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臨床決策支持系統(tǒng),教學目標,2,教學內(nèi)容,3,臨床決策支持系統(tǒng)概述,4,為什么需要臨床決策支持系統(tǒng)？,什么是臨床決策支持系統(tǒng)？,臨床決策支持系統(tǒng)的架構(gòu),臨床決策支持系統(tǒng)概述,5,什么是臨床決策支持系統(tǒng) 臨床決策支持系統(tǒng)（Clinical Decision Support System,CDSS）是一種充分運用可利用的、合適的計算機技術(shù)，針對半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化醫(yī)學問題，通過人機交互方式改善和提高臨床決策效率的系統(tǒng)。 將醫(yī)學知識應用到某一患者的特定問題，提出具有最佳費用/效果比的解決方案的計算機系統(tǒng)。,臨床決策支持系統(tǒng)概述,6,為什么需要臨床決策支持系統(tǒng),臨床數(shù)據(jù)不完整 治療結(jié)果不確定,醫(yī)療衛(wèi)生人員常常面臨困難的選擇,,,擁有足夠的知識 充分的病人資料,,,可作出正確的判斷 不需要計算機輔助,人有時會犯錯誤或失誤 臨床醫(yī)生的知識更新無法與急劇增長的醫(yī)學知識同步 對大批量的常規(guī)決策工作，自動化決策效率更高 要求一些臨床項目既提高醫(yī)療質(zhì)量，又降低費用 有助于醫(yī)學院學生學習知識,7,臨床決策支持系統(tǒng)概述,臨床決策支持系統(tǒng)（CDSS）架構(gòu),臨床醫(yī)生看病的過程實際上是對病人信息進行綜合分析處理的過程，這個過程主要包括三個階段，觀察、診斷和治療,醫(yī)生看病的自然過程,8,臨床決策支持系統(tǒng)概述,臨床決策支持系統(tǒng)（CDSS）架構(gòu),從工程角度看醫(yī)生看病的自然過程,觀察,問題求解及處理,推理過程,獲取數(shù)據(jù),診斷,治療,自然過程,工程角度,9,臨床決策支持系統(tǒng)概述,臨床決策支持系統(tǒng)（CDSS）架構(gòu),推理機,人機接口,解釋器,醫(yī)學 知識庫,全局 數(shù)據(jù)庫,初始數(shù)據(jù)、中間推理數(shù)據(jù)、 診斷結(jié)果,醫(yī)生的大腦， 推理、判斷,醫(yī)生向病人做解釋,醫(yī)書、醫(yī)生大腦中 知識、規(guī)則和操作,用戶 User,CDSS的功能與特點,10,CDSS的目標與功能,基于知識庫的CDSS,基于非知識庫的CDSS,CDSS的功能與特點,11,CDSS的目標與功能,CDSS的目標：注重臨床醫(yī)生與CDSS之間的互動，利用臨床醫(yī)生的知識 和CDSS對醫(yī)學知識的系統(tǒng)管理，更好地分析患者的信息，以便為臨床醫(yī)生 提供醫(yī)療建議。,CDSS的功能： 提醒，提醒臨床醫(yī)生申請某項檢查 評論，如拒絕某項電子醫(yī)囑 警報，自動報警、提示和警戒 診斷幫助，列出某種疾病的的鑒別診斷 預測，根據(jù)病情嚴重程度評分預測死亡風險,CDSS的功能與特點,12,基于知識庫的CDSS,知識庫,接口,推理機,系統(tǒng)使用者,基于知識庫的CDSS基本結(jié)構(gòu)圖,通常采用IF-THEN規(guī)則來存儲和管理知識，例如，某一系統(tǒng)用來研究藥物之間的相互作用，規(guī)則是如果(IF)服用X藥和Y藥，那么(THEN)服用者需要注意或者警惕什么。,CDSS的功能與特點,13,基于非知識庫的CDSS,基于非知識庫的CDSS系統(tǒng)多采用人工智能的形式，也被稱為機器學習，可以允許計算機從既往經(jīng)驗中或是其他臨床資料中獲得知識。,人工神經(jīng)網(wǎng)絡（artificial neutral networks，ANN） 利用節(jié)點及其之間的加權(quán)聯(lián)系方法，加以分析患者資料，從中獲得癥狀與診斷 之間的聯(lián)系。 遺傳算法（genetic algorithm，GA） 基于進化理論基礎，采用直接選擇的方式來得到合適的CDSS結(jié)果。,CDSS的構(gòu)建方法,14,貝葉斯網(wǎng)絡,人工神經(jīng)網(wǎng)絡,遺傳算法,產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng),邏輯條件,因果概率網(wǎng)絡,CDSS的構(gòu)建方法,15,貝葉斯網(wǎng)絡,貝葉斯網(wǎng)絡是一種應用有向無環(huán)圖來表示變量間概率依賴關(guān)系的模型。 條件概率：,,CDSS的構(gòu)建方法,16,貝葉斯網(wǎng)絡,CDSS的構(gòu)建方法,17,貝葉斯網(wǎng)絡,CDSS的構(gòu)建方法,18,貝葉斯網(wǎng)絡,CDSS的構(gòu)建方法,19,貝葉斯網(wǎng)絡,CDSS的構(gòu)建方法,20,貝葉斯網(wǎng)絡,CDSS的構(gòu)建方法,21,產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng),產(chǎn)生式規(guī)則是一種描述形式語言的語法，格式為： IF R THEN S CF = [0，1] R 產(chǎn)生式規(guī)則前提 S 一組結(jié)論或操作 CF(Certainty factory) 確定性因子或置信度 應用實例：Mycin系統(tǒng),CDSS的構(gòu)建方法,22,邏輯條件,邏輯條件作用： 警告麻醉師，患者心率太慢 提醒護士隔離患者 提醒醫(yī)生確認與患者討論戒煙問題 存在的問題： 太多的警告和提醒使醫(yī)生、護士及其他員工麻痹從而忽視這些警告,給一個變量和范圍，檢查變量是在范圍內(nèi)或外，再根據(jù)結(jié)果采取措施。,CDSS的構(gòu)建方法,23,遺傳算法,特點：基于非知識庫的系統(tǒng)，無需輸入知識規(guī)則，從患者資料中自主獲取信息。 學習過程：借鑒生物進化論，遺傳算法將要解決的問題模擬成一個生物進化的 過程，通過復制、交叉、突變等操作產(chǎn)生下一代的解，并逐步淘汰掉適應度函 數(shù)值低的解，增加適應度函數(shù)值高的解。這樣進化N代后就很有可能會進化出 適應度函數(shù)值很高的個體。 優(yōu)點：通過重復處理過程獲得適宜答案 缺點：推理過程缺乏透明度,CDSS的構(gòu)建方法,遺傳算法,開始,編碼、生成初始群體,對群體中的個體進行 適應度評價,滿足算法 終止準則,變異,交叉,選擇,終止進化計算輸出最優(yōu)個體并解碼,結(jié)束,Y,N,遺傳算法流程圖,CDSS的應用與發(fā)展,25,Mycin專家系統(tǒng),Internist-1和QMR系統(tǒng),CDSS應用難題與發(fā)展趨勢,CDSS的應用與發(fā)展,26,Mycin專家系統(tǒng)是由斯坦福大學（Stanford University）的Shortliff研制開發(fā)的，識別細菌感染并給出治療建議的專家系統(tǒng)。,Mycin專家系統(tǒng),構(gòu)建方法：產(chǎn)生式規(guī)則 If 本微生物的染色是革蘭陰性； 本微生物的形狀呈桿狀； 患者是中間宿主； Then 該微生物是銅綠假單胞桿菌，置信度為CF=0.6,CDSS的應用與發(fā)展,27,Internist-1是一種普通內(nèi)科診斷計算機咨詢系統(tǒng)。 系統(tǒng)通過用戶輸入患者的臨床癥狀來推理疾病。,Internist-1和QMR系統(tǒng),評價診斷建議的參數(shù)： 相關(guān)頻數(shù)：某種臨床表現(xiàn)在一種疾病中出現(xiàn)的頻率 提示力度：一種癥狀在多大程度上能確診一種疾病,CDSS的應用與發(fā)展,28,Mycin和Internist-1/QMR系統(tǒng)的優(yōu)缺點,CDSS的應用與發(fā)展,29,臨床應用的困難： 工作流程的整合 無法自動導入HIS中的資料,CDSS應用難題與發(fā)展趨勢,技術(shù)上的挑戰(zhàn)： 系統(tǒng)維護 系統(tǒng)評價,CDSS的應用與發(fā)展,,,強調(diào)整體任務建模，由任務模型指導問題解決組件的選擇,模塊化、網(wǎng)絡化、隨時隨地下載組裝、適應不同的決策支持需求,流暢地整合到臨床工作流，自動決策支持,本體、語義網(wǎng)絡技術(shù)將在CDSS的知識管理中廣泛應用,應用效果評價（詢證健康信息學）、倫理與法律問題考慮,未來發(fā)展,30,,,,,模擬醫(yī)學決策，讓基于指南的診療計劃更加靈活,