“One Health”理念下人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統分析＊

付余 趙慧

1.錦州市信息中心；2.錦州醫科大學

研究基于“One Health”理念下人、動物、環境健康統一管理需求，提出三位一體電子健康檔案系統建設目標并進行解析。研究過程中論述了國內外相關研究的現狀，從數據組織架構、系統平臺架構和系統技術架構三個方面闡述了人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統架構，進而分析了數據采集、數據存儲和人工智能等關鍵技術。

“One Health”在我國又稱全健康或同一健康，從信息系統科學的角度，其注重三者在數據流、控制流、信息流等方面的內在聯系，其核心是、動物、環境健康的一體化管理。電子健康檔案是與健康相關數據信息的電子化存儲記錄，電子健康檔案應用的主體形式是計算機信息管理系統。“One Health”信息化建設需要以電子健康檔案系統建設作為基礎。因此，基于全健康理論，需要構建人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統，以實現公共衛生健康科學、高效的管理。

1 研究及現狀評述

國內外關于人類電子健康檔案的研究已經進入快速的應用發展期，電子健康檔案信息系統設計建設的研究已經成熟，基于關系數據庫理論的電子健康檔案系統已經應用在各級的醫療信息系統綜合體系中。李海珍等對云平臺共建、云數據共享、數據計算的角度提出了大數據環境下電子健康檔案建設的策略[1]。張詠梅等對基于云計算的電子健康檔案平臺構建進行了深入分析，詳細闡述了電子健康檔案與服務云平臺的窗口功能、體檢功能、后臺管理功能和數據更新功能[2]。

動物疾病及健康管理的信息化形式的主體還處于動物醫院診療管理系統的設計與應用研究層面，相應的管理信息系統中尚未形成完整的、成熟的動物電子病歷和動物電子健康檔案體系。國內學者只是對動物健康檔案進行了初步的探討，相關研究者從動物檔案管理的角度提出了建立動物健康檔案的方法并給出了管理動物健康檔案的具體措施[3]。

環境管理是一個復雜的管理過程，國內外關于環境健康管理的研究主要關注于針對特定生態系統的環境監測與控制和建立環境健康的評價方法與標準兩個主體方面。如健康街區空間環境評價及優化策略研究[4]，以及環境影響評價中的公眾參與有效性研究[5]。

2 人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統架構

“One Health”理念下電子健康檔案系統將原有的以人為主體的電子健康檔案體系進行對象拓展，將電子健康檔案技術應用到動物受眾和環境受眾，形成三位一體的電子健康檔案系統，在應對公共健康問題時，利用全健康電子健康檔案系統，綜合分析人、動物、環境三者的相對獨立性的同時，兼顧三者之間的內在聯系。研究將從三位一體的電子健康檔案數據組織架構、平臺架構和技術架構等方面進行說明。

2.1 人、動物、環境三位一體的電子健康檔案數據組織架構

數據是電子健康檔案中組成健康信息的基本單位。人、動物、環境的健康信息需要由數據進行呈現和表達，如何科學、合理、有效地組織數據是電子檔案系統架構的基礎問題。“One Health”理論中，人、動物、環境是健康管理的三方受眾主體，相應的電子健康檔案數據也由三方組成。

2.1.1 人類電子健康檔案數據組織

基于公共衛生健康層面，依據《國家基本公共衛生服務規范（2019 年版）》，結合各省市的居民電子健康檔案服務規范（如遼寧、上海等），人類電子健康檔案數據內容包括個人基本數據（如姓名、出生日期性別、職業、居住地址、聯系方式、既往史、家族史等基本健康數據）和個人健康服務數據（如健康體檢、生活方式、飲食數據、免疫數據、健康狀況、用藥情況、轉診會診等醫療服務記錄）。

基于“One Health”理論層面，人獸共患病管理是全健康信息化管理的核心內容。因此，人類電子健康檔案數據需要涵蓋依據不同傳染源分類的縱向健康監控數據（包括寵物源、家畜源和野生動物源等職業性健康監控數據）和依據不同病種分類的橫向健康監控數據（如針對幽門螺桿菌病、空腸彎曲菌病、狂犬病、腸道傳染病、瘋牛病、禽流感、出血熱、旋毛蟲病等不同病種重點監控的健康體征數據等）。

2.1.2 動物電子健康檔案數據組織

目前，關于動物健康管理的電子監控檔案數據組織，尚沒有可參考的服務規范和建設標準，參考人類受體的電子健康檔案數據組織形式，寵物電子健康檔案包括寵物的基本信息（如動物種類、性別、獸齡、動物家族病史等數據）和動物健康服務數據（如動物就診服務病歷數據、生命體征數據、棲息生活數據、用藥數據、免疫數據和行蹤軌跡數據等）。

2.1.3 環境電子健康檔案數據組織

環境電子健康檔案數據的內容依據環境監測目的進行規劃，常規數據包括污染物監測數據（如污染物濃度、排放總量、污染趨勢等）、環保質量監測數據（如大氣、土壤、水質、固體廢棄物等）、棲息環境狀態監測數據（如溫度、濕度、衛生等）、生物監測數據（如有害非金屬元素、農藥殘留和其他有毒化合物等）、生態監測（如生物群落、種群變化等）。在實際的數據內容組織時，由于人獸共患病涉及對象的多樣性，需要結合特定的傳染源和病種進行數據的針對性篩選。

2.2 人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統平臺架構

三位一體的電子健康檔案系統基于云計算服務平臺，將云計算服務的三層整體架構（三層整體架構包括基礎架構層、中間層、應用層）進一步地完善和細化，形成包括基礎架構層、信息交換層、信息資源層、服務層、應用層和門戶層的人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統平臺架構，具體內容如圖1 所示。

圖1 三位一體的電子健康檔案系統平臺架構Fig.1 Trinity electronic health record system platform architecture

2.3 人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統技術架構

人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統的實質是數據庫管理應用信息系統，從管理信息系統技術架構的角度，客戶端/服務器模式（C/S, Client/Server）和瀏覽器/服務器模式（B/S, Brower/Server）都適用于三位一體電子健康檔案系統開發， C/S 和B/S 架構將同時應用于電子健康檔案系統中。如圖2 所示給出了基于Python 開發語言體系的系統技術架構。在表現層采用PyQt（Python 語言支持下的用戶應用接口開發工具集）和Qt Designer（基于PyQt 框架的用戶界面開發工具）實現桌面程序界面設計與邏輯編寫，符合MVC(模型——視圖——控制器）設計模式，實現了顯示和業務邏輯的分離。在服務層采用由Python 開源Web 應用框架（Django 和Web.py）基于Python Socket 接口進行服務層開發。業務層采用Python 語言工具進行業務規則和業務邏輯開發設計，并實現與數據訪問層對接。三位一體的電子健康檔案系統涉及結構化、半結構化和非結構化數據，應用開發中需要同時使用關系數據庫系統（SQL、Oracle 等）和大數據庫系統（Hadoop、BigTable 等）。

圖2 三位一體電子健康檔案系統技術架構Fig.2 Technical architecture of trinity electronic health record system

3 人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統實現關鍵技術

3.1 人、動物、環境三位一體電子健康檔案數據采集技術

數據是電子健康檔案的基礎，由數據組織架構分析可知，電子健康檔案的數據具有形式多樣、來源廣泛的特點。因此，電子健康檔案數據采集一方面需要實現與其他醫療健康管理系統對接完成數據交互，基于標準化接口從電子病歷信息系統、人醫/動醫臨床信息系統、健康體檢系統和生態環境信息系統等獲取相應的健康數據，導入到電子健康檔案中；另一方面要實現人、動物、環境受眾的健康監管數據的收集，實踐中需要綜合利用嵌入式控制技術、物聯網通信技術和傳感器技術設計智能健康數據采集終端并實現數據的標準化轉換，最終錄入電子健康檔案。

3.2 OpenEHR 數據存儲技術。

電子健康檔案系統中數據存儲設計是數據庫應用系統工程開發的重要組成部分，主要針對數據存儲的概念模型設計、邏輯設計和物理設計階段。OpenEHR 是由國際OpenEHR 組織提出的開放式電子健康檔案規范，它針對電子健康檔案的互操作和擴展性要求，建立了包含參考模型和原型模型的數據定義和組織模式，最終將實例化的健康數據通過屬性與數據庫字段的映射信息存儲到相應的數據庫表和字段中。與此同時，電子健康檔案數據從數據形式、數據廣度和數據體量三方面考量，符合大數據范疇，在數據庫層設計中還需要聯合使用BigTable 和Hadoop 等技術實現大數據分布式存儲設計。

3.3 健康評估與干預相關的人工智能技術

健康評估與干預是“One Health”理念下電子健康檔案系統應用的重點內容與方向，人類健康、動物和環境健康管理，特別是人獸共患病管理過程中需要有智能決策支持系統提供管理決策。因此，需要基于決策知識庫、決策模型庫和決策方法庫，針對電子健康檔案中的數據采用機器學習、知識圖譜、自然語言處理、人機交互、計算機視覺等人工智能主流技術進行數據分析與挖掘。

4 結語

電子健康檔案是現代健康管理系統中的基礎構成單元，基于數據存儲與共享機制，健康數據信息能夠方便快速地融入到各種公共衛生健康管理體系，服務于疾病診療和日常健康監控。“One Health”是人、動物和環境一體化的健康管理體系，在管理過程中需要將電子健康檔案拓展到動物及環境對象，形成人、動物、環境三位一體的電子健康檔案系統。基于數據組織架構、系統平臺架構和系統技術架構三方面的解析，詳細闡述了三位一體電子健康檔案系統架構，是電子健康檔案系統設計與實現的基礎內容和指導。數據采集技術、數據存儲技術和人工智能技術是三位一體的電子健康檔案系統建設過程中必須面對和解決的問題。“One Health”理念下人、動物、環境三位一體電子健康檔案系統研究基于醫療健康管理信息系統應用開發的角度，其目的是指導應用開發實踐過程，具有重要的借鑒意義。未來，相應研究內容將應用的管理信息系統項目實踐開發并進一步論證。

引用

[1] 李海珍.大數據時代下電子健康檔案的“云”服務建設[J].蘭臺內外,2015(2):70-71.

[2] 張詠梅.基于云計算的電子健康檔案平臺構建研究[J].黑龍江檔案,2021(4):234-235.

[3] 米世雄,余武南.新時代背景下動物生態檔案管理策略研究[J].北京檔案,2019(4):35-37.

[4] 劉鑫寧.后疫情背景下健康街區空間環境評價及優化策略[D].北京:北方工業大學,2022.

[5] 龔乃思.環境影響評價中的公眾參與有效性研究[D].江西:南昌大學,2022.