第11章：數(shù)據庫技術在醫(yī)學中的新發(fā)展

1、1.1 Web數(shù)據庫Web數(shù)據庫的定義：以后臺數(shù)據庫為基礎，加上一數(shù)據庫的定義：以后臺數(shù)據庫為基礎，加上一定的前臺程序，通過瀏覽器完成數(shù)據存儲、查詢等定的前臺程序，通過瀏覽器完成數(shù)據存儲、查詢等操作的應用數(shù)據庫系統(tǒng)。這個概念看上去很抽象，操作的應用數(shù)據庫系統(tǒng)。這個概念看上去很抽象，簡單地說，一個數(shù)據庫就是用戶利用瀏覽器作為輸簡單地說，一個數(shù)據庫就是用戶利用瀏覽器作為輸入接口，輸入所需要的數(shù)據，然后將這些數(shù)據傳送入接口，輸入所需要的數(shù)據，然后將這些數(shù)據傳送給網絡。然后網站再對這些數(shù)據進行處理，例如將給網絡。然后網站再對這些數(shù)據進行處理，例如將數(shù)據存入數(shù)據庫，或者對數(shù)據庫進行查詢操作等。數(shù)據存入數(shù)

2、據庫，或者對數(shù)據庫進行查詢操作等。最后網站將操作結果傳回給瀏覽器，通過瀏覽器將最后網站將操作結果傳回給瀏覽器，通過瀏覽器將結果反饋給用戶。結果反饋給用戶。1.1 Web數(shù)據庫與傳統(tǒng)方式相比，利用與傳統(tǒng)方式相比，利用Web來訪問數(shù)據庫，具有以下優(yōu)點。來訪問數(shù)據庫，具有以下優(yōu)點。1）借用現(xiàn)成的瀏覽器軟件，無需開發(fā)數(shù)據庫前端：如果能夠通）借用現(xiàn)成的瀏覽器軟件，無需開發(fā)數(shù)據庫前端：如果能夠通過過WWW來訪問數(shù)據庫，我們就不需要開發(fā)客戶端的程序，使來訪問數(shù)據庫，我們就不需要開發(fā)客戶端的程序，使用的數(shù)據庫應用都可以通過瀏覽器來實現(xiàn)，界面統(tǒng)一，也減少用的數(shù)據庫應用都可以通過瀏覽器來實現(xiàn)，界面統(tǒng)一，也減少了批

3、培訓費用，能使廣大用戶很方便地訪問數(shù)據庫信息。了批培訓費用，能使廣大用戶很方便地訪問數(shù)據庫信息。2）標準統(tǒng)一，開發(fā)過程簡單：）標準統(tǒng)一，開發(fā)過程簡單：HTML是是WWW信息地組織方式，信息地組織方式，是一種國際標準，使用的是一種國際標準，使用的WWW服務器與服務器與HTML標準，開發(fā)者甚標準，開發(fā)者甚至只需學習至只需學習HTML一種語言，使用者只需學習一種界面一種語言，使用者只需學習一種界面-瀏覽器瀏覽器界面。界面。3）交叉平臺支持：幾乎在各種操作系統(tǒng)上都有現(xiàn)成的瀏覽器可）交叉平臺支持：幾乎在各種操作系統(tǒng)上都有現(xiàn)成的瀏覽器可供使用，為一個供使用，為一個WWW服務器書寫的服務器書寫的HTML文檔

4、，可以被所有平文檔，可以被所有平臺的瀏覽器所瀏覽，實現(xiàn)了跨平臺操作。臺的瀏覽器所瀏覽，實現(xiàn)了跨平臺操作。1.2 分布式數(shù)據庫分布式數(shù)據庫的體系結構相應的分成三種：分布式數(shù)據庫的體系結構相應的分成三種：客戶客戶/服務器系統(tǒng)、協(xié)同拂去其系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)服務器系統(tǒng)、協(xié)同拂去其系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)分布式數(shù)據庫系統(tǒng)的目標：分布式數(shù)據庫系統(tǒng)的目標：適應部門分布的組織結構，降低費用適應部門分布的組織結構，降低費用提高提高系統(tǒng)的可靠性和可用性系統(tǒng)的可靠性和可用性充分利用數(shù)據庫資源，提高現(xiàn)有集中式數(shù)據庫的利用率充分利用數(shù)據庫資源，提高現(xiàn)有集中式數(shù)據庫的利用率逐步逐步擴展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模擴展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模1.2

5、 分布式數(shù)據庫分布式數(shù)據庫優(yōu)勢：分布式數(shù)據庫優(yōu)勢：更適合分布式的管理與控制更適合分布式的管理與控制具有靈活具有靈活的體系結構的體系結構系統(tǒng)系統(tǒng)經濟、可靠性高、可用性好經濟、可靠性高、可用性好在一定條件在一定條件下響應熟讀加快下響應熟讀加快可擴展性可擴展性好，易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)，也易于擴展好，易于集成現(xiàn)有系統(tǒng)，也易于擴展1.2 分布式數(shù)據庫分布式數(shù)據庫的發(fā)展前景及應用：分布式數(shù)據庫的發(fā)展前景及應用：數(shù)據服務器數(shù)據服務器分布式數(shù)據庫分布式數(shù)據庫分布式面向對象數(shù)據庫分布式面向對象數(shù)據庫11.3 面向對象數(shù)據庫技術面向對象數(shù)據庫概述面向對象數(shù)據庫概述面向對象數(shù)據庫的特點：面向對象數(shù)據庫的特點：具有數(shù)據庫

6、管理系統(tǒng)的基本功具有數(shù)據庫管理系統(tǒng)的基本功能（永久性、存儲管理、并發(fā)控能（永久性、存儲管理、并發(fā)控制、故障恢復能力、交互式查詢功能）制、故障恢復能力、交互式查詢功能）面向對象的面向對象的系統(tǒng)系統(tǒng)11.3 面向對象數(shù)據庫技術將面向對象技術應用到關系數(shù)據庫中可以有兩種方式將面向對象技術應用到關系數(shù)據庫中可以有兩種方式 ： 1.把面向對象技術中的對象作為關系數(shù)據庫系統(tǒng)中的一種新的把面向對象技術中的對象作為關系數(shù)據庫系統(tǒng)中的一種新的數(shù)據模型關系表中的屬性值包含對象指針，對象數(shù)據的操作在數(shù)據模型關系表中的屬性值包含對象指針，對象數(shù)據的操作在關系數(shù)據庫之外進行。把面向對象數(shù)據模型（關系數(shù)據庫之外進行。把面

7、向對象數(shù)據模型（ODM ）和關系數(shù)）和關系數(shù)據模型（據模型（RDM ）結合起來）結合起來 ，對關系數(shù)據庫管理系統(tǒng)進行擴充，對關系數(shù)據庫管理系統(tǒng)進行擴充 ，但對象查詢功能受到一定的限制但對象查詢功能受到一定的限制 。 2.把面向對象接口添加在關系數(shù)據庫中把面向對象接口添加在關系數(shù)據庫中 11.4 XML數(shù)據庫技術XML的基本內容總結如下：的基本內容總結如下：XML是一種描述性的標是一種描述性的標記語言，是在記語言，是在internet環(huán)境中跨平臺的，依賴于內容環(huán)境中跨平臺的，依賴于內容的技術手段，是當前結構化文檔信息的有力工具。的技術手段，是當前結構化文檔信息的有力工具。它具有嚴謹而規(guī)范的數(shù)據格

8、式它具有嚴謹而規(guī)范的數(shù)據格式,層次化、自描述的顯層次化、自描述的顯示方式示方式,使得跨平臺數(shù)據交流得到更自如的實現(xiàn)使得跨平臺數(shù)據交流得到更自如的實現(xiàn),極大極大地簡化了企業(yè)之間及業(yè)務之間的通信它存儲的數(shù)據地簡化了企業(yè)之間及業(yè)務之間的通信它存儲的數(shù)據全部是文本，而且使用標記標示，利于網絡傳輸。全部是文本，而且使用標記標示，利于網絡傳輸。XML模式提供了很強的數(shù)據類型識別功能，可正確模式提供了很強的數(shù)據類型識別功能，可正確處理各種數(shù)據類型。并且處理各種數(shù)據類型。并且XML極其簡單易于掌握和極其簡單易于掌握和使用。使用。11.4 XML數(shù)據庫技術關系數(shù)據庫與關系數(shù)據庫與XML之間的映射：之間的映射：基

9、于模板驅動的映射和基于模型驅動的映射基于模板驅動的映射和基于模型驅動的映射,這兩種映射都可以這兩種映射都可以在在XML文檔和數(shù)據庫之間轉換數(shù)據文檔和數(shù)據庫之間轉換數(shù)據。XML數(shù)據庫存取技術：數(shù)據庫存取技術：基于關系數(shù)據庫的存儲策略基于關系數(shù)據庫的存儲策略基于結構映射的策略：基于結構映射的策略：簡化簡化DTD并生成并生成DTD圖、圖、DTD圖到關系圖到關系模式的映射模式的映射基于模型映射的策略：基于模型映射的策略：Edge方法、方法、XRel方法和方法和XParent方法方法混合型混合型XML數(shù)據庫在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用數(shù)據庫在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用11.5 數(shù)據倉庫與數(shù)據挖掘數(shù)據倉庫，英文名稱為

10、數(shù)據倉庫，英文名稱為Data Warehouse，可，可簡寫為簡寫為DW或或DWH。數(shù)據倉庫是為企業(yè)所有。數(shù)據倉庫是為企業(yè)所有級別的決策制定過程提供支持的所有類型數(shù)級別的決策制定過程提供支持的所有類型數(shù)據的戰(zhàn)略集合。它是單個數(shù)據存儲，出于分據的戰(zhàn)略集合。它是單個數(shù)據存儲，出于分析性報告和決策支持的目的而創(chuàng)建。為企業(yè)析性報告和決策支持的目的而創(chuàng)建。為企業(yè)提供需要業(yè)務智能來指導業(yè)務流程改進和監(jiān)提供需要業(yè)務智能來指導業(yè)務流程改進和監(jiān)視時間、成本、質量和控制。視時間、成本、質量和控制。11.5 數(shù)據倉庫與數(shù)據挖掘數(shù)據倉庫的特點：數(shù)據倉庫的特點：面向主題、集成的、相對穩(wěn)定的、反映歷史變化面向主題、集成的

11、、相對穩(wěn)定的、反映歷史變化數(shù)據數(shù)據倉庫的組成：倉庫的組成：數(shù)據倉庫數(shù)據倉庫數(shù)據庫、數(shù)據抽取工具、元數(shù)據、訪問工具、數(shù)據庫、數(shù)據抽取工具、元數(shù)據、訪問工具、數(shù)據集市數(shù)據集市11.5 數(shù)據倉庫與數(shù)據挖掘數(shù)據挖掘指從數(shù)據庫的大量數(shù)據中揭示出隱含的、先數(shù)據挖掘指從數(shù)據庫的大量數(shù)據中揭示出隱含的、先前未知的并有潛在價值的信息的非平凡過程。數(shù)據挖前未知的并有潛在價值的信息的非平凡過程。數(shù)據挖掘是一種決策支持過程，它主要基于人工智能、機器掘是一種決策支持過程，它主要基于人工智能、機器學習、模式識別、統(tǒng)計學、數(shù)據庫、可視化技術等，學習、模式識別、統(tǒng)計學、數(shù)據庫、可視化技術等，高度自動化地分析企業(yè)的數(shù)據，做出歸

12、納性的推理，高度自動化地分析企業(yè)的數(shù)據，做出歸納性的推理，從中挖掘出潛在的模式，幫助決策者調整市場策略，從中挖掘出潛在的模式，幫助決策者調整市場策略，減少風險，做出正確的決策減少風險，做出正確的決策。利用數(shù)據挖掘進行數(shù)據分析常用的方法主要有分類、利用數(shù)據挖掘進行數(shù)據分析常用的方法主要有分類、回歸分析回歸分析、聚類聚類、關聯(lián)規(guī)則、特征、變化和偏差分析、關聯(lián)規(guī)則、特征、變化和偏差分析、Web頁挖掘等頁挖掘等11.5 數(shù)據倉庫與數(shù)據挖掘數(shù)據挖掘的功能：數(shù)據挖掘的功能：自動自動預測趨勢和行為預測趨勢和行為關聯(lián)關聯(lián)分析分析聚類聚類概念概念描述描述偏差檢測偏差檢測11.5 數(shù)據倉庫與數(shù)據挖掘數(shù)據挖掘的流程

13、：數(shù)據挖掘的流程：確定業(yè)務對象確定業(yè)務對象數(shù)據準備數(shù)據準備數(shù)據挖掘數(shù)據挖掘結果分析結果分析知識的同化知識的同化數(shù)據挖掘需要的數(shù)據挖掘需要的人員（業(yè)務分析人員、數(shù)據分析人員、人員（業(yè)務分析人員、數(shù)據分析人員、數(shù)據管理人員）數(shù)據管理人員）11.5 數(shù)據倉庫與數(shù)據挖掘數(shù)據挖掘和數(shù)據倉庫數(shù)據挖掘和數(shù)據倉庫數(shù)據數(shù)據挖掘和在線分析處理挖掘和在線分析處理數(shù)據數(shù)據挖掘，機器學習和統(tǒng)計挖掘，機器學習和統(tǒng)計數(shù)據挖掘技術在醫(yī)學領域中的應用特點及現(xiàn)狀數(shù)據挖掘技術在醫(yī)學領域中的應用特點及現(xiàn)狀11.6 大數(shù)據管理與云計算技術大數(shù)據需滿足大數(shù)據需滿足3個特點：個特點：規(guī)模性、多樣性、高速性、（價值性）規(guī)模性、多樣性、高速性

14、、（價值性）大大數(shù)據處理數(shù)據處理模式：流處理和批處理模式：流處理和批處理11.6 大數(shù)據管理與云計算技術 云云計算的基本原理是通過使計算分布在大量的分布計算的基本原理是通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業(yè)式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企業(yè)數(shù)據中心的運行將更與互聯(lián)網相似這使得企業(yè)能夠數(shù)據中心的運行將更與互聯(lián)網相似這使得企業(yè)能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)11.6 大數(shù)據管理與云計算技術云計算數(shù)據管理總體架構11.6 大數(shù)據管理與云計算技術1）數(shù)據組織與管理：采用分布式的

15、存儲技術可用于大型的、分布式的、對）數(shù)據組織與管理：采用分布式的存儲技術可用于大型的、分布式的、對大量數(shù)據進行訪問的應用，類似大量數(shù)據進行訪問的應用，類似GFS它運行于各種類似的普通硬件上，提它運行于各種類似的普通硬件上，提供容錯功能，為用戶提供高可靠、高并發(fā)和高性能的數(shù)據并行存取訪問。供容錯功能，為用戶提供高可靠、高并發(fā)和高性能的數(shù)據并行存取訪問。2）數(shù)據集成與管理：針對數(shù)據的非確定性、分布異構性、海量、動態(tài)變化）數(shù)據集成與管理：針對數(shù)據的非確定性、分布異構性、海量、動態(tài)變化等特點，采用分布式數(shù)據管理技術，通過采用等特點，采用分布式數(shù)據管理技術，通過采用Bigtable，Hbase等分布式數(shù)

16、等分布式數(shù)據庫技術對大數(shù)據集進行處理、分析，向用戶提供高效的服務。據庫技術對大數(shù)據集進行處理、分析，向用戶提供高效的服務。3）分布式并行處理：為了高效地利用在分布式環(huán)境下的數(shù)據挖掘和處理，）分布式并行處理：為了高效地利用在分布式環(huán)境下的數(shù)據挖掘和處理，采用基于云計算的并行編程模式，如采用基于云計算的并行編程模式，如MapReduce，將任務自動分成多個子，將任務自動分成多個子任務，通過映射和化簡兩步實現(xiàn)任務在大規(guī)模計算節(jié)點中的調度與分配后任務，通過映射和化簡兩步實現(xiàn)任務在大規(guī)模計算節(jié)點中的調度與分配后臺復雜的并行執(zhí)行和任務調度對用戶和編程人員透明臺復雜的并行執(zhí)行和任務調度對用戶和編程人員透明4

17、）數(shù)據分析：云計算的數(shù)據管理中最終需要對數(shù)據進行分析和挖掘以提供）數(shù)據分析：云計算的數(shù)據管理中最終需要對數(shù)據進行分析和挖掘以提供給各種應用使用，通過采用不同的數(shù)據挖掘引擎的布局及多引擎的調度策略；給各種應用使用，通過采用不同的數(shù)據挖掘引擎的布局及多引擎的調度策略；通過基于淺層語義分析和深層語義分析的技術，在不確定知識條件下的高效通過基于淺層語義分析和深層語義分析的技術，在不確定知識條件下的高效的數(shù)據挖掘，從而從大量的結構化的關系數(shù)據庫中的數(shù)據、半結構化的文本、的數(shù)據挖掘，從而從大量的結構化的關系數(shù)據庫中的數(shù)據、半結構化的文本、圖形和圖像數(shù)據中提取潛在的、事先未知的、有用的、能被人理解的數(shù)據。圖

18、形和圖像數(shù)據中提取潛在的、事先未知的、有用的、能被人理解的數(shù)據。案例一、某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)案例一、某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)功能模塊圖某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)功能模塊圖案例一、某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)案例一、某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)電子電子病案系統(tǒng)是包括電子病案信息的采集、存儲、處理、傳遞、病案系統(tǒng)是包括電子病案信息的采集、存儲、處理、傳遞、保密和表現(xiàn)服務的所有元素構成的熊。這一系統(tǒng)包括了構成電保密和表現(xiàn)服務的所有元素構成的熊。這一系統(tǒng)包括了構成電子電子檔案信息的文字、圖像、表格、音頻、視頻等。以多媒子電子檔案信息的文字、圖像、表格、音頻、視頻等。以多媒體的形式實現(xiàn)以患者為中心的一站式存儲，實現(xiàn)以臨床

19、電子病體的形式實現(xiàn)以患者為中心的一站式存儲，實現(xiàn)以臨床電子病案為基礎的臨床科研一體化、臨床教學一體化。案為基礎的臨床科研一體化、臨床教學一體化。醫(yī)學影像信息管理系統(tǒng)以患者在住院期間的影像采集、傳輸、醫(yī)學影像信息管理系統(tǒng)以患者在住院期間的影像采集、傳輸、存儲、診斷、報告書寫為核心，主要功能是為了醫(yī)學影像資源存儲、診斷、報告書寫為核心，主要功能是為了醫(yī)學影像資源的共享。的共享。案例一、某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)案例一、某醫(yī)療聯(lián)盟信息系統(tǒng)檢驗室檢驗室信息管理系統(tǒng)是醫(yī)院臨床的重要輔助系統(tǒng)，各種類型的檢驗室是醫(yī)院的重要信息管理系統(tǒng)是醫(yī)院臨床的重要輔助系統(tǒng)，各種類型的檢驗室是醫(yī)院的重要科室，幾乎所有患者的診斷都需

20、要檢驗室中得到的數(shù)據信息。這一系統(tǒng)以目前國內科室，幾乎所有患者的診斷都需要檢驗室中得到的數(shù)據信息。這一系統(tǒng)以目前國內醫(yī)院檢驗室的操作和管理流程未涉及基礎，綜合了檢驗室手癢、送檢、計費、送檢醫(yī)院檢驗室的操作和管理流程未涉及基礎，綜合了檢驗室手癢、送檢、計費、送檢樣品標識、自動建立校驗報告、自動鑒定、添加標準數(shù)值、生成數(shù)據庫、標準庫自樣品標識、自動建立校驗報告、自動鑒定、添加標準數(shù)值、生成數(shù)據庫、標準庫自動升級、設備管理、人員管理等全部的流程，通過數(shù)字接口技術進行連接，實現(xiàn)了動升級、設備管理、人員管理等全部的流程，通過數(shù)字接口技術進行連接，實現(xiàn)了各類儀器數(shù)據結果的實時自動采集、自動報告及綜合分析。

21、各類儀器數(shù)據結果的實時自動采集、自動報告及綜合分析。臨床數(shù)據分析系統(tǒng)是集臨床數(shù)據收集、保存、綜合分析。信息統(tǒng)計于一體的符合臨臨床數(shù)據分析系統(tǒng)是集臨床數(shù)據收集、保存、綜合分析。信息統(tǒng)計于一體的符合臨床需求的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的特色是除了包含大量專業(yè)的臨床數(shù)據以外，還存儲了大床需求的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的特色是除了包含大量專業(yè)的臨床數(shù)據以外，還存儲了大量醫(yī)學專家的臨床經驗。通過科學的數(shù)據和醫(yī)療專家的經驗，系統(tǒng)能夠準確地把握量醫(yī)學專家的臨床經驗。通過科學的數(shù)據和醫(yī)療專家的經驗，系統(tǒng)能夠準確地把握臨床數(shù)據在患者診療過程中的細微變化，為醫(yī)護人員提供數(shù)據和病人之間準確的關臨床數(shù)據在患者診療過程中的細微變化，為醫(yī)護人

22、員提供數(shù)據和病人之間準確的關聯(lián)信息，為患者提供及時精準的治療滿足，并能夠滿足臨床數(shù)據統(tǒng)計分析的需求。聯(lián)信息，為患者提供及時精準的治療滿足，并能夠滿足臨床數(shù)據統(tǒng)計分析的需求。臨床醫(yī)療與科研信息共享系統(tǒng)集成了醫(yī)療電子檔案、研究信息獲取系統(tǒng)、科研項目臨床醫(yī)療與科研信息共享系統(tǒng)集成了醫(yī)療電子檔案、研究信息獲取系統(tǒng)、科研項目管理系統(tǒng)、科研數(shù)據挖掘系統(tǒng)，實現(xiàn)了臨床和科研的一體化設計。這就極大地改善管理系統(tǒng)、科研數(shù)據挖掘系統(tǒng)，實現(xiàn)了臨床和科研的一體化設計。這就極大地改善了醫(yī)療工作的效率，確保了研究信息采集的完整性以及數(shù)據信息處理的深度和廣度。了醫(yī)療工作的效率，確保了研究信息采集的完整性以及數(shù)據信息處理的深度和廣度。案例一、某醫(yī)院案例一、某醫(yī)院PACS醫(yī)學影像系統(tǒng)醫(yī)學影像系統(tǒng)檢驗室檢驗室信息管理系統(tǒng)是醫(yī)院臨床的重要輔助系統(tǒng)，各種類型的檢驗室是醫(yī)院的重要信息管理系統(tǒng)是醫(yī)院臨床的重要輔助系統(tǒng)，各種類型的檢驗室是醫(yī)院的重要科室，幾乎所有患者的診斷都需要檢驗室中得到的數(shù)據信息。這一系統(tǒng)以目前國內科室，幾乎所有患者的診斷都需要檢驗室中得到的數(shù)據信息。這一系統(tǒng)以目前國內醫(yī)院檢驗室的操作和管理流程未涉及基礎，綜合了檢驗室手癢、送檢、計費、送檢醫(yī)院檢驗室的操作和管理流程未涉及基礎，綜合了檢驗室手癢、送檢、計費、送檢樣品標識、自動建立校驗報