獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用

華 松

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 動物醫(yī)學(xué)院，陜西 楊凌712100）

隨著分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及生物信息學(xué)等學(xué)科的飛速發(fā)展，獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的知識在數(shù)量和來源上也相應(yīng)的得到了增長。由于發(fā)展步伐太快，人們在獲取、認(rèn)識和利用獸醫(yī)學(xué)的新知識等方面出現(xiàn)的問題日漸突出，導(dǎo)致了認(rèn)識、利用最新獸醫(yī)學(xué)知識出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。也就是說獸醫(yī)學(xué)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于獸醫(yī)學(xué)的研究，實(shí)踐和知識之間的差距越來越大。因此，利用專業(yè)的技術(shù)水平去縮短這種差距就是獸醫(yī)信息學(xué)的應(yīng)用。

獸醫(yī)信息學(xué)是近二十年發(fā)展起來的一門學(xué)科，包含了醫(yī)學(xué)信息的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用，包括信息的組織、處理、檢索和交流，以及在醫(yī)學(xué)實(shí)踐教育和研究領(lǐng)域中解決難題和做出決定的學(xué)問。在現(xiàn)今計(jì)算機(jī)被作為初級技術(shù)應(yīng)用于獸醫(yī)信息學(xué)的時(shí)代，規(guī)則的主題是信息，而不是計(jì)算機(jī)本身。計(jì)算機(jī)對獸醫(yī)信息學(xué)來說，相當(dāng)于顯微鏡對于病理學(xué)的價(jià)值，它是一種工具，用它可以處理數(shù)據(jù)和得出新的信息、臨床知識或者醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)。將獸醫(yī)信息學(xué)和獸醫(yī)臨床診斷學(xué)、外科學(xué)、產(chǎn)科學(xué)及傳染病學(xué)等完整的結(jié)合起來，可以在整個(gè)獸醫(yī)學(xué)院進(jìn)行應(yīng)用和共享，甚至還可以在學(xué)院之間共享，具體包括教學(xué)、試驗(yàn)及實(shí)習(xí)信息管理，診斷、檢測圖像數(shù)據(jù)的處理分析，以便更好地改善電子病歷，有利于臨床會診。在本文中，我們將介紹獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展應(yīng)用，以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫的獲取和完善途徑等，并對將來的發(fā)展重點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了展望。

1 獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展

信息學(xué)和智能計(jì)算機(jī)技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域的應(yīng)用起始于上世紀(jì)后期，在發(fā)達(dá)國家其研究已經(jīng)相當(dāng)迅速，應(yīng)用也相當(dāng)成熟。而在我國，獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展尚處于起始階段，其發(fā)展還處于一個(gè)比較低的水平。在獸醫(yī)教學(xué)、實(shí)習(xí)及實(shí)驗(yàn)過程中，通過綜合利用生物學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)對大量定量的和形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，包括了管理、貯藏和將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有用信息和臨床知識的模型和工具。在獸醫(yī)臨床教學(xué)過程中這些模型和工具包括臨床信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議、病例圖像處理、決定支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘。獸醫(yī)信息學(xué)是解決有關(guān)獸醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)、信息和知識處理，研究與獸醫(yī)學(xué)和動物健康有關(guān)的數(shù)據(jù)、信息和知識處理的方法和原理的學(xué)科。其最終的目的是提高對動物疾病研究、診療和教育的水平。獸醫(yī)信息學(xué)為獸醫(yī)研究工作的評價(jià)和解釋提供了詞匯、概念及框架。通過有效應(yīng)用信息學(xué)的方法和原理，大量的信息可以被提取為新知識的關(guān)鍵字節(jié)，它們可以被迅速和有效地應(yīng)用于臨床問題。

同時(shí)獸醫(yī)臨床實(shí)驗(yàn)非常適合與獸醫(yī)信息學(xué)相結(jié)合，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室有大量的定量和定性的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。獸醫(yī)信息學(xué)用來管理、儲存、處理和交流實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的技術(shù)性工具，這些工具同時(shí)也能將實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有用的信息和新的網(wǎng)絡(luò)共享知識。我們將獸醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，以特定的方式組織起來就可以表達(dá)某種意思，這時(shí)它就變成了信息原始的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，在被轉(zhuǎn)化成有用信息之前只有有限的利用價(jià)值。而獸醫(yī)信息學(xué)在臨床實(shí)驗(yàn)室中的全面的功能和作用是給實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)增加價(jià)值，所以它提供精確的信息，并且對臨床知識有所幫助。獸醫(yī)信息學(xué)將臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)化進(jìn)行完美的整合，也是一個(gè)信息加工的重要工具，包括實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議、數(shù)字圖像處理、決定支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘。例如，獸醫(yī)診斷實(shí)驗(yàn)中，利用獸醫(yī)信息學(xué)指導(dǎo)和控制病例圖片的制作、觀察和圖像加工處理，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，并配上相應(yīng)的文字介紹，為不同年級的學(xué)生提供最直接的實(shí)驗(yàn)圖像資料。同時(shí)對教學(xué)人員而言，可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析實(shí)驗(yàn)信息，評估實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大大提高實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的教育和研究價(jià)值，同時(shí)還可以通過網(wǎng)絡(luò)交流來發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的重要作用。因此，這些將人工智能技術(shù)和獸醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來對推動獸醫(yī)臨床實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和發(fā)展具有重要意義。

1.1 獸醫(yī)信息學(xué)數(shù)據(jù)庫的形成與完善

獸醫(yī)信息學(xué)已經(jīng)作為計(jì)算機(jī)化工具被使用了近20年，用來處理復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室管理任務(wù)和功能，也包括獲得和存儲實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。臨床實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫賦予實(shí)驗(yàn)的附加價(jià)值的程度在不同的數(shù)據(jù)庫和同一數(shù)據(jù)庫的不同應(yīng)用上是多變的。實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的完整性可以通過實(shí)驗(yàn)室和動物醫(yī)院信息系統(tǒng)雙向接口的各種程序便利化和快速化，比如測試順序、樣品鑒定、計(jì)費(fèi)、集成電子病歷、直接從實(shí)驗(yàn)室儀器下載的結(jié)果、結(jié)果報(bào)告以及與獸醫(yī)臨床醫(yī)生的溝通。

臨床實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫通過減少抄寫、計(jì)算錯(cuò)誤和有效的顯示結(jié)果表達(dá)其臨床意義，從而有利于數(shù)據(jù)的信息價(jià)值。自動反射測試（級聯(lián)測試）（例如，血細(xì)胞計(jì)數(shù)中當(dāng)PCV（紅細(xì)胞壓縮體積）≤定義值時(shí)）通過消除獨(dú)立的測試申請所需的時(shí)間來增加值結(jié)果的可靠性。通常情況下，臨床實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫通過決定支持工具將實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成臨床知識，這些工具有標(biāo)志、編碼、醫(yī)療決定極限或者臨界值警報(bào)等功能，這些都能在解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果上更好地協(xié)助臨床工作者進(jìn)行診療工作。有些情況下，決定支持工具可將測試結(jié)果與其他的臨床數(shù)據(jù)庫聯(lián)合起來進(jìn)行整合和翻譯。目前有專業(yè)的公共獸醫(yī)實(shí)驗(yàn)室正在努力創(chuàng)造一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的、可以直接連接到單個(gè)病例實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告的決定支持系統(tǒng)。臨床實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫同決定支持工具和病畜信息的整合的能力越強(qiáng)，附加在實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果上的臨床價(jià)值就越大。例如將解釋性詞語或者實(shí)驗(yàn)指南等與接數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整合，形成簡單摘要，更易提高實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果的價(jià)值。

1.2 獸醫(yī)信息學(xué)圖像獲取、處理和分析

數(shù)字圖像是數(shù)字化信息的一種形式，通過文字和數(shù)字信息的自動化管理集成，可以像定量數(shù)據(jù)一樣提供可以轉(zhuǎn)化成有用的診斷信息和獸醫(yī)臨床知識的原始數(shù)據(jù)。它能夠捕捉高品質(zhì)的數(shù)碼顯微照片，使圖像天衣無縫地整合到獸醫(yī)診療記錄和數(shù)字檔案中，并能很靈活地運(yùn)用在課堂教學(xué)和遠(yuǎn)程教學(xué)中。圖像文件可能包括JPEG，TIFF 和BMP 格式等。在高品質(zhì)的試驗(yàn)研究中，掃描細(xì)胞學(xué)或胚胎學(xué)未壓縮的TIFF格式的圖像容許JPEG 壓縮比在20：1和40：1之間，在計(jì)算機(jī)顯示器上查看時(shí)仍然保持了診斷特征的質(zhì)量。而流式細(xì)胞儀檢測數(shù)據(jù)和自動血液分析儀的數(shù)據(jù)是在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的較好的例子。此外，自動分類細(xì)胞學(xué)標(biāo)本或細(xì)胞懸液技術(shù)現(xiàn)在可能基于核DNA、表面抗原、腫瘤的獨(dú)特生化特性形成數(shù)字圖像。

2 獸醫(yī)信息學(xué)的應(yīng)用及展望

隨著獸醫(yī)診斷測試的發(fā)展，以及實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生越來越大量的數(shù)據(jù)，臨床實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和臨床病理學(xué)家將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有用的信息和新知識的作用會比以前更加巨大。獸醫(yī)專業(yè)教師和研究生需要不斷學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于臨床實(shí)驗(yàn)室的技能，包括質(zhì)量控制功能、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理、圖像采集和分析、數(shù)據(jù)篩選和數(shù)據(jù)挖掘等研究工具。病理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室信息學(xué)將改變獸醫(yī)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的套路，通過增加診斷測試的價(jià)值而從本質(zhì)上有助于獸醫(yī)臨床診療，同時(shí)促進(jìn)獸醫(yī)學(xué)新知識的產(chǎn)生。

我國獸醫(yī)信息學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用主要體現(xiàn)在：逐步規(guī)范獸醫(yī)臨床及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在全國建立和推廣獸醫(yī)電子病歷系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)我國動物疾病數(shù)據(jù)的共享無縫集成與交流，以便在疾病流行期分析疾病流行狀況和采取相應(yīng)的控制決策；將國內(nèi)外獸醫(yī)臨床和實(shí)驗(yàn)室的研究資料和相關(guān)書籍進(jìn)行整合，為我國獸醫(yī)學(xué)教學(xué)提供教材和影像資料，并開設(shè)成一門獨(dú)立的學(xué)科，作為獸醫(yī)學(xué)專業(yè)研究生和本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課；建議國家加大獸醫(yī)信息學(xué)相關(guān)研究的投資力度，大力宣傳獸醫(yī)信息學(xué)在日常實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值，提高科研院所和養(yǎng)殖單位及用戶對信息學(xué)的認(rèn)知程度，促進(jìn)獸醫(yī)信息學(xué)在實(shí)踐中的推廣；最后應(yīng)以生物信息學(xué)的高速發(fā)展勢頭為契機(jī)，進(jìn)行動物病原生物信息學(xué)相關(guān)研究，為動物疾病的控制，尤其是世界性的流行病的研究和防控提供科學(xué)依據(jù)。

從獸醫(yī)學(xué)的發(fā)展速度和前景及我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r來看，獸醫(yī)信息學(xué)和生物技術(shù)一樣，應(yīng)該受到足夠的重視。無論是從國家投入還是科研院所的研究深度和廣度而言，我們應(yīng)重新認(rèn)識它的重要性。它的發(fā)展必將促進(jìn)獸醫(yī)學(xué)從教育、研究到實(shí)踐應(yīng)用的全面提高與發(fā)展。獸醫(yī)信息學(xué)的最基本的目的是解決獸醫(yī)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)、信息和知識的處理和應(yīng)用問題，它的發(fā)展必將推動獸醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)學(xué)科，如內(nèi)科、外科、產(chǎn)科、傳染病等學(xué)科的發(fā)展，最終將在獸醫(yī)臨床診療和流行病學(xué)的研究及防控等方面發(fā)揮重要的作用。

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