吳夢，李澤鈺，謝羽雯，陳麗韻，田孝鵬，朱文娟

1.上海杉達學院 信息科學與技術學院，上海 201209；2.蘇州大學附屬第一醫(yī)院 血液科，江蘇 蘇州 215006；3.江蘇省血液研究所，江蘇 蘇州 215006；4.國家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學研究中心，江蘇 蘇州 215006

引言

隨著國家《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》的逐步落地[1]，國家衛(wèi)健委、國家中醫(yī)藥管理局所印發(fā)的《互聯(lián)網(wǎng)診療管理辦法（試行）》《互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院管理辦法（試行）》等[2]監(jiān)管規(guī)定的逐步實施，“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”模式逐步被納入政府監(jiān)管并逐漸成為一種新型醫(yī)療服務業(yè)態(tài)。隨訪信息系統(tǒng)的建設和應用作為“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”的重要組成部分，是患者從診療到預后再到康復的整個過程的信息傳輸紐帶，發(fā)揮了促進醫(yī)患溝通的積極作用[3]。造血干細胞移植（Hematopoietic Stem Cell Transplantation，HSCT）作為一種治療惡性血液病的手段已日趨成熟，但移植術后早期感染是其常見并發(fā)癥，已成為HSCT患者死亡的主要原因之一[4]，由于HSCT術后需要關注的因素相比于其他疾病更加復雜，且治療周期、用藥周期以及康復周期均更長，因此傳統(tǒng)的電話隨訪、信件隨訪等方式缺乏實時性、系統(tǒng)性和可監(jiān)督性，不僅隨訪效率低，且數(shù)據(jù)管理較為不便[5]。針對這一類型患者開發(fā)專用的隨訪系統(tǒng)可以彌補傳統(tǒng)通用型隨訪系統(tǒng)的諸多缺點，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)管理為中心的智能化隨訪和數(shù)據(jù)可視化服務，服務醫(yī)院臨床診療。同時，該系統(tǒng)運用信息化手段支撐開展臨床科研創(chuàng)新，是醫(yī)院信息化的重要內容。

1 系統(tǒng)需求分析

在國內針對醫(yī)院隨訪系統(tǒng)的設計與應用，近年來有多個方案被提出[6-11]。在整體方案上，葉晨等[6]提出了智能化患者隨訪管理系統(tǒng)方案；曾霞等[7]提出了“互聯(lián)網(wǎng)+隨訪應用系統(tǒng)”方案；劉亞寧[8]提出了面向醫(yī)療的隨訪系統(tǒng)這一通用型解決方案。在技術方案上，胡名堅等[9]提出了以Web技術為基礎的Java EE方案；邢魯民等[10]采用了輕量級Java集成Spring、Spring MVC結合Spring Data的開發(fā)框架；陳洞天等[11]則提出了基于SPA技術的網(wǎng)絡隨訪系統(tǒng)。

由于本系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)為臨床診療和臨床科研所需，且具有一定的特殊性，所以在需求分析階段需要貼合并兼顧二者需求，從特殊的使用與應用場景出發(fā)，設計并實現(xiàn)數(shù)據(jù)標準化、系統(tǒng)智能化、平臺多元化的HSCT術后專用隨訪系統(tǒng)。

1.1 隨訪數(shù)據(jù)管理及可視化需求

HSCT患者術后臨床隨訪基礎數(shù)據(jù)主要包括基本信息、移植類隨訪信息和生存信息3個主要部分?；拘畔⑴c通用隨訪系統(tǒng)類似；移植類隨訪信息則是針對HSCT患者特殊設計；生存信息模塊則為本系統(tǒng)的新增需求，原因是HSCT患者病情復雜多樣，生存狀態(tài)需實時更新。綜上，臨床類隨訪數(shù)據(jù)具體分為患者基本信息、初診分型、移植信息、植入信息、感染情況、移植抗宿主病信息等模塊。

對于數(shù)據(jù)可視化部分，針對隨訪數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，對基本病例特征、診斷數(shù)據(jù)加以統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)生存曲線、柱狀圖或直方圖等多類型、多維度的可視化展示。此外，對HSCT患者的治療周期、移植周期、感染情況、移植物抗宿主病等方面進行長期觀測和圖形化展示，以研究為目的，促進此類疾病診療水平的提高。

1.2 系統(tǒng)功能需求

為滿足以上隨訪數(shù)據(jù)管理和可視化需求，本系統(tǒng)平臺包括如下主要功能：系統(tǒng)管理（用戶的錄入、編輯與權限管理等）、隨訪信息管理（隨訪信息的添加、刪除與修改等）和數(shù)據(jù)可視化管理（生成、組合可視化效果圖等）。系統(tǒng)使用者則分為系統(tǒng)管理員、臨床醫(yī)生、科研人員和患者4類。系統(tǒng)管理員主要負責系統(tǒng)的人員管理與權限控制；臨床醫(yī)生主要使用隨訪信息系統(tǒng)進行增、刪、改、查等操作，此外，由于醫(yī)生有門診和住院兩個工作環(huán)境，系統(tǒng)需要提供客戶端和網(wǎng)頁端兩種訪問方式；數(shù)據(jù)可視化模塊為醫(yī)生和科研人員提供相關可視化信息服務；患者可以登錄系統(tǒng)查看自己的隨訪信息。整個系統(tǒng)的用例圖如圖1所示。

圖1 隨訪系統(tǒng)UML用例圖

2 系統(tǒng)構架與設計

C/S和B/S是當前各類信息系統(tǒng)建設中使用較為廣泛的模式，采用C/S和B/S模式相結合的系統(tǒng)構架，可以充分發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)越性[12]。此模式在社區(qū)遠程健康輔助平臺[13]上已有成功應用。根據(jù)需求分析的結果，結合本隨訪系統(tǒng)的實際使用場景，整個系統(tǒng)設計一個數(shù)據(jù)庫管理模塊，選用基于Windows Server 2012 R2操作系統(tǒng)+SQL Server 2014的數(shù)據(jù)庫方案，隨訪信息管理子系統(tǒng)使用基于微軟.NET平臺的C/S與B/S混合模式，數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)采用基于Python的網(wǎng)頁模式。總體構架如圖2所示。

圖2 隨訪系統(tǒng)總構架圖

2.1 隨訪信息系統(tǒng)的設計

由于此隨訪系統(tǒng)需混合使用客戶端和網(wǎng)頁端兩種模式，所以在系統(tǒng)構架設計上采用了基于同一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的B/S與C/S混合模式。C/S端使用Windows Form App開發(fā)，基于.NET Core平臺并且使用Entity Framework這一高效關系映射器（O/RM）[14]；B/S端則采用最新的基于ASP.NET Core技術和WebAssembly部署的Blazor技術[15]，此項技術可使用.NET生成交互式客戶端WebUI框架[16]，在服務器端與客戶端之間共享應用邏輯，且支持移動瀏覽器在內的多種瀏覽器。

在功能上WinForm客戶端穩(wěn)定性較強，承擔隨訪數(shù)據(jù)的增、刪、改、查全部功能和系統(tǒng)管理員相關功能的實現(xiàn)?；贐lazor的網(wǎng)頁端，則主要負責數(shù)據(jù)的查詢工作，后期逐步擴展其他功能。系統(tǒng)設計圖如圖3所示。

圖3 隨訪信息系統(tǒng)設計

2.2 數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的設計

數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源來自隨訪信息系統(tǒng)，所以使用同一個SQL Server數(shù)據(jù)庫。根據(jù)隨訪數(shù)據(jù)，使用NumPy和Pandas庫先進行數(shù)據(jù)預處理，然后使用Matlibplot和Pyecharts庫[17]進行數(shù)據(jù)可視化圖形的繪制，實現(xiàn)臨床和科研所需的生存曲線圖、柱狀統(tǒng)計圖等圖形。數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)采用組件模式，可以靈活增加或減少可視化圖形的種類，展示形式采用網(wǎng)頁模式，使用了Django基礎架構，并利用原生前端開發(fā)工具和Bootstrap前端框架來進行前端頁面的搭建，支持PC端和移動端設備。數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設計流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)設計

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1 隨訪病例資料選取

隨訪病例選取某醫(yī)院34例進行HSCT的患者資料作為系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)。患者基本信息從相關系統(tǒng)中獲取，具體的隨訪信息由臨床醫(yī)生進入系統(tǒng)填寫。

3.2 隨訪信息系統(tǒng)實現(xiàn)

隨訪信息系統(tǒng)主要實現(xiàn)了兩大模塊：系統(tǒng)管理模塊（用戶登錄、添加用戶、修改用戶、權限管理、修改密碼等）和隨訪信息管理模塊（查詢、添加、刪除、修改、刷新等）。隨訪信息系統(tǒng)主界面如圖5所示，系統(tǒng)管理模塊與通用型隨訪信息系統(tǒng)相似，實現(xiàn)用戶管理的相關功能。主界面左側可列出系統(tǒng)隨訪信息，右側則根據(jù)選中的信息條目列出隨訪信息概要。界面上方有簡易的查找功能，可以通過姓名、年齡和性別進行查找，支持模糊查詢。

圖5 隨訪信息系統(tǒng)主界面

隨訪信息系統(tǒng)患者信息添加和修改界面為系統(tǒng)獨立子窗口，主要包括HSCT患者相關專有隨訪數(shù)據(jù)，分為以下幾個部分：① 患者基本信息：編號、姓名、性別、年齡；② 患者初診MICM分型信息：初診時間、骨髓形態(tài)、免疫分型、染色體、融合基因、基因突變等信息和指標；③ 移植前基本信息：化療方案、病程、移植前狀態(tài)；④ 移植基本信息：移植時間、移植方式、供體信息、預處理方式、移植物（臍血、骨髓、外周干）；⑤ 植入信息：中性粒植入時間、血小板植入時間；⑥ 感染信息：巨細胞病毒（Cytomegalovirus，CMV）、EB病毒（Epstein-Barr Virus，EBV）、結核（Tuberculosis，TB）、乙型肝炎病毒（Hepatitis B Virus，HBV）、時間；⑦ 移植抗宿主?。簳r間、累及器官、分級、治療、轉歸。具體添加和修改患者信息的展示界面如圖6所示。

圖6 隨訪信息系統(tǒng)患者信息添加和修改界面

基于Blazor開發(fā)的網(wǎng)頁端，支持多平臺與多終端，可在移動手持設備、PC設備使用不同瀏覽器查詢隨訪信息數(shù)據(jù)，支持通過患者姓名或編號進行模糊查詢，有基本的添加和修改功能，有利于臨床醫(yī)生在查房、患者復查等環(huán)節(jié)隨時隨地使用本隨訪系統(tǒng)進行隨訪數(shù)據(jù)管理；同樣，患者也可以通過登錄本系統(tǒng)，查看自己的隨訪信息。基于Blazor的網(wǎng)頁形式數(shù)據(jù)查詢界面如圖7所示。

圖7 基于Blazor的隨訪信息系統(tǒng)展示界面

3.3 數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)實現(xiàn)

數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)平臺主要從患者整體樣本上進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)挖掘，并呈現(xiàn)出可視化圖形，每次加載并刷新實時的數(shù)據(jù)進行計算和繪圖。本系統(tǒng)實現(xiàn)了以下3個主要的可視化功能模塊。

（1）疾病類型統(tǒng)計圖：此圖為常規(guī)柱狀圖，統(tǒng)計隨訪信息管理系統(tǒng)中不同種類免疫分型[急性髓細胞白血?。ˋcute Myelogenous Leukemia，AML）、急性淋巴細胞白血病（Acute Lymphoblastic Leukemia，ALL）、骨髓增生異常綜合征（Myelodysplastic Syndrome，MDS）、慢性髓細胞性白血病（Chronic Myelogenous Leukemia，CML）、非霍奇金淋巴瘤（Non-Hodgkin Lymphoma，NHL）]的數(shù)量，柱狀圖與統(tǒng)計表中標注各類型病例數(shù)。臨床醫(yī)生和科研人員可以通過此圖觀察不同疾病之間的比例情況。

（2）死亡-復發(fā)時間圖：此圖基于橫向堆疊型柱狀圖，有“緩解中”“復發(fā)”和“死亡”3種狀態(tài)，通過此圖可以較為清晰地觀察所有患者的整體康復情況。統(tǒng)計表中顯示具體的數(shù)據(jù)。

（3）生存曲線圖：在臨床數(shù)據(jù)的研究中，生存曲線是常用圖片之一，用以描述各組患者不同的生存狀況。本系統(tǒng)可以繪制標準的生存曲線圖，以生存比例作為縱坐標，生存時間作為橫坐標，實時繪制生存曲線。本研究選取AML和ALL兩組數(shù)據(jù)進行自動繪圖并生成中位生存時間、3年總生存期（Overall Survival，OS）率等統(tǒng)計數(shù)據(jù)對比表格。

基于網(wǎng)頁形式的數(shù)據(jù)可視化展示如圖8所示。

圖8 隨訪信息數(shù)據(jù)可視化平臺

4 應用效果

系統(tǒng)中34例HSCT術后隨訪患者為2012—2016年接受HSCT治療的血液病患者，年齡3～43歲，平均年齡（25.20±8.72）歲。通過隨訪信息數(shù)據(jù)可視化平臺智能生成的疾病類型統(tǒng)計圖/表、死亡-復發(fā)時間圖/表、生存曲線圖/表，可以實時查看其相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)的結果：① AML 14例，ALL 13例，其他7例；② AML組與ALL組的中位生存時間分別是7.5和8.1個月，患者的3年OS率分別為69%和63%；③ 每例患者的死亡-復發(fā)具體信息以及樣本總體趨勢。

隨機選取HSCT術后隨訪系統(tǒng)上線前、后各25例患者作為研究對象，將系統(tǒng)上線前就診患者的問診與Excel表格手動錄入隨訪數(shù)據(jù)的時間設為對照組，系統(tǒng)上線后就診患者的問診與系統(tǒng)在線錄入隨訪數(shù)據(jù)的時間設為觀察組。同時，針對本隨訪系統(tǒng)上線前的Excel+SPSS繪圖模式與上線后的系統(tǒng)自動生成模式所使用時間的不同做了比較。采用SPSS 25.0軟件進行統(tǒng)計分析，使用兩獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。如表1所示，觀察組的問診與錄入信息平均時間、數(shù)據(jù)可視化完成平均時間兩項指標均顯著高于對照組（P＜0.05）。

表1 系統(tǒng)上線前后隨訪工作完成時間比較（n=25）

5 討論與總結

通過查閱近年來國內外HSCT相關研究報道發(fā)現(xiàn)，原始數(shù)據(jù)加專用統(tǒng)計軟件仍然是目前主流的分析模式，王園園等[18]、付春梅等[19]和明茜等[20]的研究均使用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。Isfan等[21]使用了STATA統(tǒng)計軟件，Giménez等[22]使用了R-software統(tǒng)計軟件。隨著本研究HSCT術后隨訪系統(tǒng)的應用，改變了原先隨訪數(shù)據(jù)維護依賴于原始紙質表格或Excel等電子表格的工作模式，利用客戶端和網(wǎng)頁端兩種方式管理隨訪數(shù)據(jù)，查詢、添加、刪除和修改數(shù)據(jù)的速度、效率和準確度，相較于舊工作模式均有大幅度提升。隨訪系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化平臺則改變了使用SPSS或STATA等統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析、處理與繪圖的工作模式，通用的常規(guī)類型圖片和表格可在平臺中一鍵智能生成，大幅提高了科研工作的效率。此外，可視化平臺采用組件模式，具有良好的可擴展性，未來可以根據(jù)實際需求添加各類型圖表。

本系統(tǒng)為初始試運行版本，存在以下的不足和有待改進之處：① 與醫(yī)院主要信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫關聯(lián)程度不夠，例如，尚未與醫(yī)院HIS、門診系統(tǒng)、掛號系統(tǒng)關聯(lián)有關患者的基本信息；② 隨訪數(shù)據(jù)的統(tǒng)計信息和指標有待進一步完善；③ 如何進一步利用隨訪數(shù)據(jù)，開發(fā)輔助診斷等功能。

未來，基于本研究初步的研究成果，可針對HSCT與血液系統(tǒng)專病診療全流程構建基于大數(shù)據(jù)技術和區(qū)塊鏈技術的應用解決方案，建設多維度、多視角、全周期的HSCT全流程數(shù)據(jù)管理方案，以滿足臨床和科研需求，進而推動未來智能醫(yī)療領域的高質量發(fā)展。