田少磊，朱 玲，王映輝，張竹綠，于 琦，于 彤，吳 恙，鄭婉婷，李敬華

（中國中醫(yī)科學院中醫(yī)藥信息研究所 北京 100700）

基層醫(yī)療在國家鄉(xiāng)村振興和健康中國戰(zhàn)略中發(fā)揮著重要作用[1]。中醫(yī)藥在助力基層醫(yī)療水平提升方面扮演著重要角色[2]?！?020 年中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計提要報告》顯示截至2020 年中國中醫(yī)總診療量已突破10 億人，提供中醫(yī)服務的社區(qū)衛(wèi)生服務中心、社區(qū)衛(wèi)生服務站、鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院所占同類機構比重分別達到99.0%、90.6%、98.0%。數(shù)據(jù)表明中醫(yī)藥服務在我國具有巨大的需求趁勢，基層中醫(yī)藥服務可及性不斷增強。然而我國基層中醫(yī)藥服務能力仍存有短板，其診療水平、服務質(zhì)量、人員臨床素質(zhì)有待于進一步提升。通過技術創(chuàng)新，借助信息技術對現(xiàn)行中醫(yī)藥服務模式進行優(yōu)化設計，有望成為解決上述問題的有效手段。

隨著信息技術的發(fā)展與傳播，越來越多的人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術新方法被引入至中醫(yī)藥領域[3]，誕生出大量有益的中醫(yī)藥信息化科研成果。Zhang 等[4]以中醫(yī)醫(yī)案和臨床指南數(shù)據(jù)為語料，應用樸素貝葉斯算法構建了中醫(yī)疾病診斷模型，模型診斷準確率達到84.2%；宋海貝等[5]在舌、面部圖像信息數(shù)據(jù)庫的基礎上，應用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能技術實現(xiàn)了面象和舌象特征信息的自動識別分析，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與云計算技術構建了中醫(yī)舌面象輔助診療系統(tǒng)；李敬華等[6]研發(fā)了提供嵌入式應用模式的臨床智能決策支持系統(tǒng)，系統(tǒng)可實現(xiàn)基于電子病歷的實時臨床決策支持和與臨床病例高度相似的典型案例匹配，以及基于臨床臨床情景的診療規(guī)范、名家經(jīng)驗、名醫(yī)名方、臨床證據(jù)等中醫(yī)臨床知識服務。中醫(yī)智能診斷模型、智能診療儀器以及中醫(yī)輔助診療系統(tǒng)的問世，為中醫(yī)藥服務模式的變革提供了良好契機。

1 云端化系統(tǒng)架構設計

系統(tǒng)采用云端化技術架構模式，由網(wǎng)絡層和應用層兩部分構成。網(wǎng)絡層主要完成相關醫(yī)療數(shù)據(jù)的傳輸、處理和保存。醫(yī)療數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡傳輸至云端服務器。云端服務器利用通信單元的接收器進行數(shù)據(jù)下載，并將其通過數(shù)據(jù)庫連接組件保存到數(shù)據(jù)存儲庫中。應用層主要由客戶端瀏覽器和四診信息采集設備組成。醫(yī)師登錄客戶端瀏覽器時，客戶端程序與云端服務器的會話啟動；云端服務器的通信單元接收醫(yī)師診療數(shù)據(jù)后通過數(shù)據(jù)庫連接組件連接數(shù)據(jù)存儲庫以獲取醫(yī)療數(shù)據(jù)，觸發(fā)智能中醫(yī)計算模型并將計算結(jié)果返回至客戶端瀏覽器，醫(yī)師可通過客戶端Web 界面來獲取中醫(yī)智能輔助決策知識。四診信息采集設備通過通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)與云端服務器的會話，醫(yī)師利用采集設備獲取的信息將上傳至云端服務器，之后通過云端服務器與客戶端瀏覽器的會話顯示于客戶端Web界面。系統(tǒng)技術架構模式如圖1所示。

圖1 云端智慧中醫(yī)門診系統(tǒng)技術架構模式圖

2 系統(tǒng)功能設計

本研究針對基層衛(wèi)生機構中醫(yī)藥服務所存在的不足，聚焦中醫(yī)獨道的理論特色，整合前沿信息技術，構建了集云端、智慧、輕量、便捷等特點于一身的信息管理與服務系統(tǒng)。

系統(tǒng)功能包括智慧化醫(yī)療、門診全流程管理、云端服務體系、業(yè)務拓展模式四大板塊內(nèi)容。智慧化醫(yī)療功能包括處方智能監(jiān)測、智能中醫(yī)診斷、知識庫以及信息采集錄入等。門診全流程管理涵蓋了建檔掛號、醫(yī)囑開立、信息統(tǒng)計等基層醫(yī)療機構業(yè)務域需求。云端服務指在傳統(tǒng)門診信息管理系統(tǒng)基礎上，采用云端化技術架構實現(xiàn)了云計算、云存儲、云分布、云管理。系統(tǒng)還關注基層醫(yī)療機構運維與發(fā)展問題，提出了面向基層醫(yī)療的業(yè)務拓展模式。具體云端智慧中醫(yī)門診系統(tǒng)功能架構見圖2。

圖2 云端智慧中醫(yī)門診系統(tǒng)功能框架圖

2.1 規(guī)則引擎驅(qū)動下的處方智能監(jiān)測

中醫(yī)臨床處方審核是保證患者用藥安全、防范醫(yī)師用藥不當?shù)闹匾h(huán)節(jié)。傳統(tǒng)中醫(yī)醫(yī)院信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)了中醫(yī)臨床用藥禁忌自動識別、審核預警功能，然而其多是通過嵌入組件形式實現(xiàn)，規(guī)則的變更、增加、拓展需要程序員更新系統(tǒng)版本，靈活性、及時性、交互性有待提高。針對上述問題，本研究提出一種基于規(guī)則引擎的中醫(yī)臨床處方智能監(jiān)測系統(tǒng)構建與應用方案。

規(guī)則引擎起源于基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，其主要思想是將應用程序中隨著時間、空間動態(tài)易變的業(yè)務決策部分分離出來，并使用預定義的語義模塊編寫業(yè)務決策，由用戶或開發(fā)者在需要時進行配置、管理[8]。業(yè)務規(guī)則不再以程序代碼的形式駐留在系統(tǒng)中，取而代之的是處理規(guī)則的規(guī)則引擎。業(yè)務人員可以像管理數(shù)據(jù)一樣對業(yè)務規(guī)則進行管理，具有較好的靈活性、及時性和交互性。本研究基于云端智慧中醫(yī)門診系統(tǒng)架構構建了中醫(yī)臨床處方智能監(jiān)測規(guī)則引擎，并使其落地應用于本系統(tǒng)，其應用模式如圖3 所示。系統(tǒng)與中醫(yī)臨床處方智能監(jiān)測規(guī)則引擎通過網(wǎng)絡接口進行連接，用戶在系統(tǒng)內(nèi)開立的醫(yī)囑數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡接口傳輸至規(guī)則引擎。規(guī)則引擎通信單元接收客戶端醫(yī)囑數(shù)據(jù)并將其作為事實存至工作存儲器，之后在匹配器中與規(guī)則庫中的規(guī)則匹配，若匹配成功則會觸發(fā)規(guī)則并在執(zhí)行器中根據(jù)規(guī)則級別高低進行沖突消解，并將執(zhí)行結(jié)果顯示于系統(tǒng)客戶端Web 界面，其觸發(fā)與執(zhí)行效果可在界面分低、中、高三級呈現(xiàn)?？蛻舳薟eb界面的醫(yī)囑開立欄中會將違反用藥禁忌的藥物標黃，并在其下側(cè)展示相關用藥禁忌內(nèi)容（見圖4）。當醫(yī)囑觸發(fā)低級別用藥禁忌，則僅在界面進行文字提示，中級別的則會予以彈框提示（見圖5），為高級別用藥禁忌則會對醫(yī)囑進行攔截處理，不允許用戶保存該醫(yī)囑單。

圖3 基于規(guī)則引擎的中醫(yī)臨床用藥處方智能監(jiān)測系統(tǒng)應用模式圖

圖4 系統(tǒng)客戶端Web界面文字提示

圖5 系統(tǒng)客戶端Web界面彈框提示

2.2 基于知識圖譜的智能中醫(yī)知識推薦

中醫(yī)學是以觀察型臨床研究為基礎的臨床醫(yī)學，經(jīng)驗積累對中醫(yī)診療的過程極其重要。利用既往中醫(yī)藥學積累的海量信息來提升基層中醫(yī)師臨床診療水平具有重要意義[6]。

知識圖譜是一種以語義網(wǎng)絡來描述知識和構建各種事物之間關聯(lián)關系的技術方法，具有強大的知識語義處理和組織能力。近年來知識圖譜在語義搜索、知識鏈接等領域發(fā)揮越來越大[9]。本研究團隊結(jié)合中醫(yī)藥學知識語義特點，利用多年積累的數(shù)據(jù)構建了基于知識圖譜的智能中醫(yī)知識庫，并將其落地應用于本系統(tǒng)。該知識庫匯聚了國醫(yī)大師、全國著名中醫(yī)專家、學科帶頭人等名醫(yī)的學術經(jīng)驗，國家中醫(yī)藥管理局、中華中醫(yī)藥學會、中國中西醫(yī)結(jié)合學會等機構發(fā)布的臨床指南，40萬例古今名醫(yī)臨床醫(yī)案以及海量循證、養(yǎng)生、方劑、中成藥知識。系統(tǒng)可根據(jù)用戶輸入的患者主訴、刻下癥、既往史等內(nèi)容實現(xiàn)中醫(yī)方劑、中成藥、名醫(yī)經(jīng)驗、指南決策、相似醫(yī)案、循證知識、養(yǎng)生知識、適宜技術的精準推薦，所推薦內(nèi)容具有權威性高、專業(yè)性強、方法豐富、操作便捷、技術可及等特點，對于提高基層中醫(yī)臨床診療效果、發(fā)揮中醫(yī)藥特色優(yōu)勢、規(guī)范基層中醫(yī)診療行為、保障基層醫(yī)療質(zhì)量與安全具有重要意義。

2.3 智能中醫(yī)診斷推薦

中醫(yī)疾病診斷由來已久，是中醫(yī)診療的關鍵環(huán)節(jié)。基層臨床中醫(yī)師的中醫(yī)疾病診斷水平直接影響患者就醫(yī)質(zhì)量。樸素貝葉斯是基于概率論的一種分類方法，被廣泛應用于交通、金融、軍事等領域[10]。在中醫(yī)方面，該方法曾被用來構建中醫(yī)疾病診斷模型并表現(xiàn)出較好性能[11]。本研究團隊將古今醫(yī)案云平臺中的病案數(shù)據(jù)和權威機構發(fā)布的疾病指南數(shù)據(jù)作為語料庫，在實證分析的基礎上，提出了改進的樸素貝葉斯算法并實現(xiàn)了中醫(yī)常見疾病的高精度預測[4]。

用委托-代理模型也可以解釋現(xiàn)階段地方政府的某些機會主義行為?！耙陨霞壵鳛槲腥?，地方政府作為代理人，建立委托代理模型?！边@個委托-代理模型主要是用來“考察委托人對地方政府的監(jiān)督行為和地方政府作為代理人可能做出的行為選擇。”[13]

證候診斷是指醫(yī)師運用中醫(yī)思維方法，將通過望、聞、問、切所搜集的患者信息研判后得出對疾病本質(zhì)階段性概括的過程，是中醫(yī)臨床實踐的關鍵所在。深度學習是具有多個隱藏層的深度神經(jīng)網(wǎng)絡，也是一種表示學習方法，可根據(jù)已有數(shù)據(jù)集，利用復雜的多層神經(jīng)網(wǎng)絡體系結(jié)構對最佳特征進行學習，進而自行執(zhí)行給定任務[12]。本研究團隊基于已有的中醫(yī)證候診斷數(shù)據(jù)集，采用深度學習技術構建了中醫(yī)證候診斷預測模型。

本系統(tǒng)將上述中醫(yī)疾病、證候診斷模型嵌入智慧化醫(yī)療板塊，可根據(jù)基層中醫(yī)師在系統(tǒng)中輸入的患者四診信息進行中醫(yī)疾病、證候診斷推薦。

2.4 智能信息采集與醫(yī)囑錄入

系統(tǒng)基于海量詞網(wǎng)數(shù)據(jù)和詞向量計算技術[13]，實現(xiàn)了智能問診癥狀提示功能。系統(tǒng)可針對醫(yī)師錄入的臨床表現(xiàn)（如頭痛、發(fā)熱、腰痛等）實時動態(tài)推薦與之相關的中醫(yī)癥狀術語，以拓展臨床醫(yī)生診療思維，使醫(yī)患間溝通更加方便、快捷、高效。

中醫(yī)舌、脈診信息具有主觀性強、不可儲存、難以復制等特點[14]。本系統(tǒng)將集成傳感器、多媒體、圖像切割、波形識別等技術的信息采集工具鏈入云端智慧中醫(yī)門診系統(tǒng)。舌、脈診信息可由系統(tǒng)操作人員利用采集設備進行獲取后上傳至云端服務器，智能計算模型將根據(jù)信息參數(shù)進行運算并得出舌、脈識別結(jié)果，再通過云端服務器與客戶端瀏覽器之間的通信單元進行傳輸后顯示于客戶端Web 界面，舌、脈采集設備及系統(tǒng)顯示界面見圖6、7、8、9。

圖6 舌象采集設備

圖7 舌象信息顯示界面

圖8 脈象采集設備

圖9 脈象信息顯示界面

中醫(yī)臨床診療特點決定了中醫(yī)師會在大量的診療實踐過程中對其診療思路進行歸納，形成相對穩(wěn)定的臨證模式和遣方用藥習慣。根據(jù)這一特點，系統(tǒng)集成了醫(yī)囑處方庫自助構建組件，醫(yī)師可在系統(tǒng)中構建個性化的醫(yī)囑處方庫；除此之外，系統(tǒng)內(nèi)部還存儲了臨床常見疾病病歷模板，醫(yī)師亦可將患者歷次就診病歷記錄進行保存。醫(yī)師可在其臨床診療過程中靈活查看和調(diào)用，極大縮短醫(yī)囑和病歷錄入時間，提升了臨床接診效率。

2.5 云端服務體系

調(diào)查研究表示基層中醫(yī)醫(yī)療機構的軟、硬件設施有待于進一步完善和加強，輕量、便捷、安全的云端服務模式更符合其現(xiàn)實需求。系統(tǒng)采用云端技術架構，構建了云端化的存儲、計算、分布與管理體系。用戶無需進行本地部署即可通過瀏覽器登錄系統(tǒng)平臺；云存儲、云計算指系統(tǒng)內(nèi)所有的數(shù)據(jù)存儲和計算服務均在云端服務器實現(xiàn)；云分布指系統(tǒng)內(nèi)每個基層醫(yī)療機構均作為獨立個體存在，彼此之間業(yè)務互不交叉；云管理指系統(tǒng)內(nèi)掛號、建檔、收（退）費、發(fā)（退）藥、信息統(tǒng)計等各個環(huán)節(jié)均在云端實現(xiàn)，可使基層醫(yī)療機構的管理、運營成本大幅下降。

2.6 門診管理與業(yè)務拓展

門診管理是基層醫(yī)院或診所重要需求。隨著信息化建設水平的發(fā)展，信息系統(tǒng)在門診管理各環(huán)節(jié)中發(fā)揮的作用被越來越多的人所認可。作為改善基層醫(yī)療服務的關鍵因素，門診管理系統(tǒng)對優(yōu)化門診就診流程、緩解門診就診壓力、改善患者就診體驗、健全疾病管理體系等方面意義重大[15]。本研究聚焦基層醫(yī)療單位的門診管理行為，在系統(tǒng)中實現(xiàn)了門診全流程、多方位、便捷化管理模式。門診管理人員可在系統(tǒng)進行患者管理、掛號管理、門（急）診收費、退費、門診醫(yī)生接診、病歷醫(yī)囑錄入、藥房發(fā)藥、患者隨訪等。

系統(tǒng)內(nèi)設置平臺管理員、診所/醫(yī)院管理員、診所/醫(yī)院員工3 種角色，權限各不相同。平臺管理員創(chuàng)建診所/醫(yī)院，并創(chuàng)建“診所/醫(yī)院管理員”作為管理者，擁有系統(tǒng)菜單、部門、崗位、字典、診所/醫(yī)院、配置權限。診所/醫(yī)院管理員具有診所/醫(yī)院基礎數(shù)據(jù)上傳與維護、開立員工賬戶、功能模塊配置、運營數(shù)據(jù)查看等權限。診所/醫(yī)院員工分醫(yī)師、護士、實驗室、藥師、會計等不同角色，不同角色對應不同操作權限，此不贅述。不同診所/醫(yī)院數(shù)據(jù)隔離，彼此之間業(yè)務、數(shù)據(jù)流程互補交叉干擾。

診所/醫(yī)院作為平臺用戶，有2 種運營模式可供選擇，即獨立經(jīng)營和連鎖經(jīng)營（見圖10），獨立經(jīng)營只有一個診所/醫(yī)院實體，連鎖經(jīng)營可以建立總部診所/醫(yī)院實體和分部醫(yī)院實體，診所/醫(yī)院實際數(shù)據(jù)在各部門間實現(xiàn)共建共享。

圖10 云端智慧中醫(yī)門診系統(tǒng)運營模式示意圖

3 系統(tǒng)部署、登錄與配置

系統(tǒng)基于Java 語言開發(fā)，具有兼容性強、安全性高、穩(wěn)定性好等特點。系統(tǒng)運行硬件環(huán)境要求為CPU 1.6 GHz 及以上、內(nèi)存 8G 及以上、硬盤100 G 及以上。用戶可利用當?shù)赜嬎銠C設備通過谷歌瀏覽器訪問系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用云端HIS 架構，實現(xiàn)了云端化存儲、計算、分布、管理、服務模式。門診系統(tǒng)用戶無需進行本地安裝即可使用，通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，主要事務邏輯在服務器端（Server）實現(xiàn)。

由于不同中醫(yī)科室所面臨的臨床業(yè)務有較大差別，不同疾病的診療模式也不盡相同。根據(jù)基層中醫(yī)診療業(yè)務需求，研究團隊對建檔、掛號、收費、退費、智慧化醫(yī)療等諸多業(yè)務板塊進行封裝與升級，使之成為可供靈活配置的接口（見圖11）。用戶可根據(jù)需求配置功能模塊、定制適合自己的門診診療模式。

圖11 門診診療接口配置示意圖

4 應用效果與意義

4.1 提升基層診療質(zhì)量

本研究在中醫(yī)診療智慧化、實效化、規(guī)范化方面進行一定探索，有助于基層診療質(zhì)量提升。醫(yī)師可利用智能化醫(yī)療模塊獲取權威、專業(yè)、豐富的中醫(yī)藥診療知識，彌補自身醫(yī)療知識儲備和實踐經(jīng)驗之不足，可拓展基層診療病種與施治療法，提升診療水平。系統(tǒng)簡化流程設計，可使患者就診流程簡化，病歷采集與錄入更為簡便迅捷、縮短了就醫(yī)時間，提升了患者就診的體驗。除此之外，智能四診儀器的介入，使患者臨床信息采集更為客觀、量化，繼而為基層中醫(yī)同質(zhì)化、規(guī)范化診療的開展奠定了基礎。

4.2 降低基層機構運營成本

系統(tǒng)采用云端化技術架構模式構建了云端服務體系，用戶可通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，基層醫(yī)療機構無需在本地設置機房、服務器等硬件設備，極大的節(jié)省了基層機構在基礎設施方面投入的資金；醫(yī)療機構的數(shù)據(jù)、業(yè)務可在云端服務器統(tǒng)一維護，可避免因系統(tǒng)設備老化、人為操作不當、病毒攻擊等不確定因素所造成的損失。系統(tǒng)具有完備的業(yè)務邏輯和簡化的操作流程，能有效減少基層從業(yè)者的工作負擔，提高工作效率。

4.3 促進權威、專業(yè)中醫(yī)診療方案下沉

既往國家制定的中醫(yī)診療指南、標準、共識多是以紙質(zhì)版形式保留下來，主要是供人研讀與學習，未能直接參與到基層臨床診療實踐之中，所產(chǎn)生效能受到一定限制[16]。本研究團隊將上述中醫(yī)診療指南、標準、共識所涉及到的診療相關內(nèi)容構建為知識庫并將其集成在門診系統(tǒng)之中，使其能夠根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)錄入患者信息進行實時推薦與展示，以供醫(yī)師在臨床過程中參考。該模式增強了中醫(yī)診療方案的可及性，使權威、專業(yè)的中醫(yī)診療方案直接下沉至基層臨床診療之中，促進了中醫(yī)基層診療水平的提升。

5 展望

“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”已成為當代普遍診療形式，中醫(yī)門診信息系統(tǒng)的智慧化、云端化、便捷化已成為必然趨勢。本研究在傳統(tǒng)門診信息管理系統(tǒng)基礎上，聚焦基層中醫(yī)師的診療行為，簡化流程設計，集成大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等應用模式，綜合深度學習、樸素貝葉斯、知識圖譜、規(guī)則引擎等前沿技術構建了面向基層醫(yī)療機構的門診信息管理與服務系統(tǒng)，取得良好應用效果。然而該領域研究尚處在初始階段，后續(xù)需圍繞以下3個方面做進一步探索：①進一步提升系統(tǒng)智慧化功能板塊的模型準確率；②加強基層醫(yī)療現(xiàn)狀調(diào)研，結(jié)合基層中醫(yī)藥服務場景進一步升級系統(tǒng)設計；③加強系統(tǒng)的推廣與應用，對系統(tǒng)功能進行臨床測評與驗證。