基于临床指南的临床决策支持系统

448基于临床指南的临床决策支持系统周群一①田慧②杨艳③吴彬飞④吕旭东④欧阳亚迪②钟光林②段会龙④基金项目：中国高技术研究发展（863） 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 资助项目（2006AA02Z348）①浙江科技学院信息与电子工程学院，310023，浙江省杭州市留和路318号②中国人民解放军总医院，100853，海淀区复兴路28号③浙江工业大学经贸管理学院，310023，杭州市留下镇小和山高教园区④浙江大学生物医学工程研究所教育部生物医学工程重点实验室杭州，310027，浙江大学玉泉校区新生仪大楼关键词临床决策支持临床指南医学逻辑模型规则摘要提高医疗质量、控制医疗差错、提高病人安全为医院最优先和紧迫的任务，针对这一目标， 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与实践了一个基于临床指南的临床决策支持系统。首先提出适用于临床医生的数字化临床指南的绘制方法，在此基础上建立了医学逻辑模型并自动转化为计算机可推理的规则库，通过与临床信息系统相集成，实现了对代谢综合征的临床诊断决策支持。通过临床评估，系统能够提供正确的临床决策支持服务，但仍进一步提高临床决策支持系统的临床价值。1引言医护人员在医疗活动中的差错已经成为了国内外社会普遍关注的问题。在学术界，1999年，IOM（美国国立医学研究院）发表了一篇划时代的 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 “ToerrisHuman”（人是会犯错误的）[1]，报告表明：第一，医疗错误的数量惊人，医疗差错致死已经成为十大死因的第五位；第二，大部分的医疗错误是人为因素引起，是可以通过计算机系统避免的。在业内，已经普遍认为提高医疗质量、控制医疗差错、提高病人安全为最优先和紧迫的任务。临床指南的使用能够提高临床诊疗的安全性、质量，它的重要性已经得到了广泛的认可[2]。传统的临床实践模式以教科书为指导来源，以权威意见和个人经验为主导，容易导致诊断不当。为改善这种不严谨的医疗模式，临床指南应运而生。1990年，美国医学研究所提出了目前被许多国家学者所公认的临床指南定义：系统开发的多组指导意见，帮助449医生和病人针对具体的临床问题做出恰当处理，从而选择、决定适宜的卫生保健服务[3]。临床决策支持是指能够提供给临床工作者、患者或个体以知识和个体或统计信息，并选择适当的时机，智能地过滤或表示这些信息，以促进更好的健康过程、更好的个体患者 护理 卵巢癌的护理查房优质护理服务内容doc优质护理服务内容肺癌的护理常规消毒供应室优质护理 和更好的人群健康。可见，基于临床指南的临床决策支持系统（ClinicalDecisionSupportSystem,CDSS）能够有效的提高医疗质量和效率、减少医疗差错、降低医疗费用。2临床决策支持系统设计临床决策支持系统基本结构主要由四个部分组成，即数据部分、模型部分、推理部分和人机交互部分。数据部分可以是一个数据库系统，包含用于决策的患者临床信息数据；模型部分包括医学逻辑模型库及其管理系统；推理部分由知识库或规则库和决策支持推理机组成；人机交互部分是临床决策支持系统的人机交互界面，用以接收和检验来自临床信息系统用户请求，调用系统内部功能为决策服务，使模型运行、数据调用和知识推理达到有机地统一，有效地实现临床决策支持。我们设计的基于临床指南的临床决策支持系统的框架见1。图1基于临床指南的临床决策支持系统框架3临床决策支持系统实践3.1数字化临床指南将自由文本形式的临床指南自动地转换计算机可处理的结构化的形式是非常困难的。因此，我们提供了一个由临床医生先将文本形式的指南计算机流程图化，然后由医学信息学工程人员根据流程图化指南建立医学逻辑模型的数字化方法。以临床诊断为例，流程化的绘制符号包括诊断信息、判断、子诊断、诊断结束符等十450五种，见表1。表1规范化绘制符号符号图形说明诊断信息表示一个单步诊断的说明信息，包括作者姓名，标号，标题，目的，以及解释。数据表示诊断时需要的病人数据。开始端点符开始表示诊断的开始。结束端点符结束表示诊断的结束。判断表示临床诊断过程中的判断逻辑。子诊断表示一个已经定义过的诊断过程。子诊断结果表示根据诊断逻辑得出的子诊断结果。子诊断处置表示根据子诊断逻辑得出的处置决定。完整诊断处置表示根据整个诊断逻辑得出的处置决定。子诊断结果表示根据子诊断逻辑得出的疾病诊断结果。完整诊断表示根据整个诊451结果断逻辑得出的疾病诊断结果。建议表示根据诊断逻辑得出的建议，通常是诊断的最后一步。连接符表示转向其他诊断流程，或来自其他诊断的转入。注解符表示注解内容。入口连接符表示当前诊断由其他诊断引起。同时对流程图的绘制规则进行了规定：●一份完整的临床诊断指南流程图是由多个子图构成，子图必须是单步诊断。所谓单步诊断，是指根据输入数据做出一个结论后即停止诊断；●一份临床诊断指南流程图必须有一个开始端点符，可以有多个结束端点符。即：有且只有一个开始，并且至少有一个结束；●每一个子诊断结果和诊断结束符必须对应一个结束端点符；●每一个结束端点符必须对应一个子诊断结果或者诊断结束符；●流程图连线应使用实箭头，符号与连线间不能有空隙，符号与符号之间的连线不能是折线，连线不能重合，并避免交叉；●绘制流程图时，应遵循从上到下，从左到右的原则，避免循环流程。如果出现循环，则应使用新的子图；●如果绘制的流程图与其他流程图之间具有诊断方面的因果关系，则应在入口连接符处加以说明，并对入口连接符使用超链接，链接至目的流程图。根据以上流程图绘制规则，参照临床指南，由医生绘制出完整的代谢综合征的诊断和治疗流程图。图2为糖尿病诊断流程图片段。452图2糖尿病诊断流程图片段3.2医学逻辑模型由医生绘制的临床指南流程图，还不能被计算机所能表达，因此，需要进一步将流程图转换为医学逻辑模型。参照SAGE[4]（SharableActiveGuidelineEnvironment）模型，我们使用了以下几个主要类，用于构建临床指南的医学逻辑模型。3.2.1指南模型实体类定义了诊疗建议的场景、决策、行为节点等。3.2.2概念类定义了医学逻辑模型涉及的所有概念。3.2.3表达类定义了一些求值表达式，如定义编码值、变量、逻辑判断的表达式。3.2.4数据模型类定义了一些数据模型，如患者症状、化验结果记录、医嘱的数据模型等。利用Protégé[5]本体论建模平台，我们对代谢综合征进行了医学逻辑建模，同时，也实现了医学逻辑模型的可视化表达，如图3所示。453图3糖尿病诊断流程图片段如图3中，我们在概念类中定义一系列实例，表示糖尿病史、多饮、多尿、空腹血糖、随机血糖等。在指南模型实体类中定义一个流程图的实例“糖尿病诊断”来表示该图。在指南模型实体类中定义一个场景节点的实例，代表“开始”，定义一些决策节点的实例，代表“糖尿病史”、“三多一少症状”等，定义一些行为节点的实例，代表“确诊DM”，“行OGTT”等。为了表示判断是否有糖尿病史，在表达类中定义一个表示存在判断的实例，该实例的编码值设为“糖尿病史”概念实例、值设为“有”概念实例。为了表达“有糖尿病史，则确诊DM；没有糖尿病史，则判断是否有三多一少症状”这一决策，在上述提到的决策节点实例“糖尿病史”中需设置决策模型这个属性，分别表示有和没有这两种逻辑选择。3.3自动构建规则库基于Protégé平台的医学指南建模利用图形化的界面方式，将建模过程展现在用户面前，方便用户进行浏览和编辑，这对于知识的更新是非常方便的。通过Protégé建立医学逻辑模型虽然能够被计算机所表达，但是还不能够被计算机自动理解与推理，因此，还需要转换为可用于推理的规则的形式，本系统选择CLIPS（CLanguageIntegratedProductionSystem）规则形式。CLIPS由美国国家航天局NASA的约翰逊空间中心的人工智能部开发，是一种多范例编程语言，支持基于规则的、面向对象的和面向过程的编程，具有可移植性高、成本低和易于与外部系统集成的特点。其基本组成是事实表、知识库和推理机，通过这些基本组成，CLIPS专家系统工具即可根据已有的事实和规则推理得出所需结论。454CLIPS规则通常由五个部分组成，形式为(defruleRuleName(LHS)=>(RHS))。其中LHS（LeftHandSide）和RHS（RightHandSide）分别表示规则的条件和结论部分。医学指南模型中Decision、Action是常见元素，一般做出各种决策的过程会包含在Decision元素中；而通过这些决策得出的结论则包含在Action中。由于医学指南常分为多个部分，因此通常要选择使用指定的临床指南部分，这就需要使用另外一个元素Context。这个元素中可以包含指定临床指南执行所需的触发事件。通过以上 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，可以建立临床指南模型中元素和规则的映射关系，Context和Decision对应规则的LHS部分，而Action对应规则的RHS部分。规则与规则之间的联系则根据临床指南中的关系联系起来。这样，本系统实现了将临床指南医学逻辑模型自动转换成具有特定流程的规则集，然后使用CLIPS推理引擎自动进行推理的过程。自动转化的规则片段如图4所示。图4糖尿病诊断规则片段3.4为临床信息系统提供决策支持我们将所有的代谢综合征的诊断指南（包括糖尿病、肥胖、血脂、高血压、高尿酸）分别绘制成流程图、建立医学逻辑模型、并自动转换为规则库，基于图1的系统框架，实现了为中国人民解放军总医院医护工作站（Pride）提供代谢综合征的临床诊断决策支持，如图5所示。455图5Pride医护工作站中的临床决策支持医生在需要临床决策支持辅助诊断代谢综合征时，点击医护工作站主界面工具栏上的决策按钮，基于临床指南的临床决策支持系统启动，自动查询医护工作站中患者信息，并根据临床指南规定的临床指标和疾病的对应关系，用蓝色显示患者可能患有的疾病。为了进一步确诊疾病，临床决策支持系统将自动获取更详细的患者的病史、体检和检验信息，对于系统暂时不能自动获得的临床信息，还需要医生手工补充。最后，基于患者临床数据信息和临床指南，通过自动化CLIPS推理技术，得到代谢综合征的诊断结论和诊断依据，见图6。456图6临床决策支持结论与依据3.5系统评估为了检验基于临床指南的临床决策支持系统的临床价值和发现系统本身存在的问题，我们对临床决策支持系统进行了评估。通过临床医生使用临床决策支持系统和不使用临床决策支持系统两种方式对多个病例分别进行诊断，然后对评估结果进行比较、分析。评估过程采用离线评估的方式，即通过专家挑选真实病历数据库中的以往病例，供评估人员进行诊断评估。评估之前，参照临床指南，对于每例病例至少由两位临床专家统一意见后，确定诊断结论和诊断依据的标准。评估对象主要针对与代谢综合征相关的5种疾病（糖尿病、高血压、血脂异常、痛风高尿酸、肥胖）以及对代谢综合征的评估。整个评估过程一共选取了20个病例，其中55%来自于中国人民解放军总医院内分泌科，25%来自心血管内科，15%来自于消化内科，5%来自于神经内科。参与评估的临床医生分为两大类，一类是具有丰富代谢综合症诊断经验的专家；另一类则是随机选取的不同专科、资历、从业年限、医学背景的临床医生。制定评估标准的专家有3名。参与评估的医生有20名，其中内分泌科、神经内科、消化内科和心血管内科各5名，副主任医师占10%，主治医师和住院医师分别各占45%。评估过程中将20例病例分为4组，每组为5个病例；参与评估的20名成员分为4组（内分泌科医生1组，其他科室医生3组），同组使用相同的病例，各组使用不同的病例。457每次评估由1组医生进行，每组医生每人分别使用医护工作站和使用临床决策支持两种方式，连续诊断5例病例。将医生的评估结果与标准进行对比，发现只要评估人员正确地使用临床决策支持系统，都可以得到符合临床指南的诊断结论和诊断依据。但由于临床指南中采用的标准和医生实际诊断采用的标准不完全一致，导致某些情况下，计算机诊断和人工诊断结果出现一些差异，影响到了对评估结果的客观评价；对参与评估医生的问卷调查结果表明，医生本身对使用决策支持系统辅助医生进行疾病诊断持支持态度，但是由于CDSS性能、临床数据录入形式、临床数据获取策略等系统易用性因素对医生使用临床决策支持系统的积极性产生一些影响，也使得最终的评估结果难以真正反映出基于临床指南的临床决策支持系统的临床价值。4展望目前，我们设计与实现的基于临床指南的临床决策支持系统，能够与临床信息系统相集成，并提供基本的临床决策支持服务。但在系统的临床应用中，还发现一些问题，如，由于临床信息数据没有完全结构化，导致决策支持时，需要医生手工补充数据，这一方面会引入信息错误，另一方面，也给医生决策工作带来诸多不便；另一方面，决策支持需要和医疗业务流程相结合，提供主动式诊疗支持，如在医护工作站中书写入院记录的初步诊断时，自动地提示诊断建议；当存在异常检验结果时，自动指导医生的进一步的诊疗行为。这些问题如不解决，将限制临床决策支持系统应有的价值。临床决策支持系统虽然在国内刚刚起步，但相信随着现代医院数字化、信息化建设的快速发展，必将对医疗质量起到重要的保障作用。参考文献[1]Kohn,L.T.,J.M.Corrigan,M.S.Donaldson.Toerrishuman:buildingasaferhealthsystem.Washington,D.C.:NationalAcademyPress,2000.[2]MillerM,KearneyN.Guidelinesforclinicalpractice:development，disseminationandimplementation．InternationalJournalofNursingStudies，2004,41(7):813.[3]赵亚利,崔树起,彭晓霞.国内临床指南发展现状及国内外指南比较分析.中国全科医学,2005,8(7):593.[4]SharableActiveGuidelineEnvironment.http://sage.wherever.org/.[5]Protégéontologyeditorandknowledge-baseframework.http://protege.stanford.edu/.