基于数据挖掘技术的脑卒中ICF康复服务大数据平台构建研究

张文宇，林强

（牡丹江医学院第一临床医学院，黑龙江 牡丹江 157011；牡丹江医学院附属红旗医院康复医学科，黑龙江 牡丹江 157011）

0 引言

近些年，随着大数据、人工智能、智慧医疗等高新技术的快速发展，康复医疗服务模式也发生了深刻的变化。中共中央、国务院印发了《“健康中国2030”规划纲要》[1]指出，我国要大力发展基于互联网的健康服务，推动“互联网+健康服务”,实施覆盖全生命周期的预防、治疗、康复的中国云计划。脑卒中属于社区常见疾病，是高致残性疾病之一[2-4]。脑卒中患者承受巨大的精神、语言、社会参与的功能障碍。世界卫生组织发布《国际功能、残疾和健康分类》（International Classification of Functioning,Disability and Health,ICF）标准。按照ICF标准构建智慧医疗下的预防-保健-治疗-康复四位一体的现代医学模式下的基于数据挖掘技术的脑卒中ICF残疾人社区康复大数据平台，实现了康复综合服务、社区康复、家庭康复的三级服务模式。根据国家《“健康中国2030“规划纲要》、《”十三五”残疾人精准康复服务行动实施方案》指示精神，利用信息化条件下的先进技术，包括大数据、云计算、人工智能、互联网医院、智慧医疗、精准医疗等资源优势，开展基于互联网、云计算的康复服务模式[4-7]。

本文基于数据挖掘技术对脑卒中ICF残疾人社区康复大数据平台构建进行研究，以数据挖掘技术、智慧医疗技术、网络技术为基础，探讨智慧医疗背景下的大数据在康复医学中的应用价值。

1 功能需求分析

大数据对脑卒中患者康复服务的应用需求

应用云计算、大数据和数据挖掘技术、智慧医疗技术实现对脑卒中患者的数据进行搜集、整理、分类、交换、传输和分析，对脑卒中患者的治疗和远程诊断提供依据和有效干预。例如针对脑卒中的危险因素预警[8]。基于ICF大数据平台可实现脑卒中疾病的模型构建，对脑卒中患者危险因素进行评估，对患者的康复情况进行评定，并对脑卒中康复患者提供健康监测评估图谱和知识库[9]。

ICF大数据平台应支持脑卒中患者的远程医疗、可穿戴设备的数据传递、共享、动态分析，使使用平台的医生查阅患者的生理指标[10]。应用数据挖掘技术进行数据分析，自动为患者提供合理建议和预警报告。

ICF大数据平台应具备与其他医院信息数据库连接的能力，实现多系统数据交换、传输。尤其是在预防、保健、治疗、康复四位一体方面，实现多层次的家庭-社区-医院的联动机制[11-13]。

系统平台的功能须在信息系统资源整合基础上建立，具有多层级康复体系管理业务特点，可扩展性、可采集、检索与综合管理分析、可实现医疗服务信息处理、数据传输、存储、查询、管理等目标。系统功能应包括康复服务的智能评定功能，结果智能匹配功能、标准统一化。具体功能模块包括康复评定、模板管理、评定管理、系统管理、结果报表统计等模块，系统功能架构如图1所示。

图1 ICF大数据平台功能模块

2 大数据云平台的基础架构

2.1 技术架构设计

ICF大数据平台的数据来源主要由医院、社区康复机构、家庭三个层级在患者康复医疗 过程中产生的数据，包括患者基本信息、病例、检验数据和其他数据等。基于数据挖掘技术的脑卒中ICF大数据平台的构建目标为实现多来源数据的整合、共享、数据的分析等，为患者康复和医生诊断治疗提供帮助。

ICF大数据云平台包括四个层级，以标准规范体系、信息安全体系为保障，基于J2EE协议开发，遵循SOA体系架构，采用数据交换平台服务ESB,ETL中间组建技术实现协同服务，按照分布式开放原则、快速响应服务流程，四个层级如图2所示。

图2 技术架构层级

2.2 基础服务层

基础服务层实际为数据来源的层面。医疗信息化中医院各种信息管理系统如医院信息管理系统、pacs系统，各信息管理系统之间的数据交换、共享、传递容易形成数据孤岛。而ICF系统通过基础服务层归一化整理各个信息管理系统中的数据，即ICF连接医学信息管理系统（Hospital Information Management System,HIMS),电子病例系统（EMR)，此外系统还连接临床知识数据库。基础服务层还应当包括安全认证机制，包括服务器、防火墙、堡垒机、流量控制器等设施，确保在大数据量、大访问量的条件下，平台仍然保持系统稳定，数据传输可靠。

2.3 数据服务层

数据服务层主要是ICF系统的数据采集、数据处理。数据服务层通过将业务系统数据库备份，依照HIPAA法案对备份数据进行脱敏，再传输到云端服务器，数据处理过程包括数据映射、数据清洗、数据对照、结构化处理等步骤。按照数据格式标准，将数据格式进行调整，对单行字段类型进行清洗。结构化处理是将非结构化的语言比如医学术语以结构化的语言进行转化。

2.4 平台服务层

平台服务层主要用于用户的功能使用，包括康复评定、模板管理、系统管理、报表统计查询等。

2.5 软件服务层

ICF数据平台基于Hadoop技术框架开发，数据存储结构为分布式，并运用数据挖掘算法、机器学习和语言自动抽取技术、结构化构建模型。

3 ICF大数据平台的应用技术

3.1 数据挖掘技术

由于不同的机构对脑卒中的康复评定标准各异，康复治疗的方式方法也不尽相同，T同一患者在不同的康复场所进行康复医疗的治疗过程不一致。因此，来源不同康复机构的病例数据需要设定关联与康复评定数据分析，计算机智能辅助医生设定康复临床措施。

3.2 智能评定与匹配辅助

ICF大数据平台将梁化后的康复评定数据，根据目标和治疗计划采取近似原则，自动制定康复医疗计划。借助于远程医疗、移动医疗、移动可穿戴设备，实现患者医疗数据的自动上传、监测、汇总、分析，ICF平台自动进行动态分析、追踪，实现精准医疗的目的。

3.3 ICF大数据平台的协议标准

ICF大数据平台是三级康复机构（家庭、社区、综合康复机构）的统一平台，平台的协议标准和规范是大数据平台构建的基础，ICF大数据平台应用安全认证体系和统一数据格式实现数据使用的可靠性与数据共享的兼容性，集中脑卒中患者的医疗数据，为数据挖掘提供支撑。

4 结论

随着大数据、人工智能、机器学习等技术的快速发展，基于上述技术的智慧医疗应用也深刻的改变医疗行业的精准医疗。云计算是大数据成长的动力，如何充分利用康复医疗的数据、运用云计算、搭建合理先进的大数据平台，更好的为广大患者服务[14]，为医疗服务，必将成为信息化的重要发展方向。运用大数据和数据挖掘技术，构建ICF大数据平台，可实现过去传统思维模式的无法突破的技术障碍和无法完成的任务。运用多维度的数据结构对医疗数据进行归一化处理，对患者的康复医疗提供智能化辅助，实现从杂乱无章的数据到量化有序的过程，打破各个数据库的孤岛，实现医疗数据的共享、交换、为精准医疗服务[15]。

当前，脑卒中患者是我国高发的严重的致残性疾病之一，给家庭、社会造成沉重的负担，康复评定是康复医学的重要组成部分，充分利用大数据、人工智能、智慧医疗、计算机辅助诊断、云计算、数据挖掘等技术，对患者的生理状况、治疗效果进行评定，为康复医生提供科学诊断、治疗的依据，促进整个医疗水平的提高。