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湘雅大数据调研报告-湘雅二医院 调研项目 ： 艾滋病临床大数据系统指引教师 ： 二级学院 ： 软件学院 专业名称 ： 软件工程 班 级 ： 调研报告人 ： 中南大学 4月30日摘 要 本文在下面章节描述了湘雅大数据调研详细过程，并对大数据及艾滋病背景做了简要论述，结合湘雅二医院实际，对湘雅二医院已有医疗信息系统及平台，大数据项目需求以及大数据办法与技术进行了详细阐述。在调研之际咱们还对医院感染科已有信息平台中信息与数据格式，规范与规定进行了简介。感染病是一项传播疾病，在大数据时代到来之际咱们应当充分运用大数据分析平台来解决沉积在医院数据库系统中数据，这有助于临床医生工作效率和她们科学研究。在此之中咱们也应当清晰结识到大数据平台除了在商业应用成功之外在别的方面这样成功案例很少，这给咱们带来新挑战，故本文仅提供理解决湘雅大数据建设初步设想和有关技术方面描述。核心字：湘雅大数据，艾滋病，疾病传播，医疗信息系统，数据库系统 目 录第一章 绪论31.1项目背景31.1.1 艾滋病背景简介31.1.2 医疗大数据背景简介31.2 临床工作和临床数据积累基本5第二章 当前信息系统概况72.1 湘雅二医院信息系统72.1.1 解决人财物管理问题72.1.2 涉及临床信息解决系统82.2湘雅二医院当前使用电子病历系统8第三章 艾滋病规范化诊断随访系统建设需求与分析93.1临床病例随访系统需求分析93.2临床大数据系统建设内容、方案和技术路线93.3 临床数据资料收集103.3.1 确诊前有关信息103.3.2 确诊后资料收集103.3.3 治疗过程资料收集103.4 随访管理系统需求11第四章 艾滋病临床病例随访系统所需用到有关技术与办法124.1临床病例追踪系统所需用到有关技术124.2临床病例追踪系统所需用到办法13第五章 艾滋病临床病例随访系统解决问题可行性方案14第六章 结论15参照文献(References)：16 第一章 绪论 1.1项目背景1.1.1 艾滋病背景简介 艾滋病（AIDS）是一种严重威胁人类生命健康传染病。国内艾滋病流行呈地区性汇集，湖南省艾滋病新发感染和发病率逐年增长，已经成为国家重点防控地区之一。艾滋病毒（HIV）感染和发病有其特殊性，感染人群多样化，大大增长了防控和治疗难度。HIV感染重要侵犯机体免疫系统，逐渐致CD4+T淋巴细胞耗竭，最后使机体免疫功能破坏直至崩溃，导致各种机会性感染和/或肿瘤。艾滋病从感染到浮现临床症状有较长潜伏期，平均8-。但是不同感染途径、不同人群、不同免疫状况以及与否有其她合并症等均影响患者发病时间，因而患者一旦确诊HIV感染需定期随访检查有关指标以便及时治疗。此外拟定HAART治疗后依然需定期随访，由于治疗方案为多药联合治疗，药物也许有一定毒副作用需要定期观测解决，长期治疗也许浮现药物耐药需要及时更换治疗方案等。 艾滋病治疗重要以抗病毒（highly active anti-retroviral therapy,HAART）为主，到当前为止尚无特效治愈办法，因而一旦启动治疗需要终身用药。有研究报道，只要及时采用HAART治疗，艾滋病预期寿命可与普通人相差无几。1.1.2 医疗大数据背景简介 随着大数据时代到来，医疗行业信息化也迎来自己“大数据时代”，而如何将患者被动性参加转向积极健康管理，从单一案例效果评估转向过程性、全程性整体评估和体验；从病种数据管理扩展到健康数据管理，从关注争端和治疗技术跨到防止、护理和康复环节是将来医疗行业需要关注和解决问题，而大数据，正是一条重要道路。 所谓大数据是指无法在一定期间内用老式数据库软件工具对其内容进行抓取、管理和解决数据集合。大数据技术，是指从各种各样类型数据中，迅速获得有价值信息能力。合用于大数据技术，涉及大规模并行解决（MPP）数据库，数据挖掘电网，分布式文献系统，分布式数据库，云计算平台，互联网，和可扩展存储系统。详细来说，大数据具备4个基本特性：一是数据体量巨大。百度资料表白，其新首页导航每天需要提供数据超过1.5PB（1PB=1024TB），这些数据如果打印出来将超过5千亿张A4纸。有资料证明，到当前为止，人类生产所有印刷材料数据量仅为200PB。二是数据类型多样。当前数据类型不但是文本形式，更多是图片、视频、音频、地理位置信息等多类型数据，个性化数据占绝对多数。三是解决速度快。数据解决遵循“1秒定律”，可从各种类型数据中迅速获得高价值信息。四是价值密度低。以视频为例，一小时视频，在不间断监控过程中，也许有用数据仅仅只有一两秒。而在医疗数字化过程中，医院成了大数据产生重要来源，病历、影像、远程医疗等都会产生大量数据。 医疗行业相比其她行业更加严谨，由于更多是“人命关天”业务，因而在IT创新脚步上是相对较慢。而引入更多数据源，涉及内部与外部数据，医疗机构与否已经准备好迎接大数据挑战？有专家以为，医疗行业大数据应用还处在起步阶段，但大某些医疗机构已经开始意识到大数据对于她们重要性。由于要真正在医疗健康领域创造价值，仅仅掌握医院内部数据是远远不够。 而艾滋病（AIDS）作为一种严重威胁人类生命健康传染病。国内艾滋病流行呈地区性汇集。艾滋病毒（HIV）感染和发病有其特殊性，感染人群多样化，大大增长了防控和治疗难度。依照传染病疫情报告以及艾滋病随访特殊规定，每个治疗患者必要定期随访检查并网络上报有关资料，因而随访患者均有网络信息随时可以调取。 当前在各医院信息系统中积累了大量、宝贵临床信息，特别是构造化电子病历系统更是产生了大量、临床科研所必要临床病例信息，这些数据又是分散存储于这些信息储存在电子病历、收费、医嘱、药物、检查、PACS、手术等业务系统中。绝大多数医疗数据是处在归档状态，如果要检索是十分复杂。同步缺少数据原则，导致无法统一。因此将来数据运用前景是十分辽阔，不但用于临床诊断，临床科研，并且为政府公共卫生决策及个人管理健康都会发挥积极作用。 1.2 临床工作和临床数据积累基本湘雅二医院艾滋病研究室是湖南省最早成立艾滋病临床科研研究室，是湖南省艾滋病学组组长单位。自成立以来，承担了大量艾滋病临床科研工作，在国内较早开展艾滋病临床诊断工作；先后启动了湖南省第一例成人和小朋友艾滋病抗病毒治疗，成功进行艾滋病母婴阻断20多例，每年接诊HIV/AIDS患者200多例，长期在本研究室治疗随访患者400多例，依照传染病疫情报告以及艾滋病随访特殊规定，每个治疗患者必要定期随访检查并网络上报有关资料，因而随访患者均有网络信息随时可以调取，病源覆盖全省和周边省份，与兄弟单位有良好合伙基本；同步本研究室还保存了800多份HIV/AIDS患者原始资料和血清标本。在此基本上本研究室还开展了大量科研工作，重要在如下几种方面开展：抗HIV/AIDSHAART疗法临床科研，长期系统研究其抗病毒效果、毒副作用、免疫重建效果和病毒耐药机制；在发现HIV vpr基因多态性现象基本上开展了HIV致病机理研究；艾滋病中西医结合治疗办法和效果研究；与美国和国内同行密切合伙，开展了阻断HIV母婴传播新办法摸索；HIV与 HCV混合感染抗病毒治疗方略研究。这些课题均密切结合临床并已形成了稳定研究方向。本研究团队近年共获11项艾滋病有关研究课题，涉及国家“十五”“十一五”“十二五”重大科技专项分课题、国家自然科学基金、全球基金-中盖艾滋病项目、卫生部重点课题、教诲部博士点基金课题和中华人民共和国中医研究院等单位委托进行“艾宁颗粒”新药II期临床研究等，总资助经费260多万元人民币。获省科技厅和省卫生厅科技进步奖各一项，在国内外学术杂志上刊登防治艾滋病文章50多篇(其中SCI检索10篇)。先后招收培养研究生博士研究生30名，其中涉及塞内加尔留学生1名。参加国际和全国艾滋病学术会议十多次，全省传染病学术研讨会8次，并多次在全国和全省学术研讨会上做学术报告。牵头主持了湖南省4届艾滋病学术研讨会和培训班。当前咱们已在国内HIV/AIDS科研和临床方面占有一席之地，在省内处在领先地位。第二章 当前信息系统概况随着计算机技术提高,医院信息系统已成为当代化医院必要基本设施,为了提高工作效率,改进医疗质量,提高医院社会效益、经济效益和管理水平,给医院领导管理和决策提供准可靠数据,必要进行医院信息系统建设,以迎接医疗保障制度改革、药事管理制度改革、当代公司制度改革、社区医疗体系重建及医院当代化所带来严峻挑战1。2.1 湘雅二医院信息系统就湘雅二医院信息系统发展来看，重要分为如下两个阶段： 2.1.1 解决人财物管理问题 这重要涉及如下几种系统建立：（1）门急诊挂号管理系统；（2）急诊划价收费解决系统；（3）住院病人入、出、转和费用管理系统；（4）病房医嘱解决系统；（5）药库、药房管理系统；（6）病案管理系统；（7）医疗记录和报表解决系统；（8）人事管理系统；（9）后勤物资管理系统；（10）院长信息查询和辅助决策系统； 2.1.2 涉及临床信息解决系统当前重要以电子病历系统结合HIS系统，在电子病历系统中实现CPOE(计算机辅助医嘱输入系统)。提高工作效率，实现临床系统质量闭环控制，凸显电子病历系统效应2.2湘雅二医院当前使用电子病历系统湘雅二院信息化建设是建立在以电子病历为核基本上2 。病历是医院宝贵财富，按照病历书写规范中规定，住院病历至少保存以上，而作为电子化病历，它实际保存年限将能达到百年以上，随着医疗技术发展，病历中将保存更加大量数字化医疗数据供科研使用。当前重要以电子病历系统结合HIS系统，在电子病历系统中实现CPOE(计算机辅助医嘱输入系统)。提高工作效率，实现临床系统质量闭环控制，凸显电子病历系统效应。电子病历系统大体流程图如下图1所示： 图1 电子病历系统 第三章 艾滋病规范化诊断随访系统建设需求与分析3.1临床病例随访系统需求分析 治疗患者出院后没有一种以便随访追踪系统，不能对患者长期疗效进行随访，也不能反馈给临床医生，吸取经验教训，以改正和改良诊断模式。为此，在临床电子病历基本上建立门诊病例和出院病例随访系统，实现住院、门诊病例和回归社区无缝连接。1. 在湘雅医疗系统之间实现资源整合、共享和传递。2. 加强医疗质控检测同步积累科研原始数据，为研究艾滋病病因和病理生理机制提供可靠临床样本。 3. 为临床医生提供患者完整信息，为临床决策做参照，为临床教学提供鲜活教学材料。3.2临床大数据系统建设内容、方案和技术路线 运用我院住院部和门诊电子病历系统，采用国际先进J2EE技术，支持Windows、Linux等各种操作系统，支持Web系统访问和中英文。所有数据都保存在数据库服务器,所有对数据库操作都通过应用服务器进行,从而有助于系统安装、维护、更新和数据集中管理,增长了数据安全性。各个数据平台实现数据互联,信息共享。建库前对艾滋病各期特点进行认真分析,统一原则;精心设计每个字段,使其能充分反映和全面涵盖艾滋病临床特点。对每份资料进行详尽研读,以保证录入数据精确性和真实性。以住院或门诊ID号为核心字,可防止资料重复输入。充分运用字段设计阐明及自动改正功能,保证了输入资料迅速、精确,也以便了数据记录工作。依照艾滋病诊断指南将艾滋病分为三期：急性期、无症状期（潜伏期）、艾滋病期。由于患者急性期和无症状期经常比较隐匿，并且诊断必要要有定点实验室病原学拟定诊断根据，因而收集数据时分为2个阶段：即确诊前和确诊后，确诊后与否需要治疗需依照患者临床症状和有关生化、免疫细胞数等资料来拟定，因而确诊后有将其分为2个阶段即治疗前和治疗后。因而在收集资料时将艾滋病分期阐明项标明：确诊前和确诊后，输入时只需输入数字1,2,输入2后再分别弹出2个模块分别代表治疗前和治疗后,然后设计不同菜单分别进行查找或替代等功能将其恢复文字资料,极大地以便了输入和提高了速度。在设计字段时定制格式,输入错误时系统予以自动提示。录入资料规定精确、全面、迅速。3.3 临床数据资料收集 3.3.1 确诊前有关信息临床病历资料:针对医学临床研究复杂病历资料，重要涉及基本信息（住院号/门诊病历号、姓名、性别、出生日期、文化限度、职业、联系地址、电话、邮编等）、初次就诊日期、重点录入也许传播途径（涉及与否静脉吸毒、与否输血或长期静脉透析史、与否男男同性恋或各种异性性伴等），从第一次危险因素暴露到确诊HIV阳性时间，吸烟史、饮酒史、饮食习惯等。 3.3.2 确诊后资料收集除基本信息外，重点收集患者临床症状和生化免疫学指标资料，患者与否继续有高危暴露行为、暴露频率、与否有机会性感染、机会性感染病原、机会性感染治疗与否、用药名称、剂量、疗程、病情恢复状况，与否有其她合并症和其她用药史等，定期检测CD4+T细胞计数，以判断患者与否应当启动抗病毒治疗以及分析病情进展有关因素。 3.3.3 治疗过程资料收集 患者一旦需要治疗即启动治疗程序，记录治疗用药种类、剂量、患者服药依从性、每周/每月与否有漏服现象及漏服次数，服药后反映涉及皮疹、发热、消化道症状、睡眠状况、血常规、肝功能等与否发生变化，重点观测免疫细胞CD4+T细胞数变化和HIVRNA病毒计数以判断药物疗效和毒副作用。治疗期间患者与否继续有高危暴露行为、暴露频率，与否发生机会性感染以及机会性感染治疗状况等。若患者浮现病情重复也许发生耐药现象，即进行病毒耐药基因检测并记录以及调节治疗方案，继续进行随访，继续前述资料收集直至患者死亡。3.4 随访管理系统需求（1）管理随访病人复诊基本信息,随访间隔时间，相应疾病信息,以及每次疾病随访检查检查信息。（2）超声放射影像管理:管理临床病历影像资料统一录入和网上共享。（3）血清标本随访管理:每次随访均留取临床血清标本,血清标本统一原则化管理，涉及标本解决、标本保存、标本运送、标本使用等均实现原则化管理。（4）治疗后机会性感染管理：机会性感染病原、治疗药物、疗程和转归实行规范化管理。（5）免疫病毒管理:管理HIV-RNA有关序列测序和突变位点检测分析信息。（6） 艾滋病医学信息网站:配合科室信息化管理,建立专业网站,面向全国重点艾滋病研究单位,支持资源共享,对关于HIV/AIDS研究进展文献资料进行精选收录,并实时更新,供在线阅读。第四章 艾滋病临床病例随访系统所需用到有关技术与办法4.1临床病例追踪系统所需用到有关技术 (1)依照湘雅二医院临床大数据项目整体需求，不但需要完善和开发PC端系统，还需要开发在平板电脑或手机登移动终端上使用应用程序，并且还要开发固定系统数据采集系统，因而需要IOS和Android开发技术等。 (2)通过调研理解到临床病例追踪系统可以使用jsp + struts + spring+ hibernate技术来进行开发，或者也可以用visual basic 或者 visual studio开发工具以及使用MFC基本类库。 (3)Hadoop3是Apache软件基金会旗下一种开源分布式计算平台。以Hadoop分布式文献系统（HDFS，Hadoop Distributed Filesystem）和MapReduce（Google MapReduce开源实现）为核心Hadoop为顾客提供了系统底层细节透明分布式基本架构。HDFS高容错性、高伸缩性等长处容许顾客将Hadoop布置在低廉硬件上，形成分布式系统；MapReduce分布式编程模型容许顾客在不理解分布式系统底层细节状况下开发并行应用程序。因此顾客可以运用Hadoop轻松地组织计算机资源，从而搭建自己分布式计算平台，并且可以充分运用集群计算和存储能力，完毕海量数据解决。其中海量数据存储采用hadoop数据分析平台Hbase来进行存储，使用Hbase好处是它高可靠性，高扩展性，在hadoop平台上尚有相应数据仓库Hive和相应分析工具pig,impala等，若要再进一步挖掘数据可以使用mahout数据挖掘工具去实现海量数据挖掘。最后不得不阐明一点是hadoop当前还缺少相应安全机制，但是hadoop是开源系统，相信不久将来这一问题可以得到解决。4.2临床病例追踪系统所需用到办法 一方面，需要为临床病例随访系统建立一种数据库，用来存储出院病例和门诊病例人群有关信息。这个数据库必要提供有关接口，供工作人员录入信息，以及临床数据库平台有关人员调用，即共享给其她医院。 另一方面，必要有专门随访人员对有关病历定期进行随访工作，追踪理解患者疗效、转归，录入数据库中。 再次，可建立一种数据分析系统，通过理解有关数据能得出一系列结论，供医护人员参照。如：医疗效果、随访工作与否到位、临床评估以及有关流程合理性等。第五章 艾滋病临床病例随访系统解决问题可行性方案 针对前面章节提出需求分析以及基本功能设计，临床病例追踪系统详细实行办法如下： （1）将出院病例和门诊病例导入到临床病例随访系统。对入库患者进行系统随访观测，理解患者转归。定期与患者进行联系，督促门诊就诊，患者每次前来复诊，都将记录关于治疗状况和药物反映，并采用临床研究电子病历系统中病情评估体系和神经认知功能测试和治疗评估系统对患者进行全方位评估。 （2） 对追踪随访过程中成果连接入临床研究电子病历系统，供临床医生查看参照，如其中出既有明显病情变化、治疗不良反映，能积极向临床主管医护人员进行报告。 （3）对于追踪随访病例中疗效好、转归好病例和疗效不好、或出既有特殊状况病例。或对于相似药物治疗患者，定期进行归纳出总结报告，给有关临床医护人员参照。 （4）对于出既有其她科状况患者，在治疗其她科疾病治疗状况和预后状况进行记录，供后来有类似病例时参照。 第六章 结论 这次调研给我收获也挺大，一方面初步理解到更多大数据有关知识，以及在临床医学领域进行大数据系统建设摸索和应用中是非常有发展前景，这对咱们此后工作以及生活均故意义重大。同步，在对湘雅二医院精神卫生研究所调研中，理解到建立完整和智能化临床大数据系统是解决临床问题核心。理解了艾滋病临床大数据项目应用前景，对有关需求进行了分析，以及专门针对其子系统临床病例随访系统进行了构思与初步方案设计，这对此后实行此项目具备一定参照价值，以及对整个工作展开具备很大意义。由于前期调研时间有限，后期尚有某些需求信息需要完善和修改，但是大体需求已经调研完毕。这对下一步工作展开也是有一定协助。摆在咱们面前困难还诸多，需要咱们一步一步去克服，相信坚持总会成功。参照文献(References)：1 朱洪涛中南大学湘雅二医院信息系统建设J国际医药卫生导报，(5) :36-382 庞涛从电子病历发展到临床数据平台访中南大学湘雅二医院信息中心主任黄刊迪 J中华人民共和国信息界：e医疗，(6) :42-433 Anil Madan，Hadoop-The power of the Elephant, hadoop-the-power-of-the-elephant/