大数据应用与医学检验平台结合(论文)

大数据应用与医学检验平台结合

摘要： 随着近代社会计算机等科学技术在各个领域的渗入，每个行业也在不断进入自动化操作。检验科自20世纪60年代以来，自动化也渐渐代替了传统检验方式。免疫检验，基因测定等成了新一代检验新宠，这依赖于医疗检验设备的发展与更新。而今后检验医疗设备不仅从临床角度发展便利医疗卫生事业，更从人们生活等卫生事业提高人名生活水平。开篇介绍了现今大数据发展的关键技术，大数据应用与医疗平台结合面向人群、开发计划等。总结了检验设备的发展方向将趋向专一化，灵敏化，微型化，简便化，普遍化，给出了未来大数据应用在人们医疗方面的实用实例。五化发展的基础源泉来自医疗水平发展应用与计算机科学技术自动化的结合，如何做到有机融合，面临的机遇和挑战并存。

关键字：大数据；医疗；检验；设备；发展；典型实例；

Big data applications and future perspectives

Abstract： With the infiltration of modern society such as computer science and technology in various fields, each industry is constantly entering the automated operation. Inspection department since 1960s, automation has gradually replaced the traditional test methods. Determination of gene immunity test, as a new generation of test new favorites, which depends on the development and renewal of medical equipment and the future. Inspection of the medical equipment not only from the perspective of clinical development of medical and health facilities, improve the living level of people from the names of more life health. First introduces the key technologies in the development of big data, big data applications and medical platform based on population development plan. It summarizes the development direction of test equipment will tend to be specific and sensitive., miniature, simple, universal, practical examples of big data applications in the future people health care is given. Five of the foundation of the development from the source With the development of computer application and automation level of medical science and technology, how to achieve the organic integration, facing both opportunities and challenges.
Keywords： Big data; medical equipment; inspection;; development; typical examples;

大数据关键技术
1.1 大数据发展
在数据量方面，近90%的大数据，是近3年产生，全球所拥有的数据总量已经远远超过历史上的任何时期。云计算，物联网，移动互联，社交媒体等新兴信息技术和应用模式的快速发展，促使全球数据量急剧增加，推动人类社会迈进大数据时代。
大数据蕴含大信息，大信息提炼大知识，大知识将在更高的层面、更广的视角、更大的范围帮助用户提高洞察力，提升决策力，将为人类社会创造前所未有的重大价值。但与此同时，这些总量极大的价值往往隐藏在大数据中，表现出价值密度极低、分布及其不规律、信息隐藏程度极深，发现有用价值极其困难的鲜明特征，这些特征必然为大数据的计算环节带来前所未有的挑战和机遇。
1.2大数据分类
专大数据计算方式主要有批量计算和流式计算两种形态。以谷Google的MapReduce的编程模型，开源的Hadoop计算系统为代表的高效、稳定的批量计算系统，已经在实践中取得了显著成果。相对较晚的流式计算，主要呈现出实时性，易失性，突发性，无序性，无限性等特征，对系统提出了很多新的更高的要求。
主要有Twitter的Storm流式数据计算系统，Linkedin的Kafka流式计算系统。
以及结合于两者，基于内存的分布式计算框架Spark，执行效率比MapReduce高，可处理多种不同场景（批量和流式）。
大数据批量计算将数据事先存储到持久设备上，对实时性要求不高，数据的准确性、全面性更为重要的应用场景。大数据流式计算无需先存储，可以直接进行数据计算，对实时性要求很高，但数据的精准度要求宽松的应用场景。
在多数应用场合下可将两者结合起来使用，通过发挥流式计算的实时性优势和批量计算的计算精度优势，满足多种场景在不同阶段的数据计算要求。
基于医用大数据开发应用软件系统
2.1 面向人群
中国已经成为世界上最大的老龄化国家，60岁以上人口近两亿。人口老龄化的今天，慢性病，传染病，癌症成为新的多发疾病。老人基数大，且增长速度快，养老制度不健全，障碍问题突出，家庭支持功能弱化。如何有针对的赡养老人、对老人提供医疗救助服务，是如今社会面临的问题。基于医用大数据分析系统和应用软件开发，缓解子女无暇照料老人的压力，为老人的家庭养老提供服务保障。缓解社会的养老压力，促进社会和谐，提高居民的幸福指数，实现“老有所养、老有所医、老有所为、老有所学、老有所教、老有所乐”的目标。
2.2 开发计划
临床检验，医学检验，基因工程的快速发展，呈现简单、简便、简捷等优点，综合医学检验设备的发展现状，及医疗设备未来的发展趋势，推进医用设备和应用软件的更好结合，融合大数据分析，实现“小病在家治，大病早预防”为初衷的目标。此外，医疗检验设备还呈现出检验设备专一化，灵敏化，微型化，简便化，普遍化。下面就五个“化”，提出与大数据结合的具体应用实例平台。
医疗检验设备专一化
3.1 专一化
专一化指的是设备与疾病检测的一一对应。这一发展基础来自于医疗技术的最新发展，医疗设备对该疾病的检测能力。目前临床检验设备得到迅速发展，对疾病的早发现早诊断做出了重要贡献，为疾病的控制掌握了黄金时间，可对其做出及时预防与治疗。医疗检验设备与疾病的检测的正确对接，避免了诊断的偏移。而今应用于日常生活后，便于人们及时对疾病的定位与了解，做出相应处理措施。
3.2 区别相似度较高的疾病实例
采集不同病症的临床表现数据，通过多因素检测综合分析实现，达到疾病与特征专一化，获取病症特征的最佳，最短途径，实现对疾病的精准定位。例如，利用餐前餐后分泌物等制备相应试剂或仪器设备对肠胃炎的诊断，以达到对肚子痛的准确定位及初步处理与避免。专一化的功能实现可通过相应的功能选择执行，使用时可选择不同部位或者疾病类型与检测结果进行匹配，若相符度在参考范围之内即可诊断。专一化优势在于区别相似度较高的疾病，避免误诊对疾病的发展进程的促进，造成疾病的恶化。
医疗检验设备的灵敏化
4.1 灵敏化
灵敏化指的是通过检验设备检出疾病的能力。灵敏化不仅决定于疾病相关因子对疾病的特定反应能力，还决定于仪器设备的敏感度。因此，设备的精密要求是极高的。目前我国检验设备比较先进精确的大都从国外进口，仪器设备的花费是非常高。因此，我国的仪器制造技术需要进行大幅度的改进，对血液，汗液等体液甚至是头发，皮肤，汗液等相关物质的检测能力才能有大的提升。未来的检验设备灵敏化的实现不仅是检测的物质的结合或反应能力提升，还应是寻求更适合于检验设备的试剂或器材，组合出更适合检测的相关设备。基因方向也是更高灵敏化的新选择。21世纪是基因的世纪，随着基因检测技术的不断成熟，其应用也越加的广泛。当基因技术与先进检验设备结合，不断的提高了对疾病的检测甚至预测能力。灵敏化还包括微量反应，只需要极少的标本即可做出相应诊断，这对于标本的采集与制备无疑是新的福音。
4.2 区别变化不明显的疾病实例
通过灵敏化设备检测，信息的采集更加容易，数据获得更加实时高效，得到微观的数据变化，绘制一系列参数变化周期拓扑图。通过可视化窗体，给患者提供直观的数据图谱，帮助患者更好的控制，加强自我管理，自我预防。灵敏化的功能使用时可选择易采取到的标本进行检验，与正常范围进行比对，若结果在疾病变化范围内即可诊断。灵敏化优势在于区别变化不明显的疾病，避免错过疾病的最佳治疗时间，造成疾病的恶化。
医疗检验设备的微型化、简便化
5.1 微型化
微型化指的是医疗检验设备体积的不断袖珍化发展。目前应用于临床的医疗设备主要应用于大批量标本的自动化检测，体积较为大型，而不适用于日常生活。而未来生活中的检验设备是一种能随身携带，随时随地检测，没有过多的外界硬件的需求与干扰。微型化方向需要克服的两大技术是简略性与精密性。简略性是指仪器设备的缩减改进，通过最直接了当的方式准确的测出疾病，当然，其实现也与当代医疗卫生事业发展密切相关。而精密性则指的是器材的微型，当今微型机器人，微型芯片技术的发展则增加了其实现的可能性。微型化一定角度上来说符合生态化发展，主要为其原料的节约性。微型化也意味着检测标本的微量，这与其灵敏度息息相关。标本的微量也便于日常检测的进行及提高可重复性。
5.2 简便化
简便化指仪器设备的使用简单便利。体现在检验方式简单，标本易于采集准备，检测结果迅速等诸多优点。例如糖尿病人血糖的监测，随着人民生活水平的不断提高，糖尿病不再是富贵病，而是呈现普遍化发展，然而这种目前还没有完全治愈方法，终生需要随时监测血糖以保证病人的生活质量。另外，检测的简便化还可用于筛查某些相关疾病，对疾病做到早发现，早治疗的目的。由于其使用范围广，故对技术水平的要求应随之降低。检测的简便性让更多病患或者健康人能自己了解自身情况，降低疾病对人类身体的危害程度，尤其是近年来发病率急剧升高的某些慢性疾病高，如各种癌症，高血压，冠心病等。
5.3 自我管理，自我预防，自我医疗的疾病实例
2015年发明的目前最前沿的非侵入式血糖侵入系统SymphonyCGMsystem实现了方便、持续、准确、实时监测连续血糖。因此，检验仪器的简便性极其重要，由于血糖浓度需要经常且较精确的保持一定的浓度，故检验仪器的使用微型化，简便化便于检测疾病的发生发展，控制病情的进展。可实现自我管理，自我预防，自我医疗。
医疗检验设备的普遍化
6.1 普遍化
普遍化指的是医疗检验设备将来使用的范围将普及普通个人及家庭，实现疾病的全民监测。随着检验设备专一化，灵敏化，微型化，简便化的实现，必将推动着使用普遍化的发展。当科技水平达到一定程度，人民消费能力上涨，疾病监控意识的深入，人们将愈加关注自身健康的发展。而医疗检验设备改装进入寻常百姓家将促进全人民体质的增强，提高人们的生活质量，让人们更好更幸福的享受这个世界创造的成果。而普遍化以意味着，仪器设备的制造原料的大量消耗，故需要解决的技术难关既是新型可循环使用无公害或低毒原料的发现与开发利用。
6.2 走进寻常百姓家
普遍化的使用还可通过互联网技术的传播与交流，更是利于数据的收集与分析。开发出符合用户需求，实现全民普及的在家足不出户强身健体，控制疾病。检验设备的普遍化利用后还方便了人类对相关疾病的分布或特点的研究及新的疾病的预测与防范。
医疗平台结合实例
7.1 社会医疗现状
医疗资源大部分80%集中在省市区，大医院资源又集中在30%三甲医院，优质的医疗和医生资源过度集中，百姓不管大病小病都会选择去省市的大医院，一则大医院本是负责重大疾病救治的，不但浪费了大医院的优质资源，还增加了医院和医生的负担。二则需要紧急治疗的患者因为不能及时享受到优质的资源，导致病情的加重。本都是为了能够看好病这一条原因，最后导致普通疾病治疗的成本攀高，大病急病治疗的延误，对于百姓整体健康水平的提高是及其不利的。[3]
7.2 预测疾病
错误的饮食和生活习惯，环境改变，生活压力大等元素均会导致疾病生成，每一个疾病都不存在巧合，有果有因。不同于google通过搜索词预测流感趋势，预测疾病是通过医院对过往病人疾病及生成原因的大数据分析，预测一个人处于现在的生活状态下会得哪一种疾病何时会得。
7.3 预防疾病
美国强生OTDMS糖尿病管理软件，通过直观的数据图谱，显示2型糖尿病患者的先关血糖数据，帮助糖尿病患者更好的控制血糖，加强自我管理，自我预防。起到了很好的效果[2]。通过大数据整合，对患者的病情分析，给患者提供正确医疗建议，有助于患者方便快捷的实现自助式医疗服务，能够起到很好的预防疾病及其并发疾病。
7.4 精确医疗救助
中国已经成为世界上最大的老龄化国家，60岁以上人口近两亿。老人基数大，且增长速度快，养老制度不健全，障碍问题突出，家庭支持功能弱化。如何有针对的赡养老人，或者对老人提供医疗救助服务，是如今社会面临的问题。通过社区，居委会，福利院等机构对当地的老人，如年龄，居住地，健康状况，疾病状况等进行登记。老人可通过手机软件，简单操作发送求助信息，得到针对性的医疗救助，附近的医院单位进行及时看护、治疗，防止意外的发生，不错过最佳的治疗时间。
7.5 语音识别指定医疗方案
通过引导语音交流，判断疾病可能性的打分制，提供医疗指导方案，解决医患比例严重不足，小病可以自动化处理过程。通过语音引导，比如第一步询问哪里不舒服或者哪里有疼痛，根据患者的回答进一步缩小一定范围，通过进一步的询问，最终根据后台大数据系统得到可能的病例分析，给出相应的打分，比如肠胃炎80%，胃溃疡50%…并给出各个结果的相应其他症状，并给出推荐治疗，或进一步检查方案。最终减轻小病的医生诊治，减轻医生负担，合理利用和分配医院资源。
总结
大数据在金融银行业、互联网、物联网等场景的应用中取得了显著的成效，但是因为医疗行业的特殊性特征，医疗检验设备的复杂，标本采取的困难度，使得其在大数据应用与医疗方面的结合有着明显的不同，也使得当前大数据的计算应用，及相关医疗设备无法满足现有的需求，在专一、灵敏、微型、简便、普遍化等方面带来诸多新的技术挑战。
本文从医疗设备的发展趋势特征切入，以大数据的研究和应用为核心，系统的梳理和分析了当前医疗检验设备系统的研究和发展现状，从数据的角度分析了大数据和医疗检验设备在关键技术上进行优化结合。
可以看出，大数据计算的研究和应用仍处于很不成熟的阶段，这与其广泛的市场需求和应用前景很不吻合，为了促进大数据应用和医疗平台的结合有助于提高全民健康，提升百姓幸福指数，做到精准治疗，足不出户治疗，走进寻常百姓家。医疗检验设备的发展和大数据在未来的应用必将更加广泛，如何获取大数据，掌握大数据，提取大数据，整合大数据，关系到人们未来生活的方方面面，开发部署测试并优化面向医疗应用领域的大数据计算应用，将进一步推动整个社会跨时代的发展。

[1]国统调查报告网.2013-2018年中国临床检验设备发展现状及投资价值研究分析预测报告.2016-02-17[20
16.02.17].http://wk.baidu.com/view/bd10aae304a1b0717ed5dd1f. [2]医药互联网研究.2015年移动医疗取得突破性发展的十大设备.2015-12-31[2016.02.17].http://m.sohu.com/n/433215451.
[3]陈根.互联网+医疗融合.互联网+”医疗的基础——大数据[书籍].2015年9月14日 .[2016.03.01].