“One Health”理念下人、动物、环境三位一体电子健康档案系统分析＊

付余 赵慧

1.锦州市信息中心；2.锦州医科大学

研究基于“One Health”理念下人、动物、环境健康统一管理需求，提出三位一体电子健康档案系统建设目标并进行解析。研究过程中论述了国内外相关研究的现状，从数据组织架构、系统平台架构和系统技术架构三个方面阐述了人、动物、环境三位一体电子健康档案系统架构，进而分析了数据采集、数据存储和人工智能等关键技术。

“One Health”在我国又称全健康或同一健康，从信息系统科学的角度，其注重三者在数据流、控制流、信息流等方面的内在联系，其核心是、动物、环境健康的一体化管理。电子健康档案是与健康相关数据信息的电子化存储记录，电子健康档案应用的主体形式是计算机信息管理系统。“One Health”信息化建设需要以电子健康档案系统建设作为基础。因此，基于全健康理论，需要构建人、动物、环境三位一体电子健康档案系统，以实现公共卫生健康科学、高效的管理。

1 研究及现状评述

国内外关于人类电子健康档案的研究已经进入快速的应用发展期，电子健康档案信息系统设计建设的研究已经成熟，基于关系数据库理论的电子健康档案系统已经应用在各级的医疗信息系统综合体系中。李海珍等对云平台共建、云数据共享、数据计算的角度提出了大数据环境下电子健康档案建设的策略[1]。张咏梅等对基于云计算的电子健康档案平台构建进行了深入分析，详细阐述了电子健康档案与服务云平台的窗口功能、体检功能、后台管理功能和数据更新功能[2]。

动物疾病及健康管理的信息化形式的主体还处于动物医院诊疗管理系统的设计与应用研究层面，相应的管理信息系统中尚未形成完整的、成熟的动物电子病历和动物电子健康档案体系。国内学者只是对动物健康档案进行了初步的探讨，相关研究者从动物档案管理的角度提出了建立动物健康档案的方法并给出了管理动物健康档案的具体措施[3]。

环境管理是一个复杂的管理过程，国内外关于环境健康管理的研究主要关注于针对特定生态系统的环境监测与控制和建立环境健康的评价方法与标准两个主体方面。如健康街区空间环境评价及优化策略研究[4]，以及环境影响评价中的公众参与有效性研究[5]。

2 人、动物、环境三位一体电子健康档案系统架构

“One Health”理念下电子健康档案系统将原有的以人为主体的电子健康档案体系进行对象拓展，将电子健康档案技术应用到动物受众和环境受众，形成三位一体的电子健康档案系统，在应对公共健康问题时，利用全健康电子健康档案系统，综合分析人、动物、环境三者的相对独立性的同时，兼顾三者之间的内在联系。研究将从三位一体的电子健康档案数据组织架构、平台架构和技术架构等方面进行说明。

2.1 人、动物、环境三位一体的电子健康档案数据组织架构

数据是电子健康档案中组成健康信息的基本单位。人、动物、环境的健康信息需要由数据进行呈现和表达，如何科学、合理、有效地组织数据是电子档案系统架构的基础问题。“One Health”理论中，人、动物、环境是健康管理的三方受众主体，相应的电子健康档案数据也由三方组成。

2.1.1 人类电子健康档案数据组织

基于公共卫生健康层面，依据《国家基本公共卫生服务规范（2019 年版）》，结合各省市的居民电子健康档案服务规范（如辽宁、上海等），人类电子健康档案数据内容包括个人基本数据（如姓名、出生日期性别、职业、居住地址、联系方式、既往史、家族史等基本健康数据）和个人健康服务数据（如健康体检、生活方式、饮食数据、免疫数据、健康状况、用药情况、转诊会诊等医疗服务记录）。

基于“One Health”理论层面，人兽共患病管理是全健康信息化管理的核心内容。因此，人类电子健康档案数据需要涵盖依据不同传染源分类的纵向健康监控数据（包括宠物源、家畜源和野生动物源等职业性健康监控数据）和依据不同病种分类的横向健康监控数据（如针对幽门螺杆菌病、空肠弯曲菌病、狂犬病、肠道传染病、疯牛病、禽流感、出血热、旋毛虫病等不同病种重点监控的健康体征数据等）。

2.1.2 动物电子健康档案数据组织

目前，关于动物健康管理的电子监控档案数据组织，尚没有可参考的服务规范和建设标准，参考人类受体的电子健康档案数据组织形式，宠物电子健康档案包括宠物的基本信息（如动物种类、性别、兽龄、动物家族病史等数据）和动物健康服务数据（如动物就诊服务病历数据、生命体征数据、栖息生活数据、用药数据、免疫数据和行踪轨迹数据等）。

2.1.3 环境电子健康档案数据组织

环境电子健康档案数据的内容依据环境监测目的进行规划，常规数据包括污染物监测数据（如污染物浓度、排放总量、污染趋势等）、环保质量监测数据（如大气、土壤、水质、固体废弃物等）、栖息环境状态监测数据（如温度、湿度、卫生等）、生物监测数据（如有害非金属元素、农药残留和其他有毒化合物等）、生态监测（如生物群落、种群变化等）。在实际的数据内容组织时，由于人兽共患病涉及对象的多样性，需要结合特定的传染源和病种进行数据的针对性筛选。

2.2 人、动物、环境三位一体电子健康档案系统平台架构

三位一体的电子健康档案系统基于云计算服务平台，将云计算服务的三层整体架构（三层整体架构包括基础架构层、中间层、应用层）进一步地完善和细化，形成包括基础架构层、信息交换层、信息资源层、服务层、应用层和门户层的人、动物、环境三位一体电子健康档案系统平台架构，具体内容如图1 所示。

图1 三位一体的电子健康档案系统平台架构Fig.1 Trinity electronic health record system platform architecture

2.3 人、动物、环境三位一体电子健康档案系统技术架构

人、动物、环境三位一体电子健康档案系统的实质是数据库管理应用信息系统，从管理信息系统技术架构的角度，客户端/服务器模式（C/S, Client/Server）和浏览器/服务器模式（B/S, Brower/Server）都适用于三位一体电子健康档案系统开发， C/S 和B/S 架构将同时应用于电子健康档案系统中。如图2 所示给出了基于Python 开发语言体系的系统技术架构。在表现层采用PyQt（Python 语言支持下的用户应用接口开发工具集）和Qt Designer（基于PyQt 框架的用户界面开发工具）实现桌面程序界面设计与逻辑编写，符合MVC(模型——视图——控制器）设计模式，实现了显示和业务逻辑的分离。在服务层采用由Python 开源Web 应用框架（Django 和Web.py）基于Python Socket 接口进行服务层开发。业务层采用Python 语言工具进行业务规则和业务逻辑开发设计，并实现与数据访问层对接。三位一体的电子健康档案系统涉及结构化、半结构化和非结构化数据，应用开发中需要同时使用关系数据库系统（SQL、Oracle 等）和大数据库系统（Hadoop、BigTable 等）。

图2 三位一体电子健康档案系统技术架构Fig.2 Technical architecture of trinity electronic health record system

3 人、动物、环境三位一体电子健康档案系统实现关键技术

3.1 人、动物、环境三位一体电子健康档案数据采集技术

数据是电子健康档案的基础，由数据组织架构分析可知，电子健康档案的数据具有形式多样、来源广泛的特点。因此，电子健康档案数据采集一方面需要实现与其他医疗健康管理系统对接完成数据交互，基于标准化接口从电子病历信息系统、人医/动医临床信息系统、健康体检系统和生态环境信息系统等获取相应的健康数据，导入到电子健康档案中；另一方面要实现人、动物、环境受众的健康监管数据的收集，实践中需要综合利用嵌入式控制技术、物联网通信技术和传感器技术设计智能健康数据采集终端并实现数据的标准化转换，最终录入电子健康档案。

3.2 OpenEHR 数据存储技术。

电子健康档案系统中数据存储设计是数据库应用系统工程开发的重要组成部分，主要针对数据存储的概念模型设计、逻辑设计和物理设计阶段。OpenEHR 是由国际OpenEHR 组织提出的开放式电子健康档案规范，它针对电子健康档案的互操作和扩展性要求，建立了包含参考模型和原型模型的数据定义和组织模式，最终将实例化的健康数据通过属性与数据库字段的映射信息存储到相应的数据库表和字段中。与此同时，电子健康档案数据从数据形式、数据广度和数据体量三方面考量，符合大数据范畴，在数据库层设计中还需要联合使用BigTable 和Hadoop 等技术实现大数据分布式存储设计。

3.3 健康评估与干预相关的人工智能技术

健康评估与干预是“One Health”理念下电子健康档案系统应用的重点内容与方向，人类健康、动物和环境健康管理，特别是人兽共患病管理过程中需要有智能决策支持系统提供管理决策。因此，需要基于决策知识库、决策模型库和决策方法库，针对电子健康档案中的数据采用机器学习、知识图谱、自然语言处理、人机交互、计算机视觉等人工智能主流技术进行数据分析与挖掘。

4 结语

电子健康档案是现代健康管理系统中的基础构成单元，基于数据存储与共享机制，健康数据信息能够方便快速地融入到各种公共卫生健康管理体系，服务于疾病诊疗和日常健康监控。“One Health”是人、动物和环境一体化的健康管理体系，在管理过程中需要将电子健康档案拓展到动物及环境对象，形成人、动物、环境三位一体的电子健康档案系统。基于数据组织架构、系统平台架构和系统技术架构三方面的解析，详细阐述了三位一体电子健康档案系统架构，是电子健康档案系统设计与实现的基础内容和指导。数据采集技术、数据存储技术和人工智能技术是三位一体的电子健康档案系统建设过程中必须面对和解决的问题。“One Health”理念下人、动物、环境三位一体电子健康档案系统研究基于医疗健康管理信息系统应用开发的角度，其目的是指导应用开发实践过程，具有重要的借鉴意义。未来，相应研究内容将应用的管理信息系统项目实践开发并进一步论证。

引用

[1] 李海珍.大数据时代下电子健康档案的“云”服务建设[J].兰台内外,2015(2):70-71.

[2] 张咏梅.基于云计算的电子健康档案平台构建研究[J].黑龙江档案,2021(4):234-235.

[3] 米世雄,余武南.新时代背景下动物生态档案管理策略研究[J].北京档案,2019(4):35-37.

[4] 刘鑫宁.后疫情背景下健康街区空间环境评价及优化策略[D].北京:北方工业大学,2022.

[5] 龚乃思.环境影响评价中的公众参与有效性研究[D].江西:南昌大学,2022.