醫(yī)療大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

醫(yī)療大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用

1引入大數(shù)據(jù)智能技術(shù),提升整體醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量近年來，英國、美國、加拿大等國家投入大量資金進行醫(yī)療健康信息建設(shè)，引入大數(shù)據(jù)智能技術(shù)，支持公民醫(yī)療質(zhì)量和安全，提高整體醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，提高醫(yī)療服務(wù)可及性，降低醫(yī)療成本，減少醫(yī)療風險。1.1精準醫(yī)療計劃美國在推動大數(shù)據(jù)研發(fā)和應(yīng)用上最為迅速和積極。在健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)方面,2014年6月,FDA公共數(shù)據(jù)開放項目openFDA正式上線,開放了2004至2013年間的300萬份藥物不良反應(yīng)和醫(yī)療過失記錄(經(jīng)脫敏處理數(shù)據(jù)),鼓勵企業(yè)和個人對數(shù)據(jù)價值進行挖掘與分析。2015年1月,美國前總統(tǒng)奧巴馬宣布劃撥2.15億美元作為精準醫(yī)療計劃經(jīng)費,加快基因組研究。同時美國還制定一系列的標準和要求,以保護隱私和跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換安全。1.2數(shù)據(jù)的整理與管理2013年6月,英國醫(yī)療保健當局宣布將建立世界最大的癌癥患者數(shù)據(jù)庫,收集來自英國各地醫(yī)療機構(gòu)的病例和1100萬份歷史檔案記錄,保存和整理英國每年35萬新確診的腫瘤病例的全部數(shù)據(jù)。同年,英國啟動了醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)旗艦平臺care.data,集中了全英國的家庭醫(yī)生和醫(yī)院記錄的病歷以及社會服務(wù)信息。由于該平臺運作中發(fā)生數(shù)據(jù)被披露,2016年7月6日,為保護患者隱私,care.data計劃被終止。1.3注重頂層設(shè)計和數(shù)據(jù)共享,發(fā)揮大數(shù)據(jù)優(yōu)勢近年來,加拿大借助大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立了覆蓋全國的電子健康檔案、藥品信息、實驗室信息、影像系統(tǒng)、公共衛(wèi)生信息和遠程醫(yī)療系統(tǒng),建立統(tǒng)一識別系統(tǒng)以及基礎(chǔ)架構(gòu)和標準的研究。同時,利用大數(shù)據(jù)開展基于衛(wèi)生經(jīng)濟學和療效研究的定價計劃,開展了基于衛(wèi)生經(jīng)濟學和療效的藥品定價試點項目,利用數(shù)據(jù)分析衡量醫(yī)療服務(wù)提供方的服務(wù),并依據(jù)服務(wù)水平進行定價。綜上所述,國外政府高度重視醫(yī)療大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,政策著力點主要在三個方面:一是開放數(shù)據(jù),提供社會高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源;二是在前沿及共性基礎(chǔ)技術(shù)上增加研發(fā)投入;三是積極推動政府和公共部門應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)。2中國醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用現(xiàn)狀2.1醫(yī)療信息化基礎(chǔ)建設(shè)取得一些標志2006年開始,我國開始建設(shè)區(qū)域衛(wèi)生信息平臺,整合區(qū)域范圍內(nèi)醫(yī)院、基層衛(wèi)生機構(gòu)、公共衛(wèi)生的各類數(shù)據(jù),形成以個人為中心的電子健康檔案庫。數(shù)據(jù)主要包括臨床信息———處方、檢驗報告、檢查報告、手術(shù)報告、病案首頁、出院小結(jié);公共衛(wèi)生信息———疾病報告、疾病管理、生命統(tǒng)計、兒童保健、婦女保健、老年人保健等。通過十年多探索,在醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)已經(jīng)初步具備了基礎(chǔ)和規(guī)模,并取得了一些標志性的成果:一是,國家層面的頂層設(shè)計和總體框架:建設(shè)了人口健康信息化建設(shè)的指導意見“46312”工程,發(fā)布“全民健康保障信息化”工程一期數(shù)據(jù)總體架構(gòu)。二是,國家衛(wèi)生標準制定和互聯(lián)互通:圍繞互聯(lián)互通與信息共享,已研發(fā)形成了89個數(shù)據(jù)集、277項醫(yī)療衛(wèi)生信息標準、3300個數(shù)據(jù)元。以公民身份證號碼為唯一標識實現(xiàn)了醫(yī)療衛(wèi)生數(shù)據(jù)與公安、教育、民政、人社等部門的信息協(xié)同,共計覆蓋13.6億人口,包含13項信息的國家人口基礎(chǔ)庫。三是,衛(wèi)生信息化基礎(chǔ)能力建設(shè):目前,全國有71%的省啟動了省級衛(wèi)生信息化平臺建設(shè),46%的地市啟動了市級衛(wèi)生信息化平臺建設(shè),29%的區(qū)縣啟動了區(qū)縣級平臺建設(shè)。2015年國家衛(wèi)生計生委啟動了十省互聯(lián)互通項目,目前已經(jīng)接入了上海、北京、湖南、湖北、江蘇、浙江、福建、重慶、內(nèi)蒙古、遼寧十個省級平臺。在醫(yī)院層面,目前我國約50%的委屬醫(yī)院,42%的省屬醫(yī)院和38%的市屬醫(yī)院已啟動醫(yī)院信息平臺建設(shè)。2.2加快醫(yī)療大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境2015年起,國務(wù)院和國家衛(wèi)生計生委等有關(guān)部門陸續(xù)發(fā)布了一系列指導性文件,提出加快醫(yī)療大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,推動醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)模式和管理模式轉(zhuǎn)變,提升我國醫(yī)療服務(wù)水平,從而為醫(yī)療大數(shù)據(jù)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境,相關(guān)政策如表1。3上海醫(yī)療大數(shù)據(jù)發(fā)展的基礎(chǔ)和現(xiàn)狀3.1實現(xiàn)了“國外品牌、科研共享、國際合作”的高效管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用,促進了創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展一是,構(gòu)建了良好的醫(yī)療信息化和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。上海率先建設(shè)了國內(nèi)規(guī)模最大的三級醫(yī)院臨床信息共享工程———上海醫(yī)聯(lián)工程。醫(yī)聯(lián)工程接入了全部市級以上38家三級甲等醫(yī)院,數(shù)據(jù)涵蓋醫(yī)療中的醫(yī)療業(yè)務(wù)、臨床業(yè)務(wù)、醫(yī)學影像、醫(yī)療運營、醫(yī)療管理等核心內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上,上海市衛(wèi)生計生委聯(lián)合申康中心建設(shè)了覆蓋全市16個區(qū)、所有600家公立醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的上海健康信息網(wǎng)。截至2015年底,上海市已累計為7175萬名患者建立了診療檔案,醫(yī)囑17.4億條,各類檢驗檢查報告2.3億份;建立了國內(nèi)最大的醫(yī)學影像中心數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)了醫(yī)學影像數(shù)據(jù)的調(diào)閱共享,截至2015年底,累計采集影像資料9.8億幅,數(shù)據(jù)量413T,月均跨院調(diào)閱影像數(shù)據(jù)約2萬次。二是,集聚了一批國家級科研院所和創(chuàng)新平臺。包括中科院上海生命科學研究院、藥物所、復(fù)旦大學醫(yī)學院、上海交通大學醫(yī)學院、第二軍醫(yī)大學等大批國家級科研院所及相關(guān)醫(yī)院。建成和在建國家新藥篩選中心、上海蛋白質(zhì)科學設(shè)施、國家肝癌中心、國家轉(zhuǎn)換醫(yī)學中心等國家級科學基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新平臺。復(fù)旦大學建成“上海市數(shù)據(jù)科學重點實驗室”,涉及醫(yī)療健康、智慧城市等多領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析,并在國內(nèi)率先成立大數(shù)據(jù)學院。三是,擁有國際化創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群。上海市已形成生物醫(yī)藥和軟件大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)集群,集聚了萬達信息、金士達衛(wèi)寧等國內(nèi)醫(yī)療信息化領(lǐng)先企業(yè)以及上海醫(yī)藥、上海聯(lián)影、上海微創(chuàng)等一批生物醫(yī)藥和醫(yī)療器械企業(yè);成立了上海數(shù)據(jù)交易中心作為大數(shù)據(jù)“交易機構(gòu)+創(chuàng)新基地+產(chǎn)業(yè)基金+發(fā)展聯(lián)盟+研究中心”五位一體的重要功能性平臺;匯聚IBM、Intel、微軟、羅氏等跨國公司研發(fā)機構(gòu)超過200家。四是,具備創(chuàng)新改革多重疊加優(yōu)勢。上海正在推進張江國家自主創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)、深化中國(上海)自由貿(mào)易試驗區(qū)改革開放。在國家的大力支持下,正探索科技金融、國際人才試驗區(qū)、海外人才往來、國際合作研究等方面創(chuàng)新改革的先行先試,具備獨特的創(chuàng)新改革優(yōu)勢。3.2數(shù)據(jù)共享問題方面上海市醫(yī)療健康行業(yè)中累積了大量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化醫(yī)療健康數(shù)據(jù)。但是,由于存在醫(yī)療數(shù)據(jù)互聯(lián)互通和標準化程度低等一系列問題,制約了醫(yī)療大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,具體如下:(1)缺少標準化規(guī)范,數(shù)據(jù)質(zhì)量不高:各醫(yī)療服務(wù)機構(gòu)在推進信息化建設(shè)過程中缺乏通用的數(shù)據(jù)標準、技術(shù)標準、管理標準和業(yè)務(wù)標準,難以形成標準化的公共服務(wù)體系。采集的數(shù)據(jù)由于缺乏統(tǒng)一標準,數(shù)據(jù)記錄存在偏差和殘缺等原因,總體數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。(2)資源管理分散,大數(shù)據(jù)利用水平低:從醫(yī)聯(lián)工程建成至今,上海市積累了近PB級的包括診療記錄、處方、醫(yī)囑、出院小結(jié)、檢驗檢查報告、醫(yī)學影像信息等在內(nèi)的海量醫(yī)療數(shù)據(jù),但由于存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度較低,電子病歷標準不一致、大量醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲分散等問題,兼容性、可擴展性較差,給信息共享帶來了困難。同時,由于缺乏獲取知識級情報的技術(shù)手段、缺乏對醫(yī)療大數(shù)據(jù)資源的深入價值挖掘,還未形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學研究模式與知識應(yīng)用服務(wù),實現(xiàn)醫(yī)療大數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用。(3)醫(yī)療隱私保護難度增加:隨著醫(yī)療衛(wèi)生信息共享的開展,隱私保護的難度逐步增加,很大程度上限制了醫(yī)療衛(wèi)生信息資源的利用程度。(4)缺少醫(yī)療大數(shù)據(jù)專業(yè)人才:隨著醫(yī)療大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對專業(yè)技術(shù)人才的需求量激增,權(quán)威專家估算,我國未來五年相關(guān)專業(yè)人才缺口將高達130萬左右,尤其是橫跨生物醫(yī)學和信息科學,具備扎實理論基礎(chǔ),又有業(yè)務(wù)實踐經(jīng)驗的大數(shù)據(jù)人才非常緊缺。(5)缺乏協(xié)同合作機制:醫(yī)療大數(shù)據(jù)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)之間還沒有建立有序的協(xié)同合作機制,為技術(shù)研發(fā)、工程孵化、成果轉(zhuǎn)化、行業(yè)應(yīng)用、標準評估等關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供合作渠道。4發(fā)展醫(yī)療應(yīng)用核心技術(shù)研究與突破根據(jù)上海市醫(yī)療信息化和大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),結(jié)合國際大數(shù)據(jù)在健康醫(yī)療應(yīng)用的發(fā)展趨勢,未來幾年,上海市相關(guān)機構(gòu)和部門應(yīng)主要針對以下核心技術(shù)進行研究和突破。4.1跨區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)互聯(lián)互通技術(shù)主要包括:互聯(lián)互通技術(shù)開放架構(gòu)和配套技術(shù)、異質(zhì)多源數(shù)據(jù)的整合技術(shù)等。通過適合多層級、跨區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)共享協(xié)同的互聯(lián)互通技術(shù)開放架構(gòu)和配套技術(shù),能夠適應(yīng)多種醫(yī)療信息系統(tǒng)接口,提高互聯(lián)互通實施效率;研發(fā)支撐組學數(shù)據(jù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)和健康數(shù)據(jù)等異質(zhì)多源數(shù)據(jù)的整合技術(shù),適應(yīng)數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、存儲模式多樣、語義標注體系各異、規(guī)模巨大等特點。4.2語義層的實現(xiàn)主要包括:多源醫(yī)療大數(shù)據(jù)的語義關(guān)聯(lián)技術(shù)、醫(yī)療數(shù)據(jù)質(zhì)量修復(fù)技術(shù)及基于數(shù)據(jù)管控的醫(yī)療大數(shù)據(jù)共享利用技術(shù)等。建立基于統(tǒng)一患者身份的索引、疾病代碼及藥品代碼規(guī)范等,在語義層實現(xiàn)多來源醫(yī)療數(shù)據(jù)與其他行業(yè)數(shù)據(jù)的融合,支持智能學習和語義理解;通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能填充和補正,解決系統(tǒng)數(shù)據(jù)源頭質(zhì)量低、數(shù)據(jù)缺失、填寫不規(guī)范的問題;在原始數(shù)據(jù)擁有方可管、可控、可溯源的前提下,允許第三方基于數(shù)據(jù)沙箱開展分析利用,促進醫(yī)療大數(shù)據(jù)利用水平。4.3知識圖譜的構(gòu)建主要包括:醫(yī)療知識圖譜智能構(gòu)建技術(shù)、醫(yī)療影像分析技術(shù)等。基于臨床數(shù)據(jù)、健康檔案、人群隊列、專病數(shù)據(jù)庫等,在語義規(guī)范化和語義關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建出跨知識庫融合的知識圖譜;通過圖像分割、圖像配準、圖像可視化、多時序圖像分析、統(tǒng)計學分析和生理學模型分析等,有效支撐臨床輔助診斷、療效評估等。4.4健康服務(wù)支持技術(shù)創(chuàng)新主要包括:醫(yī)療質(zhì)量控制管理技術(shù)、臨床精細診療決策支持技術(shù)、疾病經(jīng)濟負擔分析評價技術(shù)、公共衛(wèi)生決策支持技術(shù)、個性化智能健康服務(wù)推薦技術(shù)等。通過集成應(yīng)用上述技術(shù),實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的綜合運用,開發(fā)醫(yī)療質(zhì)量監(jiān)管、臨床輔助診療、衛(wèi)生經(jīng)濟分析、公共衛(wèi)生決策服務(wù)、健康管理、醫(yī)保醫(yī)藥等軟件產(chǎn)品,并進行示范應(yīng)用。4.5醫(yī)療大數(shù)據(jù)訪問控制技術(shù)主要包括:隱私保護技術(shù)和訪問控制技術(shù),平衡隱私保護和數(shù)據(jù)挖掘需求的醫(yī)療大數(shù)據(jù)脫敏發(fā)布技術(shù),基于訪問行為安全審計的、風險自適應(yīng)的醫(yī)療大數(shù)據(jù)訪問控制技術(shù)等。通過上述技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)針對不同數(shù)據(jù)共享方的數(shù)據(jù)按需脫敏,加強醫(yī)療大數(shù)據(jù)安全風險防控,構(gòu)建基于安全多方計算的、醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私縱深保護體系。5從產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建出發(fā),全面帶動大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展在開展技術(shù)研究突破的同時,為推進醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,建議從研發(fā)支撐平臺、成果轉(zhuǎn)化和工程應(yīng)用、人才和能力建設(shè)等方面重點突破,創(chuàng)新建設(shè)體系與應(yīng)用模式,全面引領(lǐng)和支撐我國醫(yī)療大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的發(fā)展,形成完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。5.1加強創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)通過建立醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)平臺,組織開展醫(yī)療大數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、醫(yī)療大數(shù)據(jù)整合管理、醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析檢索、醫(yī)療大數(shù)據(jù)標準、醫(yī)療大數(shù)據(jù)隱私保護、醫(yī)療大數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用等研究,進行關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)、產(chǎn)品化和工程化,快速提高我國醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)水平。以居民健康檔案、臨床診療數(shù)據(jù)、生物組學數(shù)據(jù)、醫(yī)保醫(yī)藥等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),著力探索醫(yī)療數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一標準,形成從區(qū)縣、地市級、省級到國家級別的數(shù)據(jù)資源全面整合共享和規(guī)范化,推動醫(yī)療數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和融合共享。5.2提供國內(nèi)外優(yōu)勢力量參與協(xié)同創(chuàng)新的土層通過行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)和科研單位的強強聯(lián)合,發(fā)揮技術(shù)研發(fā)的導向作用,建設(shè)開放式、包容式技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新平臺和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,為國內(nèi)外優(yōu)勢力量提供參與協(xié)同創(chuàng)新的沃土。面向限制醫(yī)療大數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用存在的重大技術(shù)瓶頸,以國家的醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)需求為導向,承擔國家重大任務(wù)和企業(yè)提出的攻關(guān)研究項目,開展醫(yī)療大數(shù)據(jù)關(guān)鍵核心技術(shù)和新產(chǎn)品的戰(zhàn)略性、前瞻性研發(fā),發(fā)展一批具有創(chuàng)新技術(shù)路線的醫(yī)療大數(shù)據(jù)的技術(shù)模式。5.3構(gòu)建產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟促進創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化聯(lián)合醫(yī)療衛(wèi)生管理部門、醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)機構(gòu)、醫(yī)療科研機構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療企業(yè)和醫(yī)保醫(yī)藥企業(yè)等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵用戶單位,構(gòu)建產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟,積極探索醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化,支撐醫(yī)療信息化產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)開展數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、共享協(xié)同、分析利用等方面的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作。建設(shè)技術(shù)成果應(yīng)用示范基地,對接用戶單位產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用需求,推進技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與實際應(yīng)用,推動醫(yī)療大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。5.4醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)平臺建設(shè)充分利用上海市高校、研究機構(gòu)及相關(guān)企業(yè)基礎(chǔ)及資源,形成跨學科跨領(lǐng)域聯(lián)合培養(yǎng)、多形式培訓模式和系統(tǒng),建立醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的人才培養(yǎng)平臺,為醫(yī)療大數(shù)據(jù)創(chuàng)新工作提供源動力。充分發(fā)揮上海市