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互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療CDSS關鍵技術到底是什么?

2017-06-27

  醫(yī)生水平的局限性、人為差錯的增加、醫(yī)療費用的不斷上升,為各國的醫(yī)療系統(tǒng)帶來了巨大的困擾。近幾年,隨著醫(yī)療行業(yè)科技化、信息化程度的逐步提高,臨床決策支持系統(tǒng)(clinical decision support system)受到了越來越廣泛的關注。

  作為醫(yī)學知識工程和人工智能研究中的活躍分支,各種新型的臨床決策支持系統(tǒng)正在不斷被開發(fā)出來,旨在改變傳統(tǒng)的依賴醫(yī)生經(jīng)驗和檢驗指標的診斷模式,實現(xiàn)智能化的臨床決策指導,為醫(yī)療質量提供保障。

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  1.什么是CDSS?

  據(jù)統(tǒng)計,美國每年因用藥差錯而死亡的人數(shù)約4.4 ~ 9.8 萬人,而因此帶來的經(jīng)濟損失約170 ~ 290 億美元。

  根據(jù)美國科學院2006 年的調查,每年發(fā)生在醫(yī)院內可避免的、與用藥有關的患者傷害約40萬例,在院外(包括診所)發(fā)生的約53萬例。實踐表明,缺乏完整和共享的居民健康信息,造成重復診斷是衛(wèi)生支出快速增長的重要因素,而缺少足夠的決策支持導致用藥不當或操作不當是多數(shù)醫(yī)療差錯甚至責任事故發(fā)生的主要原因。

  隨著計算機、網(wǎng)絡通信等技術的飛速發(fā)展,臨床醫(yī)生、醫(yī)療機構管理者、衛(wèi)生政策制定者都越來越希望得到信息技術提供的決策支持服務。尤其是數(shù)據(jù)挖掘、聯(lián)機分析處理、人工智能這些新技術的發(fā)展和應用,為臨床決策支持系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了技術條件。

  臨床決策支持系統(tǒng)即CDSS,是一個基于人機交互的醫(yī)療信息技術應用系統(tǒng),旨在為醫(yī)生和其他衛(wèi)生從業(yè)人員提供臨床決策支持(CDS),通過數(shù)據(jù)、模型等輔助完成臨床決策?!芭R床決策支持系統(tǒng)”的概念仍在不斷更新,目前主流的工作定義是由健康證據(jù)中心的羅伯特·海沃德提出的:“將臨床觀察與醫(yī)療知識聯(lián)系起來,從而影響醫(yī)生的方案選擇,提高醫(yī)療服務的質量和效果?!?/p>

  臨床決策支持系統(tǒng)也是人工智能在醫(yī)學中的重要運用。有人認為,將來一般疾病的診治可以完全交給臨床決策支持系統(tǒng)。臨床決策支持系統(tǒng)較為典型的有:醫(yī)生醫(yī)囑錄入系統(tǒng)、MYCIN 醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)、快捷醫(yī)療參考系統(tǒng)、邏輯健康評估系統(tǒng)、藥物療法篩選系統(tǒng)等。

  

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  2.CDSS的應用

  早期的新型臨床決策支持系統(tǒng),通常僅被用于幫助醫(yī)生做診療決策。臨床醫(yī)生首先輸入信息,然后等待系統(tǒng)輸出分析后的“正確”決策,最終通過判斷,選擇那些系統(tǒng)輸出的候選方案是否可行,以此指示決策。

  新型的決策支持理論強調了醫(yī)生與系統(tǒng)之間的互動,綜合利用醫(yī)生的知識儲備、豐富的臨床經(jīng)驗以及系統(tǒng)對醫(yī)療數(shù)據(jù)的管理,幫助深入分析病人信息,從而做出最為恰當?shù)脑\療決策。相比于單方面的醫(yī)生或者CDSS系統(tǒng)本身,這種方式具有更大的優(yōu)越性。特別的一點是,醫(yī)生輸入患者的資料后,臨床決策支持系統(tǒng)可以據(jù)此輸出相關信息并生成針對個體情況的定制方案以便臨床醫(yī)生瀏覽參閱,那醫(yī)生就可以直接方便地選出其中有用的信息而刪除那些錯誤的建議。

  3.CDSS分類

  CDSS按系統(tǒng)結構分為兩類:

  ·基于知識庫

  ·基于非知識庫

  大多數(shù)臨床決策支持系統(tǒng)屬于第一類,包括三個組成部分:知識庫、推理機和人機交流接口。知識庫存儲著大量的編譯信息,通常采用IF-THEN規(guī)則進行存儲和管理。

  例如,關于藥物的相互作用,規(guī)則可以寫成 “IF服用了藥物X,AND服用了藥物Y,THEN顯示警告信息”。高級用戶也可以根據(jù)自身需要在另外的編輯界面中自定義知識庫里的規(guī)則,比如對新藥進行實時更新等。推理機則根據(jù)知識庫里的規(guī)則對患者的資料進行自動整合、分析。人機交流接口則是將分析結果反饋給用戶或者作為系統(tǒng)輸入。

  基于非知識庫的臨床決策支持系統(tǒng)多采用人工智能的形式,主要是通過機器學習從已有的經(jīng)驗中自動攫取規(guī)則。常用的構建方法有:向量機、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等。

  CDSS按使用時點分:

  診斷前:幫助醫(yī)生進行初步診斷準備。

  診斷中:幫助醫(yī)生回顧并篩選候選方案,以便完善最終的臨床決策。

  診斷后:挖掘患者既往病史和臨床資料中數(shù)據(jù)的關系,幫助預測未來的健康狀況。

  4.CDSS的特征和功能

  優(yōu)良的臨床決策支持系統(tǒng)具有如下特征:

  ·自動推送結果,而無需用戶激活系統(tǒng);

  ·整合入臨床工作流程之中,而不是獨立于其外;

  ·基于電子系統(tǒng),而非紙質系統(tǒng);

  ·在病床旁或就診中使用,而不是在接觸病人之前或之后;

  ·提供推薦意見,而不是評估意見。

  臨床決策支持系統(tǒng)可以減輕臨床醫(yī)生的工作壓力,降低臨床工作的技術風險,提高患者滿意度。

  臨床決策支持系統(tǒng)的主要功能包括:

  1. 提示:給醫(yī)生提供相關的信息,幫助他們更好地決策,預防醫(yī)療差錯,改善醫(yī)療質量和結果。

  2. 干預:分為5種,分別為警告、提醒;信息按鈕;成組醫(yī)囑(醫(yī)囑套餐);文檔管理和格式;相關數(shù)據(jù)表達。

  

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  5.關于CDSS的研究

  在一個100項涉及臨床決策支持系統(tǒng)的研究中,有64%的研究認為它改善了醫(yī)護人員的表現(xiàn),有13%的研究認為它增強了患者的治療效果。在另一個涉及70項臨床決策支持系統(tǒng)的研究中,有68%的臨床實驗顯示CDSS可以改進臨床工作。

  但是,也有很多醫(yī)學從業(yè)人員對臨床決策支持系統(tǒng)的應用并不樂觀。 每五年進行一次的CDSS有效性評價調查結果于2014年發(fā)表,該文認為對臨床決策支持系統(tǒng)的研究還有漫長的路要走。構想與現(xiàn)實之間還存在巨大的差距,臨床決策支持系統(tǒng)在數(shù)字醫(yī)療技術和成本效益方面的優(yōu)勢還遠遠不夠。

  研究還發(fā)現(xiàn),臨床決策支持系統(tǒng)與電子病歷(EHR)的結合在降低死亡風險方面并無明顯效果。臨床決策支持系統(tǒng)是否真的有效?專家們莫衷一是。也許在其他方面確實有一定好處,但尚無明顯的證據(jù)。

  6.面臨的障礙與發(fā)展前景

  盡管臨床決策支持系統(tǒng)功能強大、使用便捷,但它在臨床上的實際應用卻并不多,主要有兩方面的原因:

  一是知識庫的構建不能滿足臨床醫(yī)生的需求;

  二是大多數(shù)系統(tǒng)與臨床工作脫節(jié),在技術上沒有與電子病歷集成,導致系統(tǒng)提供決策支持的方式不符合臨床醫(yī)生的行為習慣,降低了臨床醫(yī)生使用的積極性。

  醫(yī)學知識的復雜性導致了系統(tǒng)設計時需要考慮非常多的患者因素,如癥狀、體征、實驗室檢查數(shù)據(jù)、家族史、基因、流行病學資料、現(xiàn)有的醫(yī)學文獻等等。同時新發(fā)表的臨床研究數(shù)以萬計,質量參差不齊,大量的數(shù)據(jù)導致了系統(tǒng)維護上存在困難。

  而較為成功的臨床決策支持系統(tǒng)往往局限于某個領域,覆蓋范圍有限。比如,1971年上線使用的Leeds腹痛診斷系統(tǒng),其診斷的正確率高達91.8%,而醫(yī)生的診斷正確率在79.6%,但這套系統(tǒng)僅能用于診斷腹痛。

  臨床工作流程的復雜性也增加了系統(tǒng)整合的難度。尤其是不少醫(yī)院對于內外網(wǎng)有著嚴格的邏輯隔離甚至是物理隔離,進一步限制了一些在線CDSS的院內應用。目前大多數(shù)系統(tǒng)仍獨立于臨床工作流程,這導致了醫(yī)生需要獨立打開CDSS,然后花費時間錄入患者資料,大量的警告信息使得醫(yī)護人員疲勞應付,降低了工作效率。

  目前整合比較成功的案例是藥房系統(tǒng)和賬單系統(tǒng)。因為藥房工作相對簡單,CDSS主要解決藥物相互作用問題,比較容易設計。

  有人認為,電子病歷是醫(yī)療行業(yè)未來的主流方式,可以有效指導護士工作,保障患者安全。建立臨床護理決策支持系統(tǒng)首先是建立知識庫,再編制邏輯推理程序,與現(xiàn)有電子病歷相整合。盡管電子病歷系統(tǒng)能夠獲取、轉換、顯示和分析某些信息,但是,如果不能篩選和提煉信息,也將無法滿足那些復雜的臨床決策。在這一點上,臨床決策支持系統(tǒng)正在進行下一步的發(fā)展。


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