床專家反饋的情況，可以對虛擬病例進行修改與調整。虛擬病例在實操的過程中根據模擬治療情況，多病程病例可以模擬病情演變。虛擬病例可以在PC端或無線端供學員自學或考試。學員在考試時有可能有意無意退出考試界面，系統需在學員退出考試界面時做及時提醒，并在關閉考試界面記錄當前考試剩余時間及試卷狀態。當學員返回考試時，系統將根據當前時間白動計算學員考試剩余時間，若超過考試結束時間，系統會自動交卷。臨床思維訓練系統（學生端）考試界面如圖2所示。

1.6 系統后臺管理

管理員可以對學員和帶教老師進行賬戶創建、權限分配、密碼初始化。為了用戶的隱私安全，系統對密碼進行不可逆加密處理，管理員不能查看用戶的密碼，僅能對用戶密碼重置。試題庫分為主觀和客觀題，涵蓋各個住培基地?？扑蟮脑囶}，如出科考核、執業醫考試、住院醫師招錄及培訓階段考核等，支持標準題庫的導入?？梢詫︶t療機構整體情況統計，包括學員、帶教老師和學習虛擬病例情況。

2 人工智能與系統功能融合

2.1 醫療大數據基礎

醫療數據中心有持續多年的患者全病程病歷數據，但病歷歸屬于哪些類型疾病不是很明確，僅是按照時間先后進行歸集，所以利用機器學習的支持向量機算法將醫療數據中心的大數據病歷數據進行分類，可以得到準確的各疾病類型病歷數據，便于后續虛擬病例庫的建立。

2.2 聚類算法構建虛擬病例

利用機器學習的聚類算法應用于相關體格檢查、輔助檢查和治療信息的歸集，體格檢查包括心、胸、肺、四肢等信息，輔助檢查包括實驗室檢查、放射檢查、心電檢查等，治療信息包括給藥、各項物理治療、飲食以及各級護理等。由于上述數據在醫療數據中心都是分散在各個病歷檔案里面，需要在分類病歷數據的基礎上，再將查體、輔助檢查和治療數據進行聚類歸集，才能用于虛擬病例的建立。

2.3 自然語言處理融合電子病歷素材

利用機器學習的自然語言處理技術，對醫療數據中心的病歷信息進行挖掘利用。在醫療數據中心，病歷數據不完全是結構化的，因此很多非結構化的數據是不能直接用于虛擬病例的構建，因為無法解析“整段”病歷信息的意義。因此需利用自然語言處理技術對病歷的主訴、病情描述、病史等信息進行分析處理，得出可利用的數據，為構建虛擬病例庫提供模擬情景所需素材。

2.4 DevOps模型利于系統實現

利用DevOps軟件開發模型，項目組開發成員不斷進行持續開發、測試、集成、部署和監控臨床思維系統在PC端和無線端的開發。在開發階段，即編寫程序代碼，通過使用CJiclah工具維護不同版本的源代碼，利用Maven．（;radle等工具來打包代碼到可執行文件中，這些文件可以轉發給自動化測試系統進行測試。在測試階段，已經編寫好的源代碼被持續的利用自動化測試工具進行測試，確保各項功能沒有缺陷，一旦測試通過將與現有代碼進行集成。在集成階段，將新功能源代碼與現有代碼進行集成，利用Jenkins持續集成工具將最新代碼自動部署到服務器。在持續部署階段，將已經測好無缺陷的代碼持續的部署在正式生產服務器上。在持續監控階段，利用監控軟件如New Relic幫助密切監視應用程序和服務器，主動檢查系統的運行狀況，以提高軟件的質量。

3 結語

住培醫師臨床思維的培養模式已從傳統的線下參與分管床位、小講課、病例討論、病例分析、查房和專題學術講座等形式，轉為部分利用線上PC端或App無線端的臨床思維訓練系統來實現。但由于通過信息化手段進行模擬情景的臨床思維訓練過程標準病例庫內容匱乏、智能化程度不高、跨平臺應用和互通性不足以及規培期間臨床思維培養無明確規劃與引導等問題，對于住培醫師的臨床思維培養還存在局限性，需要利用人工智能相關技術、信息化相關技術和住院醫師規范化整個周期教學管理理念，開發出PC端和無線端相統一的臨床思維訓練平臺，形成學員線上學習與考核，帶教老師線下指導的020臨床思維培養模式，建立覆蓋面廣、具有地區特色的標準化虛擬病例庫，開展基于人工智能多平臺全周期的臨床思維培養模式推廣應用，不僅為實現培養合格的高質量醫學人才提供很好的教學途徑，還提高帶教老師的教學水平，形成一個良性的教與學循環，最終提高了醫療機構的整體臨床醫療水平，為健康柳州建設和健康廣西建設提供良好的醫療人才保障。

參考文獻

[1]于宏，張進，李艷君，等．線上模擬教學在醫學生臨床思維訓練中的應用效果評價[J]．中華醫學教育雜志．2020（ 11）：909-912．

[2]曹倩．信息化輔助教學在住院醫師臨床思維培養中的現狀及展望[J]．全科醫學臨床與教育，2020（9）：769-770，776．

[3]趙會麗，張大鵬，隨萍，等．基于病例的臨床思維訓練平臺在醫學虛擬教學中的應用[J]．中國高等醫學教育，2021（2）：62-63．

[4]王成紅，唐曉鴻，張柯，等．交互式人工智能虛擬病例系統在診斷學教學中的實踐應用[J]．中華醫學教育探索雜志，2021（4）：4．

[5]涂斯婧，古聯，譚慶晶．基于虛擬情景模擬的臨床思維訓練教學資源建設[J]．數字技術與應用．2020（2）：229-230，232．

（編輯姚鑫）