對醫(yī)療大數(shù)據(jù)的認識

重慶大學研究生文獻綜述對醫(yī)療大數(shù)據(jù)的認識姓名:學號:指導教師:專業(yè):重慶大學光電工程學院二O一六年H-一月1醫(yī)療大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背景在任何一個初具規(guī)模的醫(yī)院，每天接待上萬的患者前來就診，患者的基本信息、影像信息與其他特殊診療信息匯集在一起是一個龐大的數(shù)據(jù)。據(jù)統(tǒng)計，上海市區(qū)域醫(yī)療信息平臺（上海市“醫(yī)聯(lián)工程”及縣區(qū)衛(wèi)生數(shù)據(jù)中心）已經(jīng)積累了覆蓋3900萬人群、1400TB數(shù)據(jù)量的電子診療與健康檔案等醫(yī)療衛(wèi)生數(shù)據(jù)（涵蓋了全市38家三級醫(yī)院3900萬就診人群的醫(yī)療信息，包括患者基本信息、就診信息、健康檔案、檢驗及影像檢查報告、醫(yī)學影像圖像文件、住院相關病歷、醫(yī)保結算等醫(yī)療衛(wèi)生數(shù)據(jù)，涉及就診記錄2.1億條，處方記錄9.1億條）。日積月累，這個數(shù)據(jù)量將會持續(xù)快速增長，為醫(yī)院的數(shù)據(jù)存儲、集成、調用等應用帶來巨大壓力。除了數(shù)據(jù)規(guī)模巨大之外，醫(yī)療行業(yè)的數(shù)據(jù)類型和結構極其復雜，如PACS影像、B超、病例分析等業(yè)務產(chǎn)生的非結構化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲復雜，并且對傳統(tǒng)的處理方法和技術帶來巨大挑戰(zhàn)⑴。醫(yī)療大數(shù)據(jù)得到人們的關注，并渴望有一種新的技術可以從這些看似雜亂無章的數(shù)據(jù)中得到價值。目前，為了提高人們的健康水平以及醫(yī)療水平，醫(yī)療行業(yè)在大數(shù)據(jù)環(huán)境下的各個領域異?；钴S⑵。2醫(yī)療大數(shù)據(jù)的相關概念醫(yī)療大數(shù)據(jù)的定義醫(yī)療數(shù)據(jù)是醫(yī)生對患者診療和治療過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括患者基本數(shù)據(jù)、入出轉數(shù)據(jù)、電子病歷、診療數(shù)據(jù)、醫(yī)學影像數(shù)據(jù)、醫(yī)學管理、經(jīng)濟數(shù)據(jù)等，以患者為中心，成為醫(yī)療信息的主要來源。隨著醫(yī)療衛(wèi)生信息化建設進程的不斷加快，醫(yī)療數(shù)據(jù)的類型和規(guī)模正以前所未有的速度快速的增長，以至于無法利用目前主流軟件工具，在合理的時間內(nèi)達到擷取、管理并整合成為能夠幫助醫(yī)院進行更積極目的經(jīng)營決策的有用信息。規(guī)模巨大的臨床實驗數(shù)據(jù)、疾病診斷數(shù)據(jù)以及居民行為健康數(shù)據(jù)等匯聚在一起形成了醫(yī)療大數(shù)據(jù)。醫(yī)療大數(shù)據(jù)的主要來源制藥企業(yè)、生命科學藥物研發(fā)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是相當密集的，對于中小型的企業(yè)也在百億字節(jié)（TB）以上的。在生命科學領域，隨著計算能力和基因測序能力逐步增加，美國哈弗醫(yī)學院個人基因組項目負責人詹姆?鮑比就認為，到2015年，將會有5000萬人擁有個人基因圖譜，而一個基因組序列文件大小約為750MB⑶。臨床醫(yī)療、實驗室數(shù)據(jù)臨床和實驗室數(shù)據(jù)整合在一起，使得醫(yī)療機構面臨的數(shù)據(jù)增長非常快，一張普通CT圖像含有大約150MB的數(shù)據(jù)，一個標準的病理圖則接近5GB。如果將這些數(shù)據(jù)量乘以人口數(shù)量和平均壽命，僅一個社區(qū)醫(yī)院積累的數(shù)據(jù)量就可達數(shù)萬億字節(jié)甚至數(shù)千萬億字節(jié)（PB）之多。費用、醫(yī)療保險、利用率患者在就醫(yī)過程中產(chǎn)生的費用信息、報銷信息、新農(nóng)合基金使用情況等。健康管理、社交網(wǎng)絡隨著移動設備和移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，便攜化的生理設備正在普及，如果個人健康信息都能連入互聯(lián)網(wǎng)，那么由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將不可估量。醫(yī)療數(shù)據(jù)的基本類型醫(yī)院信息系統(tǒng)（用5）數(shù)據(jù)HIS是醫(yī)院的核心系統(tǒng)，是對醫(yī)院及其所屬各部門的人流、物流、財流進行綜合管理的系統(tǒng)，圍繞著醫(yī)療活動的各個階段產(chǎn)生相關數(shù)據(jù)，包括各門診數(shù)據(jù)及病房數(shù)據(jù)兩大主流數(shù)據(jù)流。檢驗信息系統(tǒng)（1_代）數(shù)據(jù)LIS是HIS的一個重要組成部分，其主要功能是將實驗儀器傳出的檢驗數(shù)據(jù)經(jīng)分析后，生成檢驗報告，通過網(wǎng)絡存儲在數(shù)據(jù)庫中，使醫(yī)生能夠方便、及時的看到患者的檢驗結果。醫(yī)學影像存檔和傳輸系統(tǒng)（PACS）數(shù)據(jù)PACS數(shù)據(jù)主要是將數(shù)字化醫(yī)院影像科室日常核磁、CT、超聲、各種X線機、各種紅外儀等設備產(chǎn)生的圖像存儲起來。電子病歷任1?110數(shù)據(jù)EMR不同于以醫(yī)療機構為中心的門診或者住院病歷，是真正以患者為中心的診斷和其他檢驗數(shù)據(jù)的“數(shù)據(jù)池”，它將患者診斷過程中生成的影像和信號，如X線檢查、CT掃描等納入電子病歷中，并以統(tǒng)一的形式組織起來。醫(yī)療大數(shù)據(jù)的特性數(shù)據(jù)規(guī)模大（volume）例如一個CT圖像含有大約150MB的數(shù)據(jù)，而一個基因組序列文件大小約為750MB，一個標準的病理圖則大得多，接近5GB。數(shù)據(jù)結構多樣（variety）相對于其他行業(yè)，醫(yī)學中的數(shù)據(jù)類型更加多種多樣，如電子病案中關于人口學特征的數(shù)據(jù)為純文本型；檢驗科中有關患者生理、生化指標為數(shù)字型；影像科中如B超、CT、MR、X線片等為圖像資料。醫(yī)療數(shù)據(jù)通常會包含各種結構化表、非（半）結構化文本文檔（XML和敘述文本）、醫(yī)療影像等多種多樣的數(shù)據(jù)存儲形式。數(shù)據(jù)增長快速（velocity）一方面，醫(yī)療信息服務中包含大量在線或實時數(shù)據(jù)分析處理，例如，臨床決策支持中的診斷和用藥建議、流行病分析報表生成、健康指標預警等；另一方面，得益于信息技術的發(fā)展，越來越多的醫(yī)療信息被數(shù)字化，因此在很長一段時間里，醫(yī)療衛(wèi)生領域數(shù)據(jù)的增長速度將依然會很快。數(shù)據(jù)價值巨大（value）毋庸置疑，數(shù)據(jù)是石油，是資產(chǎn)，是資源，醫(yī)療大數(shù)據(jù)不僅與每個人的個人生活息息相關，對這些數(shù)據(jù)的有效利用更關系到國家乃至全球的疾病防控、新藥品研發(fā)和頑疾攻克的能力。多態(tài)性醫(yī)療大數(shù)據(jù)包括純數(shù)據(jù)（如體檢、化驗結果）、信號（如腦電信號、心電信號等）、圖像（如B超、X線等）、文字（如主訴、現(xiàn)/往病史、過敏史、檢測報告等），以及用以科普、咨詢的動畫、語音盒視頻信息等多種形態(tài)的數(shù)據(jù)，是區(qū)別于其他領域數(shù)據(jù)的最顯著特征。不完整性醫(yī)療數(shù)據(jù)的搜集和處理過程經(jīng)常相互脫節(jié)，這使得醫(yī)療數(shù)據(jù)庫不可能對任何疾病信息都能全面反映。大量數(shù)據(jù)來源于人工記錄，導致數(shù)據(jù)記錄的偏差和殘缺，許多數(shù)據(jù)的表達、記錄本身也具有不確定性，病例和病案尤為突出，這些都造成了醫(yī)療大數(shù)據(jù)的不完整性時間性患者的就診、疾病的發(fā)生過程在時間上有一個進度，醫(yī)學檢測的波形、圖像都是時間函數(shù)，這些都具有一定的時序性。冗余性醫(yī)學數(shù)據(jù)量大，每天都會產(chǎn)生大量信息，其中可能會包含重復、無關緊要甚至是互相矛盾的記錄。3醫(yī)療大數(shù)據(jù)的主要應用根據(jù)全球管理咨詢公司麥肯錫的一份最新報告顯示，醫(yī)療保健領域如果能夠充分有效地利用大數(shù)據(jù)資源，醫(yī)療機構和消費者便可節(jié)省高達4500億美元的費用[4]服務居民居民健康指導服務系統(tǒng)，提供精準醫(yī)療、個性化健康保健指導，使居民能在醫(yī)院、社區(qū)及線上的服務保持持續(xù)性。例如，提供心血管、癌癥、高血壓、糖尿病等慢病干3預、管理、健康預警及健康宣教（保健方案訂閱、推送）。醫(yī)療機構物聯(lián)網(wǎng)的建設，包括移動醫(yī)療、臨床監(jiān)控、遠程患者監(jiān)控等（例如，充血性心臟的標志之一是由于保水而增加體重，通過遠程監(jiān)控體重發(fā)現(xiàn)相關疾病，提醒醫(yī)生及時采取治療措施，防止急性狀況發(fā)生），減少患者住院時間，減少急診量，提高家庭護理比例和門診醫(yī)生預約量。服務醫(yī)生臨床決策支持，如用藥分析、藥品不良反應、疾病并發(fā)癥、治療療效相關性分析、抗生素應用分析；或是制定個性化治療方案。服務科研包括疾病診斷與預測、提高臨床試驗設計的統(tǒng)計工具和算法、臨床實驗數(shù)據(jù)的分析與處理等方面，如針對重大疾病識別疾病易感染基因、極端表型人群；提供最佳治療路徑。服務管理機構規(guī)范性用藥評價、管理績效分析；流行病、急病等預防干預及措施評價；公眾健康監(jiān)測，付款（或定價）、臨床路徑的優(yōu)化等。公眾健康服務包括危及健康因素的監(jiān)控與預警、網(wǎng)絡平臺、社區(qū)服務等方面。4國內(nèi)外醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術應用現(xiàn)狀國外醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術應用現(xiàn)狀美國遠程醫(yī)療（telemedicine）公司研制成功了一款功能強大的醫(yī)療設備“智能心臟”（smartheart），把手機變成了一款功能齊全的醫(yī)療工具，用來監(jiān)測用戶可能存在的心臟病問題。智能心臟與智能手機相連，在安裝運行了相應的程序后，手機擁有“醫(yī)療級”的心臟監(jiān)測功能，并能夠在30s內(nèi)在手機屏幕上顯示用戶的心電圖。醫(yī)生可隨時對患者的心臟進行監(jiān)測和分析，提前做好預防措施。智能心臟解決了心臟病預防方面最關鍵的問題一時間。這在心臟病預防領域是一項重大的突破性技術。目前，“智能心臟”設備已經(jīng)開始在網(wǎng)上銷售。意大利電信近期推出了NuvolaItHomeDocto系統(tǒng)，可讓在都靈Molinette醫(yī)院的慢性病患者通過手機在家中監(jiān)測自己的生理參數(shù)，相關數(shù)據(jù)將自動的通過手機發(fā)送到醫(yī)療平臺，也可以通過ADSL、WiFi和衛(wèi)星網(wǎng)絡得到應用。醫(yī)生通過網(wǎng)頁接入這個平臺，及時獲取數(shù)據(jù)并調整治療方案。國內(nèi)醫(yī)療大數(shù)據(jù)技術應用現(xiàn)狀IBM在上海的部分醫(yī)院推出了BYOD系統(tǒng)，即員工自費終端，用來提高醫(yī)生和護士在醫(yī)院的移動性。通過和開發(fā)商合作，推出移動護理應用，將醫(yī)生和護士的各種移動終端連在同一網(wǎng)絡下，便于醫(yī)生和護士了解患者在醫(yī)院的位置和健康狀況，也提高了醫(yī)生和護士的移動性。在上海，醫(yī)聯(lián)工程橫向覆蓋全市三級醫(yī)院，縱向連通各區(qū)屬醫(yī)療機構，已覆蓋3900萬患者，建成國內(nèi)最大的患者診療檔案庫，擁有8.2億條醫(yī)囑、1.8億個病案、8100萬份檢驗檢查報告和107太字節(jié)醫(yī)學影像數(shù)據(jù)；醫(yī)聯(lián)工程在服務醫(yī)改、支撐資源整合、分布式影像網(wǎng)絡會診、三級醫(yī)院診療信息社區(qū)調閱等方面，大幅度提升了區(qū)域衛(wèi)生服務水平。醫(yī)聯(lián)工程建成以來，對于患者，就醫(yī)更方便，“一院辦卡，跨院就醫(yī)”“就醫(yī)一站式付費”，共發(fā)放1300余萬張醫(yī)聯(lián)卡，每月提供70萬專家預約號源，人均節(jié)約就診時間60min、排隊時間45min；對于醫(yī)生，服務看診、提高醫(yī)療質量，支持每日5000人次實時診療檔案調閱、1.25萬人次重復醫(yī)療智能提醒，節(jié)約大量醫(yī)療費用；對于管理者，實現(xiàn)精細化管理，建成集醫(yī)療管理、績效考核和統(tǒng)計分析為一體的整合平臺，為醫(yī)院管理提供決策支持。5醫(yī)療大數(shù)據(jù)安全人的安全醫(yī)療大數(shù)據(jù)安全中“人”的安全，涉及的是數(shù)據(jù)隱私保護問題。在醫(yī)療過程中，患者的個人隱私主要有：在體檢、診斷、治療、疾病控制、醫(yī)學研究過程中涉及的個人肌體特征、健康狀況、人際接觸、遺傳基因、病史病歷等［5］這些內(nèi)容還能被分為顯性與隱性，顯性一般是醫(yī)囑、診斷書、X線片、檢查結果、報告單、病歷、病案、住院患者床頭卡等數(shù)據(jù)；隱性則是指蘊藏在這些數(shù)據(jù)歷的信息，如患者血液組織所蘊含著的基因信息，患者罹患疾病所反應出的生活方式或者折射出的家族遺傳歷史等。數(shù)據(jù)安全一是易成為網(wǎng)絡攻擊的顯著目標，在網(wǎng)絡空間中，醫(yī)療大數(shù)據(jù)的關注高，其中含有的敏感數(shù)據(jù)會吸引潛在的攻擊者；二是對現(xiàn)有存儲或者安全防范措施提出挑戰(zhàn)，特別是數(shù)據(jù)大集中后復雜多樣的數(shù)據(jù)存放在一起，常規(guī)的安全掃描手段無法滿足安全要求。這些問題將表現(xiàn)在數(shù)據(jù)資源共享、數(shù)據(jù)資產(chǎn)界定和盤活，以及數(shù)據(jù)真實性判斷等各個方面。6醫(yī)療大數(shù)據(jù)的未來展望社會化醫(yī)學曾任美國克利夫蘭醫(yī)學中心《10丫6以期1E此)心血管科主任的美國心臟病學家埃里克?托普(EricTopol),新近出版了一本名為《顛覆醫(yī)療》⑹的書，在此書中他認為：互聯(lián)網(wǎng)的沉浸式和參與式文化培育了消費者，“每10個美國人中就有超過8位在網(wǎng)絡上查詢與健康相關的問題”，甚至有的“患者會自帶著一系列摘自網(wǎng)絡的醫(yī)學問題”去訪問醫(yī)生，對自身病情、疾病和藥物的知悉程度較過去高出很多，與此同時，醫(yī)生的權威性大幅度降低。由此可見，這就是未來的趨勢一社會化醫(yī)學。個性化醫(yī)學個性化醫(yī)療，是指以個人基因組數(shù)據(jù)位基礎，結合蛋白質組和代謝組等相關內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，考察遺傳變異、對特定疾病的易感性和對特殊藥物的反應的關系，為患者量身設計出最佳治療方案，以期達到治療效果最大化和副作用最小化的定制醫(yī)療模式。實施個性化醫(yī)療，首先針對特定疾病亞群進行分類，然后根據(jù)這些亞群的特異性發(fā)病機制進行藥物開發(fā)，最終對這些亞群患者進行針對性治療。這些涉及醫(yī)學、生物、環(huán)境、社會和心理等諸多因素，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術會遭遇瓶頸，很難以開展針對性研究，故而引發(fā)了大數(shù)據(jù)技術的介入。在現(xiàn)有研究中，通過對醫(yī)療大數(shù)據(jù)的分析和利用，可以完善個性化醫(yī)療。較著名的是德國默克公司正與Regenstrief研究院一起實施的個性化醫(yī)療項目。考察遺傳變異、對特定疾病的易感染性和對特殊藥物的反應三者之間的關系，然后在藥物研發(fā)和用藥過程中考慮個人的遺傳變異因素。針對不同的患者采取不同的治療方案，或者根據(jù)患者的實際情況調整藥物劑量，可以減少副作用。7總結根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司(InternationalDataCorporation，IDC)的預測，中國的大數(shù)據(jù)市場在2012?2016年將增長5倍，其中最多份額將集中在政府、銀行、醫(yī)療衛(wèi)生、電信等四大行業(yè)⑺。醫(yī)療行業(yè)的數(shù)據(jù)已進入大數(shù)據(jù)時代，使用大數(shù)據(jù)庫作為工具，將會輔助產(chǎn)生更有效、更加經(jīng)濟的醫(yī)療政策，更好的產(chǎn)品和服務⑻醫(yī)療大數(shù)據(jù)為我國帶來了機遇的同時也帶來了挑戰(zhàn)，雖然只是剛剛起步，但是前景還是值得期待的。參考文獻[1](于廣軍楊佳泓主編醫(yī)療大數(shù)據(jù)上?？茖W技術出版社P14)(KayyaliB，KnottD，VanKuilenS.Thebig-datarevolutioninUShealthcare:Acceleratingvalueandinnovation])].McKinsey&Company，2013)(DavidMarco,JohnWiley.Buildingandmanagingthemetadatarepository:afulllifecycleguide[M].NewYork:JohnWiley&SonsInc,2000)[4](KayyaliB，KnottD，VanKuilenS.Thebig-datarevolutioninUShealthcare:Accelera