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医药导报, 2019, 38(1): 123-126
doi: 10.3870/j.issn.1004-0781.2019.01.032
热图在医嘱干预中的应用
胡曦丹, 龙旭, 陆彦伶, 白志玲, 吴晖, 高华

摘要:

目的 将热图(heatmap)特点和医嘱干预相结合,通过将干预信息可视化来提高医嘱干预效率,保障临床用药的安全合理性。方法 收集某三甲医院2016年1月1日—12月31日住院药房对不合理医嘱干预情况,将各个科室相应干预次数进行总汇。使用R语言(3.5.2)将所涉及科室与干预类型及所干预的频次进行总量排序,调用heatmap函数进行热图绘制。结果 不合理医嘱干预共计2097条,涉及23个科室1976例住院患者。热图中直接提取各个科室不合理用药情况严重程度,儿科、神经内科以及急诊科分列前三位,儿科给药途径、神经内科药物相互作用及急诊科溶媒选择部分,其次妇科存在的配伍禁忌问题、耳鼻喉科存在的无适应证用药问题、神经外科存在的重复用药问题等都可直观地从热图中获取相关信息。通过医嘱干预信息提取速度测试显示,热图表示组提取平均速度为4.61 s,显著快于常规表格组的7.59 s,差异有统计学意义(P<0.01)。结论 将医嘱干预数据信息转化为可视化的热图,在简化审方药师工作流程,缩短数据分析时间,提高工作效率方面有着较为明显的优势。

关键词: 热图 ; 药学服务 ; 可视化 ; 医嘱干预

Abstract:

随着大数据时代的到来,人类社会已经进入信息时代;随着自动化仪器的广泛使用,越来越多的用户行为信息被记录下来[1]。生物医学领域数据种类多、数量大、更新快,具备大数据的典型特征[2]。通过应用生物信息学技术进行大数据处理,理解隐藏在大数据里的生物学知识成为当前生物技术发展的迫切需求。传统的基于文本的数据处理和展示模式已经严重制约了对于生命科学大数据的解读,基于可视化技术的信息挖掘成为一种必需的解决途径[3],可帮助受众分析、理解、记忆数据信息,进而发现隐藏的重要信息[4]。医院拥有大量的数据资料积累,但大多仍沿用传统的查询、统计功能,结果也多以常见的柱状图 、曲线图等展示,使数据以“可视化”的角度为管理决策所用的医院并不多[5]。数据可视化是将不可见的、不能表达的数据,转变为可以看到的,或大脑可以想象的图形和图像数据[6]。热图(Heatmap)是一种对三维数据进行二维呈现的可视化技术,通过不同颜色(或颜色深浅)来表示某一监测值的数量大小或事件发生频率[7]。利用人们对于色彩天生敏感的特点[8],将数据转化为二维彩色视图,使得数据分布与特点一目了然,便于区分和总结。笔者对热图特点和医院药师在药学服务模式中最为重要的一部分——医嘱干预进行结合,以期通过将干预信息可视化来提高医嘱干预效率,从而有利于进一步提高临床用药的安全合理性。

1 资料与方法
1.1 资料来源

收集某三甲医院2016年1月1日—12月31日住院药房对不合理医嘱干预情况,将不合理医嘱按照溶媒选择不合理、剂量不合理、用法不合理、给药途径不合理、配伍禁忌、存在相互作用、重复用药、无适应证用药及其他等9个方面进行分类后,对各个科室相应干预次数进行总汇。

1.2 方法

使用R语言(version 3.5.2)将所涉及科室与干预类型及所干预的频次进行读取后,按各个科室被干预频率总量进行排序,将数据信息矩阵转换后,采用heatmap()调用heatmap函数进行热图绘制[9,10]。纳入14名药师,男女各半,在测试者不知道测试对象(单盲)的情况下,对两种数据表现形式进行数据读取时间测试,以判断热图优越性。

1.3 统计学方法

采用SPSS19.0版软件,连续变量采用非参数,Mann-Whitney U检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 一般资料

2016年1月一12月31日不合理医嘱干预共计2097条,涉及23个科室1976例住院患者,具体不合理类型及科室情况见表1。

表1 住院药房不合理医嘱干预情况 条
科室 溶媒 剂量 用法 给药途径 配伍 相互作用 重复用药 无适应证 其他
急诊科 56 34 54 14 1 11 15 1 0
泌尿外科 22 39 9 2 7 5 3 2 0
神经外科 9 35 25 19 4 11 34 3 3
神经内科 16 46 60 28 0 33 31 3 3
肝胆科 32 33 21 3 4 2 5 7 0
微创科 11 42 20 14 1 13 8 6 1
骨科 6 25 57 16 2 13 2 10 1
器官移植科 16 23 20 5 3 3 1 0 0
重症监护室 15 39 38 3 4 6 2 1 1
康复科 1 4 2 5 0 13 2 0 0
儿科 2 77 95 61 2 7 15 6 0
耳鼻喉科 1 5 1 0 3 0 3 12 0
呼吸科 0 7 1 1 0 0 0 0 0
胸外科 8 19 27 13 1 3 2 7 1
产科 8 10 16 11 2 0 10 1 0
心外科 1 28 42 22 0 8 1 0 0
肾内科 18 13 51 11 1 16 7 1 0
甲状腺科 9 1 3 1 0 1 10 0 0
心内科 0 8 9 1 0 0 0 0 0
血管科 13 19 19 1 0 3 2 0 0
疼痛科 7 13 22 1 0 2 1 1 0
运动科 5 4 1 3 0 8 5 1 0
妇科 6 13 6 5 9 0 8 0 0

表1 住院药房不合理医嘱干预情况 条

将以上源数据进行对比筛选,通过对信息进行二次提取及筛选,得到以下最为明显的不合理用药信息,主要体现在临床不合理用药频率较高的科室与类型方面,具体总结见表2。

表2 住院药房医嘱干预主要问题汇总
类型 最常干预科室 例数 不合理医嘱
%
剂量 儿科 77 265 29.06
用法 儿科 95 265 35.85
溶媒选择 急诊科 56 186 30.11
给药途径 儿科 61 265 23.02
重复用药 神经外科 34 143 23.78
配伍禁忌 泌尿外科 7 89 7.87
无适应证用药 耳鼻喉科 12 25 48.00
存在相互作用 神经内科 33 220 15.00
其他(录入错误等) 急诊科 3 186 1.61

表2 住院药房医嘱干预主要问题汇总

2.2 热图的实现

将以上数据通过R语言(version 3.5.2),调用matrix <- data.matrix()函数进行矩阵转换后制图,以各科室被干预的不合理医嘱频率总量高低为纵轴顺序,以各类型不合理医嘱为横轴进行热图绘制。结果见图1,按干预强度的频率高低,颜色由紫及蓝,具体颜色对比见频率强度条(热图右下角)。每一块小图代表某一科室存在某一不合理用药类型的频率强度。医嘱干预总计量维度可直接提取到各个科室不合理用药情况严重程度,儿科、神经内科以及急诊科分列前三位。图中可见较为明显的深紫色出现于儿科给药途径、神经内科药物相互作用以及急诊科溶媒选择部分,说明三个科室在以上三方面存在着较为明显的不合理用药情况,其次妇科存在的配伍禁忌问题、耳鼻喉科存在的无适应证用药问题、神经外科存在的重复用药问题等都可直观地从热图中获取相关信息,同时颜色较深区域(见该热图顶部)为出现不合理医嘱较为频繁区域,从热图上可知主要集中于儿科、神经内科和神经外科,几个科室值得药学人员重点关注和干预,有待进一步与临床沟通以规范相关科室用药。

图1 住院药房医嘱干预热图

2.3 热图提高医嘱干预效率

将数据表格型医嘱干预与热图医嘱干预结果进行对比,要求14名药师以最快速度给出设定题的答案。测试后平均时间见表3。热图组平均时间4.61 s,显著短于常规表格组7.59 s,且两组差异有统计学意义(P<0.01),可见热图可以明显缩短药师医嘱干预总结时间,提高工作效率。

表3 医嘱干预结果识别速度 s
类型 问题1 问题2 问题3 平均时间
表格 7.15 6.77 8.84 7.59
热图 4.67 3.61 5.54 4.61*1

与表格比较,*1P<0.01

表3 医嘱干预结果识别速度 s

3 讨论

从结果数据可知,医嘱干预总计量这一维度可直接提取到各个科室不合理用药情况严重程度,儿科、神经内科以及急诊科分列前三位。对热图和常规表格进行数据提取速度测试,结果显示,热图组显著快于常规表格图,有显著优势。考虑儿童用药剂量标准的缺失,神经内科疾病药物选择的复杂性以及急诊科医疗急、快、病情复杂等特点,三科室不合理用药情况较为明显。其中儿科主要出现用量、用法及给药途径不合理现象,一方面考虑儿童用药剂量用法尚无具体可循的标准,从而导致易出现不合理用药,同时不排除部分新用法超过药师知识范围。神经内科用药不合理主要集中于药物相互作用、重复用药等方面,考虑神经内科疾病特殊性,如癫痫、卒中等,抗癫痫药本身与多种药物存在相互作用,如不多加注意调整剂量,极易出现药物不良反应,同时治疗神经内科疾病的中成药也较多,但成分多有重复,叠加使用可能会导致不良后果。急诊科由于起病较急,疾病情况难以把控,用药复杂,所以不合理用药常常出现在溶媒选择方面。结合上述问题,建议药师在加强用药监管的同时,加强自身业务学习,以便更好地为临床提供药学服务。

笔者首次尝试将热图的数据可视化技术运用到医院药学服务模式,显示了热图的优势,同时还存在有待解决的问题。通过将药学工作人员日常核心工作,即医嘱审核及不合理处方干预过程中所产生的大量具有重要临床意义的医学数据进行可视化转换,将需若干步完成的数据处理简化为一步。研究表明,使用统计分析及可视化工具可以更直观地提取有效数据,探索未知信息[11]。通过热图数据可视化转换之后,药学人员可更为直观地在短时间发现医嘱干预中最为显著的问题,如从热图上可知主要集中于儿科、神经内科和神经外科,几个科室值得药学人员重点关注和干预,有待进一步沟通以规范相关科室用药。

国内目前对于热图的应用较少,尤其是在医学数据的挖掘和呈现中,但随着大数据时代的到来,大量的高质量且具有潜在意义的信息需要有效挖掘,热图作为比较合适的可视化工具,是对大量医学相关生物数据进行探索性分析的有效途径,可表达丰富的信息,并为随后的深入挖掘提供线索,其在医疗卫生领域将具有广泛的应用前景[12]。医嘱干预为当代药师处方审核中最为重要的一个部分,对于促进临床合理用药,保障药物使用的安全、有效及合理方面有着至关重要的作用[13]。在此过程中产生的大量干预数据,对于药师分析、总结、发现临床合理用药问题以及对临床进行沟通反馈都有较为重要的意义。药师严格审核处方,可提高处方质量,避免用药错误带来的后患,保证患者用药安全,减少医疗事故及纠纷[14]

医学数据与计算机技术相结合,可提供丰富的信息,帮助使用者做出正确的判断和决策,同时对于提高临床诊疗率[15]也有一定效果。将医嘱干预大量繁复冗杂的数据信息转化为可视化的热图,可简化审方药师工作流程,缩短数据分析时间,提高工作效率,在总结医嘱干预结果及反馈临床用药不合理问题方面有着较为明显的优势。然而,在两者结合过程中,热图还存在一定的问题,如在变量定性方面优势较强,在定量方面还需结合具体数据以及需要借助一定软件如R语言等进行编程处理才可得以实施,在开发生物大数据的可视化工具时,需要尽可能提高软件或平台的易用性,充分考虑用户的体验度,提供友好的交互界面[16]。随着科技发展及信息完善,相信热图在医学、经济、文化以及政治等方面将会大有作为,最终实现将可视化由计算机为中心发展为以人为中心的转变[17]

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

[1] 吴恺,苏新宁,邓三鸿.大数据、云计算与用户行为分析[J].数字图书馆论坛,2013,6(1):19-23.
云计算的研究与应用方兴未艾,大数据近两年又成为国内外研究的热点问题和重要方向。文章介绍了大数据、云计算的概念和内涵,重点分析了大数据和云计算为用户行为分析带来的机遇和挑战。最后文章讨论了在大数据和云计算的背景下,用户行为分析在行为理论、信息规范、信息整合、分布式数据挖掘和数据可视化等方面的研究展望。
[本文引用:1]
[2] 刘凯,许军,夏旭.数据可视化分析软件CiteSpace在自测健康研究中的应用[J].中国医学物理学杂志,2016,3(12):1291-1296.
目的:以自测健康研究为对象,利用数据可视化分析软件CiteSpace构建科学知识图谱,探讨该领域的研究热点及科学合作模式等内在规律。方法:在Web of Science数据库中检索1996~2015年发表的自测健康研究相关文献数据,使用CiteSpace软件绘制该领域国家(地区)、机构、作者合作图谱及关键词共现图谱,以进行可视化分析。结果:在自测健康研究领域,研究力量主要集中在欧美等发达国家,各国总体合作情况较好;科研机构众多,以高等学校为主,机构之间的合作联系比较密切;主要代表人物有Kawachi I、Subramanian SV、Kivimaki M等,研究方向包括社会资本、社会环境、社会支持、心理疾患、躯体健康与自测健康的关系等,但合作呈碎片化发展;研究热点主要包括死亡率、生活质量、失能/障碍、老年人、抑郁、体育锻炼、冠心病、多层分析、Meta分析、男性等。结论:利用CiteSpace软件构建科学知识图谱可以得到研究领域的研究主体及研究热点等,从而可为科技资源的优化配置提供决策依据及促进该领域理论及应用研究的发展。
[本文引用:1]
[3] 周琳,孔雷,赵芳庆.生物大数据可视化的现状及挑战[J].科学通报,2015,60(5/6):547-557.
在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中错综复杂的关联信息.而针对生物大数据的可视化研究,将有利于科研人员对复杂数据进行多角度观察并获取有效信息.生物数据量越大,复杂性越高,可视化在生物有效信息挖掘方面发挥的作用就越大.本文通过例举若干生物机构中心现存的数据规模和数据增长速率,说明生物研究领域已进入大数据时代,然后由生物数据的组成特征及可视化的特点引出生物大数据可视化的重要性和必要性.本文总结了生命科学研究领域中不同类型生物大数据的可视化研究进展,最后讨论了目前生物大数据可视化所面临的挑战,并提出可能的解决方案.
DOI:10.1360/n972014-00942      URL    
[本文引用:1]
[4] 王国燕,韩飞飞.编码解码视角下数据可视化的传播效果研究[J].情报杂志,2014,33(11):171-174.
从编码解码的角度研究数据可视化,阐释了数据可视化的视觉传播价值,分别论证了数据可视化的结构、工具、方法对有效性传播的影响,探讨影响数据可视化有效传播的根本原因,并通过问卷调查得出了十项具体的影响因素,最后破解提升有效传播的对策。
[本文引用:1]
[5] 吴颖慧,叶小巾.可视化背景下雷达图在医院管理中的应用[J].广西医学,2016,38(7):1050-1053.
目的 探讨雷达图在医院管理中的应用价值。方法 根据雷达图的原理、结构及绘制方法,利用对比值标准化法对2013-2014年香港医管局九龙的三个医院联网运营情况,及利用Min-Max标准化法对2015年北京某医院A、B两科室的绩效情况进行分析。结果 九龙西医院联网的整体运营规模明显高于平均水平,九龙中、九龙东医院联网略低于平均水平,三者的效率指标各有优劣。A、B两个科室总体医疗绩效相当,A科室在医务管理、医保管理、感控管理及设备耗材管理方面都优于B科室,B科室仅门诊管理与药学管理的绩效水平较高。结论 应用直观、易懂的雷达图,可为医院管理者一目了然地把握重点,制定管理决策提供依据;利用现代数据技术,可释放医院信息系统大量数据的管理功能。
[本文引用:1]
[6] GREENWADE L E.Scientific visualization:practices and promises[J].Nature,1991,353(6340):191-192.
Scientific visualization is one of the most influential forces in the way computers are used in research. The components, users and benefits of scientific visualization systems are described.
DOI:10.1038/353191a0      PMID:1891047      URL    
[本文引用:1]
[7] WIKIPEDIA.Heatmap[EB/OL].[2018-11-28].,14 July 2017,at 18:51.
URL    
[本文引用:1]
[8] 张唯诚. 为什么我们对颜色如此敏感[J].科技潮,2005(1):48-49.
假 若你眺望彩虹或者欣 于是它们便能看到丰富多彩一幅印象派的图画,你一 的颜色了。没有想到你动用了你头脑 然而,动物们感受色彩惊人的鉴别色彩的能力, 的方式和能力却是不同的,种能力使你可以感受230 大部分鸟有4种视蛋白,分别种不同的颜色。要知道,并
URL    
[本文引用:1]
[9] PETER C.Using R to draw a heatmap from microarray data[EB/OL].[2009-12-26].
URL    
[本文引用:1]
[10] 弗雷塞斯. 从生物学到生物信息学到机器学习[EB/OL].[2017-8-27].
URL    
[本文引用:1]
[11] 何晓琳,钱庆,张泽.肿瘤流行病学数据可视化分析[J].中华医学图书情报杂志,2016,25(1):73-80.
[本文引用:1]
[12] 陈梓聪,李河,刘畅.动态监测数据的日历热图可视化及其R软件实现[J].循证医学,2016,16(5):311-313.
大数据时代的到来,医疗卫生领域也积累了越来越丰富的动态数据,在进行深入分析前对其进行可视化呈现是必要的。日历热图是一种合适的呈现方式,可提供丰富的信息,帮助使用者做出正确的判断和决策。本文介绍日历热图的呈现原理,并结合医疗卫生实例说明其应用效果及R软件实现。
[本文引用:1]
[13] 何彩婷,廖丽文,彭倩华.住院不合理医嘱干预情况分析及对策[J].中国药物经济学,2016,11(4):34-36.
[本文引用:1]
[14] 张燕荣,甄健存.2011年至2031年急诊处方干预中医嘱错误分析与改进措施[J].中国药业,2015,24(5):43-45.
目的:探讨在急诊科如何通过处方干预避免和杜绝医嘱错误,充分发 挥药师在临床治疗中的作用。方法对急诊科2011年至2013年全部处方干预进行回顾性研究,对其中的医嘱错误进行分类、评价,分析导致错误发生的原因和 避免措施。结果2011年至2013年处方干预共计1182例,其中医嘱错误1129例(占95.52%),医嘱错误处方2011年474例(占 41.98%),2012年402例(占35.61%),2013年253例(占22.41%)。总的医嘱错误处方干预例数呈逐年下降趋势。医嘱错误主要 涉及抗感染药、调节电解质药、呼吸系统药、心血管系统药、中药注射剂、口服中成药等;涉及科室有内科急诊、手外科急诊、创伤骨科急诊、一日病房等。结论药 师应积极参与到临床药物治疗过程中,努力学习,力求避免各种处方医嘱错误,在保证药物临床使用的安全、有效和经济中最大程度地发挥药师的专业作用。
URL    
[本文引用:1]
[15] 施烈航,张建国.检验科信息系统数据可视化方法研究[J].中国数字医学,2016,11(8):19-21.
目的:将临床检验科的信息可视化表达,以提高临床医生的诊疗效率.方法:设计一套临床检验科数据结构化的方法以及以病人为导向的存储结构;通过流式处理分布式系统连接多家医院的LIS数据库;搭建分布式文件系统来存储结构化后的LIS数据.结果:设计一套完整的LIS数据可视化操作界面.结论:将碎片化的LIS数据以病人为导向整合起来,并用数字人体模型作为信息载体可视化显示,从而帮助临床医生提高诊疗效率;分布式系统架构的设计也为临床数据挖掘提供了基础条件.
[本文引用:1]
[16] 周琳,孔雷,赵方庆.生物大数据可视化的现状及挑战[J].科学通报,2015,60(5/6):547-557.
在过去的10年中,以基因组学、医学遗传学和神经信息学等为代表的生命科学各研究领域,以前所未有的增长趋势,积累了海量的数据信息.这些数据类型复杂、数量庞大,其中蕴含的价值更是不可估量.通过传统的处理手段,难以理清海量原始数据中错综复杂的关联信息.而针对生物大数据的可视化研究,将有利于科研人员对复杂数据进行多角度观察并获取有效信息.生物数据量越大,复杂性越高,可视化在生物有效信息挖掘方面发挥的作用就越大.本文通过例举若干生物机构中心现存的数据规模和数据增长速率,说明生物研究领域已进入大数据时代,然后由生物数据的组成特征及可视化的特点引出生物大数据可视化的重要性和必要性.本文总结了生命科学研究领域中不同类型生物大数据的可视化研究进展,最后讨论了目前生物大数据可视化所面临的挑战,并提出可能的解决方案.
DOI:10.1360/n972014-00942      URL    
[本文引用:1]
[17] 余肖生,周宁,张芳芳.高维数据可视化方法研究[J].情报科学,2007,25(1):117-120.
本文从高维数据成功可视化的三要素着手,介绍了几种主要的高维数据可视化方法。
[本文引用:1]
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