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医学信息数据库设计

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随着信息化时代的到来,医疗领域中计算机技术已经广为应用。而电子病历等新科技的应用、医疗设备和仪器的数字化实现,也使得医院的数据信息容量不断地增长。如何设计医学数据库,使得海量的数据变为有效的信息成为了一个急需我们解决的实际问题。这个问题也在很大程度上限制了远程医疗和社区医疗的发展,很难为医患提供准确全面的诊断决策和保健措施。而远程医疗和社区医疗则是化解我国当前看病难,看病贵问题的一个很好的解决方案。它使得我们能够更合理配置医疗资源,让患者少排队,让医生可以高效的提供医疗服务,患者一般的病症可以直接在社区、甚至在家里就得到诊治,而较为严重的病症则转去较大的医院进行诊治,做到小医院看小病,大医院看大病,一切以患者为中心。当社区医院不能给患者提供必要的治疗时,患者的信息应准确、全面的提供给高等级医院,以便于快速、高效的做出正确的诊治方案,这里医疗过程的连续性和病患信息的全面准确必须体现在医学临床信息数据库的建立上。

1、概述和研究背景

数据库系统是随着计算机在数据处理方面的应用发展而产生的。从19世纪50年代末开始,数据管理技术就一直是计算机应用领域中的一项重要技术和研究课题。利用计算机实现数据的管理经历了三个发展阶段:(1)人工管理阶段;(2)文件系统阶段;(3)数据库阶段。数据库系统的起源则在60年代中期,其发展始终以数据模型的发展为主线。按着数据库模型的进展情况,数据库系统的发展可以划分为三代:(1)第一代数据库系统,即层次数据库系统和网状数据库系统;(2)第二代数据库系统,即关系数据库系统(RDBMS);(3)第三代数据库系统,即面向对象数据库系统。一般来说一个完整的数据库系统由四个部分组成:数据库、数据库管理系统、数据库管理员和应用程序。目前关系型数据库的使用范围最广,人数也最多,不过针对某些特殊需求一般的关系型数据库则无能为力,比如医学数据库。医学数据库主要包括两种,一是医学文献的数据库,它包括了基础医学、临床医学、预防医学、药学、口腔医学、中医学及中药学等生物医学的各个领域的文献这种数据主要是提供有自由词,中文文题,英文文题,作者,摘要,参考文献,期刊名,出版年期,文献类型,特征词等的检索,这类医学数据库和一般的数据库系统没有太大区别;二是医学临床信息数据库,这种数据库用于记录病人全面详细的信息,主要用来支持医生的诊断,使得医生可以对医疗全过程(FullMedicalProcesses)进行规范、监督、控制、管理和分析统计。这种数据库数据结构较为复杂,通过传统的数据库形式已经无法满足要求。

2、国外的医学数据库研究现状

外国的医学数据库研究起步较早,已经取得了相当多的成果,像美国国家医学图书馆(NationalLibraryofMedicine)的可视化人体项目,他们通过获取男性和女性的1mm间隔的CT和MRI数据,用于医学教育和科研;美国的EMBBS医学图像数据库也主要用于教学和管理信息,该数据库拥有大量实用的临床照片、X光照片、文章、工作指南以及临床信息等;南佛罗里达大学的乳房图像数据库,该数据库用于为研究机构提供乳房图像,促进乳房图像显示技术及教学辅助工具的开发;类似的还有Rorida的病理学者Dr.JohnMinarclk首先开创的肿瘤图像数据库(Tumorboard),美国卡耐基梅隆大学的图像数据库等。

3、医学临床信息数据库的需求与设计

3.1医学临床信息数据库的需求和工程数据库特点

数据是数据库的核心,医学临床信息需要处理的数据具有一些特点:(1)类型比较复杂,既有传统的数值和文字,还有大量的临床照片、X光照片等信息,以后还可能进一步的有视频和音频信息需要存贮,类型多,所需的存储空间大;(2)临床数据需要进行动态的版本管理,应该能够体现出整个的诊断过程;(3)临床数据之间往往具有丰富的关联语义。这些特点和工程数据库有很多相似之处,这使得在进行医学临床信息数据库建立的过程中可以参考借鉴工程数据库的理论和知识。工程数据库是面向对象的数据库系统,能够支持复杂对象(如图形数据和工程设计文档)的表示和处理;可扩展的数据类型;支持复杂多样的工程数据的存储和集成管理;变长结构数据实体的处理;工程长事务和嵌套事务的并发控制和恢复;设计过程中多个不同数据版本的存储和管理;支持模式的动态修改与扩展和支持多种工程应用程序等。以上的工程数据库功能的实现方式都可以用来指导临床信息数据库的建立。

3.2医学临床信息数据库的设计

医学临床数据库的设计不仅需要数据库的技术,还需要图像处理技术、计算机网络技术以及医学领域知识。最终的系统模型不仅需要处理一般的数据,还要支持医学图像数据有效存储、传输、检索和管理。在检索上,也不应该限于病人信息和图像基本信息的基于文本的查询,还要能实现在海量图像数据库中研究高效的基于医学图像内容的查询,包括特征的提取、相似性度量及高维索引结构(特征的组织)等。这就使得数据库的设计必要做到以下几点:(1)数据的建模必须能够支持复合对象,封装性和继承性(包括多重继承);(2)支持重载和联编,允许在为不同的类定义各自的操作时有重名的现象,应用时不管对象是什么,均启动同一操作名,而由系统根据具体的对象判定应怎样操作;(3)支持事务管理包括并发和恢复。要在事务开始和结束时,保证数据库的一致性和完整性。在事务执行的过程中不能简单地对失败的操作进行放弃,要建立一套新的流程适应临床事务的特点;(4)支持版本管理,主要任务是对患者的历史诊断过程进行记录和维护。需要每一个版本的内容保持相对的独立性和一致性,还需要能在各个版本间方便的进行切换。(5)支持检索查询功能,这不光要求处理能力对处理效率也要达到一定的要求。为适应实际的需要,可以使用两种对数据库信息进行检索的方式。一是导航式,定义一个入口,让用户可以直接获取与这个入口对应的对象的全部组成信息。二是相联式查询,根据用户提供的条件,到数据库的环境中查询符合条件的对象。由于临床数据库具有更丰富的语义,因此相联查询条件往往需要具有复杂的形式,如包含嵌套属性、继承关系和方法等。

4、总结和展望

本文分析了医学临床信息数据库的需求,提出了实现医学临床信息数据库的设计方向。医学临床信息数据库不应该是一个仅仅存储数据的简单信息库,它将会是现代数字化医院的医疗和管理核心,不光能对临床诊疗过程和数据进行记录和共享,而且可以提供对临床事物的支持,比如可以以临床知识库、药品知识库、循证医学为基础,同时辅助以公共卫生、心理治疗与干预等,为医生对患者的诊断、治疗提供支持。另外还可以以临床路径、以及临床评价为基础,为医生对患者疾病的整个治疗过程的计划、规划和评价进行支持,进一步的可以支持临床数据的分析、统计、挖掘以及临床科研。数据库中的信息应该进一步的和数据挖掘联系起来,对所保存的数据进行深入分析,进而发现数据中存在的关系和规则,并根据现有数据库中的数据预测未来的发展趋势。随着技术的不断发展进步,临床信息数据库终将深入我们的生活,并为医生能高效的、高质量的诊断提供良好的帮助。

医学信息数据库设计责任编辑:陈老师    阅读:人次
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