醫(yī)療審核與監(jiān)管系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析與設(shè)計

方智 電子科技大學(xué)成都學(xué)院 計算機系

1 系統(tǒng)需求與建模

在省、市、地區(qū)各級醫(yī)院運行的HIS 信息系統(tǒng)、電子病歷系統(tǒng)中，就診數(shù)據(jù)和檢查數(shù)據(jù)是海量的，數(shù)據(jù)的來源、結(jié)構(gòu)、格式都不一致，醫(yī)療方面的大數(shù)據(jù)具有大量、高速、多樣、有價值的特點，采用大數(shù)據(jù)和分布式計算技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)相結(jié)合。系統(tǒng)需要從多個數(shù)據(jù)源中根據(jù)規(guī)則，提取數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，以便進行查詢和分析，最后轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被加載到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，組合到數(shù)據(jù)倉庫中，用于傳統(tǒng)存儲和分析所用。

醫(yī)療審核與智能監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用場景下，要求外掛于醫(yī)院的HIS（醫(yī)院信息管理系統(tǒng)），采集HIS 中的數(shù)據(jù)，進行分析運算，發(fā)現(xiàn)其中的違規(guī)情況。能提供給醫(yī)生事前審核和管理者事后審核，管理單位智能審核的核心功能，并能從海量數(shù)據(jù)中心分析出醫(yī)療診療趨勢，從而修正和改進現(xiàn)有的診療規(guī)則數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)就診工作流所產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù)來看，醫(yī)療核心數(shù)據(jù)采集包括患者基本信息數(shù)據(jù)、醫(yī)生診斷數(shù)據(jù)、檢查項目數(shù)據(jù)、處方數(shù)據(jù)以及取藥記錄數(shù)據(jù)、項目執(zhí)行情況數(shù)據(jù)等。要求智能監(jiān)管系統(tǒng)不能干擾醫(yī)生診療行為，也不對原有信息系統(tǒng)進行過多的改造，便可完成對行為的監(jiān)管以及對違規(guī)行為的事前提示。事前審核的處理時間不超過1秒。

傳統(tǒng)就診流程中，醫(yī)生在HIS 系統(tǒng)醫(yī)生工作站上開具檢查單或處方，系統(tǒng)直接對此信息進行保存。而采用智能監(jiān)管流程系統(tǒng)后，在醫(yī)生從工作站提交檢查單或處方箋后，平臺從智能監(jiān)管系統(tǒng)調(diào)取監(jiān)管服務(wù)，對本次診療行為進行運算分析，如果發(fā)現(xiàn)違反監(jiān)管規(guī)則，會將以消息形式，反饋違規(guī)原因及事項給現(xiàn)場醫(yī)生，醫(yī)生可根據(jù)提示進行本次診療內(nèi)容修改，或保留原醫(yī)囑進入保存環(huán)節(jié)。完成對醫(yī)生診療記錄的事前審核。醫(yī)生可對已保存違規(guī)行為進行事后解釋和說明。同樣，護士、醫(yī)技在執(zhí)行醫(yī)囑時，也會對護士及醫(yī)技的醫(yī)療行為進行監(jiān)控和智能分析，對違規(guī)或有風(fēng)險的操作予以提示。院方管理者和上級社保部門可查看全部的違規(guī)記錄和事后說明，醫(yī)生個人診療信用記錄，醫(yī)療行為趨勢分析，監(jiān)管規(guī)則邏輯和閾值編輯。事后審核的處理時間不超過24 小時。

事前審核功能只能為單次診療行為的做出違規(guī)與否的判定。為管理者提供的違規(guī)情況智能監(jiān)管，是對全部醫(yī)療數(shù)據(jù)進行分析、發(fā)現(xiàn)其中的違規(guī)情況。某個患者數(shù)據(jù)可能會在一次診療數(shù)據(jù)上沒有違規(guī)現(xiàn)象，但結(jié)合全部的多次診療數(shù)據(jù)就能發(fā)現(xiàn)可能存在的違規(guī)情況。因此在醫(yī)生工作站的事前審核提示環(huán)節(jié)是很難發(fā)現(xiàn)的。而對于管理者事后的違規(guī)情況監(jiān)管來說，通過大數(shù)據(jù)分析的方法，這種問題就可以被發(fā)現(xiàn)。

違規(guī)數(shù)據(jù)分析則包括對醫(yī)院違規(guī)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并形成報表，從中提出數(shù)據(jù)，對醫(yī)生診療信用進行評價，也要包括對頻繁出現(xiàn)的共性違規(guī)數(shù)據(jù)進行預(yù)警和分析，比如飲片的過度用藥，為管理者提供決策，通過分析和論證，從而調(diào)整管理規(guī)則中的閾值。

根據(jù)醫(yī)療大數(shù)據(jù)的分析，平臺提供醫(yī)療機構(gòu)一段時間以來的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)，比如醫(yī)療機構(gòu)的每日就診人數(shù)，某種疾病在特定時期的發(fā)病高峰，治愈某種疾病的藥物用藥和用量的發(fā)展趨勢等等。

2 系統(tǒng)設(shè)計與技術(shù)

系統(tǒng)由五大子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是數(shù)據(jù)處理、事前違規(guī)、大數(shù)據(jù)分析審核、知識庫管理子系統(tǒng)。由基于云的自主開發(fā)ETL 工具完成對實時信息的提取、轉(zhuǎn)換和加載。系統(tǒng)采用分布式計算和數(shù)據(jù)存儲MongDB 服務(wù)器集群和Oracle 數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)倉庫。系統(tǒng)提供事前提醒服務(wù)、web 應(yīng)用服務(wù)、其他接口服務(wù)等。

在數(shù)據(jù)采集上由ETL 通過數(shù)據(jù)接口在醫(yī)院的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)抽取，根據(jù)醫(yī)院的特定要求，設(shè)計了三種不同的采集接口方式。第一種是采用HIS 直接對ETL 工具開放查詢，這種做法不夠安全。但實現(xiàn)起來最簡單，效率最高。第二種是由中間庫連接醫(yī)院HIS 數(shù)據(jù)和ETL，在兩者之間建立一個用于數(shù)據(jù)交互的中間庫，HIS系統(tǒng)按照約定將數(shù)據(jù)寫入中間庫，ETL 工具讀取中間庫來進行抽取數(shù)據(jù)。這種方式相對安全，但降低效率，增加多次IO 讀寫。第三種是導(dǎo)出數(shù)據(jù)包方式來連接醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和ETL。將HIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)按約定導(dǎo)出成數(shù)據(jù)文件，再導(dǎo)入中間庫，ETL 再進行提取。這種做法安全但效率有損。

數(shù)據(jù)運算任務(wù)經(jīng)過拆分后，交給規(guī)則引擎來進行運算處理。規(guī)則引擎類設(shè)計了引擎編號、狀態(tài)為屬性，并編寫啟動服務(wù)()、啟動服務(wù)()、載入規(guī)則()、啟動運算()等方法。將監(jiān)管規(guī)則直接讀入內(nèi)存來提高服務(wù)性能。調(diào)度類設(shè)計了運行狀態(tài)屬性，并編寫采集數(shù)據(jù)()、保存數(shù)據(jù)()、接收數(shù)據(jù)()、分配任務(wù) ()、保存任務(wù)結(jié)果()等方法。

大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果信息類主要包括規(guī)則類、違規(guī)信息類、單據(jù)信息類、單據(jù)明細類、患者信息類。知識庫管理主要設(shè)計對基于中華藥典、國家中醫(yī)藥管理局數(shù)據(jù)等頒布的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、醫(yī)用材料數(shù)據(jù)庫、疾病診斷數(shù)據(jù)庫、醫(yī)療檢查服務(wù)項目數(shù)據(jù)庫、臨床知識庫等的導(dǎo)入、編輯、更新、梳理等。其中臨床知識庫是本系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫部分，根據(jù)臨床知識庫來對診療數(shù)據(jù)基于規(guī)則作出判斷，篩選偏離常規(guī)診療的項目，發(fā)現(xiàn)過度和缺失醫(yī)療行為。

在規(guī)則引擎分析之前，有規(guī)則編輯器來完成業(yè)務(wù)流的編輯，從而生成Fenix 和監(jiān)管規(guī)則。例如在載入待審核數(shù)據(jù)后，順序做出是否兒童，是否新生兒，是否疾病與年齡吻合，是否治療方案與年齡吻合，是否藥物耗材與患者年齡吻合并做出對應(yīng)的違規(guī)信息提示。

3 具體實現(xiàn)與問題

本系統(tǒng)采用分布式并行計算的方式進行任務(wù)分配和執(zhí)行計算?？梢栽诙嗯_服務(wù)器上部署規(guī)則引擎服務(wù)，也可以在一臺上部署多個引擎[2]服務(wù)，并采用多端口標(biāo)識服務(wù)進程。在部署過程中，設(shè)計配置文件方式，當(dāng)數(shù)據(jù)源更換時，僅需改變數(shù)據(jù)配置文件即可。配置文件以通用的XML 方式和Json 格式存儲，便于數(shù)據(jù)交互。審核結(jié)果數(shù)據(jù)的接口實現(xiàn)上，可以支持查詢某一條診療單據(jù)數(shù)據(jù)是否違反規(guī)則，支持查詢某條問題單據(jù)和違反規(guī)則的相關(guān)沖突記錄、支持某條問題明細和違反規(guī)則的相關(guān)沖突記錄，支持查詢某條問題明細違反所涉及的臨床知識信息。數(shù)據(jù)庫方面在審核結(jié)果表上包括單據(jù)ID、明細ID、規(guī)則編碼、審核時間、規(guī)則提示信息、記錄、組編碼、臨床信息提示、疾病臨床提示、原文提示編碼等字段。

4 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試包括功能和性能測試。本系統(tǒng)測試主要是利用黑盒測試方法來進行系統(tǒng)測試，測試保證覆蓋全部在需求文檔中的全部功能點，并采用selenium 和python 技術(shù)方案進行自動化測試核心業(yè)務(wù)功能。系統(tǒng)性能測試則主要依賴自動化工具進行場景模擬和并發(fā)、壓力、負載、安全性方面的測試。測試結(jié)果符合預(yù)期。