医疗行业大数据应用实例

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,10/29/2014,#,大,数,数,据,据,医,疗,疗,领,领,域,域,应,应,用,用,演,讲,讲,人,人,：,：,崔,崔,浩,浩,博,博,时,间,间,：,：,2014.10.13,ppt,制,作,作,：,：崔,浩,浩,博,博,outline,一、医疗与大数,据,据的趋势,二、医疗大数,据,据的应用场,景,景,三、案例分析,一、医疗与大数,据,据的趋势,二、医疗大,数,数据的应用,场,场景,三、案例分析,医疗费用在,不,不断上升,GDP的占,比,比非常高,10-19%,0-9%,趋势分析:,我,我们正,处,处在医疗行,业,业的一个重,要,要转折点,%ofpopulationoverage60,30+%,25-29%,20-24%,2050,WWAverageAge60+:21%,Source:UnitedNations“PopulationAging2002”,全球老龄化,平均年龄60+,的人,: 目前,的,的10%,到,到,2050,年将到达,20%,以美国为例: 医疗,大,大数据的价,值,值,3千亿美元/年,相,相当于每年,生,生成总,值增长0.7%,到,2020,年，医疗数,据,据将会急剧,增,增长到,35 ZB,相当于,2009,年数据量的,44,倍增长。,0,15000,10000,5000,201020112012201320142015,趋势分析:,我,我们正处在,医,医疗行业的,一,一个重要转,折,折点,存储的增长,医疗服务产,生,生的数据总,量,量,(PB),Admin,Imaging,EMR,Email,File,NonClinImg,Research,一个,CT,图像含有大约,150MB,的数据，而一个基因组序,列,列文件大小约,750MB,，,一个标,准,准的,病,病理,图,图则,大,大得,多,多，接近,5GB,。,如果将这,些,些数,据,据量,乘,乘以,人,人口,数,数量,和,和平,均,均寿,命,命，,仅,仅一,个,个社,区,区医,院,院或,一,一个中等,规,规模制药,企,企业,就,就可,以,以生,成,成和,累,累积,达,达数个,TB,甚至数个,PB,级的结,构,构化,和,和非结构,化,化数,据,据。,一、医疗,与,与大,数,数据,的,的趋,势,势,二、,医,医疗,大,大数,据,据的,应,应用,场,场景,三、案例分析,7,医疗,大,大数,据,据应,用,用场,景,景,医疗,行,行业,产,产生,的,的数,据,据量,主,主要,来,来自,于,于,PACS,影像,、,、,B,超、,病,病理,分,分析,等,等业,务,务所,产,产生,的,的非,结,结构,化,化数,据,据。,人,人体,不,不同,部,部位,、,、不,同,同专,科,科影,像,像的,数,数据,文,文件,大,大小,不,不一,，,，,PACS,网络,存,存储,和,和传,输,输要,采,采取,不,不同,策,策略,。,。面,对,对大,数,数据,，,，医,疗,疗行,业,业遇,到,到前,所,所未,有,有的,挑,挑战,和,和机,遇,遇。,医疗,行,行业,大,大数,据,据应,用,用场,景,景非,常,常多,，,，右,图,图仅,以,以临,床,床操,作,作和,研,研发,为,为例,，,，展,示,示医,疗,疗行,业,业大,数,数据,应,应用,场,场景,。,。,对于,公,公共,卫,卫生,部,部门,，,，可,以,以通,过,过过,覆,覆盖,全,全国,的,的患,者,者电,子,子病,历,历数,据,据库,，,，快,速,速检,测,测传,染,染病,，,，进,行,行全,面,面的,疫,疫情,监,监测,，,，并,通,通过,集,集成,疾,疾病,监,监测,和,和响,应,应程,序,序，,快,快速,进,进行,响,响应,。,。,比较效果研究,临床操作,临床决策支持系统,医疗数据透明度,远程病人监控,研发,预测建模,提高临床试验设计的统计工具和,算法,疾病模式的分析,一、医疗,与,与大,数,数据,的,的趋,势,势,三、案例分析,二、,医,医疗,大,大数,据,据的,应,应用,场,场景,临床,医,医生,的,的知,识,识更,新,新无,法,法与,急,急剧,增,增长,的,的医,学,学知,识,识同,步,步。,对大,批,批量,的,的常,规,规决,策,策工,作,作，,自,自动,化,化决,策,策效,率,率更,高,高,(,如大,量,量的,常,常规,实,实验,室,室检,测,测和,数,数据,分,分析,等,等,),。,人有,时,时会,犯,犯错,误,误或,失,失误,，,，当,然,然医,生,生也,不,不例,外,外,(,复杂,病,病例,和,和常,见,见病,例,例都,会,会出,错,错,),使用,临,临床,决,决策,支,支持,系,系统，可,以,以提,醒,醒专,家,家没,在,在意,的,的或,没,没有,发,发现,到,到的,病,病人,信,信息,，,，从,而,而提,高,高诊,断,断准,确,确性,对医,学,学院,学,学生,，,，成,熟,熟专,业,业的临,床,床支,持,持系统,可,可能,是,是他,们,们学,习,习专,业,业知,识,识和,专,专家,经,经验,的,的方,便,便可,得,得的,廉,廉价,的,的老,师,师，,同,同时,也,也是,他,他们,初,初入,医,医院,实,实习,工,工作,的,的非,常,常好,的,的助,手,手。,临床,决,决策,支,支持,系,系统,的,的功,能,能和,作,作用,案例,分,分析,临床决策支持系统,基于知识库的,CDSS,非基于知识库的,CDSS,基于,知,知识,库,库的,CDSS,大部,分,分,CDSS,属于,此,此类,，,，它,由,由三,大,大模,块,块组,成,成：,知,知识,库,库、,推,推理,机,机和,通,通讯,模,模块,。,。知,识,识库,存,存储,着,着编,译,译好,的,的医,学,学知,识,识，推,理,理机则根,据,据知,识,识库,里,里的,规,规则,，,，以,及,及患,者,者的,资,资料,进,进行,自,自动,分,分析,。,。分,析,析的,结,结果,通,通过,通,通讯,模,模块,反,反馈,给,给用,户,户。例,如,如：,MYCIN,非基于知识,库,库的,CDSS,主要是通,过,过机,器,器学,习,习从,已,已有,的,的经,验,验中,自,自动,攫,攫取,规,规则,。,。,MYCIN,系统,MYCIN,系统,是,是由,斯,斯坦,福,福,(Stanford),大学,建,建立,的,的对,细,细菌,感,感染,疾,疾病,的,的诊,断,断和,治,治疗,提,提供,咨,咨询,的,的计,算,算机,咨,咨询,专,专家,系,系统,。,。医,生,生向,系,系统,输,输入,病,病人,信,信息,，,，,MYCIN,系统,对,对之,进,进行,诊,诊断,，,，并,提,提出,处,处方,。,。,细菌,传,传感,疾,疾病,专,专家,在,在对,病,病情,诊,诊断,和,和提,出,出处,方,方时,，,，大,致,致遵,循,循下,列,列,4,个步,骤,骤：,确定病人,是,是否,有,有重,要,要的,病,病菌,感,感染,需,需要,治,治疗,。,。为,此,此，,首,首先,要,要判,断,断所,发,发现,的,的细,菌,菌是,否,否引,起,起了,疾,疾病。,(2),确定,疾,疾病,可,可能,是,是由,哪,哪种,病,病菌,引,引起,的,的。,(3),判断,哪,哪些,药,药物,对,对抑,制,制这,种,种病,菌,菌可,能,能有,效,效。,(4),根据,病,病人,的,的情,况,况，,选,选择,最,最适,合,合的,药,药物,。,。,咨询,开,开始,时,时，,先,先启,动,动咨,询,询系,统,统，,进,进入,人,人机,对,对话,状,状态,。,。在,对,对话,过,过程,中,中，,系,系统,向,向用,户,户提,出,出必,要,要的,问,问题,，,，进,行,行推,理,理。,当,当结,束,束咨,询,询时,，,，系,统,统自,动,动地,转,转入,解,解释,子,子系,统,统。,解,解释,子,子系,统,统回,答,答用,户,户的,问,问题,，,，并,解,解释,推,推理,过,过程,。,。解,释,释时,，,，系,统,统显,示,示说,明,明为,什,什么,需,需要,某,某种,信,信息,，,，以,及,及如,何,何得,到,到某,个,个结,论,论。,这,这样,做,做的,主,主要,目,目的,是,是为,了,了使,医,医生,容,容易,接,接受,系,系统,的,的结,论,论。,动态,数,数据,库,库中,的,的数,据,据表,示,示,数据,库,库中,的,的数,据,据都,用,用如,下,下形,式,式的,三,三元,组,组描,述,述：,(,对象,属,属,性,性,值,值）,1.,“,“,对象”,又,又称为,上,上下文,，,，它是,系,系统要,处,处理的,实,实体，,例,例如,：,：,PERSON(,病人）,2.,“,“,属性”,又,又称临,床,床参数,用于描,述,述相应,对,对象的,特,特征，,例,例如“,病,病人”,的,的姓名,、,、年龄,、,、性别,。,。,3.,“,“,值”是,指,指相应,属,属性的,值,值，根,据,据属性,的,的不同,类,类别，,其,其值可,以,以是一,个,个或多个。,对象,属性,值,病人,-1,性别,(,男,1.0),病人,-1,药物过敏,(,青霉素,1.0)(,氣苄青霉素,1.0),病原体,-1,鉴别名,(,链球菌,0.6)(,葡萄球菌,0.4),MYCIN,采用上,下,下文树,(Contexttree),来表示,问,问题,一棵上下文树构成,了,了对一,个,个病人,的,的完整,描,描述。,知识库,的,的知识,表,表示,领域知,识,识的表示,领域知,识,识用规,则,则表示,其一般,形,形式为,：,：,RULE* *IFTHEN,例如对,如,如下规,则,则：,RULE 047,如果：,（,（,1,）病原,体,体的鉴,别,别名不,确,确定，,且,且,（,2,）病原,体,体来自,血,血液，,且,且,（,3,）病原,体,体的染,色,色是革,兰,兰氏阴,性,性，且,（,4,）病原,体,体的形,态,态是杆,状,状的，,且,且,（,5,）病原,体,体呈赭,色,色,那么：,该,该病原,体,体的鉴,别,别名是,假,假单胞,细,细菌，,可,可信度,为,为,0.4,。,静态知,识,识的表,示,示（,属性特,性,性的表,示,示,）,从临床,参,参数（,属,属性）,的,的角度,来,来看，,可,可认为,每,每个临,床,床参数,都,都具很,多,多种特,性,性。主,要,要特性,有,有：,MEMBEROF:,按所描,述,述的对,象,象不同,迸,迸行分,类,类时，,临,临床参,数,数所属,的,的类型,名,名，例,如,如,:PRO-PTo,VALUTYPE,:,临床参,数,数是单,值,值、二,值,值还是,多,多值。,PROMPT:,用于向,用,用户提,问,问一个,单,单值或,二,二值参,数,数的值。,LABDATA,：,用于指,出,出相应,参,参数的,值,值是否,可,可从用,户,户那里,获,获得。,对象,属性,值,BURN,MEMBEROF,PRO-PT,BURN,VALUTYPE,BINARY,BURN,PROMPT,Is * a burn patient ?,BURN,LABDATA,1,推理策,略,略：,MYCIN,的咨询,系,系统采,用,用逆向,推,推理（,目,目的驱,动,动）过,程,程。在,咨,咨询开,始,始时，,首,首先例,示,示上下,文,文树中,的,的根节,点,点。根,节,节点属,于,于,PERSON,类型的,上,上下文,。,。例示,包,包括以,下,下,3,步：,(1),赋于这,个,个上下,文,文一个,名,名称；,(2),把这个,上,上下文,加,加到上,下,下文树,上,上去；,(3),马上跟,踪,踪这类,上,上下文,的,的,MAINPROPS,表中的,参,参数。,实例示,范,范：,系统首,先,先在数,据,据库中,建,建立一,棵,棵上下,文,文树的,根,根节点,并为该根节,点,点指 定,一,一个名,字,字,PATIENT-1(,病人,-1),，其类,型,型为,PERSON,。,PERSON,的属性,为,为,(NAMEAGESEX REGIMEN),其中前,三,三项都,具,具,LABDATA,特性，,即,即可通,过,过向用,户,户询问,得,得到其,值,值。于,是,是系统,向,向用户,提,提出询,问,问。,用,用户,输,输人病,人,人的姓,名,名、年,龄,龄及性,别,别，并,以,以三元,组,组形式,存,存入数,据,据中。,REGIMEN,不是,LABDATA,属性，,必,必须由,系,系统推,出,出。,为了得,到,到,REGIMEN,系统将,开,开始推,理,理过程,。,。推理,时,时首先,运,运用的,一,一条规,则,则是,RULE 092,。,规则,092IF,存在一,种,种病菌,需,需要处,理,理,某些病,菌,菌虽然,没,没有出,现,现在目,前,前的培,养,养物中,，,，但已,经,经注意,到,到它们,需,需要处,理,理,THEN,根据病,菌,菌对药,物,物的敏,感,感情况,，,，编制,一,一个可,能,能抑制,该,该病菌,的,的处方,表,表,从处方,表,表中选,择,择最佳,的,的处方,ELSE,病人不,必,必治疗,规则,092,的前提,部,部分涉,及,及到临,床,床参数,TREATFOR,，它是,一,一个,NONLABDATA,因而系,统,统调用,TREATFOR,的,UPDATEI-BY,特性所,指,指出的,第,第一条,规,规则,090,。,规则,090,：,IF,已知细,菌,菌的类,别,别,存在和,这,这种细,菌,菌的出,现,现有关,的,的显著,的,的病症,THEN,肯定存,在,在一种,需,需要处,理,理的细,菌,菌,(,可信度,1.0),检查它的,前,前提是否,为,为真，此,时,时如果该,前,前提所涉,及,及到的值,是,是可向用,户,户询问的,，,，就直接,询,询问用户,否则再找,出,出可推出,该,该值的规,则,则。如此,反,反复进行,，,，直到最,后,后推出,PATIENT-1,的主要临,床,床参数,REGIMEN,为止。,发展障碍,医学知识的复,杂,杂性导致,了,了系统设,计,计时需要,考,考虑非常,多,多的因素,，,，如患者,的,的症状、,体,体征、实,验,验室检查,数,数据、家,族,族史、基,因,因、流行,病,病学资料,、,、现有的,医,医学文献,等,等等。而,且,且，每年,发,发表的临,床,床研究数,以,以千计，,而,而且不少,研,研究彼此,矛,矛盾，大,量,量的数据,导,导致了系,统,统维护上,存,存在困难,。,。目前成,功,功用于诊,断,断环节的,CDSS,常常局限,于,于某个领,域,域，比如,，,，,1971,年上线使,用,用的,Leeds,腹痛诊断,系,系统，其,诊,诊断的正,确,确率高达,91.8%,，而医生,的,的诊断正,确,确率在,79.6%,。但这套,系,系统仅能,用,用于腹痛,的,的诊断。,临床工作的复,杂,杂性也增,加,加了系统,整,整合的难,度,度。目前,大,大多数系,统,统仍独立,于,于临床工,作,作流程，,这,这导致了,医,医生需要,独,独立打开,CDSS,，然后花,费,费时间录,入,入患者资,料,料，降低,了,了工作效,率,率。目前,整,整合比较,成,成功的案,例,例是药房,系,系统和账,单,单系统。,因,因为药房,工,工作相对,简,简单，,CDSS,主要解决,药,药物相互,作,作用问题,，,，比较容,易,易设计。,CDSS,经常产生,大,大量的警,告,告信息，,很,很容易导,致,致医护人,员,员疲劳应,付,付。,正向推理,（,（数据驱,动,动）,用户通过,人,人机界面,输,输入一批,事,事实，推,理,理机用这,些,些事实，,一,一次雨知,识,识库中的,规,规则前提,匹,匹配，若,某,某规则前,提,提全被事,实,实满足，,则,则规则可,以,以被运用,。,。规则的,结,结论作为,新,新的事实,存,存储，然,后,后用更新,过,过的事实,再,再与其他,规,规则的前,提,提匹配，,直,直到不再,有,有可匹配,的,的规则。,应用,Thanks,