关于基于知识管理的临床信息系统的研究

论文关键词：知识 信息系统 医院信息化 B／S架构 数据挖掘

论文摘要：临床信息系统是医院信息化的发展趋势，然而它在设计上的复杂性给普及带来巨大的挑战。根据知识管理的思想，提出摒弃观望等待的态度，利用B／S架构、SQLServer、ASP．NET、AJAX等构建复杂度适中、技术难度低、低廉、管理维护方便的临床信息系统。通过一个急腹症子系统的实例证明该方法能降低进入门槛，诊断效果较好。

医疗体制改革以来，我国各类性质的医院效率都有下降的趋势。通过医院信息化提高医院的运行效率，特别是采用临床信息系统(以下简称CIS )成为研究的热点。但是，由于目前人工智能的发展水平不高，加上绝大部分医院存在硬件条件差、技术薄弱等问题，给CIS的设计和普及带来诸多难题。针对普通医院的现有条件，根据知识管理的思想，提出先构建知识库、逐步建设、不断完善功能的方法。通过一个急腹症子系统的实例，证明基于知识管理的CIS有助于医院信息化的深化和推广，帮助广大医院健康发展，也让群众得到越来越多的实惠。

1 医院信息化的发展与存在问题

医院信息化，是指医院以业务流程优化重组为基础，在一定的深度和广度上利用技术、网络和技术及数据库技术，控制和集成化管理医疗、护理、、品、物资及科研、教学等活动中的所有信息，实现医院内、外部信息共享和有效利用，提高医院的管理水平与综合发展实力。

医院信息化的表现形式为医院信息系统( HIS)。 HIS包括两个部分，一个是医院管理信息系统( HMIS)，

主要是常规的信息系统，例如财务系统、人事系统、药品库存系统等;另一个是临床信息系统，主要用于搜集疾病、症状和病人的诊断信息，并为诊断治疗辅助决策等。

目前，医院信息化已经在HMIS上取得一定进展，不少医院开始重视并逐步用上了这类管理系统。而作为医院信息化发展趋势的CIS，发展一直比较缓慢，真正能为医生所接受并投人实际使用的为数极少。因此，CIS的应用成为医院信息化过程中的最大挑战。

CIS在设计与普及上举步维艰，其主要原因有:首先，CIS是当前企业级信息系统中最复杂的一类，设计难度较大。其次，目前人工智能技术仍处于发展阶段，给开发成熟、高校的CIS带来障碍。再次，C1S设计费用高，维护管理复杂，超出普通医院的承受能力。

2 知识管理对CIS的启示

针对CIS信息错综复杂、开发技术难度大、投入费用高等问题，广大医院对此持观望、等待的态度。其实，虽然目前难以设计出成熟、高效的CIS，但是通过知识管理的思想，搜集相关资料，通过联合建设的方式，先构建知识库，再逐步完善功能，完全可以设计出具备基本诊断决策能力和知识管理能力的CIS。

知识管理(KM)为企业实现显性知识和隐性知识共享提供新的途径，利用集体的智慧提高企业的应变和创新能力。知识管理的思想对CIS的启示有如下几个方面。

第一，知识是竞争力的核心，企业要尽量掌握更多的知识，并管理高质量的知识。因此，对于和疾病、症状、病例、诊断方法等知识密切相关的CIS，特别是CIS辅助诊断决策的功能，是提高医院的综合竞争力的重要保障，值得医院进行一定的投人研究。

第二，相比容易表达、复制和模仿的显性知识，隐性知识往往是伴随着某个过程的知识，也就是体现在实践中的知识。如果竞争者没有参与这个过程，不仅难以体验到这种知识的存在，更是难以模仿。因此，医院应该亲自参与CIS的建设，从而获得CIS的隐性知识并提升信息化的水平。

第三，知识库是知识的基础，只有构建了知识库才能真正开展有效的知识管理，有助于通过比较成熟的数据挖掘技术产生新的知识，提高医院的医疗技术。人工的方法很难在知识库杂乱无章的信息中发现规律，但是经过分析处理后可以找到其中隐含的重要知识。显然，如果不开展CIS研究，没有一定积累的知识库，通过数据挖掘发现新知识也无从谈起。

第四，知识管理提倡“最好从今天开始”，也就说，知识管理像做运动一样，做一两天可能没有明显效果，但是几个月下来就会有很大的差异。同样的，不应该因为暂时无法实现高水平的CIS系统而止步不前。只要持续的投人研究，还是可以开发出实用性不错且潜力巨大的CIS。

另外，有了知识库和CIS，也有利于促进医护人员之间的交流，借助集体的智慧提高诊断水平。

3 基于知识管理的CIS的建设

基于知识管理的思想，CIS的建设可以分为几个步骤。首先，选择一个易于扩展的架构，设计一个存储临床信息的知识库。然后，根据专家的理论和临床经验，对知识库中的内容进行加工整理，为诊断提供依据。接着，设计具有初步诊断决策的系统并投入试用，在实践中不断完善功能。

最后，搜集一定数量病例信息后，利用数据挖掘发现新知识。

3. 1采用B/S架构建设CIS

目前软件开发中流行C/S (Client/Server，客户机/服务器)和B/S (Browser/Server，浏览器/服务器)两种不同的架构，它们各自具有自己独特的优势。对国内流行的医院信息系统进行了，发现它们都只是面向常规信息处理，并且绝大部分采用C/S架构，也有不少单机版本的系统。其中原因就是C/S架构的软件具有速度快、打印方便的优势，能满足各种层次计算机的需求。

但是，CIS的主要任务是医疗知识的管理和诊断决策辅助，打印也往往是固定的样式，没有特别的需求。因此，为了降低开发难度和维护费用，应该采用B/S架构建设CIS。

首先，B/S架构对技术要求较低，开发周期较短，对于结构复杂的CIS非常有利。在开发难度降低的情况下，通过合作的方式可以完成功能简单的CIS。由于技术难度低，也便于医院方自行修改完善。

其次，开发低廉，功能扩展方便。B/S架构的软件一般只有初期一次性投人成本，并可以通过增加页面的方法来增加系统功能，非常方便。而C/S架构的软件项目控制比较困难，系统会随着应用范围的扩大而使得连绵不绝，容易出现IT黑洞。

再次，C/S架构需要在所有客户机上安装和配置软件，管理和维护的工作量很大，升级的成本也比较高，而B/S架构只需要在服务器上配置好，那么与之相连的计算机都可以在无需安装额外的软件情况下，通过浏览器获取服务，避免了繁重的重复性劳动，将管理和维护的工作量减少到最低。

另外，C/S架构的通用性较差，受客户端影响较大，难以同时兼容多种类型的操作系统。例如，配置较低的计算机往往安装了Windows 98，而很多较新的计算机配置了Windows Vista，那么，C/S架构的软件常常需要提供多个版本才能满足用户的需求。而B/S架构通用性很好，不存在跨平台的问题。

3. 2采用SQL Server 2005构建知识库

知识数量的多少、质量的高低是决定CIS性能是否优越的主要因素。因此，要把疾病诊断问题求解的专门知识从医学专家头脑中和其它知识源中提炼出来，并按照一种合适的知识表示方法将其转移到计算机中，构建知识库。在此，采用当前主流的大型数据库软件SQL Server 2005构建知识库，具体步骤如下:

首先，根据CIS的要求，在数据库中建立疾病汇编表。由于CIS在国内尚属于试验性阶段，不可能也没有必要搜集完所有种类的疾病、因此，不同的医院可以根据自己的需求进行相应的设计。在此，设计了一个急腹症的疾病汇编表，取名asm，包括外科急腹症、内科急腹症、妇科急腹症三个大类约70种疾病。asm数据表共包括四个字段，diseaseID ,section, name_ EN, name_ CN，分别用于表示疾病的编号、所属大类、英文缩写、中文名称。

然后，建立症状表，取名symptom，其中包括病史、常规症状、体征、科技检查共四个大类约100。多种症状，如“夏季”、“长江以南”、“吸烟史”、“频繁呕吐与腹泻”等。每种症状都有相应的编号和分类号，便于对这些知识的管理。

接着，组织医生对每种症状的相关症状进行分析讨论，建立诊断症状表diagnose_symptom和症状分类表diagnose_kind。其中，前者既包括与疾病密切相关的主要症状，也包括其他相关度一般或者降低相关度的症状，例如疾病“急性阑尾炎”的“转移性右下腹部痛”、“麦氏征”等症状。后者存储着某疾病相关症状的分类情况，比如“频繁呕吐与腹泻”的症状在“输尿管结石”中的相关度属于正向还是反向，权重多少，等等。这两个表是医学理论和临床经验的，也是知识库中最宝贵的部分。

最后，提供病例记录表history、治疗选择方案表thera-peutic等相关的数据表。它们为诊断决策和数据挖掘服务。

3. 3采用ASP. NET技术实现系统功能

目前B/S架构中流行的编程技术有ASP, JSP, PHP,ASP. NET四种，其中ASP. NET作为微软的旗舰产品，具有技术先进、性能强大、稳定可靠等优势，在各类专家系统中也得到了广泛应用。因此，虽然CIS在起步阶段，系统并不庞大，但是从发展趋势考虑，还是采用ASP. NET技术来实现。CIS的系统总体功能框图如图I所示。

其中，“诊断辅助”模块的使用方法为:首先，用户通过网页浏览器打开CIS的首页，输人姓名登录系统。然后，进人“诊断辅助”页面，输人病人的姓名，CIS为该病人在病例表中插人新纪录。接着，用户可以在症状大全的页面中选择病人症状的方式进行诊断，也可以先简单判断疑似哪种疾病再进人该疾病的诊断页面进行处理。不管是哪一种，由于设计的症状较多，因此CIS会采用MRU (Most recentlyused，最近最常使用)算法将最近最常见的疾病和症状排在前列，方便用户选择。

另外，针对B/S架构速度相对较慢的缺陷，CIS应该采用AJAX (Asynchronous JavaScript and XML，异步JavaScript和XML)等技术来提高系统的响应速度，并通过CSS (Cas-cading Style Sheets，层叠样式表)提示用户是否已经选择了某症状，效果如图2所示。

3. 4 CIS进一步的工作

虽然现在已经能在实践中进行基本的诊断辅助决策，但是作为发展阶段中的CIS，这样的系统还是需要不断的完善。CIS进一步的工作主要有:不断扩展疾病表和症状表的结构，为其添加详细的文字、图片、视频说明，将CIS构建成越来越完善的知识库;不断将其他科类的疾病、症状补充进知识库，并建立医生用户表，将医生与相应科类的疾病进行关联;不断加强数据挖掘的力度，通过对病例和术后评价的信息，发现问题并修正系统的诊断方法。

4 结束语

面对信息系统的复杂性，医院和tT企业不应该观望等待，而应该通过构建知识库、逐步建设、不断完善功能的方法进行尝试。实践证明，基于知识管理的思想，通过Bis架构、SQL Server, ASP. NET, AJAX等可以构建使用效果较好的临床信息系统，有利于临床信息系统的普及化，造福人类。