تصميم وهندسة مستودعات البيانات السريرية

مستودع البيانات السريرية هو مستودع متكامل وموجه للاستعلامات، يجمع البيانات من مصادر المعاملات في نظام صحي بحيث يمكن تحليلها دون تعطيل أنظمة الرعاية التشغيلية. يحدد تصميمه وهندسته كيفية استخراج بيانات المصدر ونمذجتها وعرضها للبحث وقياس الجودة وإعداد التقارير التشغيلية.

Definition

تصميم مستودع البيانات السريرية هو هندسة وبناء مستودعات متكاملة تجمع البيانات الصحية من مصادر تشغيلية متعددة في هيكل مُحسّن للاستعلام والتحليل وإعادة الاستخدام، بدلاً من الرعاية القائمة على المعاملات.

Scope

يغطي هذا الموضوع الأنماط المعمارية الكامنة وراء مستودعات البيانات السريرية: فصل الأنظمة التحليلية عن أنظمة المعاملات، وخطوط أنابيب الاستخراج والتحويل والتحميل (ETL)، والنمذجة البُعدية مقابل النمذجة المعيارية، واستخدام نماذج البيانات المشتركة لجعل الاستعلامات قابلة للنقل. يتعامل هذا الموضوع مع تصميم المستودعات كموضوع معلوماتي وهندسة بيانات، وليس كتعليمات تشغيلية لأي منصة محددة.

Key concepts

• فصل أعباء العمل التحليلية والمعاملات (OLAP مقابل OLTP)
• خطوط أنابيب الاستخراج والتحويل والتحميل (ETL)
• النمذجة البُعدية (مخططات النجمة وندفة الثلج)
• تصميم مستودع المؤسسة المعياري (الشكل العادي الثالث)
• نماذج البيانات المشتركة
• مخازن البيانات (Data marts)
• البيانات الوصفية وسلسلة نسب البيانات (data lineage)
• الأبعاد المتغيرة ببطء

Mechanisms

تُحسّن الأنظمة التشغيلية مثل السجلات الصحية الإلكترونية لإجراء معاملات فردية سريعة، مما يجعلها غير مناسبة للاستعلامات التحليلية الكبيرة. يعالج مستودع البيانات السريرية هذا الأمر عن طريق استخراج البيانات بشكل دوري من تلك المصادر، وتحويلها وتنظيفها، وتحميلها في مستودع منفصل مُهيكل للتحليل. هناك تقليدان تصميميان مؤثران يوجهان طبقة النمذجة: نهج مستودع المؤسسة المعياري المرتبط بـ Inmon، ونهج المخطط النجمي البُعدي المرتبط بـ Kimball، والذي ينظم البيانات في جداول حقائق وأبعاد للتجميع الفعال. في بيئات البحث، تقوم منصات مثل i2b2 بتنظيم بيانات المرضى حول مخطط نجمي ومصطلحات محكمة (controlled ontology) بحيث يمكن للمحققين الاستعلام عن المجموعات. يتيح ربط المستودع بنموذج بيانات مشترك تشغيل نفس الاستعلام عبر المؤسسات.

Clinical relevance

يشكل تصميم مستودع البيانات السريرية ما هي التحليلات الممكنة ومدى موثوقية تحديد المجموعات، مما يؤثر بدوره على قياس الجودة والبحث الذي يوجه الرعاية. يساعد فهم تصميم المستودع المستخدمين على تفسير مصدر البيانات التحليلية والتحويلات التي خضعت لها. هذا وصف مرجعي للبنية التحتية ولا يقدم إرشادات سريرية فردية.

History

ظهر تخزين البيانات في أنظمة المعلومات العامة في أواخر القرن العشرين، حيث أطر نموذج المؤسسة المعياري لـ Inmon والنموذج البُعدي لـ Kimball النقاش التصميمي الرئيسي. تبنت الرعاية الصحية هذه الأنماط مع تراكم البيانات القابلة لإعادة الاستخدام في السجلات الإلكترونية؛ وقد أظهرت المنصات الموجهة للبحث مثل i2b2 في عام 2010 بنى مستودعات مصممة خصيصًا لاكتشاف المجموعات السريرية، ثم قامت نماذج البيانات المشتركة لاحقًا بتوحيد الاستعلامات عبر المؤسسات.

Debates

مستودع المؤسسة المعياري مقابل النمذجة البُعدية

يختلف المصممون حول ما إذا كان يجب بناء مستودع مؤسسة معياري ومتكامل (تقليد Inmon) تُشتق منه مخازن البيانات، أو بناء مخازن مخطط نجمي بُعدية مباشرة (تقليد Kimball)؛ يوازن هذا الاختيار بين التكامل والمرونة مقابل بساطة الاستعلام وسرعته.

Key figures

• William H. Inmon
• Ralph Kimball
• Shawn N. Murphy
• Isaac Kohane

Seminal works

• inmon-2005
• kimball-ross-2013
• murphy-2010

Frequently asked questions

لماذا لا يتم تشغيل التحليلات مباشرة على قاعدة بيانات السجل الصحي الإلكتروني؟

تُضبط أنظمة المعاملات للعديد من عمليات القراءة والكتابة الصغيرة التي تدعم الرعاية الحية، لذا فإن الاستعلامات التحليلية الكبيرة يمكن أن تبطئها وتخاطر بالتأثير على العمليات السريرية. يفصل مستودع البيانات التحليل عن تقديم الرعاية ويهيكل البيانات للاستعلام الفعال.

ما هو نموذج البيانات المشترك ولماذا هو مهم لتصميم المستودعات؟

نموذج البيانات المشترك هو مخطط ومفردات مشتركة تتبناها مؤسسات متعددة لمستودعاتها. يتيح الربط به تشغيل نفس الاستعلام التحليلي عبر المواقع دون إعادة كتابة، مما يدعم الأبحاث متعددة المؤسسات وقابلية التكرار.