數(shù)據(jù)倉庫在數(shù)字化醫(yī)院的應(yīng)用

宋 斌,陳海東,雷 勇,黃紹君,卓飛豹

數(shù)據(jù)倉庫在數(shù)字化醫(yī)院的應(yīng)用

宋 斌,陳海東,雷 勇,黃紹君,卓飛豹

數(shù)字化醫(yī)院是我國現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的新趨勢,也是區(qū)域醫(yī)療信息化的一種重要實(shí)現(xiàn)方式。數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則是信息技術(shù)領(lǐng)域的新興技術(shù)。本文將數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化醫(yī)院領(lǐng)域,建立基于醫(yī)院信息系統(tǒng)(H IS)的數(shù)據(jù)倉庫并使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),將大量源數(shù)據(jù)有效地轉(zhuǎn)化為有用的知識信息,并服務(wù)于決策過程。

數(shù)據(jù)倉庫;數(shù)字化醫(yī)院;決策支持;區(qū)域醫(yī)療

隨著數(shù)字化醫(yī)院概念和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)院信息系統(tǒng)(H IS)已被各大醫(yī)院所廣泛使用。經(jīng)過多年的積累,H IS系統(tǒng)已收集到了海量的信息,同時(shí)其信息容量仍在呈幾何級數(shù)增長。這些大量的信息成為了各個(gè)醫(yī)院的寶貴財(cái)富。

然而,隨著管理和臨床數(shù)據(jù)的大量積累,H IS原有相對簡單的統(tǒng)計(jì)功能已不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。人們需要隨時(shí)獲取患者、資金、物流、工作量等方面的數(shù)據(jù)、指標(biāo)和報(bào)表,需要采用復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析方法和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)反復(fù)處理海量歷史數(shù)據(jù)以便從中總結(jié)出臨床醫(yī)學(xué)和醫(yī)院管理方面的新知識。因此,如何整合大量的歷史數(shù)據(jù),通過信息的分類、整理、分析,從中發(fā)現(xiàn)醫(yī)療業(yè)務(wù)和經(jīng)營的內(nèi)在規(guī)律,從而為管理人員的決策提供支持,已成為現(xiàn)代 H IS系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)[1]。

本文在實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息數(shù)字化的基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域醫(yī)療信息平臺,并采用數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等新興信息技術(shù)相結(jié)合的方法建立決策支持系統(tǒng)以幫助醫(yī)院制定有效的決策。

1 相關(guān)背景

1.1 數(shù)字化醫(yī)院 數(shù)字化醫(yī)院是我國現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的新趨勢,數(shù)字化醫(yī)院系統(tǒng)是由醫(yī)院業(yè)務(wù)軟件、數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)平臺所組成的三位一體的綜合信息系統(tǒng)。數(shù)字化醫(yī)院工程有助于醫(yī)院實(shí)現(xiàn)資源整合、流程優(yōu)化,降低運(yùn)行成本,提高服務(wù)質(zhì)量、工作效率和管理水平。數(shù)字化醫(yī)院是對現(xiàn)代醫(yī)院的一種特征性描述,是醫(yī)院信息化發(fā)展過程中的一種必然產(chǎn)物。所謂信息化,其實(shí)是泛指重視信息利用的一種理念;而數(shù)字化則強(qiáng)調(diào)了信息內(nèi)容的數(shù)字化,是專指數(shù)字化信息,并利用數(shù)字化的信息進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理。數(shù)字化是包含在信息化之內(nèi)的一個(gè)更具體的概念,是在信息化基礎(chǔ)上的一個(gè)發(fā)展。因此,數(shù)字化醫(yī)院的實(shí)質(zhì)是高度利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊等現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化,但對數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的要求更高,對數(shù)據(jù)利用更全面,對信息的共享程度更高。建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院就是利用數(shù)字化設(shè)備和信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息利用最大化、信息共享通用化,管理程序規(guī)范化、患者服務(wù)人性化、領(lǐng)導(dǎo)決策科學(xué)化的目標(biāo)[2]。

1.2 醫(yī)院當(dāng)前信息化現(xiàn)狀 隨著信息化的深入發(fā)展,當(dāng)前醫(yī)院存在如下問題急需解決:①各類信息系統(tǒng)大多數(shù)都是面向業(yè)務(wù)事務(wù)處理的系統(tǒng),比如病歷系統(tǒng)、門診工作站等等,都是以具體的各項(xiàng)業(yè)務(wù)完成為基準(zhǔn),沒有很好的統(tǒng)計(jì)分析對比功能;②信息系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了多年,積累了大量數(shù)據(jù),部隊(duì)醫(yī)院軍字一號系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了十多年的,積累的大量的歷史數(shù)據(jù),但是沒有充分發(fā)揮應(yīng)用;③“數(shù)據(jù)孤島”,各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都有各自的環(huán)境,標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,數(shù)據(jù)孤立,無法實(shí)現(xiàn)信息共享;④管理決策層對數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)平臺的需求日益強(qiáng)烈,管理層需要以統(tǒng)一、準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),做出科學(xué)決策[3]。

1.3 區(qū)域醫(yī)療信息化 實(shí)現(xiàn)區(qū)域醫(yī)療信息化,在信息共享基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會診、醫(yī)學(xué)信息傳輸及手術(shù)示教等,對于我國醫(yī)療衛(wèi)生體制改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。隨著我軍衛(wèi)勤保障體制改革不斷推進(jìn),軍隊(duì)醫(yī)院也向集團(tuán)化轉(zhuǎn)變;軍隊(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療會診網(wǎng)絡(luò)已建立,并不斷完善;構(gòu)建區(qū)域信息平臺對于醫(yī)療服務(wù)體系帶來了巨大的后續(xù)效益 。

區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)的關(guān)鍵之處就在于能夠有效整合病人的信息,將同一個(gè)病人的所有診療信息、健康信息和基本資料信息進(jìn)行歸類匯總,整合到同一數(shù)據(jù)平臺,不同的應(yīng)用都將信息匯總到這個(gè)平臺,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會診及遠(yuǎn)程康復(fù)指導(dǎo),遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)影像、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、心電圖信息的實(shí)時(shí)傳輸和區(qū)域內(nèi)醫(yī)療單位檢查結(jié)果互認(rèn);通過建立軍人電子健康檔案,便于及時(shí)調(diào)閱并貫穿于醫(yī)療保健全過程,最大限度滿足各級人員的健康需求[5]。這種歸檔不是簡單的數(shù)據(jù)復(fù)制,而是以病人為中心的數(shù)據(jù)整理。通過區(qū)域醫(yī)療信息平臺及含有通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口標(biāo)準(zhǔn)等,以網(wǎng)絡(luò)信息化服務(wù)為手段,對區(qū)域有限的衛(wèi)生資源進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各個(gè)部門信息采集、傳送、共享、交換和協(xié)同服務(wù)。如圖 1所示,整個(gè)區(qū)域醫(yī)療信息平臺的總體框架,其底層為數(shù)據(jù)交換和共享層、中間為數(shù)據(jù)中心和服務(wù)支撐層、上層為業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

圖1 區(qū)域醫(yī)療信息平臺

2 數(shù)據(jù)倉庫

面對積累的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),通過建設(shè)數(shù)據(jù)倉庫對其進(jìn)行整合并有效挖掘,是進(jìn)行數(shù)據(jù)深層次利用的主要手段。在醫(yī)院建設(shè)統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)倉庫,也是當(dāng)前醫(yī)院數(shù)字化、信息化發(fā)展的重要課題。因此,通過數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)來建立高效和諧的區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng),是區(qū)域醫(yī)療信息化發(fā)展的一種趨勢。

2.1 數(shù)據(jù)倉庫的概念 “數(shù)據(jù)倉庫”一詞沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義,其概念是由著名的數(shù)據(jù)倉庫專家W.H.Inmon于 1992年在其著作《Building the Data Warehouse》中提出來的[6]。數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成的、隨時(shí)間變化的、非易失性的數(shù)據(jù)集合,用于支持管理層的決策過程。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)不是將業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)簡單集合,而是對各種源數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、篩選、清理、綜合而得到的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)倉庫中所存儲的數(shù)據(jù)不經(jīng)常進(jìn)行更新處理,它主要用于查詢和分析[7]。

數(shù)據(jù)倉庫的主要功能是企業(yè)級的多維信息查詢、聯(lián)機(jī)分析處理 (OLAP)在線分析處理、數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測等功能。數(shù)據(jù)倉庫從多個(gè)信息源中獲取原始數(shù)據(jù),經(jīng)整理加工后,存儲在數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)部中,并通過向用戶提供訪問工具,統(tǒng)一、協(xié)調(diào)和集成的信息環(huán)境,支持醫(yī)療機(jī)構(gòu)全局的決策過程和對醫(yī)療機(jī)構(gòu)經(jīng)營管理的深入綜合分析。同時(shí),數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用還是一個(gè)不斷深入、不斷完善的過程,完成了一個(gè)主題、一個(gè)應(yīng)用后,又會提出更多的應(yīng)用需求。

以主題為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)倉庫是圍繞著醫(yī)院的基本實(shí)體設(shè)計(jì)的,如 H IS中數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)主題可以醫(yī)療業(yè)務(wù)、病人結(jié)構(gòu)、病人流動(dòng)狀況、床位占用率、資金流動(dòng)等情況考慮,它們都是密切聯(lián)系的,通過數(shù)據(jù)倉庫的建立,可以有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的關(guān)系化、規(guī)則化,并可提供動(dòng)態(tài)的、多維的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析和查詢。

2.2 數(shù)據(jù)倉庫的結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)倉庫的總體層次結(jié)構(gòu)由基本功能層、管理層和環(huán)境支持層三部分組成。①基本功能層:包括從數(shù)據(jù)源抽取數(shù)據(jù),對所抽取的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、清理,將清理后的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)倉庫中,根據(jù)用戶的需求完成數(shù)據(jù)倉庫的復(fù)雜查詢、決策分析和知識的挖掘等功能;②管理層:包含數(shù)據(jù)管理與元數(shù)據(jù)管理兩部分,主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)的抽取、清理、加載、更新和刷新等操作進(jìn)行管理。只要使這些操作正常完成,才能源源不斷地為數(shù)據(jù)倉庫提供新的數(shù)據(jù)源,為使用者正確利用數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行決策分析和知識挖掘;③環(huán)境支持層:主要包含數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)兩大部份。包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存貯系統(tǒng)等。

3 數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院中的應(yīng)用

3.1 醫(yī)院數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建 當(dāng)前醫(yī)院數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建步驟如下:①首先是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫的主題并建立規(guī)范的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),比如醫(yī)生主索引、病人主索引、病種主索引等。建立數(shù)據(jù)倉庫模型首先必須進(jìn)行需求分析。數(shù)據(jù)倉庫是按照決策分析的主題來組織數(shù)據(jù)的,因此設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)倉庫的主題至關(guān)重要。②其次對當(dāng)前醫(yī)院的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一抽取,并按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清洗,轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的、規(guī)范的數(shù)據(jù)。醫(yī)院數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)源非常復(fù)雜,既包括操作型數(shù)據(jù)庫如 H IS、人事管理系統(tǒng)等,又包括非結(jié)構(gòu)化的外部數(shù)據(jù)如各種文件。各種來源的數(shù)據(jù)在結(jié)構(gòu)和組織方式上可能存在較大的差異,也可能包含噪聲、空缺、不一致的數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過嚴(yán)格的抽取、清洗和轉(zhuǎn)換,才能加載到數(shù)據(jù)倉庫。③最后根據(jù)醫(yī)院各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求,通過商業(yè)智能工具分主題靈活展現(xiàn)各項(xiàng)信息。數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)流程如圖 2所示。

3.2 數(shù)據(jù)倉庫在數(shù)字化醫(yī)院中的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)查詢與基于數(shù)據(jù)倉庫的輔助決策支持系統(tǒng)[8]對比見表 1。將數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)引入了醫(yī)療信息系統(tǒng)中,從根本上改變了原來的報(bào)表方式。由原來被動(dòng)的、固定的報(bào)表模式,轉(zhuǎn)變?yōu)楦骷夘I(lǐng)導(dǎo)可以根據(jù)自己的想法,根據(jù)醫(yī)院當(dāng)前的發(fā)展目標(biāo),從現(xiàn)有的模型中主動(dòng)挖掘自己想要的數(shù)據(jù),充分挖掘醫(yī)院信息系統(tǒng)的信息資源,從而提高醫(yī)院信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析水平。

圖2 數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)流程

表1 查詢統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)與輔助決策支持系統(tǒng)對比

對醫(yī)院決策者來講,數(shù)據(jù)倉庫可提供以下主要功能:①多層次、多角度的數(shù)據(jù)挖掘和分析。比如可以分析門住院病人疾病、地區(qū)、年齡、職業(yè)以及性別等分布,還可以根據(jù)需要進(jìn)一步找出哪段時(shí)間、哪些人、進(jìn)行了哪些檢查治療、治療效果如何等,為流行病學(xué)調(diào)查和疾病預(yù)防提供依據(jù)?？梢酝ㄟ^分析門診病人的掛號、就診、檢查、治療以及取藥等時(shí)間分布,為醫(yī)院制定科學(xué)合理的門診就醫(yī)流程提供依據(jù)。②輔助決策功能。例如,當(dāng)醫(yī)院發(fā)現(xiàn)藥品比例過高時(shí),可以按時(shí)間段分析哪些醫(yī)生在哪段時(shí)間內(nèi)藥品使用超過了合理比例,從而為醫(yī)院決策提供依據(jù)。當(dāng)醫(yī)院手術(shù)間很忙時(shí),可以通過分析各手術(shù)間進(jìn)行手術(shù)的時(shí)間分布,看是否可以適當(dāng)調(diào)整手術(shù)安排時(shí)間來提高手術(shù)間的利用率或是需要增加手術(shù)間。③提高科研能力。醫(yī)院科研可以充分利用數(shù)據(jù)倉庫來挖掘各種信息資料,加強(qiáng)這些信息資料后續(xù)的綜合分析和利用?？蔀獒t(yī)學(xué)科研、技術(shù)層面總結(jié)更多各種疾病的救治經(jīng)驗(yàn),以及尋找和總結(jié)救治過程中一些規(guī)律性的東西。④提高醫(yī)院預(yù)測能力。預(yù)測準(zhǔn)確的高低也是衡量決策水平高低的重要標(biāo)志。數(shù)據(jù)倉庫是一個(gè)集成的系統(tǒng),它除了可以采集來自醫(yī)院本身的數(shù)據(jù),還可以采集醫(yī)院外部的數(shù)據(jù),如本地區(qū)的人群分布、職業(yè)分布、飲食習(xí)慣和醫(yī)療資源配置等,通過多方的數(shù)據(jù)采集和科學(xué)的數(shù)學(xué)模型來預(yù)測未來。

4 結(jié) 語

總之,在數(shù)字化醫(yī)院的基礎(chǔ)上建設(shè)數(shù)據(jù)倉庫,構(gòu)建決策支持系統(tǒng),能夠利用數(shù)據(jù)倉庫工具充分分析信息,從而為醫(yī)院帶來效益。

對于管理層和決策層而言,通過使用數(shù)據(jù)倉庫,對門診住院數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對就醫(yī)人員進(jìn)行分析,為管理者提供決策依據(jù),能夠主動(dòng)爭取到病源,提高經(jīng)濟(jì)效益。對醫(yī)務(wù)工作者而言,使用數(shù)據(jù)倉庫對疾病的治療進(jìn)行分析,能夠提高醫(yī)療質(zhì)量。而對患者而言,則可以通過數(shù)據(jù)倉庫提供給患者全方位的醫(yī)療信息服務(wù)以及在線的醫(yī)療幫助。

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Data warehouse application in digital hospital

SONG B in,CHEN Hai-dong,LEI Yong,HUANG Shao-jun,ZHUO Fei-bao. The First Affiliated Hospital of Fuzhou General Hospital,Nanjing M ilitary A rea Command,Putian,Fujian351100,China

Digital hospital is a new trend of the modern medical development,also an important implementation method of the regionalmedical informationization.Data warehouse and data mining are new techniques in infor mation technology. In this paper,we apply this technology to digital hospital field,and build the hospital infor mation system (H IS)based data warehouse and data mining technology.A lot of source data can be transfor med to useful information so the infor mation can be used in the decision process.

data warehouse;digital hospital;decision support system;regionalmedical

R197.32

A

1672-271X(2010)06-0519-04

2010-10-27)

南京軍區(qū)醫(yī)學(xué)科技創(chuàng)新課題 (06MA140;07MA091)

宋 斌 (1963-),男,江蘇海門人,碩士,主任醫(yī)師,從事衛(wèi)生事業(yè)管理工作

351100福建莆田,南京軍區(qū)福州總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院

(本文編輯:孫軍紅)