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關(guān)于基于知識(shí)管理的臨床信息系統(tǒng)的研究
論文關(guān)鍵詞：知識(shí) 信息系統(tǒng) 醫(yī)院信息化 B／S架構(gòu) 數(shù)據(jù)挖掘
論文摘要：臨床信息系統(tǒng)是醫(yī)院信息化的發(fā)展趨勢(shì)，然而它在設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性給普及帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。根據(jù)知識(shí)管理的思想，提出摒棄觀望等待的態(tài)度，利用B／S架構(gòu)、SQLServer、ASP．NET、AJAX等構(gòu)建復(fù)雜度適中、技術(shù)難度低、低廉、管理維護(hù)方便的臨床信息系統(tǒng)。通過(guò)一個(gè)急腹癥子系統(tǒng)的實(shí)例證明該方法能降低進(jìn)入門檻，診斷效果較好。
醫(yī)療體制改革以來(lái)，我國(guó)各類性質(zhì)的醫(yī)院效率都有下降的趨勢(shì)。通過(guò)醫(yī)院信息化提高醫(yī)院的運(yùn)行效率，特別是采用臨床信息系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱CIS )成為研究的熱點(diǎn)。但是，由于目前人工智能的發(fā)展水平不高，加上絕大部分醫(yī)院存在硬件條件差、技術(shù)薄弱等問(wèn)題，給CIS的設(shè)計(jì)和普及帶來(lái)諸多難題。針對(duì)普通醫(yī)院的現(xiàn)有條件，根據(jù)知識(shí)管理的思想，提出先構(gòu)建知識(shí)庫(kù)、逐步建設(shè)、不斷完善功能的方法。通過(guò)一個(gè)急腹癥子系統(tǒng)的實(shí)例，證明基于知識(shí)管理的CIS有助于醫(yī)院信息化的深化和推廣，幫助廣大醫(yī)院健康發(fā)展，也讓群眾得到越來(lái)越多的實(shí)惠。
1 醫(yī)院信息化的發(fā)展與存在問(wèn)題
醫(yī)院信息化，是指醫(yī)院以業(yè)務(wù)流程優(yōu)化重組為基礎(chǔ)，在一定的深度和廣度上利用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，控制和集成化管理醫(yī)療、護(hù)理、、品、物資及科研、教學(xué)等活動(dòng)中的所有信息，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)、外部信息共享和有效利用，提高醫(yī)院的管理水平與綜合發(fā)展實(shí)力。
醫(yī)院信息化的表現(xiàn)形式為醫(yī)院信息系統(tǒng)( HIS)。 HIS包括兩個(gè)部分，一個(gè)是醫(yī)院管理信息系統(tǒng)( HMIS)，
主要是常規(guī)的信息系統(tǒng)，例如財(cái)務(wù)系統(tǒng)、人事系統(tǒng)、藥品庫(kù)存系統(tǒng)等;另一個(gè)是臨床信息系統(tǒng)，主要用于搜集疾病、癥狀和病人的診斷信息，并為診斷治療輔助決策等。
目前，醫(yī)院信息化已經(jīng)在HMIS上取得一定進(jìn)展，不少醫(yī)院開始重視并逐步用上了這類管理系統(tǒng)。而作為醫(yī)院信息化發(fā)展趨勢(shì)的CIS，發(fā)展一直比較緩慢，真正能為醫(yī)生所接受并投人實(shí)際使用的為數(shù)極少。因此，CIS的應(yīng)用成為醫(yī)院信息化過(guò)程中的最大挑戰(zhàn)。
CIS在設(shè)計(jì)與普及上舉步維艱，其主要原因有:首先，CIS是當(dāng)前企業(yè)級(jí)信息系統(tǒng)中最復(fù)雜的一類，設(shè)計(jì)難度較大。其次，目前人工智能技術(shù)仍處于發(fā)展階段，給開發(fā)成熟、高校的CIS帶來(lái)障礙。再次，C1S設(shè)計(jì)費(fèi)用高，維護(hù)管理復(fù)雜，超出普通醫(yī)院的承受能力。
2 知識(shí)管理對(duì)CIS的啟示
針對(duì)CIS信息錯(cuò)綜復(fù)雜、開發(fā)技術(shù)難度大、投入費(fèi)用高等問(wèn)題，廣大醫(yī)院對(duì)此持觀望、等待的態(tài)度。其實(shí)，雖然目前難以設(shè)計(jì)出成熟、高效的CIS，但是通過(guò)知識(shí)管理的思想，搜集相關(guān)資料，通過(guò)聯(lián)合建設(shè)的方式，先構(gòu)建知識(shí)庫(kù)，再逐步完善功能，完全可以設(shè)計(jì)出具備基本診斷決策能力和知識(shí)管理能力的CIS。
知識(shí)管理(KM)為企業(yè)實(shí)現(xiàn)顯性知識(shí)和隱性知識(shí)共享提供新的途徑，利用集體的智慧提高企業(yè)的應(yīng)變和創(chuàng)新能力。知識(shí)管理的思想對(duì)CIS的啟示有如下幾個(gè)方面。
第一，知識(shí)是競(jìng)爭(zhēng)力的核心，企業(yè)要盡量掌握更多的知識(shí)，并管理高質(zhì)量的知識(shí)。因此，對(duì)于和疾病、癥狀、病例、診斷方法等知識(shí)密切相關(guān)的CIS，特別是CIS輔助診斷決策的功能，是提高醫(yī)院的綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要保障，值得醫(yī)院進(jìn)行一定的投人研究。
第二，相比容易表達(dá)、復(fù)制和模仿的顯性知識(shí)，隱性知識(shí)往往是伴隨著某個(gè)過(guò)程的知識(shí)，也就是體現(xiàn)在實(shí)踐中的知識(shí)。如果競(jìng)爭(zhēng)者沒(méi)有參與這個(gè)過(guò)程，不僅難以體驗(yàn)到這種知識(shí)的存在，更是難以模仿。因此，醫(yī)院應(yīng)該親自參與CIS的建設(shè)，從而獲得CIS的隱性知識(shí)并提升信息化的水平。
第三，知識(shí)庫(kù)是知識(shí)的基礎(chǔ)，只有構(gòu)建了知識(shí)庫(kù)才能真正開展有效的知識(shí)管理，有助于通過(guò)比較成熟的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)產(chǎn)生新的知識(shí)，提高醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)。人工的方法很難在知識(shí)庫(kù)雜亂無(wú)章的信息中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，但是經(jīng)過(guò)分析處理后可以找到其中隱含的重要知識(shí)。顯然，如果不開展CIS研究，沒(méi)有一定積累的知識(shí)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)新知識(shí)也無(wú)從談起。
第四，知識(shí)管理提倡“最好從今天開始”，也就說(shuō)，知識(shí)管理像做運(yùn)動(dòng)一樣，做一兩天可能沒(méi)有明顯效果，但是幾個(gè)月下來(lái)就會(huì)有很大的差異。同樣的，不應(yīng)該因?yàn)闀簳r(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)高水平的CIS系統(tǒng)而止步不前。只要持續(xù)的投人研究，還是可以開發(fā)出實(shí)用性不錯(cuò)且潛力巨大的CIS。
另外，有了知識(shí)庫(kù)和CIS，也有利于促進(jìn)醫(yī)護(hù)人員之間的交流，借助集體的智慧提高診斷水平。
3 基于知識(shí)管理的CIS的建設(shè)
基于知識(shí)管理的思想，CIS的建設(shè)可以分為幾個(gè)步驟。首先，選擇一個(gè)易于擴(kuò)展的架構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)存儲(chǔ)臨床信息的知識(shí)庫(kù)。然后，根據(jù)專家的理論和臨床經(jīng)驗(yàn)，對(duì)知識(shí)庫(kù)中的內(nèi)容進(jìn)行加工整理，為診斷提供依據(jù)。接著，設(shè)計(jì)具有初步診斷決策的系統(tǒng)并投入試用，在實(shí)踐中不斷完善功能。
最后，搜集一定數(shù)量病例信息后，利用數(shù)據(jù)挖掘發(fā)現(xiàn)新知識(shí)。
3. 1采用B/S架構(gòu)建設(shè)CIS
目前軟件開發(fā)中流行C/S (Client/Server，客戶機(jī)/服務(wù)器)和B/S (Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器)兩種不同的架構(gòu)，它們各自具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)國(guó)內(nèi)流行的醫(yī)院信息系統(tǒng)進(jìn)行了，發(fā)現(xiàn)它們都只是面向常規(guī)信息處理，并且絕大部分采用C/S架構(gòu)，也有不少單機(jī)版本的系統(tǒng)。其中原因就是C/S架構(gòu)的軟件具有速度快、打印方便的優(yōu)勢(shì)，能滿足各種層次計(jì)算機(jī)的需求。
但是，CIS的主要任務(wù)是醫(yī)療知識(shí)的管理和診斷決策輔助，打印也往往是固定的樣式，沒(méi)有特別的需求。因此，為了降低開發(fā)難度和維護(hù)費(fèi)用，應(yīng)該采用B/S架構(gòu)建設(shè)CIS。
首先，B/S架構(gòu)對(duì)技術(shù)要求較低，開發(fā)周期較短，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的CIS非常有利。在開發(fā)難度降低的情況下，通過(guò)合作的方式可以完成功能簡(jiǎn)單的CIS。由于技術(shù)難度低，也便于醫(yī)院方自行修改完善。
其次，開發(fā)低廉，功能擴(kuò)展方便。B/S架構(gòu)的軟件一般只有初期一次性投人成本，并可以通過(guò)增加頁(yè)面的方法來(lái)增加系統(tǒng)功能，非常方便。而C/S架構(gòu)的軟件項(xiàng)目控制比較困難，系統(tǒng)會(huì)隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大而使得連綿不絕，容易出現(xiàn)IT黑洞。
再次，C/S架構(gòu)需要在所有客戶機(jī)上安裝和配置軟件，管理和維護(hù)的工作量很大，升級(jí)的成本也比較高，而B/S架構(gòu)只需要在服務(wù)器上配置好，那么與之相連的計(jì)算機(jī)都可以在無(wú)需安裝額外的軟件情況下，通過(guò)瀏覽器獲取服務(wù)，避免了繁重的重復(fù)性勞動(dòng)，將管理和維護(hù)的工作量減少到最低。
另外，C/S架構(gòu)的通用性較差，受客戶端影響較大，難以同時(shí)兼容多種類型的操作系統(tǒng)。例如，配置較低的計(jì)算機(jī)往往安裝了Windows 98，而很多較新的計(jì)算機(jī)配置了Windows Vista，那么，C/S架構(gòu)的軟件常常需要提供多個(gè)版本才能滿足用戶的需求。而B/S架構(gòu)通用性很好，不存在跨平臺(tái)的問(wèn)題。
3. 2采用SQL Server 2005構(gòu)建知識(shí)庫(kù)
知識(shí)數(shù)量的多少、質(zhì)量的高低是決定CIS性能是否優(yōu)越的主要因素。因此，要把疾病診斷問(wèn)題求解的專門知識(shí)從醫(yī)學(xué)專家頭腦中和其它知識(shí)源中提煉出來(lái)，并按照一種合適的知識(shí)表示方法將其轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)中，構(gòu)建知識(shí)庫(kù)。在此，采用當(dāng)前主流的大型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件SQL Server 2005構(gòu)建知識(shí)庫(kù)，具體步驟如下:
首先，根據(jù)CIS的要求，在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立疾病匯編表。由于CIS在國(guó)內(nèi)尚屬于試驗(yàn)性階段，不可能也沒(méi)有必要搜集完所有種類的疾病、因此，不同的醫(yī)院可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。在此，設(shè)計(jì)了一個(gè)急腹癥的疾病匯編表，取名asm，包括外科急腹癥、內(nèi)科急腹癥、婦科急腹癥三個(gè)大類約70種疾病。asm數(shù)據(jù)表共包括四個(gè)字段，diseaseID ,section, name_ EN, name_ CN，分別用于表示疾病的編號(hào)、所屬大類、英文縮寫、中文名稱。
然后，建立癥狀表，取名symptom，其中包括病史、常規(guī)癥狀、體征、科技檢查共四個(gè)大類約100。多種癥狀，如“夏季”、“長(zhǎng)江以南”、“吸煙史”、“頻繁嘔吐與腹瀉”等。每種癥狀都有相應(yīng)的編號(hào)和分類號(hào)，便于對(duì)這些知識(shí)的管理。
接著，組織醫(yī)生對(duì)每種癥狀的相關(guān)癥狀進(jìn)行分析討論，建立診斷癥狀表diagnose_symptom和癥狀分類表diagnose_kind。其中，前者既包括與疾病密切相關(guān)的主要癥狀，也包括其他相關(guān)度一般或者降低相關(guān)度的癥狀，例如疾病“急性闌尾炎”的“轉(zhuǎn)移性右下腹部痛”、“麥?zhǔn)险鳌钡劝Y狀。后者存儲(chǔ)著某疾病相關(guān)癥狀的分類情況，比如“頻繁嘔吐與腹瀉”的癥狀在“輸尿管結(jié)石”中的相關(guān)度屬于正向還是反向，權(quán)重多少，等等。這兩個(gè)表是醫(yī)學(xué)理論和臨床經(jīng)驗(yàn)的，也是知識(shí)庫(kù)中最寶貴的部分。
最后，提供病例記錄表history、治療選擇方案表thera-peutic等相關(guān)的數(shù)據(jù)表。它們?yōu)樵\斷決策和數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)。
3. 3采用ASP. NET技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能
目前B/S架構(gòu)中流行的編程技術(shù)有ASP, JSP, PHP,ASP. NET四種，其中ASP. NET作為微軟的旗艦產(chǎn)品，具有技術(shù)先進(jìn)、性能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)，在各類專家系統(tǒng)中也得到了廣泛應(yīng)用。因此，雖然CIS在起步階段，系統(tǒng)并不龐大，但是從發(fā)展趨勢(shì)考慮，還是采用ASP. NET技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。CIS的系統(tǒng)總體功能框圖如圖I所示。
其中，“診斷輔助”模塊的使用方法為:首先，用戶通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器打開CIS的首頁(yè)，輸人姓名登錄系統(tǒng)。然后，進(jìn)人“診斷輔助”頁(yè)面，輸人病人的姓名，CIS為該病人在病例表中插人新紀(jì)錄。接著，用戶可以在癥狀大全的頁(yè)面中選擇病人癥狀的方式進(jìn)行診斷，也可以先簡(jiǎn)單判斷疑似哪種疾病再進(jìn)人該疾病的診斷頁(yè)面進(jìn)行處理。不管是哪一種，由于設(shè)計(jì)的癥狀較多，因此CIS會(huì)采用MRU (Most recentlyused，最近最常使用)算法將最近最常見(jiàn)的疾病和癥狀排在前列，方便用戶選擇。
另外，針對(duì)B/S架構(gòu)速度相對(duì)較慢的缺陷，CIS應(yīng)該采用AJAX (Asynchronous JavaScript and XML，異步JavaScript和XML)等技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并通過(guò)CSS (Cas-cading Style Sheets，層疊樣式表)提示用戶是否已經(jīng)選擇了某癥狀，效果如圖2所示。
圖2顯示，如果某個(gè)癥狀沒(méi)有被點(diǎn)擊，則保持“黑色、字號(hào)14像素”的樣式;如果點(diǎn)擊了一次，則更改為“紅色，字號(hào)20像素”;如果再次點(diǎn)擊，則該癥狀被取消并恢復(fù)為默認(rèn)的樣式。CIS將用戶的點(diǎn)擊行為送人后臺(tái)，根據(jù)diagnose _symptom和diagnose_kind進(jìn)行判斷，并將最后得分局部更新診斷頁(yè)面。
3. 4 CIS進(jìn)一步的工作
雖然現(xiàn)在已經(jīng)能在實(shí)踐中進(jìn)行基本的診斷輔助決策，但是作為發(fā)展階段中的CIS，這樣的系統(tǒng)還是需要不斷的完善。CIS進(jìn)一步的工作主要有:不斷擴(kuò)展疾病表和癥狀表的結(jié)構(gòu)，為其添加詳細(xì)的文字、圖片、視頻說(shuō)明，將CIS構(gòu)建成越來(lái)越完善的知識(shí)庫(kù);不斷將其他科類的疾病、癥狀補(bǔ)充進(jìn)知識(shí)庫(kù)，并建立醫(yī)生用戶表，將醫(yī)生與相應(yīng)科類的疾病進(jìn)行關(guān)聯(lián);不斷加強(qiáng)數(shù)據(jù)挖掘的力度，通過(guò)對(duì)病例和術(shù)后評(píng)價(jià)的信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并修正系統(tǒng)的診斷方法。
4 結(jié)束語(yǔ)
面對(duì)信息系統(tǒng)的復(fù)雜性，醫(yī)院和tT企業(yè)不應(yīng)該觀望等待，而應(yīng)該通過(guò)構(gòu)建知識(shí)庫(kù)、逐步建設(shè)、不斷完善功能的方法進(jìn)行嘗試。實(shí)踐證明，基于知識(shí)管理的思想，通過(guò)Bis架構(gòu)、SQL Server, ASP. NET, AJAX等可以構(gòu)建使用效果較好的臨床信息系統(tǒng)，有利于臨床信息系統(tǒng)的普及化，造福人類。
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