面向基層醫療的云端智慧中醫門診系統構建與應用＊

田少磊，朱 玲，王映輝，張竹綠，于 琦，于 彤，吳 恙，鄭婉婷，李敬華

（中國中醫科學院中醫藥信息研究所 北京 100700）

基層醫療在國家鄉村振興和健康中國戰略中發揮著重要作用[1]。中醫藥在助力基層醫療水平提升方面扮演著重要角色[2]。《2020 年中醫藥事業發展統計提要報告》顯示截至2020 年中國中醫總診療量已突破10 億人，提供中醫服務的社區衛生服務中心、社區衛生服務站、鄉鎮衛生院所占同類機構比重分別達到99.0%、90.6%、98.0%。數據表明中醫藥服務在我國具有巨大的需求趁勢，基層中醫藥服務可及性不斷增強。然而我國基層中醫藥服務能力仍存有短板，其診療水平、服務質量、人員臨床素質有待于進一步提升。通過技術創新，借助信息技術對現行中醫藥服務模式進行優化設計，有望成為解決上述問題的有效手段。

隨著信息技術的發展與傳播，越來越多的人工智能、大數據、物聯網等新技術新方法被引入至中醫藥領域[3]，誕生出大量有益的中醫藥信息化科研成果。Zhang 等[4]以中醫醫案和臨床指南數據為語料，應用樸素貝葉斯算法構建了中醫疾病診斷模型，模型診斷準確率達到84.2%；宋海貝等[5]在舌、面部圖像信息數據庫的基礎上，應用卷積神經網絡等人工智能技術實現了面象和舌象特征信息的自動識別分析，并結合物聯網與云計算技術構建了中醫舌面象輔助診療系統；李敬華等[6]研發了提供嵌入式應用模式的臨床智能決策支持系統，系統可實現基于電子病歷的實時臨床決策支持和與臨床病例高度相似的典型案例匹配，以及基于臨床臨床情景的診療規范、名家經驗、名醫名方、臨床證據等中醫臨床知識服務。中醫智能診斷模型、智能診療儀器以及中醫輔助診療系統的問世，為中醫藥服務模式的變革提供了良好契機。

1 云端化系統架構設計

系統采用云端化技術架構模式，由網絡層和應用層兩部分構成。網絡層主要完成相關醫療數據的傳輸、處理和保存。醫療數據通過通訊網絡傳輸至云端服務器。云端服務器利用通信單元的接收器進行數據下載，并將其通過數據庫連接組件保存到數據存儲庫中。應用層主要由客戶端瀏覽器和四診信息采集設備組成。醫師登錄客戶端瀏覽器時，客戶端程序與云端服務器的會話啟動；云端服務器的通信單元接收醫師診療數據后通過數據庫連接組件連接數據存儲庫以獲取醫療數據，觸發智能中醫計算模型并將計算結果返回至客戶端瀏覽器，醫師可通過客戶端Web 界面來獲取中醫智能輔助決策知識。四診信息采集設備通過通訊網絡實現與云端服務器的會話，醫師利用采集設備獲取的信息將上傳至云端服務器，之后通過云端服務器與客戶端瀏覽器的會話顯示于客戶端Web界面。系統技術架構模式如圖1所示。

圖1 云端智慧中醫門診系統技術架構模式圖

2 系統功能設計

本研究針對基層衛生機構中醫藥服務所存在的不足，聚焦中醫獨道的理論特色，整合前沿信息技術，構建了集云端、智慧、輕量、便捷等特點于一身的信息管理與服務系統。

系統功能包括智慧化醫療、門診全流程管理、云端服務體系、業務拓展模式四大板塊內容。智慧化醫療功能包括處方智能監測、智能中醫診斷、知識庫以及信息采集錄入等。門診全流程管理涵蓋了建檔掛號、醫囑開立、信息統計等基層醫療機構業務域需求。云端服務指在傳統門診信息管理系統基礎上，采用云端化技術架構實現了云計算、云存儲、云分布、云管理。系統還關注基層醫療機構運維與發展問題，提出了面向基層醫療的業務拓展模式。具體云端智慧中醫門診系統功能架構見圖2。

圖2 云端智慧中醫門診系統功能框架圖

2.1 規則引擎驅動下的處方智能監測

中醫臨床處方審核是保證患者用藥安全、防范醫師用藥不當的重要環節。傳統中醫醫院信息管理系統實現了中醫臨床用藥禁忌自動識別、審核預警功能，然而其多是通過嵌入組件形式實現，規則的變更、增加、拓展需要程序員更新系統版本，靈活性、及時性、交互性有待提高。針對上述問題，本研究提出一種基于規則引擎的中醫臨床處方智能監測系統構建與應用方案。

規則引擎起源于基于規則的專家系統，其主要思想是將應用程序中隨著時間、空間動態易變的業務決策部分分離出來，并使用預定義的語義模塊編寫業務決策，由用戶或開發者在需要時進行配置、管理[8]。業務規則不再以程序代碼的形式駐留在系統中，取而代之的是處理規則的規則引擎。業務人員可以像管理數據一樣對業務規則進行管理，具有較好的靈活性、及時性和交互性。本研究基于云端智慧中醫門診系統架構構建了中醫臨床處方智能監測規則引擎，并使其落地應用于本系統，其應用模式如圖3 所示。系統與中醫臨床處方智能監測規則引擎通過網絡接口進行連接，用戶在系統內開立的醫囑數據通過網絡接口傳輸至規則引擎。規則引擎通信單元接收客戶端醫囑數據并將其作為事實存至工作存儲器，之后在匹配器中與規則庫中的規則匹配，若匹配成功則會觸發規則并在執行器中根據規則級別高低進行沖突消解，并將執行結果顯示于系統客戶端Web 界面，其觸發與執行效果可在界面分低、中、高三級呈現。客戶端Web界面的醫囑開立欄中會將違反用藥禁忌的藥物標黃，并在其下側展示相關用藥禁忌內容（見圖4）。當醫囑觸發低級別用藥禁忌，則僅在界面進行文字提示，中級別的則會予以彈框提示（見圖5），為高級別用藥禁忌則會對醫囑進行攔截處理，不允許用戶保存該醫囑單。

圖3 基于規則引擎的中醫臨床用藥處方智能監測系統應用模式圖

圖4 系統客戶端Web界面文字提示

圖5 系統客戶端Web界面彈框提示

2.2 基于知識圖譜的智能中醫知識推薦

中醫學是以觀察型臨床研究為基礎的臨床醫學，經驗積累對中醫診療的過程極其重要。利用既往中醫藥學積累的海量信息來提升基層中醫師臨床診療水平具有重要意義[6]。

知識圖譜是一種以語義網絡來描述知識和構建各種事物之間關聯關系的技術方法，具有強大的知識語義處理和組織能力。近年來知識圖譜在語義搜索、知識鏈接等領域發揮越來越大[9]。本研究團隊結合中醫藥學知識語義特點，利用多年積累的數據構建了基于知識圖譜的智能中醫知識庫，并將其落地應用于本系統。該知識庫匯聚了國醫大師、全國著名中醫專家、學科帶頭人等名醫的學術經驗，國家中醫藥管理局、中華中醫藥學會、中國中西醫結合學會等機構發布的臨床指南，40萬例古今名醫臨床醫案以及海量循證、養生、方劑、中成藥知識。系統可根據用戶輸入的患者主訴、刻下癥、既往史等內容實現中醫方劑、中成藥、名醫經驗、指南決策、相似醫案、循證知識、養生知識、適宜技術的精準推薦，所推薦內容具有權威性高、專業性強、方法豐富、操作便捷、技術可及等特點，對于提高基層中醫臨床診療效果、發揮中醫藥特色優勢、規范基層中醫診療行為、保障基層醫療質量與安全具有重要意義。

2.3 智能中醫診斷推薦

中醫疾病診斷由來已久，是中醫診療的關鍵環節。基層臨床中醫師的中醫疾病診斷水平直接影響患者就醫質量。樸素貝葉斯是基于概率論的一種分類方法，被廣泛應用于交通、金融、軍事等領域[10]。在中醫方面，該方法曾被用來構建中醫疾病診斷模型并表現出較好性能[11]。本研究團隊將古今醫案云平臺中的病案數據和權威機構發布的疾病指南數據作為語料庫，在實證分析的基礎上，提出了改進的樸素貝葉斯算法并實現了中醫常見疾病的高精度預測[4]。

用委托-代理模型也可以解釋現階段地方政府的某些機會主義行為。“以上級政府作為委托人，地方政府作為代理人，建立委托代理模型。”這個委托-代理模型主要是用來“考察委托人對地方政府的監督行為和地方政府作為代理人可能做出的行為選擇。”[13]

證候診斷是指醫師運用中醫思維方法，將通過望、聞、問、切所搜集的患者信息研判后得出對疾病本質階段性概括的過程，是中醫臨床實踐的關鍵所在。深度學習是具有多個隱藏層的深度神經網絡，也是一種表示學習方法，可根據已有數據集，利用復雜的多層神經網絡體系結構對最佳特征進行學習，進而自行執行給定任務[12]。本研究團隊基于已有的中醫證候診斷數據集，采用深度學習技術構建了中醫證候診斷預測模型。

本系統將上述中醫疾病、證候診斷模型嵌入智慧化醫療板塊，可根據基層中醫師在系統中輸入的患者四診信息進行中醫疾病、證候診斷推薦。

2.4 智能信息采集與醫囑錄入

系統基于海量詞網數據和詞向量計算技術[13]，實現了智能問診癥狀提示功能。系統可針對醫師錄入的臨床表現（如頭痛、發熱、腰痛等）實時動態推薦與之相關的中醫癥狀術語，以拓展臨床醫生診療思維，使醫患間溝通更加方便、快捷、高效。

中醫舌、脈診信息具有主觀性強、不可儲存、難以復制等特點[14]。本系統將集成傳感器、多媒體、圖像切割、波形識別等技術的信息采集工具鏈入云端智慧中醫門診系統。舌、脈診信息可由系統操作人員利用采集設備進行獲取后上傳至云端服務器，智能計算模型將根據信息參數進行運算并得出舌、脈識別結果，再通過云端服務器與客戶端瀏覽器之間的通信單元進行傳輸后顯示于客戶端Web 界面，舌、脈采集設備及系統顯示界面見圖6、7、8、9。

圖6 舌象采集設備

圖7 舌象信息顯示界面

圖8 脈象采集設備

圖9 脈象信息顯示界面

中醫臨床診療特點決定了中醫師會在大量的診療實踐過程中對其診療思路進行歸納，形成相對穩定的臨證模式和遣方用藥習慣。根據這一特點，系統集成了醫囑處方庫自助構建組件，醫師可在系統中構建個性化的醫囑處方庫；除此之外，系統內部還存儲了臨床常見疾病病歷模板，醫師亦可將患者歷次就診病歷記錄進行保存。醫師可在其臨床診療過程中靈活查看和調用，極大縮短醫囑和病歷錄入時間，提升了臨床接診效率。

2.5 云端服務體系

調查研究表示基層中醫醫療機構的軟、硬件設施有待于進一步完善和加強，輕量、便捷、安全的云端服務模式更符合其現實需求。系統采用云端技術架構，構建了云端化的存儲、計算、分布與管理體系。用戶無需進行本地部署即可通過瀏覽器登錄系統平臺；云存儲、云計算指系統內所有的數據存儲和計算服務均在云端服務器實現；云分布指系統內每個基層醫療機構均作為獨立個體存在，彼此之間業務互不交叉；云管理指系統內掛號、建檔、收（退）費、發（退）藥、信息統計等各個環節均在云端實現，可使基層醫療機構的管理、運營成本大幅下降。

2.6 門診管理與業務拓展

門診管理是基層醫院或診所重要需求。隨著信息化建設水平的發展，信息系統在門診管理各環節中發揮的作用被越來越多的人所認可。作為改善基層醫療服務的關鍵因素，門診管理系統對優化門診就診流程、緩解門診就診壓力、改善患者就診體驗、健全疾病管理體系等方面意義重大[15]。本研究聚焦基層醫療單位的門診管理行為，在系統中實現了門診全流程、多方位、便捷化管理模式。門診管理人員可在系統進行患者管理、掛號管理、門（急）診收費、退費、門診醫生接診、病歷醫囑錄入、藥房發藥、患者隨訪等。

系統內設置平臺管理員、診所/醫院管理員、診所/醫院員工3 種角色，權限各不相同。平臺管理員創建診所/醫院，并創建“診所/醫院管理員”作為管理者，擁有系統菜單、部門、崗位、字典、診所/醫院、配置權限。診所/醫院管理員具有診所/醫院基礎數據上傳與維護、開立員工賬戶、功能模塊配置、運營數據查看等權限。診所/醫院員工分醫師、護士、實驗室、藥師、會計等不同角色，不同角色對應不同操作權限，此不贅述。不同診所/醫院數據隔離，彼此之間業務、數據流程互補交叉干擾。

診所/醫院作為平臺用戶，有2 種運營模式可供選擇，即獨立經營和連鎖經營（見圖10），獨立經營只有一個診所/醫院實體，連鎖經營可以建立總部診所/醫院實體和分部醫院實體，診所/醫院實際數據在各部門間實現共建共享。

圖10 云端智慧中醫門診系統運營模式示意圖

3 系統部署、登錄與配置

系統基于Java 語言開發，具有兼容性強、安全性高、穩定性好等特點。系統運行硬件環境要求為CPU 1.6 GHz 及以上、內存 8G 及以上、硬盤100 G 及以上。用戶可利用當地計算機設備通過谷歌瀏覽器訪問系統。

系統采用云端HIS 架構，實現了云端化存儲、計算、分布、管理、服務模式。門診系統用戶無需進行本地安裝即可使用，通過瀏覽器訪問系統，主要事務邏輯在服務器端（Server）實現。

由于不同中醫科室所面臨的臨床業務有較大差別，不同疾病的診療模式也不盡相同。根據基層中醫診療業務需求，研究團隊對建檔、掛號、收費、退費、智慧化醫療等諸多業務板塊進行封裝與升級，使之成為可供靈活配置的接口（見圖11）。用戶可根據需求配置功能模塊、定制適合自己的門診診療模式。

圖11 門診診療接口配置示意圖

4 應用效果與意義

4.1 提升基層診療質量

本研究在中醫診療智慧化、實效化、規范化方面進行一定探索，有助于基層診療質量提升。醫師可利用智能化醫療模塊獲取權威、專業、豐富的中醫藥診療知識，彌補自身醫療知識儲備和實踐經驗之不足，可拓展基層診療病種與施治療法，提升診療水平。系統簡化流程設計，可使患者就診流程簡化，病歷采集與錄入更為簡便迅捷、縮短了就醫時間，提升了患者就診的體驗。除此之外，智能四診儀器的介入，使患者臨床信息采集更為客觀、量化，繼而為基層中醫同質化、規范化診療的開展奠定了基礎。

4.2 降低基層機構運營成本

系統采用云端化技術架構模式構建了云端服務體系，用戶可通過瀏覽器訪問系統，基層醫療機構無需在本地設置機房、服務器等硬件設備，極大的節省了基層機構在基礎設施方面投入的資金；醫療機構的數據、業務可在云端服務器統一維護，可避免因系統設備老化、人為操作不當、病毒攻擊等不確定因素所造成的損失。系統具有完備的業務邏輯和簡化的操作流程，能有效減少基層從業者的工作負擔，提高工作效率。

4.3 促進權威、專業中醫診療方案下沉

既往國家制定的中醫診療指南、標準、共識多是以紙質版形式保留下來，主要是供人研讀與學習，未能直接參與到基層臨床診療實踐之中，所產生效能受到一定限制[16]。本研究團隊將上述中醫診療指南、標準、共識所涉及到的診療相關內容構建為知識庫并將其集成在門診系統之中，使其能夠根據系統內錄入患者信息進行實時推薦與展示，以供醫師在臨床過程中參考。該模式增強了中醫診療方案的可及性，使權威、專業的中醫診療方案直接下沉至基層臨床診療之中，促進了中醫基層診療水平的提升。

5 展望

“互聯網+醫療”已成為當代普遍診療形式，中醫門診信息系統的智慧化、云端化、便捷化已成為必然趨勢。本研究在傳統門診信息管理系統基礎上，聚焦基層中醫師的診療行為，簡化流程設計，集成大數據、云計算、物聯網等應用模式，綜合深度學習、樸素貝葉斯、知識圖譜、規則引擎等前沿技術構建了面向基層醫療機構的門診信息管理與服務系統，取得良好應用效果。然而該領域研究尚處在初始階段，后續需圍繞以下3個方面做進一步探索：①進一步提升系統智慧化功能板塊的模型準確率；②加強基層醫療現狀調研，結合基層中醫藥服務場景進一步升級系統設計；③加強系統的推廣與應用，對系統功能進行臨床測評與驗證。