小議獸醫(yī)信息學(xué)研討進(jìn)展

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摘要獸醫(yī)信息學(xué)是一門應(yīng)用信息科學(xué)、工程學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來支持獸醫(yī)學(xué)教學(xué)、研究和實(shí)踐的學(xué)科。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在該領(lǐng)域已經(jīng)有眾多研究成果應(yīng)用于獸醫(yī)實(shí)踐，對(duì)獸醫(yī)學(xué)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。其主要研究內(nèi)容包括電子病歷、決策支持系統(tǒng)、圖像獲取及處理技術(shù)以及統(tǒng)計(jì)分析和建模等。我國在推進(jìn)獸醫(yī)信息學(xué)全面發(fā)展的同時(shí)，應(yīng)著重加強(qiáng)相關(guān)數(shù)據(jù)和信息的標(biāo)準(zhǔn)化工作，以實(shí)現(xiàn)信息的高效傳輸和共享。

關(guān)鍵詞：獸醫(yī)信息學(xué)；信息；數(shù)據(jù)；決策；建模

獸醫(yī)信息學(xué)（VeterinaryInformatics）是一門應(yīng)用信息科學(xué)、工程學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來支持獸醫(yī)學(xué)教學(xué)、研究和實(shí)踐的學(xué)科。獸醫(yī)信息學(xué)是伴隨著信息學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的[1]。信息和計(jì)算機(jī)技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用開始于上世紀(jì)60－70年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在信息技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家其研究已經(jīng)相當(dāng)深入，應(yīng)用范圍也已經(jīng)相當(dāng)廣泛。而在一些信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)普及比較晚的國家，獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展尚處于起始階段。我國到目前為止，還沒將獸醫(yī)信息學(xué)作為一門專門的獸醫(yī)專業(yè)的學(xué)科來普及，其發(fā)展還處于一個(gè)比較低的水平，從應(yīng)用到相關(guān)技術(shù)研究還有待于步入一個(gè)更高的層次。

信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用雖然起步較早，但是，在其發(fā)展的初期則是經(jīng)歷了一個(gè)緩慢的過程，直到最近十多年，才呈現(xiàn)出了蓬勃的勢(shì)頭[2]。在獸醫(yī)信息學(xué)發(fā)展過程中，其研究和應(yīng)用主要集中在以下方面：電子病例記錄；疾病診斷專家系統(tǒng)及決策支持系統(tǒng)；圖像數(shù)據(jù)獲取和生物統(tǒng)計(jì)與建模等。

1.電子病歷

在計(jì)算機(jī)沒有引入獸醫(yī)領(lǐng)域之前，動(dòng)物病歷主要是以人工的方式記錄在以紙為主要載體的媒體上。由于載體本身的特性所限，采用這種記錄方式進(jìn)行病例記錄，當(dāng)積累到一定數(shù)量后，由于記錄載體體積龐大給應(yīng)用和管理造成很大的困難。電子病例（electronicmedicalrecords,EMRs）[3]的出現(xiàn)有效地解決了這個(gè)問題，使獸醫(yī)能夠?yàn)橛脩籼峁┯?jì)算機(jī)化的標(biāo)準(zhǔn)化的病例記錄，實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)物的健康狀況進(jìn)行長期跟蹤，并提供長期的健康咨詢服務(wù)和制定保健計(jì)劃。對(duì)于用戶，可以在家通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)查看自己寵物的病例記錄，從而清楚地了解它們的健康狀況。另外，一個(gè)養(yǎng)殖場動(dòng)物電子病例為疾病控制職能部門提供了流行病學(xué)分析的原始資料，通過對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，制定科學(xué)的疾病控制和撲滅計(jì)劃，同時(shí)電子病例記錄也是發(fā)現(xiàn)新出現(xiàn)疾病的重要途徑。在獸醫(yī)信息學(xué)發(fā)展比較早的國家，電子病例記錄系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)成熟，已經(jīng)形成了一系列的行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)的形成，使得在整個(gè)國家或者大部分地區(qū)均采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病例采集、管理、交流和分析等，有利于流行病學(xué)分析、疫病控制和相關(guān)疾病控制措施的制定。目前，信息技術(shù)在獸醫(yī)實(shí)踐中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。由于采用電子病例記錄系統(tǒng)，獸醫(yī)臨床實(shí)踐在向無紙化方向發(fā)展。

2．決策支持系統(tǒng)

獸醫(yī)決策支持系統(tǒng)（Decisionsupportsystem）是指在動(dòng)物疾病控制中用于輔助決策者進(jìn)行疾病控制策略制定的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。獸醫(yī)領(lǐng)域的決策支持系統(tǒng)主要分為兩類：一是疾病診斷系統(tǒng)；另一個(gè)是疾病控制決策支持系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是疾病診斷決策支持系統(tǒng)最為常見的形式。疾病控制決策支持系統(tǒng)主要是一些流行病學(xué)分析系統(tǒng)、疾病控制經(jīng)濟(jì)學(xué)分析系統(tǒng)、疫情監(jiān)測系統(tǒng)和疫情預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)等[4]。

專家系統(tǒng)是利用知識(shí)和推理解決領(lǐng)域中只有專家才能解決的難題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。在世界范圍已經(jīng)有大量的動(dòng)物疾病診斷專家系統(tǒng)投入應(yīng)用，如牛病診斷系統(tǒng)CaDDiS、禽寄生蟲病專家系統(tǒng)PPES、家畜寄生蟲專家系統(tǒng)LPES、牛福利信息/專家系統(tǒng)OxWISE等。我國也開發(fā)出一些動(dòng)物疾病診斷專家系統(tǒng)，如北京佑格公司的系列動(dòng)物疾病診斷專家系統(tǒng)、江蘇農(nóng)科院的雞病診斷專家系統(tǒng)和東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的牛、豬和犬病診斷專家系統(tǒng)等。雖然已經(jīng)有大量的專家系統(tǒng)投入到動(dòng)物疾病診斷實(shí)踐中，這并不意味著動(dòng)物疾病診斷專家系統(tǒng)已經(jīng)完全成熟，相反，隨著專家系統(tǒng)本身的發(fā)展和應(yīng)用的深入，用戶對(duì)動(dòng)物疾病診斷專家系統(tǒng)的要求也在不斷提高，專家系統(tǒng)將向著診斷過程更加高效、準(zhǔn)確、智能程度更高和操作更加方便的方向發(fā)展。

疾病控制決策系統(tǒng)因其涉及到疾病控制決策的各個(gè)環(huán)節(jié)，因而有大量的不同類別的決策系統(tǒng)出現(xiàn)，同時(shí)也有多種信息技術(shù)應(yīng)用于這些系統(tǒng)中。CareEngine是一個(gè)通過對(duì)不同用戶的當(dāng)前狀況和已有的資料進(jìn)行比較，分析用戶當(dāng)前的狀態(tài)，然后根據(jù)該分析結(jié)果對(duì)用戶進(jìn)行分類，對(duì)不同類型的用戶提出不同的處理措施，以降低疾病診斷過程中的錯(cuò)誤和減少用戶的費(fèi)用。疾病流行趨勢(shì)和模式分析是流行病學(xué)研究的主要內(nèi)容，在這個(gè)過程中，往往需要處理和分析大量的疫情數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一般均具有空間屬性，如患病動(dòng)物的分布、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，疾病的發(fā)生范圍和危險(xiǎn)因素的分布等，而疾病控制策略往往需要在最快的時(shí)間內(nèi)做出，因此，以數(shù)據(jù)分析和處理為主要功能的決策支持系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。除了傳統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)外，地理信息系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于疾病控制決策。EpiMAN-TB是一個(gè)基于地理信息系統(tǒng)的決策支持系統(tǒng)，通過對(duì)空間數(shù)據(jù)分析結(jié)果，制定新西蘭牛和鹿中結(jié)核的控制措施。

3．獸醫(yī)圖像數(shù)據(jù)和信息的獲取及分析

在獸醫(yī)臨床實(shí)踐中，由儀器和設(shè)備獲得的圖像、數(shù)據(jù)和信息在疾病診斷中起著非常重要的作用。隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，臨床上這種數(shù)據(jù)的需求將大大增加，人們?cè)谠\斷決策中對(duì)這些數(shù)據(jù)的依賴程度也在增加。由此伴隨著對(duì)這些數(shù)據(jù)的獲取、分析、存貯和解釋需求也在巨增。在動(dòng)物疾病診斷中，經(jīng)常用到的圖像有顯微鏡圖片、電子顯微鏡圖片、熒光顯微圖片、B超圖片、X光圖片和CT圖片等，對(duì)這些圖片的獲取和分析幾乎均通過計(jì)算機(jī)來完成。另外，隨著計(jì)算機(jī)圖像處理功能的日益強(qiáng)大和處理技術(shù)的日益成熟，通過計(jì)算機(jī)不但可以處理2D圖像，而且3D圖像分析技術(shù)已經(jīng)在獸醫(yī)實(shí)踐中得到廣泛地應(yīng)用。

最近在圖像處理技術(shù)上的進(jìn)展不但可以顯示機(jī)體的解剖結(jié)構(gòu)，而且可以在活體上對(duì)生物學(xué)過程和事件進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，利用磁共振技術(shù)和放射性同位素成像技術(shù)可以顯示機(jī)體的功能。這些技術(shù)可以對(duì)血流和各個(gè)器官的功能狀態(tài)進(jìn)行顯示，對(duì)疾病的診斷具有非常重要的作用。當(dāng)前一些在臨床上常用的基于計(jì)算機(jī)的成像技術(shù)包括：X線計(jì)算機(jī)體層成像(X-raycomputedtomography,X-rayCT或CT)、磁共振成像(magneticresonanceimage，MRI)和發(fā)射體層成像(emissioncomputedtomography，ECT)，如單光子發(fā)射體層成像(singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT)與正電子發(fā)射體層成像(positronemissiontomography，PET)、計(jì)算機(jī)放射攝影（computedradiography,CR）或直接數(shù)字化攝影（directradiography,DR）等新的成像技術(shù)。

4．生物統(tǒng)計(jì)、分析及建模

生物統(tǒng)計(jì)是獸醫(yī)實(shí)踐及研究中非常重要的組成部分，通過生物統(tǒng)計(jì)，人們可以發(fā)現(xiàn)從臨床實(shí)踐中得到的數(shù)據(jù)中所隱含的意義、發(fā)現(xiàn)疾病和致病因素之間的關(guān)系，以及疾病發(fā)生的規(guī)律等，為解釋疾病的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸以及科學(xué)治療方案的制定提供依據(jù)。生物統(tǒng)計(jì)又是獸醫(yī)研究中必不可少的環(huán)節(jié)，幾乎所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)都必須通過統(tǒng)計(jì)分析來發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)現(xiàn)象和事物本質(zhì)之間的關(guān)系，并且只有經(jīng)過科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析之后所得到的結(jié)果才能被廣大同行所認(rèn)可，對(duì)其所揭示的現(xiàn)象才有科學(xué)、客觀的認(rèn)識(shí)。基于計(jì)算機(jī)的統(tǒng)計(jì)分析軟件已經(jīng)成為獸醫(yī)實(shí)踐和應(yīng)用中的必備工具，如MS-EXEL、SAS、S-PLUS、MATLAB和SPSS等。除常規(guī)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)之外，在流行病學(xué)研究中，基于地理信息系統(tǒng)的空間統(tǒng)計(jì)分析為挖掘疾病流行和擴(kuò)散的時(shí)空特征和模式開創(chuàng)了一個(gè)新的視角，通過對(duì)分析結(jié)果在電子地圖上的實(shí)時(shí)顯示，使人們能更直觀地了解疾病的流行狀況及未來的流行趨勢(shì)。

建模以其嚴(yán)謹(jǐn)、抽象的特點(diǎn)作為交叉學(xué)科在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，同時(shí)也為其在獸醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用提供契機(jī)。近年來，在重大疫病的控制中，數(shù)學(xué)模型已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于流行病學(xué)分析與研究。

OmairaCeciliaLizarazoHerrera等[5]采用動(dòng)力學(xué)模型仿真模擬口蹄疫的發(fā)病過程，為疫病管理提供參考策略；EricP.M.Grist[6]用控制優(yōu)化模型評(píng)估瘋牛病可能造成的損失；Trapman,P[7]采用隨機(jī)過程研究的動(dòng)物傳染病分支模型可分析疾病的發(fā)病數(shù)量和時(shí)間，并評(píng)估不同的管理措施的效果，該模型可適用于典型豬瘟、禽流感和口蹄疫等流行病。英國數(shù)學(xué)家利用模型解決的重大問題是瘋牛病。在初期沒有有效的抗菌藥物，只能檢查并殺死所有的病牛，但在最初的15個(gè)月，這些方法沒有避免疾病的傳播。因此，數(shù)學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)針對(duì)瘋牛病的傳染模型，并且發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵是時(shí)間的控制問題。原先檢查并屠宰病牛往往是在疾病發(fā)現(xiàn)的4-5天——在這段時(shí)間疾病已經(jīng)很大范圍地傳播開了。這就是不能控制疾病的原因，于是疾病的檢查采取了更為果斷和迅速的措施，來檢查可能被感染的牛并屠宰。兩個(gè)月后，疾病得到了控制。

另外，基于環(huán)境因素和空間因素的疫病傳播時(shí)空動(dòng)力學(xué)模型的建立也為疫病控制決策提供了科學(xué)依據(jù)。動(dòng)物疫病的發(fā)生、發(fā)展、分布與地理環(huán)境關(guān)系密切，流行病地理信息系統(tǒng)在疾病控制中起到了重要作用。

DavidL.Smith等[8]人調(diào)查了康涅狄格州169個(gè)鎮(zhèn)的浣熊狂犬病的傳播情況，同時(shí)，還調(diào)查了地理、人與動(dòng)物接觸情況等因素。對(duì)狂犬病在不同的地形傳播的環(huán)境危險(xiǎn)因素進(jìn)行定量，建立了狂犬病傳播的隨機(jī)空間模型，結(jié)果表明環(huán)境因素對(duì)該病的空間分布存在顯著的影響，河流起著重要的屏障作用，將擴(kuò)散速度減少7倍。DavisonS等[9]利用GIS對(duì)美國賓夕法尼亞州1996～1998年發(fā)生的H7N2亞型禽流感進(jìn)行空間分析與研究，為防疫措施提供參考，EhlersM[10]等利用GIS對(duì)意大利1999～2001年發(fā)生的禽流感建立以家禽飼養(yǎng)密度為基礎(chǔ)的空間分析模型。

5.小結(jié)

信息學(xué)、計(jì)算機(jī)和獸醫(yī)學(xué)等學(xué)科的高速發(fā)展，給獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展帶來前所未有的契機(jī)。從國外這些年的發(fā)展和應(yīng)用歷程來看，重點(diǎn)的研究方向包括電子病歷、決策支持系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和圖像的獲取、存儲(chǔ)和分析以及對(duì)疾病和生理等過程的建模等。我國獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展中所研究的主要內(nèi)容也不外乎這些方面，但是在發(fā)展過程中，應(yīng)根據(jù)我國獸醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，走一條適合我國實(shí)際情況的道路。分析我國當(dāng)前的研究現(xiàn)狀，本人認(rèn)為應(yīng)該從以下方面逐步開展工作，以促使獸醫(yī)信息學(xué)的快速發(fā)展：（1）以建立獸醫(yī)臨床及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為前提，逐步在全國建立和推廣電子病歷系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)全國動(dòng)物疾病數(shù)據(jù)的共享、無縫集成與交流，有利于疾病流行狀況分析和疾病控制決策；（2）搜集整理國外的研究資料和相關(guān)書籍，編寫我國獸醫(yī)信息學(xué)教材，將獸醫(yī)信息學(xué)作為一門單獨(dú)學(xué)科提出，作為研究生和本科生的選修課進(jìn)行推廣，培養(yǎng)后備人才；（3）整合現(xiàn)有資源（人力、物力和資金），提出重點(diǎn)突破方向，逐步展開獸醫(yī)信息學(xué)相關(guān)研究；（4）大力宣傳信息技術(shù)在日常實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值，提高養(yǎng)殖單位及用戶對(duì)信息學(xué)的認(rèn)知程度，同時(shí)加快已有的信息技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品在獸醫(yī)領(lǐng)域應(yīng)用的推廣工作，讓用戶從效益中認(rèn)識(shí)這些產(chǎn)品的價(jià)值，以促進(jìn)獸醫(yī)信息學(xué)在實(shí)踐中的推廣；（5）以生物信息學(xué)的高速發(fā)展勢(shì)頭為契機(jī)，進(jìn)行動(dòng)物病原生物信息學(xué)相關(guān)研究，為動(dòng)物疾病的控制提供科學(xué)依據(jù)。

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