Разработка модели управления потоком пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями методами интеллектуального анализа данных

Abstract

Введение. В настоящее время развитие технологий Big Data и методов интеллектуального анализа больших данных открыло возможность исследования своевременности, доступности и эффективности проводимой терапии при обработке всей доступной информации о практике лечения. Методы персонифицированной и профилактической медицины, основанные на удаленном мониторинге пациентов и интеллектуальном анализе аналогичной практики лечения, приведут к существенному сокращению затрат и повышению качества жизни. Одними из эффективных методов исследования данных о пациентах и их электронных медицинских карт являются методы машинного обучения. Цель исследования. Данное исследование направлено на построение модели управления потоком пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями на основе анализа персонифицированных карт данных больных. Материалы и методы. Определение прогноза на предмет обращения в поликлинику с заболеваниями сердца проведено методом логистической регрессии, алгоритмом построения деревьев решений ID3 и методом обучения ансамбля – случайные леса. В рамках экспериментального исследования проведена оценка эффективности применения рассмотренных методов для прогнозирования на основе анализа ROC-кривой и метрики AUC. Результаты. Эксперименты на массиве электронных персонифицированных данных о медицинских услугах в территориальном фонде обязательного медицинского страхования (ТФОМС) и медицинском информационно-аналитическом центре г. Оренбурга показали, что для краткосрочного прогнозирования на 1 месяц более высокие результаты показал алгоритм ID3 построения решающих деревьев, а при увеличении рассматриваемого периода до 3 месяцев более эффективным оказался метод логистической регрессии. Заключение. Предложенный подход к прогнозированию обращений пациентов позволяет повысить качество управления клинико-организационной системой здравоохранения при оказании медицинской помощи, а также спланировать объем и количество отдельных медицинских услуг. Introduction. Currently, the development of Big Data technologies and methods of big data mining has opened up the possibility of investigating the timeliness, availability and effectiveness of therapy when processing all available information about the treatment practice. Personalized and preventive medicine methods based on remote monitoring of patients and intelligent analysis of similar treatment practices will lead to significant cost savings and improved quality of life. One of the most effective methods of studying patient data and their electronic medical records is machine learning methods. Aim. This study is aimed at building a model for managing the flow of patients with cardiovascular diseases based on the analysis of personalized patient data maps. Materials and methods. The forecast for treatment of patients with heart diseases was determined using the method of logistic regression, the algorithm for building ID3 decision trees, and the method of training the ensemble – random forests. As part of the experimental study, the effectiveness of the methods considered for forecasting was evaluated based on the analysis of the ROC curve and the AUC metric. Results. Experiments on an array of electronic personalized data about medical services in the territorial Fund of compulsory medical insurance (TFOMS) and the medical information and analytical center of Orenburg showed that for short-term forecasting for 1 month, the ID3 algorithm for constructing decision trees showed better results, and when the period under consideration was increased to 3 months, the method of logistic regression was more effective. Conclusion. The proposed approach to predicting patient requests allows us to improve the quality of management of the clinical and organizational health care system in the provision of medical care, as well as to plan the volume and number of individual medical services.