基于商業智能的醫院決策支持系統研究

劉博，夏新，陳彥東，朱陽

1.同濟大學附屬東方醫院 信息中心，上海 200120；

2.吉林大學第二醫院 信息科，吉林

長春 130041

基于商業智能的醫院決策支持系統研究

劉博1，夏新1，陳彥東2，朱陽1

1.同濟大學附屬東方醫院 信息中心，上海 200120；

2.吉林大學第二醫院 信息科，吉林

長春 130041

基于商業智能應用系統的特點和體系結構，對商業智能技術在醫院信息系統（HIS）中的應用進行了研究。在醫院原HIS的基礎上，綜合運用數據倉庫（DW）、聯機分析處理（OLAP）、數據挖掘（DM）等新興技術搭建了一個完整的醫院決策支持系統。該系統支持海量數據的深加工和再利用，解決了數據倉庫構建、數據分析、客戶端程序設計等問題，為支持醫院管理者的分析決策做出了積極探索。

醫院信息系統；醫院決策支持系統；數據倉庫；數據挖掘；商業智能

0 前言

醫院應用信息技術已有 20余年，信息化推進取得了一定的成果，已基本形成了符合醫院特點的信息化建設和綜合應用模式。在多個應用方面取得了進展，建立了醫院管理信息系統（HIS）、臨床信息系統（CIS）、圖片存檔及通訊系統（PACS）、實驗室信息系統（LIS）、電子病歷系統等。各系統在實現業務集成的同時也完成了數據的集成，從而為各級信息使用者提供了大量完備的基礎數據。但是，系統上線、流程跑通僅僅是信息化建設的第一步，要保證系統長期穩定運行，還要持續地利用系統數據發現問題、解決問題、挖掘難點、優化流程，實現“用數據說話”的管理目標，滿足醫院提出的決策支 持 系 統 的 需 求 。 決 策 支 持 系 統 以 數 據 倉 庫 為 主[1]， 結合數據挖掘、在線分析處理技術，通過先進的模型庫及方法庫對數據進行處理，從而達到幫助醫院進行有效決策的目的。

1 決策支持系統

決策支持系統（Decision Support System，DSS）是輔助決策者通過數據、模型和相關知識，以人機交互方式進行半結構化或非結構化決策的計算機應用系統[2]。它是管理信息系統（MIS）向更高一級發展而產生的先進信息管理系統?？蔀闆Q策者提供分析問題、建立模型、模擬決策過程和方案的環境，調用各種信息資源和分析工具，幫助決策者提高決策水平和質量[3]。

1.1 傳統的 DSS

1980 年 Sprague 提出了 DSS 3 部件結構[4-5]，即對話部件、數據部件（數據庫和數據庫管理系統）、模型部件（模型庫和模型庫管理系統）。該結構明確了 DSS 的組成，也間接地反映了 DSS 的關鍵技術，即模型庫管理系統、部件接口、系統綜合集成。1981 年 Bonczak 等人提出了 DSS 3 系統結構，即語言系統（Language System, LS）、問題處理系統（Problem Process System，PPS）、 知 識 系 統（Knowledge System, KS）。 該 結 構 的 PPS 和 KS 具 有 特 色， 并 在 一 定范圍內有較大影響。但它與人工智能的專家系統（Expert System，ES）容易混淆。

20 世紀 80 年代末 90 年代初，DSS 與 ES 結合，形成了智能決策支持系統（Intelligence Decision Supporting System，IDSS）。IDSS 是定性分析和定量分析輔助決策支持系統的結合，進一步提高了輔助決策能力[6]。

1.2 基于商業智能的IDSS

20 世紀 90 年代中期以來，以數據倉庫、數據挖掘、聯機分析處理相結合建立 DSS 成為決策支持系統發展的新形式，使決策支持系統的發展躍上了一個新層次[7-8]?；谏虡I智能（Business Intelligence，BI）的醫院決策支持系統以數據倉庫為主，結合數據挖掘、在線分析處理技術，通過先進的模型庫及方法庫對數據進行處理，從而達到幫助醫院進行有效決策的目的。其建設原則如下：

（1）流程整合。決策支持系統必須滿足醫院業務的需求，實現與全院業務流程的整合。

（2）技術先進。系統要采用先進的技術體系結構，在軟、硬件產品或第三方產品方面，要能支持主流的成熟產品，以保證系統安全、可靠地運行。

（3）性能穩定可靠。作為 HIS 的關鍵業務系統之一，系統的穩定性和可靠性將關系到整個醫院醫療服務工作的優劣，因此系統必須支持在大數據量情況下的運行效率和和穩定性。

（4）集成與共享。新建的決策支持系統必須滿足醫院現有系統之間的信息接口需求，通過集成平臺實現與 HIS、LIS、CIS、RIS、HERP 各系統數據整合，實現數據信息共享。如通過集成平臺與浦東新區區域衛生信息平臺對接，實現區域醫療信息交換共享與業務協同[9]。

（5）平臺化。支持醫院信息集成平臺，采用平臺化開發模式，可方便地掛接到其他現有系統[10]。

2 醫院業務體系分析

醫院的業務體系是一個龐大的運營體系，基本包括以下幾個層面，見圖1。

針對以上的醫院業務體系，并根據醫院的實際業務流程，可將醫院決策支持系統分為以下業務類型：醫保分析、財務分析、藥品分析、醫療質量、人力資源、資產物流、日常管理、綜合績效、資料中心等。醫院決策支持系統結構，見圖2。

圖1 醫院業務體系結構圖

圖2 醫院決策支持系統結構圖

3 醫院決策支持系統設計

3.1 整體架構設計

醫院決策支持系統需要對零散分布于各個系統的數據進行整合，并按照不同專業關注點進行區分，實現數據的抽取、加工和轉換。同時，需要根據實際業務實現數據獲取的自助配置，實現與各種應用程序或應用系統的 接 口， 對 歷 史 數 據 進 行 面 向 主 題 的 分 析[11]。 整 體 架 構設計，見圖3。

圖3 系統整體架構圖

3.2 數據存儲模型

數據存儲是指醫院所有相關信息的一體化存儲。為了解決“模型穩定和需求易變”的矛盾，將綜合數據平臺中的數據分為以下三個層次：臨時存儲區、基礎數據區、匯總數據區[12]，具體結構見圖 4。

圖4 分層數據存儲模型

3.2.1 臨時存儲區

首先將不同源系統的數據加載到一個臨時存儲區，其原因有兩個，一是為了避免重復的數據抽取工作對數據源造成影響；二是為了對來自不同源系統的數據表進行關聯操作。臨時存儲區不僅僅存在于數據源系統到基礎數據區的轉換加載中，如果基礎數據區內部和基礎數據區到分析數據區的數據處理需要臨時存儲，也要有臨時存儲區。

3.2.2 基礎數據區

基礎數據區是整個數據存儲的核心，通過構建多維模型，從不同的維度對每一項事實進行分析。其數據模型一般按主題域的形式進行組織，可以分為：運營數據區、分析數據區、數據歸檔區。其中，運營數據區存儲，按主題分類，面向運營的實時數據，提供統一的醫院數據視圖；分析數據區存儲，面向經營決策分析的歷史數據；數據歸檔區用于存儲運營數據區和分析數據區中產生的歷史歸檔數據。

3.2.3 匯總數據區

為了提高跨域報表和分析的訪問性能，需要對預處理后的數據進行額外存儲，以提供給前端使用。這部分是個虛擬層，不實際存儲數據。應通過數據庫里的有關數據項定義，把其定義成有明確業務含義的名稱。即把表、字段和它們的復雜關系在這部分整合為直接供前端展示的業務術語和指標名稱。這部分稱之為“語義層”。

3.3 數據整合

數據整合是醫院決策支持系統的重要組成部分。它通過多種途徑定期或者半實時地從源系統中獲取數據，并保證這些數據在存儲數據區域之間高效、有序、準確地流動。具體來看，數據整合又可以分為數據抽取、數據轉換、數據加載、數據審計等[13]。

3.3.1 數據抽取

數據抽取通過多種途徑從源系統中整合數據，包括數據庫直接訪問、數據庫復制技術、文件訪問等。根據不同的數據源，匹配預先定義的規則流程，在任務引擎的調度下，按照定義好的流程經過數據抽取、數據整理、數據轉換、數據加載幾個關鍵環節最終將相關數據存儲到臨時數據區。另外，有些已經預處理好的文件數據可以直接通過數據加載方式納入到臨時數據區。

3.3.2 數據轉換

數據轉換包括格式和類型轉換、數據翻譯、數據匹配、數據聚合以及其他復雜計算等。多數情況下，數據源到數據倉庫各區塊之間主要涉及格式轉換、數據翻譯、數據匹配，而數據聚合以及其他復雜計算主要在數據匯總時出現。

3.3.3 數據加載

數據加載是將抽取轉換后的數據加載到數據倉庫各區域中，包括數據行加載和數據塊加載。在綜合考慮效率和業務實現等因素基礎上確定數據加載周期和數據追加策略。

3.3.4 數據審計

數據審計是數據倉庫各層數據與源系統數據的業務一致性和數據準確性的重要保障。數據審計是評估數據是否符合數據規則，如預置質量閾值、記錄奇異值和統計值。審計的執行方式可以是隨機的、計劃性的、事件觸發的等。

3.4 數據展現

3.4.1 展現層技術架構

展現層分別使用儀表盤、固定報表、自助查詢的方式對來自數據倉庫和外部的數據進行呈現[14]。

3.4.2 數據展現方式

在醫院決策支持系統中，前端數據呈現結構至少要具備以下3個部分：醫院管理儀表盤、實時監控分析、固定報表[15]，具體結構見圖 5。

圖5 前端技術結構

（1）醫院管理儀表盤。完成各業務領域的跟蹤、控制和分析，最大程度地發揮源數據的作用，為經營決策提供最有力的支持。該部分的內容以領導關心的決策指標為核心，可以按整個項目的進行過程來分階段、分業務領域進行實施，從而完成整個醫院的動態交互式展現流程。

（2）實時監控分析。通過實時的數據，動態展現醫院運營的一些核心指標，最直觀地顯示醫院目前的運行狀況。隨時對數據進行查看和分析，也可以制作并定期生成預定義的報表。高層領導、中層管理人員、分析人員及業務人員隨時可以進行數據查詢、數據挖掘以及 OLAP分析，及時得到想要的查詢分析結果。

（3）固定報表。固定報表能提供更詳細的數據，以標準化的方式將醫院數據倉庫中的數據展示出來。它主要用于固定格式的報表和報告展示，由報表制作人員來制作完成，發布到服務器平臺上進行共享。這部分報表多采用計劃刷新的方式定期生成預定義報表，保存報表實例，并對報表的版本進行統一管理。

3.4.3 業務指標庫

業務指標庫的功能在于將業務人員難以理解的數據庫關系映射成業務術語，將復雜的數據關系映射成面向應用的業務模型。具體包括如下功能：

（1）創建邏輯指標對象。指標庫定義的指標不會物理存儲數據，在使用的時候，用戶可以通過拖拽的方式自由進行訪問。

（2）定義指標間的關聯關系。指標庫中應該可以定義各指標間的關聯關系。用戶在定義指標分析報表時，不需要更多的定義即可實現指標間的關聯分析。

（3）指標庫管理?？梢詫γ總€指標定義多個屬性，并可以通過查找功能按屬性查找指標。用戶使用時，按照查詢功能查找相應指標。

3.5 決策支持分析平臺

功能強大的分析平臺，是醫院決策支持系統的前端展現不可缺少的支撐，應考慮實現以下基本功能：

（1）在統一的管理頁面上集成對所有服務、對象、用戶、應用程序、計劃等的管理。提供方便、靈活的權限管理，從數據級、報表級、目錄級、功能級多角度提供權限設置，并支持用戶 /用戶組 /角色管理。

（2）提供基于 Web 頁面和手機門戶的報表瀏覽、即時查詢、在線分析、文檔管理、權限管理、報表調度、服務器配置、協同信息共享等多種功能。

（3）提供報表分發機制，對于制作好的報表，可以通過 Email、短信發給某個或某些特定的用戶。報表接收者可以直接在 Web 中查看或者在 Office 工具中查看和編輯。

（4）支持大用戶量并發訪問和大容量數據查詢。

（5）提供審計功能，方便系統管理員監控系統運行狀況。

4 結論

基于商業智能的醫院決策支持系統主要是利用商業智能技術，對 HIS 中多年積累下來的歷史數據進行分析，根據實際需求，抽取、確立主題；將醫院信息管理系統中產生的業務數據，通過數據清理和數據轉換，有組織地存儲裝載到數據倉庫中。數據倉庫中的數據可用于 SQL 查詢，還可以應用于 OLAP 技術與數據挖掘。隨著數據的進一步采集與整理以及挖掘算法的不斷完善，IDSS 系統必能為醫院疾病診斷和治療、醫院管理決策等帶來極大的方便和可觀的效益。

[1] 俞磊,楊松濤,王宗殿．基于數據倉庫的醫院決策支持系統的研究與設計[J]．計算機與數字工程,2010,(4):142-145．

[2] 戈欣,吳曉芬,許建榮．數據挖掘技術在放射科醫療管理中的潛在作用[J]．中國數字醫學,2009,4(1):60-62．

[3] 韓輝．數據挖掘技術在醫院信息管理系統的應用與研究[J]．電腦知識與技術,2009,5(11):2822-2823．

[4] 黃晶晶,郭文明．醫院醫保分科定額管理中的數據挖掘研究[J]．醫療衛生裝備,2009,30(3):53-54．

[5] 周翔．數據庫技術在醫院設備管理中的應用[J]．中國醫療設備,2012,27(10):80-82．

[6] 段昌奉,張巨發,唐雄,等．醫院移動決策支持系統的建設與應用[J]．中國數字醫學,2012,7(4):104-106．

[7] 楊鵬宏,韓?。t院管理決策支持系統的建設方法[J]．中國數字醫學,2012,7(2):90-92．

[8] 王覓也,黃勇,畢永東,等．醫院商業智能系統的應用[J]．醫療衛生裝備,2012,33(1):82-84．

[9] 唐曉東,李順飛,羅娟．決策支持系統在醫院應用中存在的問題分析[J]．解放軍醫院管理雜志,2011,18(6):533-534．

[10] 林濟南．基于商務智能的醫院醫保業務決策支持系統的研究[J]．計算機與現代化,2010,(9):132-135．

[11] 劉佳,蘭順碧,張曉祥,等．基于數據倉庫的分析決策系統住院病人費用[J]．計算機工程,2007,(10):267-269．

[12] 刑福工,孫明江．數據倉庫與數據挖掘技術在醫院信息系統中的應用[J]．艦船電子工程,2005,(2):90-92．

[13] 周學全,張志杰,張篤行,等．綜合決策支持系統中數據挖掘功能的設計與實現[J]．計算機測量與控制,2010,18(1):161-164．

[14] 郭慶,谷巖．數據挖掘技術在醫院信息系統的統計分析與決策中的應用[J]．中國醫療設備,2010,25(5):64-67．

[15] 湯茂斌,陳業智,李就好．數據挖掘技術在輔助決策系統中的應用[J]． 微計算機信息,2008,(21):105-106．

Research of Hospital Decision Support System Based on Business Intelligence

LIU Bo1, XIA Xin1, CHEN Yan-dong2, ZHU Yang1
1. Department of Information, East Hospital, Tongji University, Shanghai 200120, China;
2. Department of Information, The Second Hospital of Jilin University, Changchun Jilin 130041, China

Based on the characteristics and framework of business intelligence, this paper introduces the research of the application of business intelligence technology in hospital information system. New technologies including data warehouse, on-line analytical processing and data mining are used to develop the hospital decision support system based on current hospital information system. Further handling and recycling of mass data can be implemented with the system, which solves problems including construction of data warehouse, data analysis and design of client program. The system positively helps hospital managers to make correlative decisions.

hospital information system; hospital decision support system; data warehouse; data mining; business intelligence

TP319

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.11.012

1674-1633(2013)11-0036-04

2013-03-26

2013-04-09

本文作者：劉博，信息中心主任，高級工程師。

夏新，信息中心副主任，高級項目管理師。

通訊作者郵箱：ximye_000@163．com