王 瑜 鮑 鯤 黃婷婷 邵 新*

隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)療診療活動(dòng)中的地位逐漸提高，逐步成為衡量醫(yī)療機(jī)構(gòu)規(guī)模、技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志[1]。醫(yī)療設(shè)備的可靠性及運(yùn)行效能直接影響醫(yī)療技術(shù)水平，建立科學(xué)規(guī)范的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)是確保醫(yī)療質(zhì)量的重要保障。其中，醫(yī)療儀器設(shè)備檔案的采集、查閱、分析和展示是應(yīng)用的重點(diǎn)。

在醫(yī)療設(shè)備信息化建設(shè)的發(fā)展中，不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域分別構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的信息系統(tǒng)，快速積累了大量的設(shè)備信息數(shù)據(jù)，在規(guī)模、結(jié)構(gòu)和使用等方面逐步形成了大數(shù)據(jù)環(huán)境，給數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有醫(yī)療設(shè)備檔案相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在功能上雖提供了檢索、分析及展示功能，但無(wú)法滿足系統(tǒng)應(yīng)用的整體要求[2]。如何將不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集整合并運(yùn)用信息化手段和科學(xué)的分類、匯總和統(tǒng)計(jì)分析方法，將現(xiàn)有各業(yè)務(wù)模塊和查詢數(shù)據(jù)報(bào)表統(tǒng)一展現(xiàn)，本研究基于Power BI工具的大數(shù)據(jù)分析，以醫(yī)療設(shè)備檔案科學(xué)管理為背景，建立多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，為不同應(yīng)用場(chǎng)景提供數(shù)據(jù)分析，為決策提供依據(jù)[3]。

1 多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)需求分析

醫(yī)療設(shè)備檔案管理中，設(shè)備檔案相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)往往針對(duì)具體業(yè)務(wù)構(gòu)建，在應(yīng)用中缺乏整合和關(guān)聯(lián)，尤其是數(shù)據(jù)查詢，往往需要跨庫(kù)查詢，應(yīng)用難度大，執(zhí)行效率低；檔案查詢及分析過程停留在靜態(tài)狀態(tài)，依賴系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)的功能設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足不斷更新的業(yè)務(wù)需求；檔案查詢通常采用數(shù)據(jù)報(bào)表和數(shù)據(jù)表的形式展現(xiàn)結(jié)果，缺乏靈活快捷的可視化展示工具。因此，醫(yī)療設(shè)備的檔案管理尚需實(shí)現(xiàn)下述功能。

1.1 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口

醫(yī)療設(shè)備管理內(nèi)容的更新缺乏時(shí)效性和完整性，缺乏能全面覆蓋醫(yī)療設(shè)備管理內(nèi)容的應(yīng)用體系。因此，在分析業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化接口，使業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)間的數(shù)據(jù)可按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)自動(dòng)更新，并可通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建、校準(zhǔn)和轉(zhuǎn)換，完成數(shù)據(jù)采集及質(zhì)量控制，提高數(shù)據(jù)的完整性、穩(wěn)定性和時(shí)效性。

1.2 多維數(shù)據(jù)查詢功能

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)字檔案的靈活快速管理需求。需要一種面對(duì)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)快速檢索和過濾多維度檢索條件，并對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、排序和運(yùn)算，最終以各種統(tǒng)計(jì)圖的方式提供給決策者，輔助決策。

1.3 設(shè)備數(shù)據(jù)展示功能

能夠根據(jù)數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、整合、查閱、分析和展示等功能，提高系統(tǒng)應(yīng)用效率和靈活性。

2 多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

目前，數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的商業(yè)智能(business intelligence，BI)，可基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)(data warehouse，DW)技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中鉆取信息并挖掘知識(shí)[4-5]。BI技術(shù)層次及業(yè)務(wù)流程上包含提取轉(zhuǎn)換加載(extraction transformation loading，ETL)、DW、聯(lián)機(jī)分析處理(on-line analytical processing，OLAP)和數(shù)據(jù)挖據(jù)(data mining，DM)等多環(huán)節(jié)，可為醫(yī)療設(shè)備管理提供技術(shù)支持，從而滿足醫(yī)療設(shè)備科學(xué)管理的現(xiàn)實(shí)需求[6-7]。因此，構(gòu)建支持異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)來(lái)源的混合架構(gòu)BI分析系統(tǒng)的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，是解決當(dāng)前業(yè)務(wù)需求的有效方式。

多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、ETL及數(shù)據(jù)模型層、數(shù)據(jù)分析層和數(shù)據(jù)展示層。ETL及數(shù)據(jù)模型層可定期從業(yè)務(wù)系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。以醫(yī)療設(shè)備為主題構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，在功能上可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)展示和查詢統(tǒng)計(jì)應(yīng)用，用戶可通過Web應(yīng)用、移動(dòng)端及Restful等方式提供數(shù)據(jù)訪問和統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)。多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 Power BI工具

Power BI是微軟公司出品的商業(yè)智能工具，具有經(jīng)濟(jì)、迭代更新快和使用便捷的優(yōu)點(diǎn)，支持各種主流數(shù)據(jù)源連接，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、數(shù)據(jù)建模和可視化展示，能滿足本研究醫(yī)療設(shè)備多維數(shù)據(jù)分析的設(shè)計(jì)需求，可為數(shù)據(jù)分析提供從源頭到末端的全流程服務(wù)[8]。Power BI工具由Power Pivot、Power Query和Power View模塊組成，其中Power Pivot模塊可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)建模，Power Query模塊工具可實(shí)現(xiàn)經(jīng)過篩選、合并、轉(zhuǎn)化和組合后的數(shù)據(jù)整合，Power View數(shù)據(jù)模塊可視化組件可提供多種數(shù)據(jù)展示樣式以匹配不同的場(chǎng)景使用。

2.2 數(shù)據(jù)建模

目前，醫(yī)院現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)備檔案管理系統(tǒng)包括醫(yī)療設(shè)備綜合管理系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備工作量管理系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備計(jì)量與質(zhì)量控制管理系統(tǒng)以及固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)等[9-10]。①醫(yī)療設(shè)備綜合管理系統(tǒng)以醫(yī)療設(shè)備出入庫(kù)管理工作為核心，包含儀器設(shè)備合同管理、儀器設(shè)備庫(kù)房管理、在用儀器設(shè)備檔案管理、儀器設(shè)備維修管理、儀器設(shè)備效率、效益管理、儀器設(shè)備退役處理、儀器設(shè)備折舊處理、儀器設(shè)備質(zhì)量等級(jí)調(diào)整處理、儀器設(shè)備綜合統(tǒng)計(jì)查詢以及子系統(tǒng)維護(hù)等11個(gè)子系統(tǒng)，共40余個(gè)子功能，涵蓋醫(yī)療設(shè)備購(gòu)置到報(bào)廢的全過程；②醫(yī)療設(shè)備工作量管理系統(tǒng)以醫(yī)療設(shè)備管理人員為核心，包含人員字典、分組及工作量管理等業(yè)務(wù)內(nèi)容[11-12]；③醫(yī)療設(shè)備計(jì)量與質(zhì)量控制系統(tǒng)包括受檢設(shè)備管理、檢測(cè)事件管理及檢測(cè)記錄管理等內(nèi)容；④固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)以經(jīng)費(fèi)管理為核心，涉及資產(chǎn)入庫(kù)、出庫(kù)、標(biāo)識(shí)和賬目管理等業(yè)務(wù)內(nèi)容。由于上述系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要圍繞醫(yī)療設(shè)備及其相關(guān)事件，因此，選擇醫(yī)療設(shè)備作為數(shù)據(jù)主題[13]。

多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模數(shù)據(jù)劃分為設(shè)備及人員2個(gè)主題，其中，設(shè)備主題包括設(shè)備信息和設(shè)備事件，設(shè)備事件包含采購(gòu)、驗(yàn)收、出入庫(kù)、安裝、維修、維護(hù)養(yǎng)護(hù)、計(jì)量及質(zhì)量控制和報(bào)廢等；人員主題包括設(shè)備管理人員信息、分組、工作記錄、受訓(xùn)以及請(qǐng)(休)假等信息。設(shè)備主題數(shù)據(jù)來(lái)源于醫(yī)療設(shè)備綜合管理系統(tǒng)、計(jì)量與質(zhì)量控制管理系統(tǒng)、固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)等；人員信息來(lái)源于醫(yī)療設(shè)備工作量管理系統(tǒng)以及請(qǐng)(休)假記錄、人員檔案和培訓(xùn)記錄等文檔記錄。數(shù)據(jù)主題模型見圖2。

圖2 多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)數(shù)據(jù)主題模型

2.3 數(shù)據(jù)抽取

使用Power Pivot模塊的“數(shù)據(jù)導(dǎo)入向?qū)А惫δ埽x擇數(shù)據(jù)表及試圖、檢索字段、更新周期和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入[13]。為實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)查詢，需要在不同數(shù)據(jù)集中建立關(guān)聯(lián)性，Power Pivot模塊可通過構(gòu)建事實(shí)表與維度表實(shí)現(xiàn)。以建立多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)的設(shè)備主題為例，設(shè)備檔案記錄、設(shè)備事件記錄及文檔記錄為事實(shí)表[14]；設(shè)備類型字典、科室字典、生產(chǎn)廠家字典、代理廠家字典及經(jīng)費(fèi)來(lái)源等為維度表。

2.4 多維數(shù)據(jù)分析

多維數(shù)據(jù)分析可通過Power Query模塊工具實(shí)現(xiàn)，Power Query采用數(shù)據(jù)分析表達(dá)式(data analysis expressions，DAX)數(shù)據(jù)分析語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)檢索功能，DAX支持Excel運(yùn)算式及Query查詢語(yǔ)言，便于功能移植及重構(gòu)。結(jié)合業(yè)務(wù)需求，集合數(shù)據(jù)模型及組織結(jié)構(gòu)，整理分析業(yè)務(wù)模型7種，見表1。

表1 業(yè)務(wù)模型功能

以醫(yī)療設(shè)備檔案多維數(shù)據(jù)分析為例，抽取設(shè)備基礎(chǔ)信息、維修記錄、計(jì)量質(zhì)量控制等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，并分別針對(duì)招標(biāo)計(jì)劃、審批、采購(gòu)、驗(yàn)收記錄、維修記錄、報(bào)廢申請(qǐng)與批復(fù)等文本資料建立Mongo DB數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)文本記錄；采用Power Pivot模塊建立數(shù)據(jù)抽取策略，基于設(shè)備基礎(chǔ)信息建立記錄主索引，并以設(shè)備申請(qǐng)?zhí)?、序列?hào)(serial number，SN)、設(shè)備批復(fù)號(hào)及人員工號(hào)等建立多數(shù)據(jù)集合關(guān)聯(lián)；分別以設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)名、生產(chǎn)廠家、代理廠家、經(jīng)費(fèi)來(lái)源、事件類型、時(shí)間以及使用科室等維度建立多維數(shù)據(jù)查詢；按照維修參數(shù)(事件記錄數(shù)、維修費(fèi)用、維修設(shè)備類別和時(shí)間段)統(tǒng)計(jì)單項(xiàng)、多項(xiàng)或全部數(shù)據(jù)，分析和推測(cè)設(shè)備組成、使用、故障及維護(hù)工作量等規(guī)律，并研究季節(jié)、型號(hào)規(guī)格、費(fèi)用以及使用科室等因素間因果關(guān)系，制定適合醫(yī)院發(fā)展的采購(gòu)及維修依據(jù)。

2.5 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)

Power BI工具采用Power View模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化功能，該組件具有操作簡(jiǎn)單和效率高的優(yōu)點(diǎn)[15]。Power View模塊中，通過定義可視化類型并選擇數(shù)據(jù)源快速創(chuàng)建可視化效果，支持基于數(shù)據(jù)表格建立預(yù)覽，幫助實(shí)現(xiàn)最佳闡述數(shù)據(jù)的可視化效果。Power View模塊搭配Power BI工具的其他組件形成數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)可視化一體化操作流程[16]。通過預(yù)定義數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)顯示，最終可通過構(gòu)建Restful服務(wù)、Power BI工具服務(wù)注冊(cè)和Web應(yīng)用模塊嵌入等方式發(fā)布，支持用戶通過客戶端應(yīng)用、Web頁(yè)面以及服務(wù)調(diào)用等方式訪問。

3 多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)應(yīng)用

隨著醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域信息化的發(fā)展，面對(duì)日積月累的海量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)分析手段已無(wú)法滿足快速而簡(jiǎn)便地分析利用數(shù)據(jù)的難題。近年來(lái)涌現(xiàn)出的分析方法中，Power BI工具的解決方案以其特有的優(yōu)勢(shì)，在類似應(yīng)用環(huán)境中取得了廣泛的應(yīng)用，該策略主要包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)展示等步驟。通過數(shù)據(jù)建模，在異構(gòu)數(shù)據(jù)源中整合并實(shí)現(xiàn)符合條件的查詢，采用圖形化、動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)報(bào)表，展示事實(shí)表與維度表相互的關(guān)聯(lián)和變化。在面對(duì)海量數(shù)據(jù)管理和復(fù)雜分析需求時(shí)，用戶可通過圖形化操作界面采取拖拽、點(diǎn)擊等簡(jiǎn)單操作解決醫(yī)療設(shè)備管理中日趨復(fù)雜的業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析要求。

基于Power BI工具應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)分析的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，降低了數(shù)據(jù)利用難度，增強(qiáng)了設(shè)備檔案查閱的即時(shí)性，可幫助設(shè)備管理人員快速歸檔并調(diào)閱醫(yī)療設(shè)備檔案信息。在測(cè)試應(yīng)用過程中，以查詢某季度某種類型設(shè)備維修及維護(hù)信息(包括計(jì)量檢定及日常維護(hù))為例，通過35次的查詢時(shí)間平均值顯示，基于Power BI工具的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)查詢時(shí)間隨業(yè)務(wù)復(fù)雜度變化仍較穩(wěn)定，尤其是查詢業(yè)務(wù)為多維度且涉及跨庫(kù)數(shù)據(jù)集時(shí)，手工查詢無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)跨庫(kù)查詢，單庫(kù)查詢結(jié)果需要人工整合實(shí)現(xiàn)，而基于Power BI工具的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)查詢統(tǒng)計(jì)呈現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。針對(duì)120萬(wàn)條關(guān)聯(lián)測(cè)試記錄進(jìn)行單條件跨庫(kù)查詢，多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)的平均查詢速度為48 ms，而手工跨庫(kù)查詢平均為770 ms，多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)的平均查詢速度為手工跨庫(kù)查詢的16倍。與此同時(shí)，基于Power BI工具的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)應(yīng)用于設(shè)備管理能規(guī)范醫(yī)療設(shè)備檔案管理流程，降低人為文檔交接、查詢、歸檔及備份等日常工作量，可增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性，提高工作質(zhì)量以及醫(yī)院設(shè)備管理質(zhì)量和效率。多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)查詢性能測(cè)試比較見圖3。

圖3 多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)查詢性能測(cè)試比較

本研究基于Power BI工具的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多渠道數(shù)據(jù)源資源整合，能以低耦合性和高擴(kuò)展性方式實(shí)現(xiàn)已有的醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)接，為建立醫(yī)療設(shè)備全生命周期管理創(chuàng)造了平臺(tái)條件。以大數(shù)據(jù)為契機(jī)，轉(zhuǎn)變管理模式，從傳統(tǒng)的被動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)向知識(shí)發(fā)現(xiàn)和信息服務(wù)方向發(fā)展，凸顯了檔案數(shù)據(jù)在醫(yī)療設(shè)備管理中的價(jià)值，提升了醫(yī)療設(shè)備管理的科學(xué)性，為醫(yī)療設(shè)備全生命周期監(jiān)管提供信息支持。

4 結(jié)論

基于Power BI工具工作組件及其處理流程設(shè)計(jì)的多維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了面向醫(yī)療設(shè)備、人員為業(yè)務(wù)主題的多維分析模型，可滿足靈活高效的醫(yī)療設(shè)備信息整合需求以及醫(yī)療設(shè)備管理中普遍存在的數(shù)據(jù)采集、檢索、分析及展示等現(xiàn)實(shí)需求，支持異構(gòu)化數(shù)據(jù)集成及業(yè)務(wù)擴(kuò)展，提高了醫(yī)療設(shè)備檔案管理的科學(xué)性，為醫(yī)療設(shè)備信息化建設(shè)構(gòu)建類似業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供參考。