用于临床情节的可视化分析的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例通常涉及信息技术，并且更特别地涉及可视化分析工具。
【背景技术】
[0002]随着时间的推移，患者的医疗状况会常常以复杂且看似不可预知的方式发展。此夕卜，在患者群体内会常常观察到症状和诊断的变化，即使那些患者正在与相同的潜在疾病斗争。类似地，当临床医生致力于寻找产生所期望的患者结果的治疗计划时，他们可以使用一系列的疗程、药物治疗和其他介入治疗。
[0003]为此，科学家已经长期研究了护理和疾病进展中的变化如何导致不同的结果。该领域中的大多数正式研究常常使用随机对照试验(RCT)。尽管RCT的结果提供了统计的严密性并充当循证医学的“金标准”，但是实施RCT却是昂贵和耗时的。当致力于产生和探索新的假设时，这会使过程变得缓慢而繁琐。结果，研究人员已经开始利用存储在电子病历(EMR)系统中的观测数据的增长的存储库。例如，已经开发了许多平台来分析大量这种电子数据并使其可用于即兴分析(ad hoc analysis)。
[0004]使用观测数据实施的常见类型的回顾性研究是时间事件分析。该类型的调查将每个患者的病史表示为带时间戳的事件的序列。然后分析这些事件的时间特性(诸如序列和定时)以查看它们如何影响患者的最终结果。已经使用各种技术(从数据挖掘系统到基于交互式可视化的工具)以从这种临床事件序列数据获得洞察。
[0005]尽管已经证明该类基于挖掘和基于可视化的方法有用，但是这两者都受到显著的限制。首先，基于挖掘的方法常常识别频繁发生模式的短片断。然而，在其中发生这些模式的上下文通常会丢失。这使得难以回答许多有意义的问题，例如“模式通常在一个情节中的初期还是晚期出现？ ”以及“模式的重要性在一个情节的不同阶段是否改变？ ”
[0006]相反，基于可视化的方法可以从开始到结束示出情节，从而使围绕中间事件的上下文清楚。然而，可视化方法通常局限于在变得复杂到难以解释(如果不是无法解释的话)之前的小数量的事件或事件类型。
[0007]因此，存在着对改进的可视化分析技术的需要，所述可视化分析技术将基于挖掘和可视化的技术相结合以克服上面概述的局限性。
【发明内容】
[0008]在本发明的一个方面中，提供了将基于挖掘和可视化的技术相结合的用于可视化分析的技术。示例性的计算机实现的方法可以包括以下步骤:获得情节定义，该情节定义包括满足一个或多个约束的针对一实体的带时间戳的事件的序列，其中情节定义至少包括起始里程碑事件、结束里程碑事件和结果度量(outcome measure);将情节定义转化成正式查询；对于多个实体从数据存储库中获得满足正式查询的匹配数据，其中对于每个实体，匹配数据包括多个带时间戳的事件，所述多个带时间戳的事件至少包括起始里程碑事件和结束里程碑事件；对匹配数据执行时间模式挖掘，以便识别以阈值以上的支持度值在一组输入情节中发生的一个或多个事件子序列模式(event subsequence pattern);将统计模式分析器应用于识别出的事件子序列模式，以便识别在识别出的事件子序列模式和结果度量之间的一个或多个相关性，该一个或多个相关性提供给定的模式在预测情节结果方面的信息度的指示；以及将一个或多个识别出的相关性可视化，其中所述步骤中的至少一个由至少一个硬件设备执行。
[0009]根据本发明另外的方面，情节定义可选地包括里程碑事件、前提条件、结果度量和时间约束中的一个或多个。前提条件可以指定在起始里程碑之前必须满足的一个或多个约束。情节定义可以由用户交互式地指定。
[0010]根据本发明另外的方面，时间模式挖掘包括频繁模式挖掘。频繁模式挖掘可以应用于通过正式查询返回的总事件序列，以及应用于在序列里程碑事件之间发生的每个中间事件序列。
[0011]根据本发明另外的方面，可视化包括将群体概览、里程碑时间轴和挖掘模式图中的一个或多个可视化。示例性里程碑时间轴示出定义总情节的里程碑事件的序列。示例性挖掘模式图将反映正面和负面覆盖的一组两个轴可视化，并且可选地提供用于时间比较的动画。
[0012]本发明的另一个方面或其元素可以用有形地体现计算机可读指令的制造品的形式实现，其中所述计算机可读指令在被执行时使计算机执行本文所描述的多个方法步骤。此外，本发明的另一个方面或其元素可以以装置的形式实现，其中所述装置包括存储器和耦合到存储器并配置成执行所提到的方法步骤的至少一个处理器。此外，本发明的另一个方面或其元素可以以用于执行本文所描述的方法步骤或其元素的装置的形式来实现；所述装置可以包括硬件模块或者硬件和软件模块的组合，其中软件模块存储在有形计算机可读存储介质(或多个这种介质)中。
[0013]根据结合附图阅读的说明性实施例的以下详细描述，本发明的这些和其他目的、特征及优点将变得明显。
【附图说明】
[0014]图1示出包含本发明的方面的示例性可视化分析系统；
[0015]图2示出可以通过本发明处理的示例性情节；
[0016]图3A示出允许用户指定情节的示例性图形用户接口 ；
[0017]图3B示出示例性查询结果，其包括满足图3A中所示的示例性查询中体现的情节约束的匹配患者和事件序列；
[0018]图4是示出包含本发明的方面的模式挖掘模块的示例性实现的流程图；
[0019]图5是示出包含本发明的方面的交互式可视化模块的示例性实现的流程图；
[0020]图6A至6C示出针对心力衰竭患者的示例性可视化；
[0021]图7示出在实现本发明的一个或多个方面和/或元素中有用的示例性可视化分析系统。
【具体实施方式】
[0022]本发明的方面提供了改进的可视化分析技术，其将基于挖掘和可视化的技术相结合以克服上面概述的局限性。根据本发明的一个方面，提供了改进的可视化分析技术，其将下述相结合:用于交互式地指定情节定义的可视化情节查询工具，执行模式挖掘以帮助发现情节内的重要中间事件的按需数据分析，以及用于允许临床事件序列数据的交互式探索和分析的动态信息可视化能力。查询能力允许用户直观和快速地取回满足感兴趣的复杂临床情节的患者群体。所公开的可视化分析系统然后自动地利用事件模式挖掘算法以便发现所返回的群体内的重要事件。最后，本发明的另一方面提供了让用户回答一系列有趣问题的交互式可视化接口。所公开的交互式可视化技术识别影响结果的事件以及那些关联如何随时间改变。
[0023]尽管在示例性患者和临床情节的上下文中举例说明了本发明，如对本领域普通技术人员而言明显的是，本发明可以应用于其中需要可视化分析以结合基于模式挖掘和时间事件可视化的技术的任何上下文中。
[0024]图1示出包含本发明的方面的示例性可视化分析系统100。如图1所示，示例性可视化分析系统100包括可视化查询模块110、下面结合图4进一步讨论的模式挖掘模块400、和下面结合图5进一步讨论的交互式可视化模块500。如在下文中所讨论的，示例性可视化分析系统100提供用于创建情节约束的直观用户接口、并实现用于即兴事件序列分析的交互式工作流程。
[0025]如图1所示，从患者数据存储库105中取回与可视化查询模块110的可视化查询中所表达的情节定义匹配的患者数据、并将其传递给模式挖掘模块400。如下面结合图2进一步讨论的，在一个示例性实现中，首先对完整情节200执行挖掘。然后对中间情节执行相同的挖掘算法。如下面结合图2进一步讨论的，图1中所示的去往模式挖掘模块400的四个箭头对应于图2中的四个条目(完整情节200，和中间情节220-1、220-2、220-3)。最后，如图1所示，交互式可视化模块500允许用户探索结果。
[0026]可视化杳询樽块
[0027]示例性可视化查询模块110具有两个特征:(I)使得能够定义临床情节规范的易于使用的用户接口组件，以及(2)将情节规范(episode specificat1n)转换为可执行查询、并从临床数据仓库取回匹配患者数据的查询引擎。
[0028]图2示出可以通过本发明处理的示例性情节200。如本文所使用的，情节包括匹配特定约束集的个体患者的临床事件序列。例如，情节可以包括患者在最初的心