謝金柱，胡銀環(huán)，金新政

（華中科技大學(xué)健康信息資源研究中心，湖北 武漢 430030）

智慧健康與大數(shù)據(jù)

謝金柱，胡銀環(huán)，金新政*

（華中科技大學(xué)健康信息資源研究中心，湖北 武漢 430030）

智慧健康離不開數(shù)據(jù)的支撐，隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展以及智慧健康模式的興起，大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧健康中的重要性日益凸顯。本文從智慧健康與大數(shù)據(jù)的概念及特點(diǎn)出發(fā)，分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧健康中的綜合應(yīng)用。

智慧健康；大數(shù)據(jù)

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們健康需求的擴(kuò)大，更全面更智慧的健康服務(wù)成為每位居民的切實(shí)需要。近幾年，信息通信技術(shù)不斷完善，云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理挖掘等技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展，健康服務(wù)也逐漸智能化、智慧化。智慧健康，作為智慧城市建設(shè)中的重要一環(huán)，是醫(yī)療事業(yè)、健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。

大數(shù)據(jù)是智慧健康的重要信息基礎(chǔ)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)采集、挖掘分析與處理健康信息，衛(wèi)生信息平臺(tái)的決策者與建設(shè)者便于對(duì)居民健康數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，為健康服務(wù)消費(fèi)者提供更個(gè)性化、智慧化以及高效性的服務(wù)，提高居民健康水平。

1 智慧健康概述

IBM《智慧的城市在中國(guó)》白皮書［1］中提出的智慧城市，能夠?qū)Π簿印⑨t(yī)療、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)等活動(dòng)的各種需求，做出智能響應(yīng)的城市生活。在這一過程中，需要充分運(yùn)用信息通信技術(shù)，感知、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。智慧健康，作為智慧城市建設(shè)中的重要一環(huán)，也是電子健康信息技術(shù)和智慧城市相結(jié)合的產(chǎn)物，其建設(shè)與發(fā)展離不開大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐。

面臨我國(guó)醫(yī)療健康領(lǐng)域中亞健康、慢性病群體數(shù)量的擴(kuò)大以及龐大老年群體的社會(huì)護(hù)理需求增大的挑戰(zhàn)，智慧健康的提出為解決這一難題提供了新的出路。目前各地對(duì)智慧健康正展開如火如荼的研究，但對(duì)其概念還未形成統(tǒng)一、權(quán)威的界定。Solanas［2］等學(xué)者在其研究中對(duì)智慧健康以及電子健康和移動(dòng)健康進(jìn)行了界定區(qū)分，電子健康產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)范圍廣，包含了移動(dòng)健康與智慧健康。作為電子健康的一部分，智慧健康與移動(dòng)健康存在重合部分。世界衛(wèi)生組織提出移動(dòng)健康作為電子健康的一部分，主要通過移動(dòng)技術(shù)提供衛(wèi)生服務(wù)和信息。倪榮等［3］認(rèn)為智慧健康是通過對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用和信息資源的深度挖掘，建立覆蓋城鄉(xiāng)居民和各級(jí)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的信息化保障系統(tǒng)，對(duì)居民健康進(jìn)行更智慧地分析，并提供疾病預(yù)警與決策支持。綜合以上觀念，本文認(rèn)為，“智慧”是一種能迅速、靈活、正確地理解和解決事物的能力?！敖】怠卑ㄉ眢w健康、心理健康、社會(huì)適應(yīng)良好和有道德。因此智慧健康可以理解為以智能技術(shù)、健康技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)為支撐的，為人類健康提供服務(wù)功能的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)［4］。

圖1 協(xié)同與智慧化特征

智慧健康具有以下特征：

（1）感知與互聯(lián)：通過嵌入式智能設(shè)備以及可穿戴設(shè)備等智能傳感設(shè)備，采集個(gè)人的各項(xiàng)生理指標(biāo)、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、起居狀態(tài)等健康信息并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過互聯(lián)網(wǎng)連接智能傳感設(shè)備，智能存儲(chǔ)、管理并使用這些健康信息。

（2）泛在化：運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及無(wú)線感知穿戴設(shè)備等技術(shù)，在時(shí)間上，連續(xù)、隨機(jī)、定期的監(jiān)測(cè)生命體征與健康服務(wù)，空間上，無(wú)論靜止的地點(diǎn)還是移動(dòng)的空間，都可以實(shí)行監(jiān)測(cè)，為智慧健康的建設(shè)提供信息支持。

（3）協(xié)同與智慧：在信息基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及挖掘分析，開展智能化的健康服務(wù)。（如圖1）

（4）以人為本：智慧健康將人類的健康作為長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)，以個(gè)體為信息采集對(duì)象，并對(duì)其健康進(jìn)行跟蹤分析處理與反饋，創(chuàng)建一個(gè)平臺(tái)將健康服務(wù)提供者（醫(yī)生、護(hù)士、醫(yī)院養(yǎng)老服務(wù)者等）與需求者（健康人、患者等）融合起來(lái)，滿足個(gè)性化的健康需求，提供針對(duì)性的定制衛(wèi)生健康服務(wù)。

2 大數(shù)據(jù)

隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，全球數(shù)據(jù)容量也正飛速膨脹。國(guó)際數(shù)據(jù)中心（IDC）預(yù)估全球數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量將在未來(lái)十年增長(zhǎng)50倍［5］。數(shù)據(jù)技術(shù)、數(shù)據(jù)應(yīng)用以及數(shù)據(jù)價(jià)值的重大變革為各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都提供了新的思路。2011年，EMC公司在第11屆EMC世界年度大會(huì)上首次提出了“大數(shù)據(jù)”的概念，隨后，IBM、麥肯錫等研究咨詢機(jī)構(gòu)也發(fā)布了關(guān)于各項(xiàng)大數(shù)據(jù)的研究報(bào)告，《Nature》、《Science》等雜志也相繼出版?？接懘髷?shù)據(jù)的特征及其為社會(huì)發(fā)展所帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

對(duì)于大數(shù)據(jù)的定義，國(guó)際數(shù)據(jù)中心提出，大數(shù)據(jù)是一種新的架構(gòu)與技術(shù)，對(duì)其運(yùn)用能更經(jīng)濟(jì)地從高頻率、大容量、不同結(jié)構(gòu)與類型的數(shù)據(jù)中挖掘價(jià)值。信息專家涂子沛認(rèn)為［6］，大數(shù)據(jù)是對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行交換、整合與分析，從而發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，創(chuàng)造更大的價(jià)值。我們可以理解為大數(shù)據(jù)的本質(zhì)在于從大量的不同類型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中獲取信息，創(chuàng)造價(jià)值。

醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)包括醫(yī)療信息數(shù)據(jù)以及移動(dòng)健康數(shù)據(jù)。由于醫(yī)療健康領(lǐng)域的特殊性，醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)除了具有體量大、速度快、模態(tài)多、難辨識(shí)以及價(jià)值密度大的特征［7］外，還具有以下特征［8］：

（1）多態(tài)性：健康數(shù)據(jù)在表達(dá)上具有文本、數(shù)字、圖像多種形式。對(duì)于其中非結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言形式，在標(biāo)化上存在難度。醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的多態(tài)性會(huì)加大數(shù)據(jù)的分析難度，拖慢處理速度。

（2）時(shí)效性：個(gè)體的健康數(shù)據(jù)具有時(shí)效性，是某一段時(shí)間（即時(shí)的、連續(xù)的）的健康狀態(tài)。

（3）不完整性：醫(yī)療健康數(shù)據(jù)在采集處理過程中可能會(huì)存在脫節(jié)，對(duì)個(gè)體健康狀態(tài)的反映有限。

（4）隱私性：在數(shù)據(jù)采集挖掘中會(huì)涉及到個(gè)體的隱私信息，尤其是將醫(yī)療數(shù)據(jù)、移動(dòng)健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)行為以及社交信息整合時(shí)，其隱私泄露所帶來(lái)的不良影響更為嚴(yán)重。因此在醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的采集挖掘中要注重其信息安全性。

3 大數(shù)據(jù)與智慧健康關(guān)系

3.1 大數(shù)據(jù)為智慧健康管理提供決策支持

通過大數(shù)據(jù)對(duì)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行采集挖掘，把握規(guī)律，對(duì)生命體征及健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析個(gè)體的身體狀況。同時(shí)對(duì)健康數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存管理，在居民進(jìn)行健康咨詢或到醫(yī)療機(jī)構(gòu)就診時(shí)，可以通過這些健康數(shù)據(jù)進(jìn)行更準(zhǔn)確的診療以及制定更合理的治療方案，為有關(guān)健康的決策提供支持。

3.2 大數(shù)據(jù)將提高居民健康水平

通過大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)信息支持，構(gòu)建智慧健康平臺(tái)并與智能感知設(shè)備相連，實(shí)時(shí)實(shí)地監(jiān)測(cè)、分析用戶身體狀況，并給予生活護(hù)理指導(dǎo)。用戶通過這一平臺(tái)管理健康，預(yù)防疾病，提高國(guó)民健康意識(shí)，提升健康水平。

3.3 智慧健康為大數(shù)據(jù)提供應(yīng)用市場(chǎng)，大數(shù)據(jù)為智慧健康提供信息支持

對(duì)于結(jié)構(gòu)類型多樣、規(guī)模大、來(lái)源廣的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)相較于傳統(tǒng)的信息處理技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)，智慧健康這一平臺(tái)為大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用提供了市場(chǎng)。同時(shí)，智慧健康的建設(shè)需要有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息體系：智慧健康的管理需要深度整合與分析健康數(shù)據(jù)；智慧健康平臺(tái)需要信息共享、打破信息孤島。而大數(shù)據(jù)技術(shù)在這一過程中，能夠提供健康信息采集、存儲(chǔ)、處理、挖掘價(jià)值的服務(wù)，為智慧健康提供決策分析與信息支持。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧健康中的應(yīng)用

智慧健康的建設(shè)是建立在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息資源體系之上的，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析處理、決策分析（如圖2），構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息資源體系，從而助力智慧健康的建設(shè)與發(fā)展。

圖2 智慧健康信息資源體系

4.1 現(xiàn)狀

美國(guó)處于大數(shù)據(jù)發(fā)展的前沿，實(shí)施了“大數(shù)據(jù)的研究和發(fā)展計(jì)劃”，將其運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域；英國(guó)建立的國(guó)民醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)，存儲(chǔ)了龐大、完備的醫(yī)療數(shù)據(jù)；日本醫(yī)療大數(shù)據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展方向主要有醫(yī)療數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)、存儲(chǔ)分析工具以及醫(yī)療服務(wù)在線推廣；韓國(guó)建立了國(guó)民健康數(shù)據(jù)認(rèn)證和國(guó)民健康數(shù)據(jù)管理認(rèn)證兩個(gè)系統(tǒng)，對(duì)全國(guó)國(guó)民醫(yī)療信息進(jìn)行管理；歐洲多國(guó)也展開了健康大數(shù)據(jù)的建設(shè)。

我國(guó)自原衛(wèi)生部出臺(tái)《全國(guó)衛(wèi)生信息化發(fā)展綱要》以來(lái)，醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為衛(wèi)生信息化的重要研究領(lǐng)域以及重點(diǎn)研究方向；第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)上提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”的行動(dòng)計(jì)劃，為大數(shù)據(jù)在醫(yī)療健康行業(yè)的應(yīng)用提供了政策環(huán)境；2015年國(guó)家衛(wèi)計(jì)委網(wǎng)絡(luò)安全與信息化工作組全體會(huì)議明確提出：要推進(jìn)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。這些政策環(huán)境促進(jìn)了大數(shù)據(jù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用，也使得智慧健康的建設(shè)從中受益。目前，我國(guó)多地陸續(xù)展開了衛(wèi)生信息化的建設(shè)，朝著智慧健康這個(gè)方向努力。

4.2 應(yīng)用

4.2.1 數(shù)據(jù)采集

醫(yī)療大數(shù)據(jù)的采集包括網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)以及來(lái)自各類傳感設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，包括文本、數(shù)字、圖像等形式。對(duì)于醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的采集，我們可以通過：①醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)采集每位就診者的臨床數(shù)據(jù)，包括其基本情況、診療數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)、電子病歷等；②穿戴式傳感器以及移動(dòng)終端采集移動(dòng)健康大數(shù)據(jù)，包括心電數(shù)據(jù)、生命體征參數(shù)（呼吸、體溫、脈搏和血壓）、運(yùn)動(dòng)健康（包括：用戶行為模式、身體運(yùn)動(dòng)信息以及活動(dòng)記錄數(shù)據(jù)等，如地理信息、鍛煉信息、跌倒檢測(cè)，步態(tài)檢測(cè)分析、習(xí)慣記錄等）以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集中，由于數(shù)據(jù)的形式多樣，來(lái)源不一，所以在對(duì)這些醫(yī)療健康數(shù)據(jù)進(jìn)行集成時(shí)，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，消除其重復(fù)或不一致的數(shù)據(jù)。由于移動(dòng)終端設(shè)備的技術(shù)與功能的限制以及各設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)不一致，通過這一途徑所得到的數(shù)據(jù)在專業(yè)性與全面性上專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的檢測(cè)相比，還存在差距。因而，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，要規(guī)范穿戴式設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)保證數(shù)據(jù)在傳遞過程中的準(zhǔn)確性和安全性。

4.2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)包括對(duì)無(wú)結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)化以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。在對(duì)采集的醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，下列問題需要得到解決：海量文件的存儲(chǔ)與管理、小文件的存儲(chǔ)、索引與管理；大文件的分塊與存儲(chǔ)；系統(tǒng)的擴(kuò)展性與可靠性。

因而，在這一環(huán)節(jié)，我們需要根據(jù)CAP原則（一致性、可用性、分區(qū)容錯(cuò)性），分析已采集的數(shù)據(jù)，選擇合適的存儲(chǔ)方案。大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)硬件基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)管理軟件兩部分（表1）。同時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)需要提供功能接口、快速查詢等編程模型，以便于數(shù)據(jù)的分析和交互。

4.2.3 數(shù)據(jù)處理

表1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)［9］

智慧健康動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的價(jià)值不言而喻。對(duì)于來(lái)源廣、規(guī)模大、類型結(jié)構(gòu)多樣的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)，我們需要對(duì)其進(jìn)行處理分析，發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)中的潛在價(jià)值，如未知的相關(guān)性、隱藏的模式等，同時(shí)起到預(yù)測(cè)作用，為醫(yī)務(wù)人員、個(gè)體以及健康管理者提供決策支持，影響健康水平以及治療方案。在其分析處理上有流式處理以及批處理兩種方式，會(huì)運(yùn)用到計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，如表2。

表2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

4.2.4 數(shù)據(jù)決策分析

智慧健康需要對(duì)衛(wèi)生健康領(lǐng)域中的各種需求及問題作出及時(shí)、智能的響應(yīng)。通過對(duì)海量、多源、結(jié)構(gòu)模式多態(tài)的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的分析，智慧健康可以形成高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為其發(fā)展提供清晰明確的數(shù)據(jù)支撐。醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，可以為醫(yī)改提供決策支撐，為科學(xué)地制定醫(yī)保預(yù)算、實(shí)現(xiàn)醫(yī)?？刭M(fèi)提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)提升醫(yī)療機(jī)構(gòu)診療水平以及居民健康水平。常見的大數(shù)據(jù)決策分析技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)知識(shí)模型、面向智慧健康決策支持的分布式海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)、輔助決策模型的組合技術(shù)以及輔助決策技術(shù)等。

大數(shù)據(jù)與智慧健康決策有著緊密的聯(lián)系。從主體上看，大數(shù)據(jù)為智慧健康決策提供了經(jīng)驗(yàn)以及行動(dòng)邏輯，強(qiáng)調(diào)了多元社會(huì)主體的共同參與；在決策過程中，大數(shù)據(jù)提供了實(shí)時(shí)連續(xù)決策的軌跡與路徑；在方式上，大數(shù)據(jù)解決了智慧健康決策中數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的技術(shù)難題；在決策目標(biāo)上，大數(shù)據(jù)能夠增加智慧健康的公共利益導(dǎo)向與動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙贏。

5 總結(jié)與展望

目前，我國(guó)智慧健康還處于萌芽階段，在智慧健康中使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)健康信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理、決策分析等，可以挖掘醫(yī)療健康數(shù)據(jù)中的價(jià)值，為醫(yī)師的臨床決策提供支持；對(duì)病人進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)慢性病患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理；預(yù)測(cè)疾病易感染群，維護(hù)公共健康；分析疾病模式，提供個(gè)性化治療等，從而對(duì)各種健康需求作出及時(shí)、智能響應(yīng)。

總而言之，在大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下，智慧健康的發(fā)展能從中獲益。大數(shù)據(jù)在智慧健康中的應(yīng)用，不僅可以提供更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療健康服務(wù)，提升國(guó)民健康水平，對(duì)健康需求與健康問題作出及時(shí)、智能的響應(yīng)，更能夠發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)與價(jià)值，為醫(yī)學(xué)知識(shí)以及技術(shù)的進(jìn)步提供思路與方法。為了進(jìn)一步推進(jìn)大數(shù)據(jù)在智慧健康中的發(fā)展應(yīng)用，我們需要：①提供大數(shù)據(jù)在智慧健康應(yīng)用中的政策支持，推動(dòng)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧健康新模式；②加快相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)，加強(qiáng)智慧健康中數(shù)據(jù)信息的安全性；③加強(qiáng)海量、多來(lái)源、多類型醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用，促進(jìn)健康服務(wù)的智慧化與個(gè)性化。

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Smart Health and Big Data

XIE Jin-zhu， HU Yin-huan， JIN Xin-zheng*
（Research Centre of Health Information Resource，HUST，Wuhan 430030，Hubei， China）

Data is the basis of smart health. With the rapid development of Information and Communication Technology （ICT）and the rise of smart health mode， the importance of big data in smart health is more and more prominent. In this paper， on the basis of the concepts and characteristic of smart health and big data， we analyzed the appliance of big data in smart health.

Smart health； Big data

“國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目”資助（項(xiàng)目編號(hào)：2008BAI52B00）

謝金柱，女，碩士研究生在讀，研究方向：醫(yī)院管理。

金新政，男，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院 管理學(xué)教授，研究生導(dǎo)師，系華中科技大學(xué)健康信息資源研究中心主任。主要研究方向是信息管理、衛(wèi)生事業(yè)管理和軟科學(xué)。