军营移动医疗智能专家系统设计与开发

郭燕南，李科威，叶常青，陈卫东，李恒凤

军营移动医疗智能专家系统设计与开发

郭燕南，李科威，叶常青，陈卫东，李恒凤

目的：研究野战环境下如何利用便携移动设备，借助智能技术与信息技术，辅助基层军医完成卫勤保障任务。方法：在语义网知识库数据结构的基础上，围绕疾病机理和诊疗核心，仿真医生临床思维，全面整合西医、中医的内在关系，设计移动医疗智能专家系统，辅助基层军医在缺少专家帮助和大型医疗设备支持的环境下，能够独立完成疾病的诊疗。结果：该系统通过广西边防基层卫生机构使用论证，得到基层部队的一致认可。结论：基层卫生机构使用军营移动医疗智能专家系统，有利于提高基层军医的专业水平；有利于疾病防治重心前移，减少后送；有利于加强基层部队卫勤保障实力。

卫勤保障；军队移动医疗；仿真医生思维；医学知识库；医学人工智能

0 引言

军营移动医疗智能专家系统是面向基层部队医务人员开发的一款小巧便携、高科技、低成本，可用于多元化载体的医疗智能专家系统。

该系统针对基层部队在野战条件下医疗资源匮乏、基层医务人员临床训练及实践经验欠缺等现实问题[1]，通过仿真医疗专家诊疗过程，帮助军医拓展临床思维，减少医疗失误，提高现场独立应对急危重症和全科疾病的能力。在虚拟医疗环境中，军医在智能“专家”的指导下分析决策，不断提高临床诊治水平和应急能力，使基层医疗卫勤保障得到巩固与发展。

1 技术架构

军营移动医疗智能专家系统本着“底层需求，逆向思维，顶层设计，推陈出新”的设计原则，采取以自然语言为基础和以人为本的智能化信息处理技术，通过人工智能技术进行关联，辅助使用者便捷操作，达到现场快速、准确诊疗及使军医自我提高训练的目的。

1.1 关键技术

系统运用的智能信息技术涵盖了全医学本体、知识库及基于知识库的全医学智能决策系统，包括医学逻辑，双百分算法，仿真医生临床思维，语义网络，复杂疾病叠加推导，否症推导，并行推导，症状输入搜索系统，疑难杂症处理，多种途径定位诊断提示，循证鉴别，自动中、西医检查方案，优化治疗路径，护理方案，保健方案，合理用药以及药物的禁忌审核等核心过程，并配有小模板编辑器，具有跟随式自由记录功能[2]。将医学体系按知识元进行数字化分解，再以人工智能的决策方式，根据临床不同主题需要，进行智能化整合，从而实现利用智能医学技术活化和再生医疗资源的目的。

1.2 创新点

在过去的50 a中，智能医学进展滞缓，其技术瓶颈在于难以突破用机器规则操作生命过程[3]。通过深入分析前人的实践经验，我们认识到，军营移动医疗智能专家系统如果按照既有的技术路线进行研发，难免重蹈覆辙，必须变换理论视角，重构知识框架，革新临床思维仿真等基本算法，才能为实现技术目标铺平道路。首先，我们在线性工具条件下开辟非线性过程的理论通道；然后，通过网状知识结构实现了基于知识库的决策引擎；紧紧围绕疾病机理和诊疗核心，通过仿真临床思维，全面整合西医、中医的内在关系，形成了相互融合的“三全模式”（全医学体系、全临床过程、全智能辅助）[4]。在创新的智能医学框架中，再将循证医学纳入系统，使系统对疾病的智能辅助诊疗过程更加切合疾病机理和个性化临床实践。观念的转变和理论上的创新，为军营移动医疗专家智能系统的研发提供了重要的先决条件[5]。

1.3“三全”模式

知识库是系统设计的核心。依靠知识库覆盖各种疾病问题，不仅表现医学体系结构，而且也定义了临床诊疗流程[6]。网状关系的知识库结构具有前后双向触发功能，包含了智能辅助操作功能。

1.3.1 全医学体系

对全医学知识体系进行语义解析，然后再将语义元素组合成语义网络。分别对不同疾病进行差异化描述，把语义网络的结构规则（医学标准或诊疗常规）带入到针对每一名患者的疾病描述中，形成符合诊疗常规规范的诊断和电子病历。我们把此过程称为医学智能基因的植入。智能基因存在于医学本体的语义结构关系之中，医学逻辑则存在于对疾病差异的辨识过程中（如图1所示）。

图1 医学本体的语义关系网络图

1.3.2 全临床过程

全临床过程如图2所示。本系统收录现代医学专科（西医、中医相结合）55个、常见疾病8 923种、中医证候1 413个、知识节点286万个、附属词条7 879万字。收录诊断要素（症状、体征）9 510个、治则1 261个、检验方案1 145个、西药方案1 310个、处置方案4 433个、护理方案766个、中药方剂1 573个、保健方案1 288个、检验1 213项、西药4 470种、中药825种、辅助方法592个、针灸穴位2 067个、食物1 136种。

系统包括3种临床通道：上方窗体为西医通道，下方窗体为中医通道，中间通过“推导图”中的“结合”按钮，形成中西医结合通道。

图2 系统应用基本流程

1.3.3 全智能辅助

仿真临床思维包括通过决策引擎、网状知识触发、循证医学推导、优化思路建议、个性化病历生成等基本过程。数据来源于国家标准、诊疗常规、规定教材、权威著作、核心期刊、中医典籍等渠道。这些稳定态资源的交叉运用，可以描述各种个性化的非稳定态病情。为了方便输入操作和形象联想，决策引擎配备了辅助图形工具。

（1）男、女体表辅诊图

点击体表图中与患者主诉对应的解剖部位，显示相关症状（病名），其对应的诊断要素（病名）被勾选的同时即被导入推导的子窗体中，如图3所示。

图3 体表辅诊图

（2）神经辅诊图

点击神经图中与体征相对应的神经分区，显示相关的神经（或病名）。点击“确定”的同时即被导入推导的子窗体中，如图4所示。

（3）经络穴位图

鼠标指向经络穴位图上的坐标，显示相应的穴位，单击该处，选定的穴位即列入“穴位”的栏目下，如图5所示。

1.4 操作界面

“三全模式”的PC窗体操作，是一个大系统交互操作的复杂过程，涉及医学字典的内容表达问题、特征描述问题、临床思维问题、路径清晰问题等。操作界面通过6窗体叠加实现上述内容的表达，如图6所示。

图4 神经辅诊图

图5 经络穴位图

1.4.1 词目菜单

在操作窗口中所列的词目均具有右键菜单功能。选取任一词目，点击右键，显示该词目的相关内容，例如，解释、树表定位、父节点、兄节点、子节点和组合症状、禁忌列表和禁忌审核等信息。

1.4.2 词条通则

1.4.3 智能按钮

智能推导按钮用来完成智能化临床诊疗过程。点击这些按钮时，相应列表框中的条目、数据会通过系统的智能推理过程发生变化。

1.4.4 推导模式

（1）疾病优先模式

在进行疾病推导的过程中，按照已选诊断要素的加权值之和降序排列（诊断要素的加权值是通过症状体征和辅助检查，分别以百分制计算得出），百分比高的优先。在进行疾病推导的过程中，系统显示包含所选定的诊断要素的疾病，将按照该疾病包含这些诊断要素的个数降序排序，个数多的优先。

（2）过滤模式

系统分别从疾病百分比之和、疾病个数及鉴别疾病个数3个方面对所推导出的疾病进行限制框定，有效地缩小搜索范围，使决策者思路更加集中与清晰。

（3）并行模式

系统存在“与”、“或”2种推导关系。“与”表示所选定词目需同时参与推理；“或”表示所选定的词目中任一词目可单独参与推理。

（4）匹配模式

在输入组合词目的情况下进行推理，单条精确、组合模糊。系统默认匹配模式为“单条精确”。

（5）可逆模式

图6 “三全模式”下的6窗体操作界面

根据诊断要素推导出一组相关的疾病名称，通过初诊印象选择某一疾病双击，可再次对其诊断要素进行循环推导，减少误诊和漏诊[7]，贴近疾病本质。

2 实践与分析

2.1 方法

选择广西边防部队一批“边、远、散”的基层卫生单位作为系统装备实验点[8]。先对基层军医进行使用前集中培训（专家讲座及上机操作），提供系统教学视频辅导操作，在实践应用过程中进行远程和现场指导。

2.2 载体

针对基层的现实环境，选择相应合适的载体。将系统装入专用U盘，进行加密处理后，再将载体编码配置到基层卫生单位，由专人负责管理并列为移交物品清单。

2.3 调研

系统使用1 a后，研究人员深入基层卫生机构，通过座谈会、现场勘查及问卷调查等多种方式，广泛收集系统使用情况和意见，进行归纳和分析，将共性问题和合理建议反馈给研发人员。

2.3.1 使用反馈

基层卫生人员对系统的主体功能评价给予了一致肯定和支持，大部分单位使用情况良好。使用状态与基层单位重视程度和军医个人信息素养呈正相关，少数单位因为设备限制或操作者计算机应用能力影响了使用。操作层面反映突出的问题：（1）基层卫生机构信息化人才欠缺，卫生技术人员信息素养不高；（2）基层单位信息化经费投入有限，软硬件相对不足；（3）保密措施执行增加了对系统使用的限制；（4）基层单位的一些具体困难不能有效解决；（5）存在使用终端多元化的需求。

2.3.2 效能分析

（1）叠加优势

叠加优势见表1。

表1 智能专家叠加优势与医生诊疗的对比

（2）实现功能

系统能满足野战、外训等艰苦条件下的一线快速诊疗需求，促进了军医在职自我训练能力的提高；融合了现代医学和传统中医，可以进行中西医关联推导；实现了仿真临床思维，以会诊思路防范误诊漏诊，通过叠加技术和决策体系帮助推导结论贴近疾病本质；可提供对同一疾病不同条件下的优化治疗方案的选择；不干扰自主判断，医生可以充分发挥决策自主权；自由选择结构化操作或自由文本操作，自动生成门诊病历；用双逻辑算法实现减少基层医疗机构对专家和大型医疗设备的依赖；医生一专多能，拓宽了军医医疗活动的可行空间；智能专家作为虚拟医疗资源，不会随基层人才的流动而流失，可以持久履行为兵服务的使命。

3 结论

3.1 现实意义

当前，国际安全形势的严峻性、复杂性决定了军事斗争准备的艰巨性、紧迫性。在军事斗争卫勤保障中，提高基于信息系统的保障能力，充分发挥信息在军事卫勤保障中的主导作用，为部队完成多样化军事任务提供强力卫勤保障具有深远的战略意义。军营移动医疗智能专家系统的研发为多元化信息化卫勤保障提供了互补功能。

3.2 系统评估

本系统研发目标与为兵服务的宗旨一致；与军事斗争卫勤保障的举措一致，与《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020）》要求一致，方向正确，平战通用，得到专家和基层医务人员的认可。系统小巧便携，支持多元化终端，适用于基层卫生单位。应用医学专家智能化系统辅助临床诊疗优势凸显：有利于疾病防治中心前移，减少后送；有利于野战等恶劣条件下军医独立完成一线救治任务；有利于加强基层部队卫勤保障实力；有利于基层医务人员的自我训练[9]，提高临床诊治专业水平；有利于基层卫生事业的巩固与发展。

3.3 风险规避

疾病本身是一个复杂过程。依靠医学机理和医学逻辑进行仿真临床思维旨在给医生提供跨学科的临床思路而不能代替医生自主决断。因此，有必要设定多重免责机制，将预防潜在风险的意识贯彻到每一环节。知识库必须合法合规，具有权威性和主流性，防止误导。

3.4 更新升级

（1）任何一个医学智能系统都不可能完美无缺，需要持续改进和不断的补充完善。信息时代知识更新的周期越来越短，对于系统更新升级提出的要求也越来越高。系统架构和内容要与时俱进，设置恰当、合理的更新周期非常重要。

（2）系统要贴近实战，贴近基层，贴近疾病本质，就要不断倾听基层的声音，做到持续改进，不断地追求更好。

（3）系统使用要满足未来任何时空、任何通讯方式和多元化终端的需求，必须要有持续的投入来

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）支持。

3.5 发展前景

系统研发方向正确，利军利民，有广阔的发展空间。系统的深入研发是一个长期复杂的工程，需要不断整合优良技术资源和资金支持，同时更需要有关方面的帮助和统筹协调，保持系统的不断完善和推广。

[1] 胡敏.关于战时医疗信息平台建设的思考[J].医疗卫生装备，2009，30（10）：101-102.

[2] 李科威.循证医学决策系统[J].中国数字医学，2008，3（3）：7-9.

[3] 李科威.信息化催生医学革命[N].健康报，2010-12-06（6）.

[4] 戴汝为.模式的识别分析与集成技术——中医智能系统发展的探讨[J].世界科学技术·中医药现代化，2007，9（5）：7-11

[5] 乔静，王玲，向民，等.虚拟野战医院信息平台构架[J].医疗装备，2010，23（9）：1-4.

[6] 杨宏桥，蒲卫，吴元立，等.军队数字化卫勤建设系列讲座（7）移动医疗系统的开发与应用[J].人民军医，2012，55（2）：185-188.

[7] 李科威.误诊问题与信息化防范[J].中国卫生信息管理杂志，2006，3（3）：40-44.

[8] 曹挚，杨焱.军队医疗保障移动服务平台设计研究[J].医疗卫生装备，2011，32（1）：38-41.

[9] 王觅也，黄勇，毕永东，等.医院商业智能系统的应用[J].医疗卫生装备，2012，33（1）：82-84.

（收稿：2013-07-26 修回：2014-01-20）

Design of field mobilemedical intelligent expert system

GUO Yan-nan1,LIKe-wei2,YEChang-qing1,CHENWei-dong1,LIHeng-feng1
(1.The 303rd Hospital of the PLA,Nanning 530021,China;2.KelingliMedical Software(Shenzhen)Co.,Ltd.,Shenzhen 518040,Guangdong Province,China)

Objective To apply mobile devices,intelligent technologies and in formation technologies to aid the primary surgeon in medical support.Methods Considering data structure of semantic web and knowledge base,and diseases' mechanisms,diagnoses and treatment,simulating doctor's clinical thinking as well as the internal relationship between traditional Chinese and western medicine,the field mobile medical intelligent system was designed to aid the primary surgeon for the diagnosis and treatment of the disease when the expert and large-scale medical equipment were not available.Results The trials in some primarymedical unit resident in Guangxi proved that the effectiveness of the system. Conclusion The involvement of the system in the medical support by the primary unit contributes to the enhancement of professional ability of the primary surgeon and reduction of evacuation resulting from forward focus of the disease prevention and treatment.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（8）：30-33，78]

medical support;militarymobile healthcare;simulated doctor thinking;medical knowledge base;artificial intelligence inmedicine

R318；TP311.1

A

1003-8868（2014）08-0030-05

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.08.030

郭燕南（1956—），女，副主任医师，主要从事医院信息管理方面的工作，E-mail：916407108@qq.com。

530021南宁，解放军303医院（郭燕南，叶常青，陈卫东，李恒凤）；518040广东深圳，科凌力医学软件（深圳）有限公司（李科威）

李科威，E-mail：834340959@qq.com