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基于大數據云平臺的腦卒中精準防治
2022-05-29 22:05
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據統計,我國目前約有750萬的腦卒中患者,并以每年近250萬例的速度增加,造成的直接經濟損失達400億元?!笆濉逼陂g的全國首次腦卒中流行病學專項調查顯示,農村腦卒中患病率、發病率、死亡率均顯著高于城市,與30年前相比,農村地區腦卒中患病率增加了1.5倍,發病率上升了0.3倍。

通過對腦卒中患者的臨床診療、生物樣本、生活習慣、環境因素等多源信息進行集成分析,發展和完善針對腦卒中的防診治方案,做到對腦卒中的早期發現、早期診斷、早期治療及康復管理。

針對腦卒中患者的醫療服務主要包括早期診斷、應急救治、個體化治療和用藥等環節。

基于醫療健康大數據的遠程腦卒中防診治服務

對于上述醫療服務的諸多功能應用,傳統的數據分析已很難應對,利用基于Hadoop 架構的統一大數據存儲與分析平臺,通過大數據分析技術探解腦卒中患者的發病與轉歸過程,從而輔助臨床防診治決策。

1. 腦卒中防診治大數據平臺的整體架構

腦卒中防診治大數據平臺共包括數據采集、數據處理與管理、數據分析與評價、遠程腦卒中服務等功能架構。

基于健康醫療大數據平臺的遠程腦卒中服務面向精準醫療的大數據處理技術研究

數據采集是根據遠程腦卒中各類應用中所需要的健康醫療數據,通過定義統一的規則和數據關聯關系,并在數據采集端口根據不同數據類型自適應傳輸協議和接口標準,從數據生產環境收集臨床診療、生物樣本、公共衛生、醫療保險、生活習慣等信息,并進行預處理的一系列過程。

大數據處理是對采集的數據進行清洗、整合、標準化、結構化、存儲和數據集市構建等的過程,以發現不準確、不完整、不合理或重復冗余數據,并對這些數據進行修補、增減或刪除處理,從而提高數據質量,為后續的大數據分析做好準備。在數據處理過程中,數據安全管理和患者隱私保護貫穿始終。

數據分析模塊是基于大數據平臺的支撐,提供病歷文本自然語言處理、基因組學分析、影像數據分析、圖像識別、音視頻處理等分析功能,并通過多種評價指標對模型的擬合效果進行交叉驗證,確保數據分析結果的準確性和可靠性。

基于大數據分析結果,通過覆蓋“國-省-市-縣-鄉-村”的六級聯動遠程醫療網絡,面 向邊遠地區或農村地區提供急救、精準治療、個體化用藥等遠程腦卒中服務。

2. 腦卒中早期診斷

利用可穿戴設備、手機APP、便攜式醫療監測儀器等,通過遠程醫療網絡和大數據平臺,對腦卒中高危人群和患者進行實時監測和大數據分析。在監測到患者的腦卒中發病危險信號時,通過遠程醫療系統的4G/5G 專用網絡,將患者的病歷信息、預檢報告、影像資料、美國國立衛生研究院卒中量表(NIHSS)評分,以及救護車車載終端設備采集的患者基本信息、生命體征和多參數監護信息(如多導心電圖、現場圖像)等,及時傳遞至醫院急救中心或神經內科診室,實現腦卒中應急救治過程中的實時信息互通。

基于上述健康醫療信息,在患者轉運至醫院途中完成必要的病情評估和腦卒中早期診斷,減少住院檢查時間,及早確定應急救治方案,使患者能夠更快地接受針對性治療,避免致殘、致死等不良事件的發生。

3. 腦卒中遠程急救

(1)腦卒中遠程急救系統的架構與功能

基于文獻研究、問卷調查、專家咨詢和遠程醫療實踐,本研究探索構建的腦卒中遠程急救系統,共包含五個層次:接入層、交換層、資源層、服務層和應用層。

腦卒中遠程急救系統的功能架構

接入層是腦卒中遠程急救系統的基礎,用于將采集到的數據通過前置服務器進行初步規范化,并依托遠程醫療系統多種類型的網絡完成數據傳輸與交換,主要包括①遠程急救系統:提供現場和救治過程中音視頻動態信息及現場采集的患者癥狀信息,實現腦卒中應急救治中的信息共享與聯動,幫助醫護人員隨時向院內急救中心匯報患者的最新情況,評估病情,輔助制定救治方案;②醫療衛生信息系統:主要包括醫院信息系統、電子病歷、影像和心電等,通過與腦卒中遠程急救系統對接,實現跨醫院的信息共享;③專業服務與支撐系統:是數字化指揮與救治平臺的基礎服務系統,在腦卒中的預警監測、應急救治和預后評估中均起關鍵作用,是急救系統高效信息化和數字化的保障。

交換層包括企業服務總線、服務集成、通用文件傳輸、數據集集成、統一媒體控制單元等。交換層根據遠程急救業務流程,通過數據接口或中間件與其他信息系統進行數據交互共享,向上級應用提供所需數據,實現信息共享、數據上傳等功能。主要用于腦卒中臨床數據與音視頻信息的跨醫院、跨區域信息交互和協同應用。

資源層負責接入各類腦卒中遠程急救所涉及的數據信息與服務,包括多源異構健康醫療數據、電子病歷、腦卒中專家資源庫和知識庫、應用服務資源等。主要用于支撐跨區域腦卒中遠程急救工作開展的管理協調和效能建設;開展數據統計分析服務,以輔助應急救治決策;為腦卒中遠程急救與資源監管中心之間的互聯互通提供信息服務。

服務層所提供的服務包括腦卒中遠程急救統一視頻會議服務、遠程專家會診、消息傳遞和推送、腦卒中中心資源調閱、數據存儲等?;谕ㄓ玫臄祿藴?,各類服務間的數據交換和信息傳輸貫穿各個功能分層,實現腦卒中急救數據信息的實時共享。

應用層主要基于上述功能模塊的支撐,開展腦卒中遠程監測、管理、科普和信息推送,遠程急救和轉運監護,NIHSS 評估和患者院前急救預檢,遠程專家會診和溶栓救治指導,隨訪和康復等應急救治、健康管理服務。

(2)腦卒中遠程急救的網絡體系

腦卒中遠程急救網絡按照分層設計原則分為國際/國家腦卒中中心、省級/區域腦卒中中心、市縣和基層醫療機構、患者及家屬等。

腦卒中遠程急救的網絡體系

國家級腦卒中中心是腦卒中遠程急救系統網絡的核心節點,對各級腦卒中遠程急救系統的建設和日常業務開展起規劃指導和協調管理的作用,促進全國腦卒中急救醫療資源的協調分配。

省級/區域腦卒中中心負責二、三級醫院、鄉鎮醫院、社區衛生服務中心、救護車等的網絡接入,協同各個接入單元的腦卒中遠程急救業務,實現本區域遠程腦卒中急救基本功能和監管,并與國家腦卒中中心、省級衛生信息平臺互聯互通。

市縣和社區醫療機構、家庭等接入機構為腦卒中遠程急救網絡的基本組成單位,通過專線、多協議標記轉換虛擬專用網絡、Internet、4G/5G 通信網絡、衛星等多種手段接入省級腦卒中中心。

整個網絡體系形成“一張網絡覆蓋、統一平臺管理、一套共享數據中心”的整體運營模式。

(3)腦卒中遠程急救系統的救治流程

腦卒中遠程急救系統的工作流程主要包括監測預警、院前急救、院內救治和康復管理等。

腦卒中遠程急救系統的主要救治流程

1)監測預警:通過可穿戴設備、手機APP、便攜式醫療監測儀器和移動互聯網等,對腦卒中患者進行實時監測、知識科普和信息推送,對腦卒中患者的健康狀態進行綜合評分和危險級別分層,早期發現發病的危險信號,促進患者自我管理。

2)院前急救:將患者的搶救治療信息如NIHSS 評分、病歷信息,以及救護車車載終端設備采集、傳輸的患者基本信息、生命體征和多參數監護信息(包括心電圖、現場影像等),通過4G/5G 網絡及時傳遞至醫院急救中心或神經內科診室,實現實時信息溝通,指導現場和轉運途中的搶救,提高診斷和治療的準確率,為患者院內的進一步救治提供信息支撐。

3)院內救治:院內急救中心利用救護車上的GPS/GIS 定位子系統,引入4G/5G無線生命體征遠程監護和專家會診系統,實時查看、分析救護車的位置、監護信息、預檢數據等,及時評估患者病情,實現急救現場、轉運途中和院內救治過程中對患者生命體征的不間斷監護,為醫院的接診做好準備。

4)康復管理:通過遠程急救系統,對愈后出院患者進行遠程監測和隨訪,定期評估患者身體狀況,推送健康促進、健康管理、日常護理等相關信息,指導患者持續康復治療。

 

本文摘自《面向精準醫療的大數據處理技術研究》,翟運開等編著。

來源:科學出版社

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