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基于诊疗支持视角的医生信息化工具的探讨及设计

已有 2928 次阅读 2015-4-21 11:43 |个人分类:浮想管窥|系统分类:论文交流| 医学, 软件

基于诊疗支持视角的医生信息化工具的探讨及设计

周 健

【摘要】本文讨论了医生使用信息化工具的必要性、诊疗支持系统的基本功能、国内外诊疗支持系统的发展状况、诊疗支持系统的设计理念和诊疗支持系统的设计实践等问题,期望为医生信息化工具的研究和开发应用提供新的参考资料

【关键词】医生;软件;诊疗;支持;理念;设计

 

1 前言

中国的医疗行业进入2010年之后,在国家卫生部的大力倡导和支持下,进入了一个“数字化医院建设”的新时期,一些医院的数字化建设取得了可喜的进展[1]。粗略考察中国目前的医院数字化建设状况,不难发现一个不争的事实:临床信息系统建设严重滞后。近年来,国家主管部门已经开始支持以电子病历为中心的临床信息系统的建设。以全结构化为目标的电子病历系统,也引起了人们的关注[2]。毋容置疑的是:高度整合的、符合相关国内外标准(比如ICD-10HL7等)的、可互联互通的全结构化电子病历系统是医院临床信息系统不可缺少的重要基础工程。对于临床信息系统而言,我们可以大致地将这个领域的软件分为三种类型:一是以记录临床医疗信息(并以全结构化方式存储)为主的系统,以“ElectronicMedical Record, EMR”为代表[3]。二是以提供临床诊疗决策支持为主的系统,以“QuickMedical Reference,QMR”为代表[4]。三是以人工智能为特征的临床诊疗专家系统,以“CDSS(临床决策支持系统)[5]DDSS(诊断决策支持系统)、DTSS(临床用药计算机审查系统)”为代表。至于“医生信息化工具”是一个比较宽泛的概念,可以说临床信息系统中的各种类型软件都是属于医生信息化工具。医院临床信息系统中的第二类以提供临床诊疗决策支持为主要功能的软件更是具备了医生信息化工具的典型特征。探讨该类型软件的理论与开发设计实践,对于提高临床诊疗工作质量,减少医疗差错、防范医疗纠纷具有重要的意义。

2 医生需要信息化工具吗

2.1 医学专业理论体系中知识容量巨大

毋容置疑,医学专业理论体系中知识的容量是巨大的。上世纪八十年代,美国学者在研究内科疾病诊疗问题时就统计过常见内科疾病所涉及到的诊断知识点(其中包括病史、症状、体征、实验室检查的结果等)的数量,每个疾病的平均知识点有85项之多,分布从25项到250[4]。根据对《实用内科学》的粗率统计,该书详细记载的疾病超过720[6],那么其诊断知识点就达61200个。可见,这样复杂的知识系统对医生的大脑记忆和知识提取而言,不得不说是一个巨大的挑战。

2.2 医生掌握的医学知识总是有限的

医生所接受的教育,被称为精英教育。但是,从生理学和心理学的角度来看,医生也是普通人。从普遍规律上来讲,无论是他们的先天生理条件,还是后天的心理发展状况,均不能超越普通人的标准。当然,这个标准是一个阈值。也就是说有的医生处于这个阈值的低端,有的医生处于这个阈值的高端。因此,鉴于医学知识系统的复杂、巨量,以及医生个体生理、心理条件的差异,所有医生对医学知识的掌握都是有限的[7],包括那些身处阈值高端的医生在内。换句话说,医生掌握的医学知识总是处于相对不足的状态之中。也正因如此,才有了“误诊是临床上普遍存在的一种现象,许多病人由于被错误诊断和延迟诊断而失去了治疗时机。大量误诊文献报道疾病的平均误诊率在30%-40%左右”[8]。当然,医生掌握的医学知识不足不是造成误诊的唯一因素。

2.3 人的记忆系统的限制

人的记忆系统不是全能的,不同人的记忆容量、记忆保持能力、回忆和再现能力、提取能力都是有差异的。对于绝大多数普通人而言,无论在记忆容量,还是在提取方面都是有限的。心理学的研究表明,从感觉记忆到短时记忆中的信息,如果没有得到保持性复述的情况下,18秒之后便会永久消失[9]。短时记忆存在7±2的限制规律,长时记忆虽然有记忆容量无限的特征,但是有意遗忘机制[10]却使大量长时记忆中的信息消失或者难以提取。还有研究显示,随着年龄的增长,长时记忆的表现会有惊人的下降,尤其在需要自由回忆的时候更是如此[11]

2.4 医学知识体系的不断更新

当今世界,日新月异的各种高新科学技术不断进入医学领域,医学体系中的新理论、新方法、新技术也不断涌现,从而使医学知识体系总是处在一个不断更新的态势之中。这也是医学发展的一个基本规律。这种状况对于医生来说,就提出了终身学习的要求。而且,传播学的理论显示,新信息的传播既有途径的不同,还有受众态度差异的影响。因此,对于诊疗支持而言,保障医疗信息的更新是确保医生及时接收、掌握、应用更新信息的前提。不言而喻,信息化工具是医疗信息更新的必然选择。

2.5 医生对知识的提取受到环境的制约

医生的职业是一个高风险职业,医疗纠纷和医疗事故的阴影时刻笼罩在医生头上;医生在其职业生涯中,需要终身的学习,需要谨慎的面对每一个病人及其家属,需要发表学术论文和获得科研成果,还需要参加外语和计算机应用考试,还需要通过临床实践能力考试以及专业技术职称评审委员会的职称评审,从而完成由低到高的职称晋升。同时,医生作为普通人同样需要面对家庭、子女等问题。因此,无论是来自社会环境的压力,还是来自家庭的压力,以及来自医生自身内心的心理情绪问题,都会影响到医生对自己头脑中知识的有效提取。有研究指出,“经统计检验,外显的再认配对测验中,干扰与无干扰条件下被试的成绩有显著差异。t(29)=4.36,P<0.O1[12]

2.6 医生需要信息化工具

综上所述,我们可以认为医生是需要信息化工具的。回顾历史,即使在过去信息化尚未进入医疗行业的时代,医生也在使用“信息化工具”:医学专业书籍和杂志。Stephen C.Schimpff指出:“在过去的十年中,便携式电脑已经代替了显微镜,成为了医学院校学生的必备工具。电脑中的数据存储量大,能及时更新,可帮助医生看病。医生能一边看病,一边学习。这样,电脑不仅能提醒医生(不让医生犯错),还能提高医生的医术。”[13]对于临床诊疗决策支持信息化工具的使用,必须与结构化的电子病历(EMR)系统整合,并与其它临床诊疗信息化工具交互。有研究指出,无论什么样的临床决策支持系统(CDSSs),都应该集成在临床信息系统之中,并能与其它临床系统组件交互,特别是电子健康记录[14]

3 诊疗支持系统的功能

3.1信息支持

信息支持是指提供全面、系统、规范、可靠的临床诊疗工作所需信息的快速查询、及时显示、高速呈现、准确复制、迅速传输的功能。这方面的功能是基于诊疗支持的医生信息化工具的基础功能,也是重要的功能之一。

3.2决策支持

在实现信息支持功能的前提下,开发和实现诊疗决策支持功能。这里所谓的诊疗决策支持,是指通过数据挖掘技术、神经网络算法、人工智能技术、认知神经科学技术等手段,在充分占有临床诊疗所需知识、数据,以及临床医学专家的知识规则的基础上,实现相应深度和广度的临床诊疗信息的筛选辨认和规则判断,从而为医生提供一个或一组可供医生选择的诊断或治疗方案的建议列表。诊疗决策支持包括诊断决策支持、药物治疗决策支持、手术治疗决策支持、肿瘤化疗决策支持、肿瘤放疗决策支持、危急重症抢救治疗决策支持、基因干细胞治疗决策支持、康复治疗决策支持、个体化诊疗决策支持等。

4 诊疗支持系统的研究发展状况

4.1 国外进展

早在上世纪七十年代初,美国匹兹堡大学医学院的专家和学生就开始了大型、综合性临床诊疗决策支持系统的开发,项目名称为“内科医生I”。专家们希望通过使用多种多样的技术来模拟人脑的思维过程和问题求解的方法,他们构建了一个颇具特色的数据库。数据库中包含了一个疾病清单,它是出现在病人身上的每个疾病的各种临床表现(包括病史、症状、体征、实验室检查结果)列表。程序应用这个列表对临床病例进行诊断或鉴别诊断。程序使用的算法是问题求解算法[15]1981年,一篇对“内科医生I”进行回顾性评价的论文发表在《新英格兰医学杂志》上,结果发现“内科医生I”的诊断相当于一家教学医院的临床医生的水准,其诊断结果已经达到“正确”水平。“内科医生I”不断发展到1986年,更名为“QMR”Quick Medical Reference, 并成为了匹兹堡大学的注册商标。此时的QMR数据库已经容纳了572种内科疾病的诊断信息,4000多种病人的各种临床表现,总信息量已经超过250000[16]。到上世纪九十年代中期,美国已经发展出了4大著名的诊断决策支持系统,除QMR之外,还有DXplain,Iliad,Meditel。研究显示,在前述4个系统中,如果仅仅考虑到诊断列表前十状况,那么QMR的正确诊断得分是最高的[17]Isabel是一个Web在线形式的诊断决策支持系统,在输入一些临床表现后,程序也能提供前十的可能诊断列表。使用该程序能减少因疏忽导致的诊断错误,提高正确诊断率。该系统还被英国政府引进了国家卫生服务系统之中[18]。对于药物使用决策支持系统的开发,有报道指出,仅在药物相互影响筛选方面的程序就有6个:Medicom MicroPlus, Medical Letter, S-O-A-P, Drug InteractionsDrug Therapy Screening Systems (DTSS),  RxTriage[19]。鉴于人类基因组学、蛋白质组学的快速发展,人类的医疗保健必将进入一个包括基因干预在内的个体化医疗时代,美国学者据此提出了开发国家层面的、基于个体化医疗的诊疗决策支持系统的观点[20]

4.2 国内进展

国内对于临床诊疗决策支持系统也有研究。运用人工智能领域的知识,根据临床医学诊断的一般过程,采用机器学习的原理,应用基于案例的推理(CBR)方法,设计诊断专家系统模型[21]。针对医学案例库的特性,采用主成分分析的数据降维方法来降低问题复杂度,将主成分分析和案例推理技术相结合,构造医学诊断专家系统[22]。研究变精度粗糙集理论中属性约简和特征提取算法。针对特征提取中的噪声问题,结合医疗诊断的实际需要将变精度粗糙集理论中属性约简算法和规则提取算法进行了改进,提出基于变精度粗糙集理论模型的诊断方法[23]。有学者研究开发了“电脑医学博士”(DNYB)系统[24],还有学者开发了“智能全科医生辅助诊疗系统”[25],再有学者开发了“综合辅助诊疗系统”[26]

4.3 进展评价

根据前面所述的国内外进展情况,可以发现下面几个问题。一是国内对诊疗支持系统的研究水平离国际水准尚有较大差距。二是国内对诊疗支持系统的开发大多以实验研究结束,未能形成产品推广应用。三是忽视了诊疗支持系统中的“信息支持”的重要性,未见该类型软件的研究和开发报道。

5 诊疗支持系统的设计理念

5.1 非替代性

医学专业技术既有系统复杂的理论规范(它需要所有医疗专业技术人员普遍遵循),又有工作对象千变万化的个体差异以及可利用资源有限的实际情形(它需要医疗专业技术人员依据这些情形进行个别判断和处置)。所以,作为诊疗支持系统要实现的目的就是快速、全面、准确地支持医生的工作,而不是去替代医生进行疾病诊断或治疗。

5.2 标准化

重点涵盖医学理论、知识、典型临床案例、诊疗规范、诊疗指南、药物信息、器械信息、内植物信息、基因信息、蛋白质信息,以及医院管理规范制度信息等。其次,这些信息应该有足够的深度,这不仅需要常规的知识数据采集技术,还需要用到更复杂更先进的数据搜索与挖掘技术,从而保证信息质量良好。另外,信息的来源必须可靠,内容必须全面、系统、规范、准确,还需要及时更新,确保信息可靠,可以让医生随时使用。由于这方面的需要,建议国家有关部门在发布相关的管理标准、诊疗规范、诊疗指南之类的信息时,应该同时发布电子版本,方便使用。

5.3 开放性

开放设计要求有二:一是数据库的信息对于授权用户能够进行导入导出操作,二是授权用户自主更新数据库信息。需要系统开放设计的理由也很明确,首先系统收集的有些信息是会过时的,这样的信息需要进行修改或删除。另外,国家有关部门或机构,会不时发布一些与医疗相关的规章、规范、标准、指南等,这些信息都需要及时补充或更新原有信息。还有医学新理论、新知识、新方法、新技术等信息,也需要增加到系统之中。因此,对于系统的设计而言,开放原则是必不可少的。

5.4 易用性

鉴于系统功能主要是为医生提供信息支撑,因此易用性是值得重视的一个方面。首先是快速精准的信息查询,所以需要设计多种查询方法,例如模糊查询、多字段查询、文字查询、字母查询等等。二是信息的快速呈现,这需要质量可靠的数据库和良好的网络环境的支撑。三是信息的方便应用,应该提供显示、部分复制、全部复制、打印、文件传输等功能。保障医生对信息的快速应用。

6 诊疗支持系统的设计

6.1 设计说明

依据本文前面的叙述,可知诊疗支持系统的开发是一项复杂的巨大工程。本文仅就诊疗支持系统中的第一个功能:“信息支持”的系统设计情况进行描述。不涉及“决策支持”功能的系统设计内容。我们根据本文所述的理念和方法,进行了“信息支持”的系统设计实践,完成了名为“逐点临床诊疗决策辅助系统”的软件设计,并经过了中国国家版权局软件著作权登记中心的认证,获得了《软件著作权登记证书》(证书号:软著登字第0578929号)。关于该软件的部分内容,分别简要介绍如下。

6.2 医院管理规则

我们在该模块中,提供了医疗法律法规、医疗规章制度、医院管理标准(包括国家新版三级综合医院标准和JCI)、诊疗规范、诊疗指南、临床路径等内容。以方便医生及时查阅相关信息,防范差错,减少纠纷,提高诊疗质量。

6.3 药品信息

该模块提供了药品辞典和CRD手册,以帮助医生合理用药。

6.4 中医中药

该模块提供了中医诊疗指南、中药、中医方剂、常用成药等内容,方便医生查阅应用。

6.5 深度诊疗信息

该模块提供了西医学和中医学两大部分深度诊疗所需的相关信息,包括医学理论、医学知识、操作技术等多方面的信息,帮助医生妥善处理临床上的各种疑难问题。

7 结语

I D Adams报告,在英国的一项涉及8个临床医疗中心、250名医生、16737个病人的多中心研究,应用“内科医生I”辅助诊疗急性腹痛,结果“初诊准确率:对照组为45.6%,干预组为65.3%;会诊后准确率:对照组为54.9%,干预组为74.2%。”[27]研究证实,对于提高诊断准确率,“内科医生I”是有重要价值的。对于诊疗决策支持型系统的开发,正如美国著名医疗信息化专家R A Miller所说:“这需要巨大的人力和物力”[4]。同时,这类软件还存在诸如完成一个案例的操作时间较长等不足之处,其软件算法还有待进一步完善。针对我国目前医疗行业现状,尤其是面对我们这种地域广阔,基层医疗机构众多,其人才、设备、经费都相对不足的现实情况,实现“信息支持”功能软件的部署和应用,可能更为实际、更为有效。通过这类软件的应用,确保医生掌握足够的诊疗所需信息,提高医生的诊断准确率,保障治疗计划的安全、有效、合理,在减少医疗差错、防范医疗纠纷、降低医疗费用等方面,都能发挥积极作用。

 

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0一五年四月二十一日

作者联络:Email:zhou6789@21cn.com

P.S 本文原为2014年中华医学会信息学分会学术年会写所写,原计划参加会议学习,结果因特殊原因未能成行。故在此贴出,供有兴趣者一阅。




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