- 醫療健康人工智能應用案例集
- 張學高 胡建平
- 2122字
- 2021-12-17 23:13:43
（一）基于大數據的糖尿病智能管理處方系統
應用單位：福建醫科大學附屬第一醫院
涉及科室：內分泌科
疾病種類：糖尿病及其并發癥
案例簡介：基于大數據的糖尿病智能管理處方系統，目前已經在福建醫科大學附屬第一醫院落地應用。本案例屬于產品應用項目，應用科室為內分泌科，主要針對糖尿病及其并發癥。系統設計過程中有8位計算機專家、19位醫生及護理專家參與，涉及計算機視覺、自然語言處理、機器學習、知識圖譜等相關人工智能技術。通過該系統的建設和應用，將教育管理流程標準化、電子化，支持醫護人員開設糖尿病教育管理門診，醫護人員使用系統為患者提供首診評估、個性化自我管理處方、管理團隊跟蹤隨訪以及居家全程智能跟蹤管理服務，幫助科室提高教育管理效率和規范性，實現院內外糖尿病管理一體化。項目實施后，所有住院和門診管理患者都進行建檔，共收集了217 351名患者的數據。包括血糖數據23 791條、檢驗檢查數據822 870條、隨訪數據3 697條、血糖異常干預數據12 422條。
1.案例背景
流行病學調查顯示，我國成年人2型糖尿病患病率9.7%～11.6%，已成為全球糖尿病患者最多的國家。糖尿病作為慢性終身性疾病，并發癥高達100多種，是目前已知并發癥最多的一種疾病，致殘、致死率高。在2型糖尿病患者中，單純血糖異常的患者僅占27.9%，同時存在“兩高”或“三高”的糖尿病患者已高達70%以上，超過50%的患者血糖水平控制不達標，僅有5.6%的患者血壓、血脂、血糖水平同時控制達標。糖尿病危害主要源于并發癥，尤其慢性并發癥，是患者致殘、致死的主因。糖尿病作為一種慢性終身性疾病，糖尿病患者生活質量的提高有賴于管理，已成為全球共識（圖3-1）。
圖3-1 案例背景
《中國2型糖尿病防治指南（2017年版）》指出：“生活方式干預是2型糖尿病的基礎治療措施，應貫穿于糖尿病治療的始終。如果單純生活方式不能使血糖控制達標，應開始單藥治療。”目前，我國糖尿病生活方式干預（教育管理）存在教育內容不規范、形式單一、效率低、無法評估教育效果等諸多問題，但核心是如何使生活方式干預像藥物干預一樣安全、科學、有效以及可處方、可定量和可評價。
2.案例亮點
智能管理處方系統以糖尿病指南和專家共識為依據，建立標準化的教育內容體系、符合臨床需求的規范化教育管理流程；為患者提供基于數據的個性化糖尿病管理處方內容以及全程智能化服務支持，同時還提供多種患者管理、溝通方式，實現醫患實時溝通；提供患者居家智能化跟蹤管理服務，使患者管理數據可跟蹤、效果可評估，打通院內-居家的教育管理閉環（圖3-2）。
圖3-2 案例亮點
基于大數據的糖尿病智能管理處方系統通過分布式計算框架、自然語言處理技術、文本挖掘、聚類算法將采集到數據提取相關特征，將相關特征輸入深度學習算法，形成糖尿病患者畫像模型，糖尿病及并發癥評估預測模型，知識圖譜及精準干預技術。
系統將171份國際和國內涵蓋糖尿病及相關并發癥的指南和共識中的要義轉換成數字醫學規則；圍繞糖尿病個體化控制目標，利用飲食、運動、監測、用藥及學習“五駕馬車”建立結構化數據、標準化標簽的2型糖尿病知識庫；以生活方式干預為核心，遵循醫護人員糖尿病教育管理的客觀過程，為醫護人員及患者提供處方化、智能化和全程化的糖尿病管理及服務支持。通過收集患者糖尿病影響因子，結合用戶畫像模型及機器學習預測算法，建立患者檔案、評估體系，指導患者正確飲食、運動、血糖監測、足部護理等，把促進患者行為改變的努力變成一個個“處方”發給患者，讓它如一片片藥物那樣的治療方式向患者提供治療方案；對“處方”進行指導、跟蹤，對患者進行智能化、個性化正向干預，從而改變患者臨床治療指標和行為，改善臨床治療結局。
3.應用成效
國家級疾病預防控制機構和多個醫學臨床中心對項目成果進行了有效性評估驗證、臨床應用和轉化推廣。其中，臨床醫院應用表明：通過糖尿病管理處方及3個月的管理服務，使患者糖化平均下降1.05%、BMI（體重指數）平均下降1.1；中國疾病預防控制中心有效性評估表明：通過6個月干預，使患者糖化血紅蛋白平均下降1.84%，相當于最強的口服降糖藥療效。按照行業共識：糖化血紅蛋白每下降1%將為每名糖尿病患者節約200美元/月的醫療費用支出，任何與糖尿病相關的終點事件發生風險將降低21%，心肌梗死風險將降低14%，腦卒中風險將降低12%，外周血管疾病導致的截肢風險將降低43%，心衰風險將降低16%。因此，該項目臨床技術指標將有可能顯著降低醫療和醫保費用支出，更重要的是能夠延緩并發癥的發生發展。
本項目得到了國家藥監部門的注冊批準（二類醫療器械注冊證）和生產許可；在全國452家醫院大規模臨床應用，其中在福建醫科大學附屬第一醫院開展了重要試點；得到了2個國家級項目和7個省市級項目資助，參加了國家重點研發計劃——歐盟“地平線2020”計劃項目，成功將AI數據引擎及數字化療法等技術和經驗輸出為中國-歐盟開展手機APP預防管理阿爾茨海默病解決方案。被聯合國項目事務署作為“人工智能在慢性病管理中的應用典型案例”。
4.專家點評
醫院醫生反饋：“利用電子平臺，讓信息收集、處方生成以及評估、智能分析更加方便可行。一些知名的糖尿病管理中心，還在使用紙質處方，效率低、再次進行評估時很麻煩。互聯網時代，智能化的處方管理系統可以收集患者信息、進行患者評估，智能生成處方管理，可以大大提高處方管理效率。”