Localized Knowledge Based Intelligent Medical Systems

Syed V. Ahamed Victor B. Lawrence

City University of New York Bell Labs Innovation, Lucent

Graduate Center, New York Technologies, Holmdel, New Jersey

Ahamed@lucent.com

Abstract

In this paper, we propose two architectural arrangements to build localized and independent intelligent medical networks. These networks constantly monitor the specific needs of the patients and resources of the locality with the involvement of Medical Service Providers (MSP). The MSPrsquo;s would serve the medical and informational needs of their client patients. A large number of these MSPrsquo;s would serve a community or a region. Each MSP (i) will retain a portfolio of each of the client patient (j) and perform a daily check on the changes of status in the local or global information or service as it pertains to the medical history of the particular client patient and makes the patient aware of any detail as it may affect the course of action. If the patient goes through the MSP, then the incremental change is up dated in the patient database. In addition, the system performs the routine medical functions as a hospital staff would perform but retains the information over the life of the individual in and out of every ailment and its treatment. The details of the databases and their distribution or their aggregation, are presented in the two architectural arrangements.

Introduction

Large groups of independent hospital networks may be integrated (and programmed) to coexist independently within one larger wide area, medical network as independent intelligent networks sharing the network infrastructure. The functionality can also be forced to perform as a group of localized medical network [1] for the particular hospital rather than one massive medical network for a region or a country. The role of the numerous medical services provider (MSP) will thus confined to the local area services and information access rather than that of a few Global Medical Service Providers. The main advantage of having a large number of smaller and localized MSP is that the cost and complexity of a localized MSP is much lower than a large MSP. The new competition at the localized MSP services thus available will reduce the medical expenses and the overall customer costs. More local MSPs and businesses can offer the medical information and services such as discounted prescription drugs, hospital and nursing services, physical therapy, etc. Such an increase in the supply side of medical information will facilitate the medical field to become more competitive and bring down the medical costs in the long run.

Status Quo of the Medical Network Environments

Although some of these services can be accessed by the smart Internet users, such services have not been tailored to the medical profession. The specialized services that the physicians and hospitals provide and the associated patient costs are still not available to most patients. Over the next decade or so, it is envisioned that the specific medical information may be supplied by medical knowledge bases rather than by doctors and their staff that have an embedded profit motive. In a sense, the initial information gathering and the search for appropriate low level medical treatment is facilitated by MSPs, medical knowledge bases and intelligent medical-knowledge processing that tailors the medical services and the hospital facilities to the patients. The current approach is to place the patient at the lowest level of service provisioning rather than placing the patient as the paying customer. In a majority of the cases, the patients are forced to accept the medical services and the hospital facilities at an unknown quality of service and an unclear billing system. It is also foreseen that the specific information for an individual patient can be retrieved by smart medical data bases based on the patient specific conditions.

Relative Merits of the traditional IN and MSP Based Intelligent Internet

In the enhancement of the basic IN architecture of the eighties to suit the TINA architectures [2], the network designers have brought a sense of interoperability within the framework of all the intelligent networks within the globe. Whereas it is commendable and desirable to have this ideology already built in every network, there at least four penalties. The standards need a long time to evolve, the standard interfaces and software modules to perform the functional components (service specific feature of the TINA Network) or FCrsquo;s may not be readily available, and more importantly, the backbone network should be ready to host and execute the network programming language for each of FCrsquo;s for each of the medical subscribers. A possible configuration of the Hospital-Based Integrated Medical Computer Systems for Processing Medical and Patient information using specialized Functional Modules (FC), is presented in Reference [3]. However the set backs in the full implementation of such a network environment causes a delay in bringing the intelligent medical Internet services to the patients and users.

At the same time, the market place is dynamic and volatile. The business drivers are anxious to get the network services now and take a risk if the price is small enough. In a sense, the proposed network architecture shifts the responsibility back to the MSP to use their own customized package that will accomplish their specific goals. These goals are specific for the MSP and the community of the patients and users whom the MSP is willing to serve. Such goals can offer a menu, as the Internet does, but from their own database and via the telephone all fixed and wireless network. Thus, the blend of services is discretionary, the waiting time is short and patient and user control on the con

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基于本地化知识的智能医疗系统

Syed V. Ahamed Victor B. Lawrence

纽约城市大学贝尔实验室创新，朗讯

纽约技术研究中心，新泽西州霍尔姆德尔

摘要：在本文中，我们提出了两种架构安排来构建本地化和独立的智能医疗网络。这些网络通过医疗服务提供商（MSP）的参与不断监测患者和当地资源的特定需求。 MSP将满足其客户患者的医疗和信息需求。这些MSP中的大量将服务于社区或地区。每个MSP（i）将保留每个客户患者（j）的组合，并且对与特定客户患者的病史相关的本地或全球信息或服务中的状态变化进行每日检查并使患者意识到任何细节，因为它可能影响行动过程。如果患者通过MSP，那么患者数据库中的增量变化将更新。此外，该系统执行医院工作人员执行的常规医疗功能，但保留个人生活中和每种疾病及其治疗的信息。数据库及其分布或汇总的详细信息在两个架构安排中提供。

1.简介

可以集成（和编程）大量独立医院网络，以在一个较大的广域，医疗网络中独立共存，作为共享网络基础设施的独立智能网络。该功能还可以被强制作为特定医院的一组本地化医疗网络[1]而不是一个地区或国家的一个大规模医疗网络。因此，众多医疗服务提供者（MSP）的作用将局限于当地服务和信息访问，而不是少数全球医疗服务提供者。拥有大量较小且本地化的MSP的主要优点是本地化MSP的成本和复杂性远低于大型MSP。因此，本地化MSP服务的新竞争将降低医疗费用和整体客户成本。更多本地MSP和企业可以提供医疗信息和服务，如打折处方药，医院和护理服务，物理治疗等。医疗信息供应方面的这种增加将促进医疗领域变得更具竞争力和降低从长远来看医疗费用。

2.医疗网络环境的现状

虽然智能互联网用户可以访问其中一些服务，但这些服务还没有为医学界量身定制。大多数患者仍然无法获得医生和医院提供的专业服务以及相关的患者费用。在接下来的十年左右，可以设想特定医疗信息可以由医学知识库提供，而不是由具有嵌入式利润动机的医生及其员工提供。从某种意义上说，MSP的医疗知识基础和智能医疗知识处理为患者提供医疗服务和医院设施，从而促进了最初的信息收集和对适当的低水平医疗的探索。目前的方法是将患者置于最低服务供应水平，而不是将患者置于付费客户。在大多数情况下，患者被迫以未知的服务质量和不明确的计费系统接受医疗服务和医院设施。还可以预见，可以基于患者特定条件通过智能医疗数据库检索个体患者的特定信息。

3.传统IN和MSP智能互联网的相对优势

为了增强80年代的基本IN架构以适应TINA架构[2]，网络设计人员在全球所有智能网络的框架内带来了互操作性。虽然这种意识形态已经建立在每个网络中是值得赞扬和可取的，但至少有四次处罚。标准需要很长时间才能发展，执行功能组件（TINA网络的服务特定功能）或FC的标准接口和软件模块可能不容易获得，更重要的是，骨干网应该准备好托管和为每个医疗订户执行每个FC的网络编程语言。在参考文献[3]中介绍了使用专用功能模块（FC）处理医疗和患者信息的基于医院的集成医疗计算机系统的可能配置。然而，在这种网络环境的全面实施中的设置导致延迟将智能医疗因特网服务带给患者和用户。

与此同时，市场充满活力和动荡。业务驱动因素现在急于获得网络服务，如果价格足够小，就会冒险。从某种意义上说，建议的网络架构将责任转移回MSP，以使用他们自己的定制包来实现他们的特定目标。这些目标特定于MSP以及MSP愿意服务的患者和用户的社区。这样的目标可以像互联网一样提供菜单，但是从他们自己的数据库和通过电话的所有固定和无线网络。因此，服务的混合是随意的，等待时间短，并且对内容的患者和用户控制是本地和立即的。这与其他智能网络服务提供商和希望为所有客户提供通用和通用服务的所有者的理念形成鲜明对比。

从参考文献[4]中讨论的高级智能网络或AIN的架构，附属服务提供商（ASP）和基于因特网协议（IP）的交换系统为其电信客户提供类似的能力。但是，ASP和IP中的程序由网络所有者提供指导，监控和维护。在基于MSP的互联网中，建议对用户/患者特定功能进行编程，并在MSP订户拥有的本地计算机上进行微调，这些计算机将提供混合的合法医疗功能（例如配药，物理疗法，护理，医疗专业人员和医院的授权，辅助医疗服务，放射治疗等。尽管所有基于电信的AIN标准可能需要很长时间才能被编写和标准化，调试并可供客户使用，但基于MSP的网络环境为患者和用户提供了现在任何当前网络技术所提供的功能。在MSP愿意与患者和用户的当地社区共同承担的风险框架内，这些网络和医疗功能在MSP的监督下和谐地融合。

4.建议的MSP网络配置

建议的基于MSP的架构将允许医生和医院制定供应方竞争带来的公开信息政策。它还促进了众多专业MSP参与区域，国家或全球医疗经济的趋势。这一步骤类似于从本地医疗数据库分发本地化医疗信息（从供应角度来看），而不是通过全球或互联网访问共享非常大的数据库。在随后的知识社会中，这些MSP将类似于与地区银行，国家银行和联邦储备系统合作的本地银行。许多此类MSP可以服务于大量不需要高速和高复杂性的患者，高科技全球互联网能够为所有用户提供优质服务。较小的数据库，本地化的客户和较大的本地区域流量将允许较小的MSP定制并将其服务定位到a

特定的客户和用户社区。

在程序控制下，互连MSP的本地化医学知识网络（MKN）也可能被迫相互依赖地工作，交换当前信息，因为它可用于执行迄今仅由人类执行的各种功能。各个患者和用户数据库基于患者（SS）号码并在主机网络内分配逻辑地址。每个逻辑医学知识网络都起到参考文献[5]中开发的个人智能网络（PIN）的作用。它仅针对疾病或生命致力于该特定患者。这些MKN提供所有MIN（医疗智能网络）和PCN（个人通信网络）服务，并在患者驱动的可编程代码下运行。患者具有“指示”主机网络执行所有合法和道德上可接受的骨干医疗和通信网络功能的特权和自由。这些功能可能与当地银行目前提供的银行服务（如账户余额，在线支付，信用卡活动等）一样简单，也可能与TINA网络能够高度执行的服务一样复杂复杂的分层和级联智能电信功能。

图1描绘了允许政府或非营利实体对医疗服网络管理系统MSMS监视和跟踪活动以防止滥用区域，州或国家的医疗服务。这种网络基础设施的许多其他可能用途（例如儿童保育，养老院，紧急护理等）也是可能的。

5.基于MSP的网络相对于互联网的相对优势

在设计基于Web的程序时，网络服务的范围和范围变得明显。在某种意义上，电路交换网络的智能网络功能可以通过用于因特网的HTML程序来复制。虽然这些服务主要是基于信息的，但特定于应用程序的客户服务通常仅限于定型和最小化。大多数应用程序都位于远程服务器中，并通过分组交换机通过Internet进行通信。这可能导致屏幕之间以及下载程序和数据期间的大量延迟。此外，当上载网络程序时，它们驻留在本地或远程服务器中，并且基于服务器的能力执行程序。随着要交换的数据量变大，响应时间也开始增加到任何多媒体流量变得太远等待要实现的宽带网络的程度。通常，瓶颈在本地固定线路或无线环路中。这可以通过综合业务数字网（ISDN）线路或现在在一些大都市区域提供的ADSL功能来增强。

另一方面，使用本地高容量服务器和本地高速LAN可以缓解该问题。对于大规模用户，此方法使用TCP / IP协议，高速LAN（通常是校园网，教育或医疗网络等）以及非常本地化的高容量服务器来为其客户提供服务。我们为数十个国家提出这种方法，这些国家多年来都没有ISDN或ADSL设施。当这些服务可用时，它们可能连接到高速LAN和高容量服务器。当在公共领域中出现问题时，本地高速LAN和服务器可能由本地固定环网络所有者（而不是因特网运营商）拥有，并且这些服务的收入将恢复到本地电话公司。

在基于MSP的网络的情况下，两种类型的架构是可行的。较大的城市医疗网络可以由大型医疗保险公司或服务机构拥有，骨干和医疗数据库服务将提供给当地的MSP。该网络表示如图1所示。另一方面，MSP可以保留服务的责任和所有权，只有网络服务是从骨干服务提供商租用安全信令和通信服务获得的。随着通信带宽的增加以及提供这些骨干服务的信令复杂性的增加，似乎后来的所有权风格可能占上风。因此，MSP将成为医务人员（医院等）与整个患者/用户社区之间基于网络的中间人。该网络架构如图2所示。

6.基于知识的可编程MSP网络架构

基于MSP的新互联网的另一种可能架构如图2所示。它涉及小型医疗中心和典型的医疗服务提供商。在这里，这个医疗IN的SCP致力于由大量企业（服务提供商的客户）共享。这些企业与需要专业服务的客户打交道。

在图2中，还描绘了订户的SCP的上载过程。它驻留在任何大型电信服务提供商的SCP中（根据新号码和一系列安全数字，如899或898等）。这是为任何医疗服务提供者（i）的客户或患者（j）激活的集成数据库。因此，可以激活特殊服务（例如），为该患者（j）提供（a）客户在其授权的医院，药房，烧伤中心，护理设施等提供的特殊服务范围内，以及（ b）患者（j）属于他自己的预付水平，或保险公司支付的授权等级，等等。这允许双层服务结构{基于网络的服务（例如病史和治疗，针对特定疾病的补救措施和专业中心，咨询和知识分配等）和基于患者的服务（例如处方，物理疗法，护理）患者可能接受的护理，门诊护理等。

在图2中，还描绘了网络的操作模式。 MSP通过两个特殊单元完成特殊和允许的网络功能;硬件单元，用户智能外围设备（SIP），以及用户服务逻辑解释器（SSLI）的特殊软件单元。这些单元按比例缩小（进入PC大小）版本的IP和SLI，这些版本存在于典型的服务交换点或智能网络的SSP中。这些单元对于现代智能网络（通常是IN / 2）来说是必需的，以提供类似于用户服务的特殊MSP功能。

SIP和SSLI（图2中）提供的这两个功能也可以追溯到参考文献[4]中记录的TINA网络的功能架构。在国际电信联盟（ITU）提出的这个TINA网络中，IP和SDP的功能（参见参考文献[4]中的图12-3b）与图2中所示的SLI的功能并行。同样，CCF的功能， SSF和SCF在TINA的服务节点SN处起作用（参见参考文献[4]中的图12-3b），与图2中所示的SSLI并行。

很大程度上，如果电信服务提供商可以将TINA的服务节点压缩到基于PC的硬件和SW环境以用于单个MSP订户，则可以将专业服务创建环境（TINA的SCE）交还给MSP。现在，下一代智能网络（如TINA网络）广受赞誉的所有先进智能网络功能都可以在基本的SCP环境中提供，基本的SCP，STP，SSP和SMS作为基于MSP的网络的构建模块。

当任何患者/客户（j）呼叫MSP（i）的专门服务时，它激活客户特定服务程序。从网络SCP数据库分派客户端的可执行代码的轨道扇区地址。这便于在MSP房屋处根据最近的医疗信息执行患者客户机（j）的数据库中的可执行程序代码，以为患者客户机（j）提供最佳服务。增强型网络数据库在订户数据库中提供程序地址，并将呼叫重定向到适当的二级服务提供商（例如药房，护理中心或咨询，以便为该患者/客户提供额外的治疗或帮助。

在图1中，可以协商区域MSCP医疗数据库和MSMS医疗服务管理系统的所有权。架构的可能变体之一是允许因特网访问数据库以使医院和患者了解这些数据库中的特定变化。 MSP和网络服务的融合是由MSP为其患者和客户定制和上传的MSCP和MSMS程序完成的。标记为（i，j）的KB的段被调用并且完全根据MSP（i）为客户端/患者（j）上载的KB的内容来服务。因此，基于MSP的网络能够通过来自医务人员或医院的因特网访问或服务授权来获取患者对服务的请求。

在图2中，描绘了SCP的本地订户数据库。在此配置中，订户保留其自己的特定数据库。 SCP现在包含处理客户特定和授权网络功能的所有信息。程序数据库还包含SSLI功能的信息，SIP功能由特殊硬件处理，用于网络信令和网络数据。

7.结论

本文介绍的体系结构为医学界提供了一系列额外的好处。首先，通过在医院，医疗/诊断中心和患者的客户/患者之间结合MSP的作用，向客户/患者提供与该特定客户/患者密切相关的所有医疗状况的信息和细节。除非患者/客户要求，否则实际上消除了人机界面。在供应方面，MSP拥有他们可获得的所有最新医疗信息。他们的数据库包括所有代码和覆盖范围以及治疗选项列表。其次，当客户/患者准备好接受治疗/住院治疗时，MSP将充当二级医疗服务提供者（见图2）与其客户/患者之间的中间人。第三，提供的MSP服务基于网络上的电子交易程序。因此，服务和周转很快;它们也高效且便宜，从而有助于降低运营健康产业的成本。第四，医院和大学拥有的非常大的医疗网络知识库现在可以分散为局部区域中较小的专用MSP所需的数千个小型服务器环境（在任何局部区域）。第五，通过在MSP驻地计算机内执行特殊的SIP和SSLI程序，可以很容易地提供许多复杂的医疗智能网络服务（见图2）。第六，可以立即分配预付费和授权的医疗服务。每个MSP都可以定制和调整所提供的医疗服务，并包括个人接触以引起客户/患者的注意。

基于MSP的网络环境有效地利用了互联网和无线电话网络。随着覆盖范围和普及程度的提高，这两种网络都在以惊人的速度增长。拟议的医疗网络将新数字技术，知识社会和网络革命的影响带给了医学界。基于MSP的网络迅速而深刻地缩小了医疗界与社交人口中不断增长的一部分中的高移动客户和患者之间的差距。 7.参考文献

[1] Krol，Marina，智能医疗网络，博士论文，纽约城市大学，1996年。

[2] CCITT建议书M.3010，电信管理网络原理（TMN）TINA架构; M.3200。 TMN管理服务; M.3400。 TMN管理职能; M.3020。 TMN接口

规范方法; M.3180目录网络信息模型; M.3300。 TMN管理

能力。

[3]“使用专用功能模块处理医疗和患者信息的基于医院的集成医疗计算机系统”

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