一种基于云计算的临床数据管理系统及方法与流程

本发明涉及数据管理，具体为一种基于云计算的临床数据管理系统及方法。

背景技术：

1、医疗信息化的发展，临床数据管理在现代医疗和科研中扮演着越来越重要的角色，临床数据来源多样、格式各异，包括电子病历、实验室结果、影像数据及各种医疗设备生成的数据，高效地采集、整合和管理异构数据，成为医疗信息系统面临的大挑战，现有的临床数据管理系统存在的不足：

2、传统系统在处理多来源的异构数据时，要依赖人工干预，数据的整合过程繁琐且易出错，影响数据采集的效率，降低数据在不同来源间的一致性和准确性，增加临床决策中的不确定性；

3、传统的固定存储方式难以应对数据量的动态变化，易造成存储资源的浪费，缺乏有效地压缩和分层管理手段，导致存储空间的利用率低下，数据访问速度缓慢，整体管理效率亟待提高；

4、现有系统在处理海量临床数据时，通常依赖集中式计算资源，难以在合理的时间内完成大规模数据的分析，不易于临床医生和研究人员理解；

5、医疗数据的敏感性使得其在存储、传输和共享过程中面临着隐私泄露风险，系统在实时监控和安全事件响应方面无法及时处理潜在的安全威胁，此外，合规审核通常依赖人工操作，耗时耗力，且难以实现持续的实时合规管理，影响系统的稳定性和安全性。

6、因此，本领域技术人员提供一种基于云计算的临床数据管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于云计算的临床数据管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于云计算的临床数据管理系统，包括智能数据采集与整合模块、优化数据存储与管理模块、高级数据分析与报告模块、动态用户与权限管理模块、合规数据安全与共享模块、智能监控与合规审核模块；

3、所述智能数据采集与整合模块负责自动采集多种来源中的数据，且利用智能算法对异构数据进行标准化和整合；

4、所述优化数据存储与管理模块利用云计算的弹性存储能力，通过智能压缩、分层存储和高效的数据检索算法，进行大规模临床数据的安全存储和管理；

5、所述高级数据分析与报告模块通过分布式计算和自适应分析算法，处理和分析海量临床数据，生成易理解的报告和预测模型；

6、所述动态用户与权限管理模块通过动态权限分配和多因素身份验证机制，且实时监控用户行为，防范潜在的安全威胁；

7、所述合规数据安全与共享模块保障数据在存储和传输过程中的安全性，利用差分隐私和同态加密技术保护数据隐私，且通过智能合规检查和冲突检测，支持跨机构的数据共享和协作；

8、所述智能监控与合规审核模块实时监控系统的运行状态，利用异常检测和图分析算法追踪安全事件，同时，通过自动化合规审核机制，确保系统操作和数据管理持续符合法规要求。

9、优选的，所述智能数据采集与整合模块包括数据源接口单元、数据标准化单元、数据清洗单元和数据整合单元；所述数据源接口单元负责与各种数据源进行连接和通信；所述数据标准化单元使用智能算法将来自不同来源的数据标准化，统一数据格式、编码和结构；所述数据清洗单元自动检测和修复数据中的异常值和缺失值；所述数据整合单元将不同来源的数据进行整合，利用深度学习算法识别和匹配相关数据；

10、所述优化数据存储与管理模块包括弹性存储单元、智能压缩单元、分层存储单元和高效检索单元；所述弹性存储单元利用云计算的弹性存储技术，根据数据量动态分配存储资源；所述智能压缩单元通过智能压缩算法减少存储空间的占用；所述分层存储单元根据数据的重要性和访问频率，将数据存储在不同层次的存储介质中；所述高效检索单元使用优化的检索算法快速查找和访问存储数据；

11、所述高级数据分析与报告模块包括分布式计算单元、自适应分析单元、报告生成单元和预测模型单元；所述分布式计算单元利用云计算的分布式计算资源处理大规模数据；所述自适应分析单元使用自适应学习算法，根据不同的临床需求自动调整分析模型；所述报告生成单元自动生成易理解的分析报告，结合自然语言生成技术；所述预测模型单元基于历史数据和分析结果，生成预测模型，辅助临床决策和预防措施的制定。

12、优选的，所述动态用户与权限管理模块包括动态权限分配单元、多因素身份验证单元和用户行为监控单元；所述动态权限分配单元根据用户角色和任务动态分配访问权限；所述多因素身份验证单元结合多种身份验证方式进行用户身份验证；所述用户行为监控单元实时监控用户在系统中的操作行为，利用行为分析算法识别异常活动；

13、所述合规数据安全与共享模块包括数据加密单元、合规检查单元、冲突检测单元和安全共享单元；所述数据加密单元使用差分隐私和同态加密技术对数据进行加密；所述合规检查单元通过智能合规算法自动检查数据处理和共享的合规性；所述冲突检测单元在多方数据共享和协作时，检测且解决数据冲突；所述安全共享单元支持跨机构的数据安全共享；

14、所述智能监控与合规审核模块包括实时监控单元、异常检测单元、图分析单元和自动化合规审核单元；所述实时监控单元实时监控系统的运行状态，及时识别和报告异常情况；所述异常检测单元利用深度学习的异常检测算法，自动识别系统操作中的异常事件；所述图分析单元在大规模数据中进行路径追踪和事件关联分析，快速定位且解决安全事件；所述自动化合规审核单元定期或实时进行合规性审核，自动生成合规报告。

15、优选的，所述数据清洗单元中，通过异常值检测算法自动检测和修复数据中的异常值和缺失值，其算法公式：

16、

17、其中，x为数据点，μ为均值，σ为标准差；

18、所述数据整合单元中，通过余弦相似度算法将不同来源的数据进行整合，以识别和匹配相关数据，其算法公式：

19、

20、其中，a和b为数据项的向量表示，∥a∥和∥b∥为向量的模。

21、优选的，所述智能压缩单元中，通过huffman编码减少存储空间的占用，其算法公式：

22、

23、其中，l(c)为压缩后的编码长度，pi为符号i的概率，ci为符号的编码长度；

24、所述高效检索单元中，通过局部敏感哈希算法快速查找和访问存储数据，其算法公式：

25、hash(v)＝sign(wv+b)，

26、其中，v为数据向量，w为随机矩阵，b为偏置向量。

27、优选的，所述分布式计算单元中，通过mapreduce算法计算资源处理大规模数据，其算法公式：

28、map(k1,v1)→list(k2,v2)，

29、reduce(k2,list(v2))→output(v3)，

30、其中，k1、k2为键，v1、v2、v3为值；

31、所述自适应分析单元中，通过在线梯度下降算法根据不同的临床需求自动调整分析模型，其算法公式：

32、

33、其中，θt为模型参数，η为学习率，j为损失函数；

34、所述预测模型单元中，通过时间序列预测算法生成预测模型，辅助临床决策和预防措施的制定：

35、

36、其中，xt为预测的时间序列数据，α为常数项，βi为自回归系数，∈t为噪声。

37、优选的，所述多因素身份验证单元中，通过基于贝叶斯决策的身份验证方式进行用户身份验证，其算法公式：

38、

39、其中，a为身份验证通过的事件，b为观察到的验证信息；

40、所述用户行为监控单元中，通过基于行为分析的异常检测算法识别异常活动，其算法公式：

41、

42、其中，x为观察到的行为特征，μ为均值，σ为标准差。

43、优选的，所述数据加密单元中，通过同态加密算法对数据进行加密，其算法公式：

44、e(m1×m2)＝e(m1)×e(m2)，

45、其中，m1和m2为明文，e为加密函数。

46、优选的，所述实时监控单元中，通过滑动窗口算法实时监控系统的运行状态，及时识别和报告异常情况，其算法公式：

47、

48、其中，xi为窗口中的数据点，n为窗口大小；

49、所述异常检测单元中，通过高斯混合模型自动识别系统操作中的异常事件，其算法公式：

50、

51、其中，p(x)为数据点x的概率密度，πk为第k个高斯分量的权重，μk和σk为均值和协方差矩阵；

52、所述图分析单元中，通过深度优先搜索算法进行路径追踪和事件关联分析，快速定位且解决安全事件，其算法公式：

53、dfs(g,v)＝visit(v)，

54、其中，g为图，v为起始节点，visit(v)为访问操作。

55、一种基于云计算的临床数据管理方法，包括如下步骤：

56、s1、系统通过数据源接口单元与各种数据源进行连接和通信，自动获取临床数据，后将采集到的异构数据进行标准化，统一数据格式、编码和结构，其次，自动检测且修复数据中的异常值和缺失值，最后，将不同来源的数据进行整合，识别和匹配相关数据；

57、s2、根据数据量和需求，动态分配云存储资源，后对数据进行压缩，减少存储空间的占用，其次，将数据存储在不同的存储层次中，以快速查找和访问存储的数据；

58、s3、对大规模数据进行处理，且根据不同的临床需求自动调整分析模型，自动生成易理解的分析报告，供临床医生和研究人员参考，以生成预测模型，辅助临床决策和预防措施的制定；

59、s4、根据用户的角色和任务，动态分配和调整访问权限，以进行用户身份验证，识别异常活动，防范潜在的安全威胁；

60、s5、对数据进行加密，自动检查数据处理和共享过程中的合规性，在多方数据共享和协作时，检测且解决数据冲突；

61、s6、实时监控系统的运行状态，及时识别和报告异常情况，且自动识别系统操作中的异常事件，快速定位且解决安全事件，以自动生成合规报告。

62、本发明提供一种基于云计算的临床数据管理系统及方法。具备以下有益效果：

63、1、本发明通过智能数据采集与整合模块，利用数据标准化和深度学习算法，能自动采集多种来源且整合异构数据，提高数据采集的效率，且确保数据在不同来源间的一致性和准确性，减少人工干预和错误的发生。

64、2、本发明通过优化数据存储与管理模块，利用云计算的弹性存储技术和智能压缩算法，实现存储资源的动态分配和存储空间的高效利用，降低存储成本，且能根据数据的重要性和访问频率进行分层管理，提高数据管理的整体效率。

65、3、本发明的高级数据分析与报告模块通过分布式计算、自适应分析及自然语言生成技术，能高效处理海量数据，且自动生成易理解的报告和预测模型，使得临床医生和研究人员能快速获得有价值的分析结果，支持更精准的临床决策和科学研究。

66、4、本发明的合规数据安全与共享模块采用差分隐私和同态加密技术，保障数据在存储和传输过程中的隐私安全，且智能合规检查和冲突检测，支持跨机构的数据安全共享，确保在数据共享和协作中的合规性。

67、5、本发明的智能监控与合规审核模块通过实时监控、异常检测和自动化合规审核机制，能持续监控系统运行状态，快速识别和响应安全事件，且生成合规报告，实时、自动化的系统管理和审核机制，提高系统的稳定性、安全性。

技术特征：

1.一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，包括智能数据采集与整合模块、优化数据存储与管理模块、高级数据分析与报告模块、动态用户与权限管理模块、合规数据安全与共享模块、智能监控与合规审核模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述智能数据采集与整合模块包括数据源接口单元、数据标准化单元、数据清洗单元和数据整合单元；所述数据源接口单元负责与各种数据源进行连接和通信；所述数据标准化单元使用智能算法将来自不同来源的数据标准化，统一数据格式、编码和结构；所述数据清洗单元自动检测和修复数据中的异常值和缺失值；所述数据整合单元将不同来源的数据进行整合，利用深度学习算法识别和匹配相关数据；

3.根据权利要求1所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述动态用户与权限管理模块包括动态权限分配单元、多因素身份验证单元和用户行为监控单元；所述动态权限分配单元根据用户角色和任务动态分配访问权限；所述多因素身份验证单元结合多种身份验证方式进行用户身份验证；所述用户行为监控单元实时监控用户在系统中的操作行为，利用行为分析算法识别异常活动；

4.根据权利要求2所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述数据清洗单元中，通过异常值检测算法自动检测和修复数据中的异常值和缺失值，其算法公式：

5.根据权利要求2所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述智能压缩单元中，通过huffman编码减少存储空间的占用，其算法公式：

6.根据权利要求2所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述分布式计算单元中，通过mapreduce算法计算资源处理大规模数据，其算法公式：

7.根据权利要求3所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述多因素身份验证单元中，通过基于贝叶斯决策的身份验证方式进行用户身份验证，其算法公式：

8.根据权利要求3所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述数据加密单元中，通过同态加密算法对数据进行加密，其算法公式：

9.根据权利要求3所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，所述实时监控单元中，通过滑动窗口算法实时监控系统的运行状态，及时识别和报告异常情况，其算法公式：

10.一种基于云计算的临床数据管理方法，依据权利要求1～9任一项所述的一种基于云计算的临床数据管理系统，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及数据管理技术领域，公开一种基于云计算的临床数据管理系统及方法，包括智能数据采集与整合模块、优化数据存储与管理模块、高级数据分析与报告模块、动态用户与权限管理模块、合规数据安全与共享模块、智能监控与合规审核模块；所述智能数据采集与整合模块负责自动采集多种来源中的数据，且利用智能算法对异构数据进行标准化和整合；所述优化数据存储与管理模块利用云计算的弹性存储能力，通过智能压缩、分层存储和数据检索算法。通过智能数据采集与整合模块，利用数据标准化和深度学习算法，能自动采集多种来源且整合异构数据，提高数据采集效率，确保数据在不同来源间的一致性和准确性，减少人工干预和错误的发生。

技术研发人员：蒋志伟,李贵娟,李婵娟,王永吉,刘悦,盘晓,郑林,黄灵倩,陆春玲
受保护的技术使用者：北京康特瑞科统计科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5