福建省立医院：科研服务升级——AI与MIMIC开放数据集的完美融合

　　2023年医院新兴技术创新应用典型案例征集活动正在进行中，欢迎各医疗机构踊跃提交案例。CHIMA将组织专家对案例进行评选，入选典型案例将在CHIMA 2023大会路演并获颁证书。

1项目简介

　　本项目致力于利用AI技术与MIMIC开放数据集相结合，实现医疗科研服务的创新与提升。MIMIC(Medical Information Mart for Intensive Care)是一个由麻省理工学院(MIT)和贝斯以色列女执事医疗中心共同创建的大型公开医疗数据集，包括约40,000名重症监护病例的临床数据，如生理数据、实验室检查结果、诊断信息和用药记录。目标是运用AI技术，例如大语言模型、Python、ChatGPT API和Langchain等，挖掘和利用这些丰富的数据资源，从而提高医疗科研服务的质量和效率。

　　为实现此目标，我们深入研究了MIMIC数据集的结构和特点，发现其具有多样化、复杂性和实时性等特征。MIMIC IV数据集采用了PostgreSQL作为数据存储平台。基于此，构建了一个以大语言模型和Python为核心的分析平台，运用Python调度ChatGPT API和Langchain，从数据集中提取有价值信息。

　　通过整合MIMIC数据集中的信息，实现了对医疗科研服务的各个领域的知识应用。这一方法加速了科研数据挖掘过程，大幅提升了分析效率，为医疗科研服务的质量和效率带来了持续的优化与改进。

2建设与开发

　　本项目的建设与开发阶段遵循了以下步骤来确保系统的高效性和稳定性：

　　需求分析：首先对医疗开放公共数据集的需求进行了深入分析，明确了系统所需解决的核心问题。通过与相关领域的专家和实际用户进行讨论，确定了系统的功能需求和性能目标。

　　技术选型：在对多种技术进行评估后，选择了大语言模型、Python、ChatGPT API、Langchain、PostgreSQL等先进技术作为系统的核心组件。这些技术不仅能够满足项目需求，还具有较强的可扩展性和稳定性。

　　系统设计：在确立技术选型后，对系统的架构和模块进行了详细的设计。这包括了数据处理流程、AI模型的训练和优化、API接口的设计等。同时，制定了严格的开发规范和测试标准，以确保系统的质量。

　　数据脱敏与匿名化： MIMIC数据集采用了数据脱敏与匿名化技术，确保患者隐私不会被泄露。通过对数据进行脱敏处理，可以在保护患者隐私的同时，确保数据的有效利用。

　　访问控制：实施了严格的访问控制策略，确保只有授权的用户和系统能够访问MIMIC数据集。通过对用户权限的管理和控制，可以防止未经授权的访问和数据泄露。

　　开发实施：在系统设计完成后，我们组织了一支由多领域专家组成的开发团队，按照设计文档进行系统的开发。开发过程遵循敏捷开发模式，通过多次迭代和优化，确保系统功能的完善和稳定。

图1 项目开发实施甘特图

　　测试与优化：在开发阶段完成后，进行了严格的系统测试，包括功能测试、性能测试、安全测试等。针对测试过程中发现的问题，及时进行了调整和优化，确保系统达到预期的性能指标。

　　部署与应用：经过测试和优化后，将系统部署到医疗科研服务的实际环境中，对其进行了实际应用和验证。

图2 项目登录界面

图3 自然语言查询数据(NLQ)

图4 自然语言查询数据(NLM)

　　通过这一系列建设与开发过程，我们成功地实现了AI技术与MIMIC开放数据集的完美融合，为医疗科研服务带来了创新与提升。

3关键技术或产品描述

　　本项目运用了以下关键技术来实现AI技术与MIMIC开放数据集的完美融合，为医疗科研服务提供了高质量的支持：

　　大语言模型：作为AI技术的核心，大语言模型能够理解和处理自然语言，从而实现对医疗数据集中临床信息的挖掘与分析。借助大语言模型，我们可以对医疗数据进行深入理解，提取有价值的知识和洞察。

　　Python：Python是一种广泛应用于数据科学和AI领域的编程语言，具有丰富的库和易于使用的特点。本项目利用Python实现了数据处理、模型训练、API调用等关键功能。

　　ChatGPT API：ChatGPT API为开发者提供了与大语言模型的交互能力，实现了自然语言查询和处理的功能。通过使用ChatGPT API，能够将AI技术与MIMIC数据集相结合，实现对医疗数据的智能挖掘与分析。

　　LangChain：LangChain是一个基于LLMs的框架，可以用于聊天机器人、生成式问答、摘要等等。通过LangChain可以“链接”不同的组件来创建更高级的LLMs用例。

　　PostgreSQL：作为MIMIC IV数据集的数据存储平台。

　　PostgreSQL是一个高性能、可扩展的关系型数据库管理系统。通过与PostgreSQL的整合，我们能够实现对MIMIC数据集的高效存储和查询，提高系统的性能。

　　SQL：SQL(Structured Query Language)是一种用于管理关系型数据库的语言。在本项目中，我们利用SQL实现了对MIMIC数据集的查询和筛选，从而提取出有价值的医疗信息。

　　通过运用这些关键技术，我们实现了AI技术与MIMIC开放数据集的高效结合，为医疗科研服务的创新与提升提供了强有力的支持。

4应用效果

　　通过将AI技术与MIMIC开放数据集完美融合，我们为医疗科研服务带来了显著的应用效果，具体表现在以下几个方面：

　　提高数据挖掘效率：借助大语言模型、Python、ChatGPT API等先进技术，我们实现了对MIMIC数据集的智能挖掘与分析。这大大提高了数据挖掘的效率，为医疗科研服务提供了更迅速的数据支持。

　　丰富科研服务内容：通过整合MIMIC数据集中的临床信息，我们将这些知识应用于医疗科研服务的各个领域，实现了服务内容的丰富与优化。这有助于满足医疗科研人员在病例研究、临床试验和数据分析等方面的需求。

　　提升服务质量：运用AI技术对医疗数据进行智能挖掘和分析，有助于发现潜在的规律和关联，为医疗科研人员提供有价值的洞察。这有助于提升医疗科研服务的质量，为医疗机构和科研人员提供更高效的支持。

　　创新医疗科研方法：通过将AI技术应用于医疗科研服务，我们为医疗科研领域带来了新的研究方法和工具。这有助于推动医疗科研的创新发展，提高科研成果的质量和影响力。

　　用户满意度提升：随着医疗科研服务质量和效率的提升，用户满意度得到了显著提高。这有助于加强医疗科研人员对医疗科研服务的信任和依赖，为项目带来了良好的口碑和持续发展的基础。

5总结

　　综上所述，通过运用AI技术与MIMIC开放数据集的完美融合，为医疗科研服务带来了显著的应用效果，实现了服务质量与效率的显著提升。未来，我们将继续关注新兴技术的发展，积极探索更多可能性，为医疗科研服务带来更多创新与突破。

　　申报单位：

　　福建省立医院

　　技术方向：

　　医学人工智能

　　业务领域：

　　医学科研