Анализ клинических путей пациентов в медицинских учреждениях на основе методов жесткой и нечеткой кластеризации

Аннотация

      Моделирование процессов в системе здравоохранения играет большую роль для понимания ее деятельности и служит основой для повышения эффективности работы медицинских учреждений. Задачи анализа и моделирования больших массивов данных городского здравоохранения с помощью методов машинного обучения представляют особую значимость и актуальность для развития отраслевых решений в рамках цифровизации экономики, где данные являются ключевым фактором производства. В статье рассматривается проблема автоматического анализа и определения групп клинических путей пациентов на основе методов кластеризации. Существующие в данной области работы отражают большой интерес со стороны научного сообщества к подобным исследованиям, однако имеется необходимость развития ряда методологических подходов для дальнейшего их практического применения в городских поликлинических учреждениях с учетом специфики их организации. Целью исследования является повышение качества управления и сегментации входного потока пациентов в городских медицинских учреждениях на основе методов кластерного анализа для дальнейшей разработки рекомендательных сервисов. Одним из подходов для достижения поставленной цели является разработка и внедрение клинических путей, или траекторий движения пациентов. В общем виде под клиническим путем пациента понимается траектория его движения при получении медицинской услуги в соответствующих учреждениях. Представлен подход формирования групп маршрутов пациентов при помощи иерхического агломеративного алгоритма с методом связи Уорда и аддитивной регуляризацией тематических моделей (ARTM). Проведен вычислительный эксперимент на основе данных о маршрутах пациентов с диагнозом сепсис, размещенных в открытом доступе. Особенностью предлагаемого подхода является не только автоматизация определения схожих групп траекторий пациентов, но и учет шаблонов клинических путей для формирования рекомендаций в области организации структуры медицинского учреждения. В результате сформированный подход сегментации входного гетерогенного потока пациентов в городских медицинских учреждениях на основе кластеризации состоит из следующих шагов: 1) подготовка данных медицинского учреждения в формате журнала событий; 2) кодирование маршрутов пациентов; 3) определение верхнего предела длины рассматриваемого пути; 4) иерархическая агломеративная кластеризация; 5) аддитивная регуляризация тематических моделей (ARTM); 6) выявление популярных шаблонов маршрутов пациентов. Полученные кластеры маршрутов служат основой для дальнейшей разработки имитационной модели медицинского учреждения и предоставления рекомендаций пациентам. Кроме того, эти группы могут быть положены в основу разработки системы “Robotic process automation” (RPA), симулирующей действия человека и позволяющей автоматизировать интерпретацию данных для управления ресурсами учреждения.