基于大数据建设完全数字化医院的研究

摘    要 随着信息技术快速发展，信息系统建设经历起步、增长、成熟和更新阶段。本文基于信息系统发展理论诺兰模型和米歇模型，描述医院实现完全数字化的愿景，阐述实现此愿景的路径选择，提出医院信息化的行动方向。在管理方面，创建医院的信息系统战略，再造业务流程以适应信息系统;在组织方面，构建IT基础设施，调整组织文化以便适应医院数字化。在技术方面，运用大数据技术、云计算技术、网络技术以及软件技术等，部署相关应用软件。笔者试图规划医院信息系统蓝图，为医院信息化摸索出一套行动方案。

关键词：大数据、云计算、完全数字化医院、数据模型

1.引言

在美国马萨诸塞总医院（麻省总医院），其先进的科学技术拥有先进的管理手段支持，在医院信息系统中，每一位医生、护士、管理者都有自己的账号和密码，并且均被设定与岗位职责相匹配的安全级别，实现了资源共享，避免重复检查、减轻患者负担。优化的沟通流程有效减少患者在影像的检查和诊断部门之间不必要的劳顿，使临床医生更早获得信息，同时也提高诊断报告的可追踪性。医院内部的沟通手段多样：电话、电子邮件、会议、视频会议等。多样化的沟通方式有效地保证临床和影像医生及时处理医疗工作。电子病历系统实现临床业务流程自动化;实验室、药房、放射系统、临床文档、临床决策支持、闭环药品管理、区域共享各阶段不断发展。

随着信息技术的快速发展，通过对信息系统发展经验的总结，美国哈佛大学商学院诺兰（Nolan）教授在1980年提出信息系统发展的阶段理论，即诺兰模型，如图1。诺兰教授认为信息系统建设需要经过起步、拓展、控制、集成、信息管理和成熟六个阶段，后三个阶段称之为信息时代。米歇在诺兰模型的基础提出新的模型，即米歇模型，如图2。米歇认为，信息系统发展经历起步、增长、成熟和更新四个阶段，决定这些阶段的特征是信息处理的技术状况、信息技术的综合应用水平和信息技术的集成程度、数据库和数据的存取能力、信息技术组织机构好企业文化和全员素质五个方面。米歇模型反映信息系统建设经历的阶段，以及涉及的因素。

纽约大学教授肯尼斯·劳顿先生在他的著作《管理信息系统》中对数字化企业做出定义。数字化企业是这样的企业，它和客户、供应商和员工的重要的商业关系几乎完全可以借助数字化实现，通过覆盖整个企业或连接多个企业的数字网络完成核心业务流程，企业的核心资产包括知识产权、核心能力、资产和人力资源可以通过数字化管理。完全数字化企業必须满足三个必要条件：重要的商业关系完全数字化;通过数字化网络来完成核心业务流程;企业的核心资产实现数字化管理。

2.大数据、云计算

研究机构Gartner对“大数据”给出这样的定义：一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。大数据具有大量（Volume）、高速（Velocity）、多样（Variety）、低价值密度（Value）、真实性（Veracity）的特点。

从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样，属于一个事物的两个方面，相辅相成、密不可分。没有大数据的信息积淀，云计算的计算能力再强大也找不到用武之地;没有云计算的计算能力，大数据的信息积淀再丰富，也终究是镜花水月。大数据无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。大数据离不开云计算，云计算为大数据提供了弹性可拓展的基础设备，是产生大数据的平台之一。自2013年开始，大数据技术已开始和云计算技术紧密结合，未来两者关系将更为密切。除此之外，物联网、移动互联网等新兴计算形态，也将助力大数据革命，让大数据营销发挥出更大的影响力。

数据科学将成为一门专门的学科，被越来越多的人所认知。各高校已经设立专门的数据科学类专业，催生一批与之相关的新的就业岗位。与此同时，基于数据这个基础平台，也将建立起跨领域的数据共享平台，之后，数据共享将扩展到企业层面，并且成为未来产业的核心一环。

3.医院IT基础设施建设

肯尼斯·劳顿教授对IT基础设施提出完整的定义。IT基础设施包括整个企业必需的一系列物理设备和应用软件的集合，同时包括企业内的人和技术能力的服务集合。服务集合包括：提供计算服务的技术平台;提供通信服务的平台;提供数据管理服务的平台;提供应用软件服务的平台;对物理设施的安装与管理服务;IT管理服务;IT教育服务;IT研究与开发服务。

IT基础设施是指运营整个医院必需的一系列物理设备和应用软件的集合。医院的物理设备包括各种各样的仪器设备，例如CT、核磁共振等设备，需要数字化的设备，可以连接网络。检验数据共享的问题，社会呼声很高，每年都被提起。检验数据共享首先要求检验设备数字化，可以连接网络;其次，实在无法直接将数据接入网络的部分，需要人工输入电脑。因此，检验数据共享的前提是医院IT基础设施建设完成。医院IT基础设施建设需要投入更多的资金和人力资源，并且IT基础设施建设是一个较长的过程，并非一蹴而就。所以，实际的情况是，持续地建设IT基础设施。医院的IT基础设施包括用于提供计算服务的计算平台，为员工、病人和供应商提供数据、音频、视频连接的通信服务，提供医院内各部门共享的资源、知识管理等方面的应用软件服务，包括在线软件服务，计算、通信和数据管理服务所需的物理设施的安装和管理服务，医院IT管理服务，医院IT教育服务，医院IT研究与开发服务。

4.医院数据字典建模

数据字典是实现数据共享的基础，从国家顶层设计的角度来说，需要构建大陆统一标准的国有医院数据字典。数据字典需要做到一致性、唯一性、规范化、可扩展性、可操作性。一致性要求各数据字典编码必须统一，保证全国医院信息系统数据的统一性。唯一性要求数据字典中只有一个确定的代码与之对应，有利于数据存储、分类、查询、统计、共享。规范性要求数据字典符合相关国家标准、行业标准。可扩展性要求数据字典预留可扩展空间，适应未来更加成熟的信息技术应用。可操作性要求每一个数据字段都是可以实际应用，实际操作的。

近年来国家发布一系列医院信息化的行业标准和规范，初步建立了医院信息平台标准体系，《基于电子病历的医院信息平台技术规范》、《基于电子病历的医院信息平台建设技术解决方案》、《医院信息互联互通标准化成熟度测评方案》规定了医疗领域的数据字典，规定了共享数据必须遵循的数据结构，以及必须采取符合技术规范的系统架构。

医院数据字典建设要求对医院最小的数据单元进行定义，例如生化检验中，总胆固醇的计量单位是mmol/L，范围参考值：3.15-5.7mmol/L，计算单位、标准范围应该全国统一，目前经常出现不同医院不同标准的情况，同时也要求检验仪器计量标准统一。

5. 基于大数据的医院诊疗决策支持系统构建

商务智能（Business Intelligence， BI）是用来描述存储、集成、报告和分析来自商业环境中的数据（包括大数据）的基础架构，该基础架构用于收集、储存、清洗数据，并向管理人员提供相关信息。商务智能环境存在四个要素：

（1）来自企业环境的数据。企业需要处理多个来源的数据，包括结构和和非结构化的数据。支持医院诊断和治疗的大数据首先是本医院的历史数据，其次是大陆各医院的数据一起集成为数据仓库。国内大型医院今年来已经积累了海量临床观察数据，需要规范统一临床指标的变量名与变量属性，变量属性应符合分析需要，尽量量化。设置数据修改痕迹功能，确保科研数据的真实性、可溯源性。

（2）商务智能基础架构。商务智能的基础是一个功能强大的数据库系统，能够收集与企业运营相关的数据，合并、集成到企业级数据仓库中。基于大数据的医院诊疗决策支持系统的商务智能基础设施存在谁来建设的问题，笔者建议由公办医院建设。综合医院存在众多科室，例如：呼吸科、消化科、神经内科、心血管科、脑科等等，影像数据数量巨大，建议以科室为单位进行基础架构建设。专业数据公司来建设也是一个可行的方法。从短期来说，公办医院建设医院专科大数据基础架构起步比较容易，但是，当发展到成熟阶段时，必然出现其它医院购买数据分析结果的状况，此时如何收费、如何运营，医院不一定能够做好大数据分析运营的任务。交由市场来做比较好。

（3）商务分析工具集。未经严格试验设计的临床资料可能由于某些混杂因素的不均衡，导致缺乏可比性。对此，建议采用统计學的分层分析、协方差分析、多元分析、倾向性评分等方法进行平衡比较组之间混杂因素的影响，得到均衡可比的数据。还可以采用数据挖掘技术，如决策树、神经网络、关联规则、Bayes算法等。

（4）输出平台。输出平台可以根据需求来设定。未来将形成同一科大数据全国1-2家专业数据公司运营管理，需要数据分析结果的医院向专业数据公司购买应用平台，医院购买应用平台后，可以接入医院信息系统，依据大数据应用平台的数据，帮助医院诊断病情，并且治疗方案也进行决策支持。

6. 建设完全数字化医院

完全数字化医院要求在核心商业关系、核心业务流程和核心资产三个部分完全数字化。可以理解为医院信息化的最终目标。目前医院普遍先从核心业务流程开始进行数字化。按照米歇模型，最高等级是高集成化高适应度系统，在信息系统发展阶段方面达到最高的阶段：更新阶段，在综合运用水平方面达到最高等级的全员素质。下面分三个部分阐述完全数字化医院的概念。

（1）重要商业关系完全数字化。重要商业关系包括客户、供应商和员工。对医院而言，客户就是病人，各大医院病人的病历已经普遍已经数字化，但是几乎都是局限在本医院看病时的信息，在其它医院看病的信息却是互相隔离的。未来，在大数据、云计算更加成熟的阶段，病人可以找到属于自己的更加完整的病历，医生在诊断需要的时候，可以从系统中找到病人的历史病历。供应商方面数字化，现在医院普遍没有做，范围很广，例如：药品、医疗器械、消耗材料、护工服务等。供应商部分通过数字化实现，还需要做很多工作。人力资源部分大型公办医院已经接近完全数字化。

（2）通过数字化网络来完成核心业务流程。医院的业务流程可分为两类：服务流程和管理流程，服务流程主要包括：门诊流程、急诊流程、住院流程、临床流程、检验流程、护理流程、手术流程;管理流程主要包括：供应链管理、人力资源管理、财务管理。供应链管理与前面所述重要商业关系有所交叉，在更加成熟的信息系统中，应该放到前面第一部分，做成完整的供应链管理系统。

（3）公司的核心资产实现数字化管理。医院的核心资产包括知识产权、核心能力、财务和人力资源。这部分可体现在医院的管理流程中，但是，完全数字化提出更高的要求，要求关键业务决策支持所需的任何信息可以随时随地获得。此外，还需要提供数据分析的能力。

完全数字化医院在概念上分为三个部分完全数字化，分别是商业关系、业务流程、资产;在实际操作上细分为服务流程与管理流程两个部分。

7. 结论

综合以上分析，医院信息化的目标是完全数字化。基于大数据建设完全数字化医院，在管理方面，医院需要创建组织的信息系统战略，优化几乎所有的业务流程以适应信息系统;在组织方面，构建IT基础设施，调整组织文化以便适应医院数字化，运用数据分析在诊断、治疗、人力资源管理等方面。在技术方面，运用大数据、云计算、网络以及软件技术等，部署相关应用软件。

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基金项目：2020年厦门市社会科学调研项目“基于医疗大数据利用BI决策支持系统，优化厦门住院诊疗流程保障患者安全利益的研究”（项目编号：厦社科 研[2020]C23）。

作者简介：周宝建（1965-），男，汉族，福建省厦门人，福建厦门大学嘉庚学院副教授，硕士，研究方向：信息管理、信息系统、数据分析。

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