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基于大數(shù)據(jù)老年多重慢性病風(fēng)險預(yù)測模型構(gòu)建探究

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年11月24日 21:55

慢性病(簡稱“慢病”)患病率隨年齡增長呈上升趨勢，老年人成為慢病侵襲的重災(zāi)區(qū)[1]。全世界60歲以上人口占比將從2000年的11%增長至2050年的22%[2]，慢病占全球死亡人數(shù)的30%[3]。2018年末我國慢病患病人數(shù)約為3億，≥65歲老年人的慢病患病率為50.00%，預(yù)計到2050年老年人口將超過4億，老齡化水平達(dá)30%以上[4]。老年人慢病患病率及共病率高，需終身服藥，衛(wèi)生資源消耗巨大[5]。我國因慢病而死亡的人數(shù)比例已經(jīng)高達(dá)85%，慢病已成為我國居民死亡的首要原因[6]。老年人身、心及社會3個方面的健康問題很多是由慢病導(dǎo)致的，而其中多數(shù)可通過采取健康行為來預(yù)防或延緩其發(fā)生。當(dāng)前信息化技術(shù)迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等技術(shù)推動了新一代的科技革命。目前人工智能廣泛應(yīng)用于臨床，而機(jī)器學(xué)習(xí)是其重要的一個分支，已應(yīng)用于疾病輔助診斷、影像學(xué)及腫瘤篩查等領(lǐng)域。本文對國內(nèi)外老年慢病管理現(xiàn)狀進(jìn)行述評，就基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險預(yù)測模型構(gòu)建進(jìn)行探討。

1. 國內(nèi)外老年慢病管理現(xiàn)狀

1.1 國外老年慢病管理現(xiàn)狀

隨著對慢病管理質(zhì)量的深入研究，國外學(xué)者開發(fā)了改善慢病管理質(zhì)量的模型，其中慢性病照護(hù)模式(chronic care model，CCM)和慢性病創(chuàng)新照護(hù)(innovative care for chronic conditions，ICCC)框架被廣泛推崇和應(yīng)用[7]。CCM通過慢病患者、醫(yī)務(wù)人員及醫(yī)療政策共同干預(yù)，在相應(yīng)的時間和地點為患者提供精準(zhǔn)照護(hù)[8]。ICCC框架包括宏觀、中觀及微觀3個層次的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)要關(guān)注質(zhì)量和人群，重視慢病預(yù)防，要求宏觀、中觀和微觀3個層面的協(xié)作配合[9]，美國、英國及澳大利亞等國廣泛應(yīng)用CCM和ICCC對慢病進(jìn)行管理取得顯著成效[10]。

信息技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)了衛(wèi)生保健體系的改革，美國近90%的醫(yī)院基于在線健康信息需求人群增加，開設(shè)了慢病自我管理門戶網(wǎng)站[11]。研究[12]報道，利用互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療對慢病患者進(jìn)行管理和教育，可提高患者的治療依從性。在新冠疫情大流行期間，中國、美國及意大利醫(yī)療專家運用互聯(lián)網(wǎng)開展網(wǎng)上問診、指導(dǎo)患者用藥及康復(fù)訓(xùn)練取得了較好成效[13-15]?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療已運用于高血壓、糖尿病、冠心病及慢性腎臟病等疾病管理[16-18]。目前已有基于大數(shù)據(jù)在疾病診斷、治療指導(dǎo)、預(yù)后判斷和降低醫(yī)療成本等方面的研究報道[19-21]。

1.2 中國老年慢病管理現(xiàn)狀

傳統(tǒng)慢病管理(即契約式管理及自我管理)和互聯(lián)網(wǎng)+慢病管理是我國現(xiàn)階段老年慢病管理的主要模式。研究[22]報道, 對社區(qū)高血壓患者采取慢病自我管理模式可提高患者血壓達(dá)標(biāo)率。但傳統(tǒng)慢病管理模式缺乏對患者進(jìn)行規(guī)律和全程隨訪，缺乏對患者提供個性化的健康教育[23]。而互聯(lián)網(wǎng)+慢病管理模式可為慢病患者提供便捷、持續(xù)及個性化的精準(zhǔn)服務(wù)[1]，在時間、空間和人力方面突破了傳統(tǒng)慢病管理模式的限制。通過基本公共衛(wèi)生服務(wù)項目，政府為老年人免費建立電子健康檔案，每年為≥65周歲老年人提供免費體檢[24]；通過建立科學(xué)合理的分級診療制度，形成“小病在基層、大病到醫(yī)院、康復(fù)回基層”的合理就醫(yī)格局[25]，目前我國慢病的主要防控地點已從醫(yī)院轉(zhuǎn)移到社區(qū)。

2. 物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)推動老年慢病管理模式的變革

通過可穿戴設(shè)備及智能設(shè)備將監(jiān)測到的個人健康信息上傳至云端，可為臨床決策提供大數(shù)據(jù)支撐和依據(jù), 實現(xiàn)從監(jiān)測到預(yù)警到干預(yù)的全方位、立體化的健康管理，從而提升慢病患者自我管理質(zhì)量[19, 26]。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)推動著醫(yī)療信息向高效率、高質(zhì)量監(jiān)管和精準(zhǔn)定位方向發(fā)展[27]。國內(nèi)已有基于大數(shù)據(jù)助力社區(qū)養(yǎng)老及老年人失能失智因素關(guān)聯(lián)的研究報道[28-29]。

近期針對慢病篩查和管理的模型有美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)的肺癌篩查2020版[30], 日本乳腺癌學(xué)會乳腺癌篩查和診斷2018版[31]及澳大利亞2020版兒童和青少年2型糖尿病的篩查、評估和管理[32]。然而基于國外人群疾病風(fēng)險評估模型并不完全適合中國人群，因此有必要構(gòu)建適合中國人群自身特點的疾病風(fēng)險評估模型。

慢病具有發(fā)病率高、病程長、知曉率低、控制率低、致殘致死率高的特點[33]，因此，開發(fā)準(zhǔn)確有效的早期診斷及篩檢技術(shù)，建立完善的疾病普查制度、疾病風(fēng)險評估和預(yù)警體系等是我國目前慢病防控的關(guān)鍵點。已有研究[34-35]報道，控制體重和降低吸煙率可使糖尿病和腦卒中患病率下降。故開展慢病危險因素評估及風(fēng)險等級測量研究，實現(xiàn)疾病精準(zhǔn)防控具有重要意義。

3. 基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險預(yù)測模型構(gòu)建探究

隨著信息通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，醫(yī)療衛(wèi)生健康領(lǐng)域產(chǎn)生了大量關(guān)于患者的電子病歷、臨床診斷、治療、檢查及藥品等醫(yī)源性復(fù)雜數(shù)據(jù)。通過收集患者電子病歷和電子健康檔案中的人口學(xué)資料、慢病信息、檢查(檢驗)結(jié)果、診斷及用藥信息，為醫(yī)生決策提供數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)，從而及時調(diào)整診療方案，可提高慢病控制率，降低醫(yī)療費用[36]。

3.1 機(jī)器學(xué)習(xí)在臨床診療中的應(yīng)用

機(jī)器學(xué)習(xí)是指利用算法使機(jī)器在大量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，獲得對新數(shù)據(jù)分析和研究的方法，其訓(xùn)練過程包括特征提取、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型優(yōu)化等步驟[37]。目前機(jī)器學(xué)習(xí)已被廣泛用于醫(yī)學(xué)影像處理及病理識別[36, 38]，乳腺癌及冠心病輔助診斷[39-40]，以及腦梗死風(fēng)險模型構(gòu)建[41]。

3.2 搭建老年慢病健康管理機(jī)器學(xué)習(xí)云平臺

利用大型綜合性醫(yī)院及社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心電子信息系統(tǒng)，采集與獲取老年慢病數(shù)據(jù)，如健康檔案、個人飲食、運動、生命體征、睡眠、血壓、體重、血糖、診斷、治療、病史及家族史等，搭建老年慢病健康管理大數(shù)據(jù)云平臺。然后由軟件開發(fā)團(tuán)隊通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行清理分析、特征提取，構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行智能預(yù)測和挖掘潛在的病例信息，設(shè)計并實現(xiàn)老年慢病健康管理機(jī)器學(xué)習(xí)云平臺。該平臺為基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險預(yù)測模型的構(gòu)建奠定了基石，為對患者進(jìn)行慢病高危因素篩查及慢病風(fēng)險等級評估提供支撐數(shù)據(jù)，見圖 1。

3.3 構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型

已有應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對CKD4期患者進(jìn)行中醫(yī)慢病管理疾病預(yù)測模型建立并驗證的研究報道[42]。還有基于AI的慢病高危管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用的報道，該系統(tǒng)運用人工智能對慢病個人健康檔案進(jìn)行健康狀況評估，實施個性化慢病管理，此舉可有效提高慢病管理效率和效果，從而降低死亡率，節(jié)約大量醫(yī)療費用[43]。趙笑顏等[44]通過研究指出，利用大數(shù)據(jù)，通過云計算與數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)可對具有相同危險因素人群做到“個體化”健康管理，為慢病高危者進(jìn)行預(yù)警，從而指導(dǎo)其采取針對性的干預(yù)措施，有效降低慢病的發(fā)生。目前已有基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的腫瘤疾病模式分析與研究及基于云計算與醫(yī)療大數(shù)據(jù)的FP-Growth算法的優(yōu)化研究報道[45-46]。

醫(yī)療決策支持是智慧醫(yī)療的核心技術(shù)，以實時獲取和臨床積累的各種數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、整合、存儲、分析，采用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，分析常見老年慢病危險因素，提取出關(guān)鍵特征，然后采用邏輯回歸、決策樹、深度學(xué)習(xí)等機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練出老年慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型，將老年慢病風(fēng)險進(jìn)行分級分層，見圖 2。

3.4 基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型的應(yīng)用前景

慢病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜、病程長，監(jiān)測產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)慢病管理和統(tǒng)計分析能力?；诖髷?shù)據(jù)分析、云計算、人工智能等信息技術(shù)，進(jìn)行自動分析診斷和醫(yī)療決策，可大大緩解龐大慢病患者對健康的需求。利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，進(jìn)行有效醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘，不僅能對疾病進(jìn)行輔助診斷，還可通過構(gòu)建老年多重慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型，對慢病風(fēng)險進(jìn)行分級分層，促使老年慢病預(yù)防/干預(yù)關(guān)口前移，對轉(zhuǎn)變慢病管理模式，提升慢病管理質(zhì)量，提高老人健康水平具有重要的現(xiàn)實意義。

王偉娜等[47]報道基于大數(shù)據(jù)慢病管理平臺可實現(xiàn)居民慢病高危因素篩查、慢病自我管理、個性化診療和慢病管理效果評估的無縫銜接?；诖髷?shù)據(jù)慢病管理還可提高醫(yī)務(wù)人員的工作效率，提高其臨床輔助決策能力，提升醫(yī)生慢病診療效率。此外，基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型的應(yīng)用能更好地為患者提供優(yōu)質(zhì)醫(yī)療護(hù)理服務(wù)，最終實現(xiàn)以患者為中心的個體化、精準(zhǔn)化的慢病管理。該技術(shù)的推廣應(yīng)用尤其適合基層全科醫(yī)生團(tuán)隊對社區(qū)老年慢病患者慢病危險因素篩查、評估及分層，從而提供個性化診療服務(wù)，為實現(xiàn)老年慢病患者少發(fā)病、早發(fā)現(xiàn)，慢病管理的全覆蓋，管理過程的全監(jiān)控提供有效支撐。

4. 小結(jié)

老年慢病健康管理大數(shù)據(jù)云平臺的搭建為臨床決策提供數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)；運用云計算、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、清理、分析、特征提取、管理及服務(wù)。構(gòu)建老年多重慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型，對個體慢病風(fēng)險因素進(jìn)行分級分層管理，可促使老年慢病預(yù)防/干預(yù)關(guān)口前移，從而實現(xiàn)老年慢病管理個體化、精準(zhǔn)化。

基于大數(shù)據(jù)老年多重慢病風(fēng)險評估預(yù)測模型對老年慢病健康管理目前仍有一些亟待完善之處，如樣本小、樣本不平衡、數(shù)據(jù)質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)化差、模型適應(yīng)性差等問題[37, 39]；還存在數(shù)據(jù)安全性、隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)、隱私保護(hù)法律法規(guī)等[48]問題。故迫切需要建立完善的慢病云數(shù)據(jù)庫，加強(qiáng)醫(yī)療數(shù)據(jù)共享，研究樣本醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理的模型優(yōu)化和過擬合的解決方法，智能診斷算法優(yōu)化等，促使數(shù)據(jù)采集、存儲、處理技術(shù)快速發(fā)展，最終實現(xiàn)大數(shù)據(jù)背景下老年多重慢病風(fēng)險預(yù)測模型的健康管理模式。

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