劉 軍,閆俊飛,韓 冬,黃家忠
(天津市疾病預(yù)防控制中心信息處,天津300011)
近年來(lái),全球各地陸續(xù)發(fā)生了較多傳染病疫情和突發(fā)公共衛(wèi)生事件,如2003年的非典型性肺炎疫情、2009年的甲型H1N1流感大流行、2014年的埃博拉出血熱疫情以及2020年的新型冠狀病毒肺炎大流行等[1]。預(yù)防傳染病、控制傳染病疫情是全國(guó)衛(wèi)生事業(yè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容[2],傳染病信息系統(tǒng)的建設(shè)是國(guó)家《疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)方案(2018版)》內(nèi)容的重要組成部分。天津市本著統(tǒng)一規(guī)劃、分級(jí)管理的原則,設(shè)計(jì)了天津市傳染病信息系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)天津市范圍內(nèi)傳染病報(bào)告信息的整合共享及傳染病監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)預(yù)警等核心業(yè)務(wù)管理。同時(shí),制訂天津市傳染病數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn),以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速有效地收集、分析、反饋和應(yīng)用[3],并構(gòu)建天津市傳染病管理數(shù)據(jù)中心,建立傳染病數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、傳染病監(jiān)測(cè)分析信息系統(tǒng)、傳染病疫情簡(jiǎn)報(bào)自動(dòng)撰寫(xiě)系統(tǒng)、傳染病自動(dòng)預(yù)警預(yù)測(cè)系統(tǒng)和傳染病輔助決策綜合展示系統(tǒng)5個(gè)子業(yè)務(wù)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、應(yīng)用協(xié)同,從而為天津市的傳染病預(yù)防、控制、決策保駕護(hù)航,全面提升疾病預(yù)防控制的信息化水平。
在國(guó)家全民健康信息規(guī)劃的總體指導(dǎo)下,近年來(lái)疾病預(yù)防控制的信息化程度得到了很大提升[4]。以中國(guó)疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)為代表的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已運(yùn)行16余年,覆蓋疾病預(yù)防控制等20余個(gè)核心業(yè)務(wù)應(yīng)用,存儲(chǔ)了超過(guò)1億條傳染病,出生、死亡等個(gè)案信息[5]。目前國(guó)家直報(bào)系統(tǒng)正經(jīng)歷以人為核心整合信息資源,由垂直單系統(tǒng)向平臺(tái)化應(yīng)用轉(zhuǎn)型,將逐步與省統(tǒng)籌區(qū)域全民健康信息平臺(tái)、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同。天津市傳染病信息報(bào)告通過(guò)國(guó)家疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直報(bào),數(shù)據(jù)全部在國(guó)家直報(bào)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。因此,為實(shí)現(xiàn)疾病預(yù)防控制核心任務(wù)管理,設(shè)計(jì)天津市傳染病信息系統(tǒng)具有重要意義。
天津市傳染病信息系統(tǒng)要滿足公共衛(wèi)生、醫(yī)療衛(wèi)生、衛(wèi)生行政和其他相關(guān)等4類機(jī)構(gòu)用戶的業(yè)務(wù)需求。系統(tǒng)應(yīng)可以將國(guó)家疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)采集的天津市傳染病報(bào)告信息回推到本地?cái)?shù)據(jù)中心,建立涵蓋傳染病動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、傳染病預(yù)警決策、疫情簡(jiǎn)報(bào)等核心業(yè)務(wù)的功能模塊。同時(shí),應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)共享及利用,提升數(shù)據(jù)的一致性、唯一性和標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ),并實(shí)現(xiàn)與國(guó)家疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)的傳染病報(bào)告信息的實(shí)時(shí)對(duì)接,以及數(shù)據(jù)字典、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)規(guī)則、加解密策略等內(nèi)容的實(shí)時(shí)同步。
根據(jù)天津市疾病預(yù)防控制工作的業(yè)務(wù)需要,在堅(jiān)持先進(jìn)性、實(shí)用性、安全性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,天津市傳染病信息系統(tǒng)的建設(shè)還應(yīng)遵循以下原則。
(1)統(tǒng)一規(guī)劃,分步實(shí)施。
充分利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備和人員,從天津市疾病預(yù)防控制信息化長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需求出發(fā),統(tǒng)籌規(guī)劃,統(tǒng)一建設(shè)規(guī)范和管理制度,明確相關(guān)疾病預(yù)防控制管理部門、相關(guān)醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)的職能。
(2)突出重點(diǎn),縱橫聯(lián)網(wǎng)。
系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)以符合天津市公共衛(wèi)生體系總體規(guī)劃為原則,逐步推廣到公共衛(wèi)生相關(guān)其他業(yè)務(wù)的應(yīng)用建設(shè)。同時(shí),能和國(guó)家疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)進(jìn)行有效的信息交換。
(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,資源共享。
依據(jù)統(tǒng)一的功能規(guī)范、業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)定義與編碼以及數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)天津市傳染病信息系統(tǒng),逐步實(shí)現(xiàn)傳染病業(yè)務(wù)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和未來(lái)傳染病管理和服務(wù)的擴(kuò)展性建設(shè),滿足與公共衛(wèi)生管理及服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享的基本要求。
在統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支撐下,以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全保障體系為保障,部署統(tǒng)一的天津市傳染病信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建統(tǒng)一的目錄服務(wù)和數(shù)據(jù)交換體系,搭建統(tǒng)一的面向服務(wù)的架構(gòu)(service-oriented architecture,SOA)應(yīng)用支撐平臺(tái)。采用Java Web、地理信息系統(tǒng)(geographic information systems,GIS)、MySQL等相關(guān)技術(shù),從整體技術(shù)體系上選用Java EE技術(shù),采用瀏覽器/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)(Browser/Server/Database,B/S/D)3層應(yīng)用結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),前端采用HTML5/JavaScript技術(shù),能夠支持Internet Explorer 8及以上和其他國(guó)內(nèi)主流瀏覽器,并自動(dòng)適配計(jì)算機(jī)(Windows)系統(tǒng)和平板計(jì)算機(jī)/智能手機(jī)的顯示器。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)采用模塊化設(shè)計(jì),各功能模塊符合高內(nèi)聚、低耦合的特征。應(yīng)用統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),在系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格參照元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)國(guó)家提供的Web Service接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,利用MySQL的存儲(chǔ)功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析。采用成熟的GIS組件,建立空間數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)多源空間可視化展示。利用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)模型的算法,再進(jìn)行分析預(yù)警。整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、統(tǒng)一安全管理,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的疾病預(yù)防控制業(yè)務(wù)應(yīng)用門戶。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。
圖1 天津市傳染病信息系統(tǒng)總體架構(gòu)
系統(tǒng)建設(shè)依托天津市醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)中心的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源,以開(kāi)放性、先進(jìn)性、成熟性、高可用性、高可靠性、高可維護(hù)性等為原則,充分考慮環(huán)保、節(jié)能的要求,搭建應(yīng)用服務(wù)器、交換服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器3層架構(gòu)。同時(shí),存儲(chǔ)資源池配置5 T數(shù)據(jù)庫(kù)資源,以便存儲(chǔ)系統(tǒng)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)、日志等數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)安全體系按照國(guó)家信息安全等級(jí)保護(hù)三級(jí)要求進(jìn)行綜合設(shè)計(jì),制訂相關(guān)安全策略,以防因各類安全問(wèn)題導(dǎo)致安全事故或損失。利用全市已搭建的疾病預(yù)防控制安全專網(wǎng)和數(shù)字認(rèn)證技術(shù)對(duì)系統(tǒng)用戶身份進(jìn)行識(shí)別與鎖定管理,系統(tǒng)全部注冊(cè)授權(quán)用戶基于數(shù)字證書(shū)認(rèn)證登錄方式,通過(guò)“一人一證”實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)雙因子認(rèn)證,保證鏈路和用戶使用安全。建設(shè)中所涉及的相關(guān)密碼算法符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并按國(guó)家要求定期更新,保證密鑰使用的安全性[6]。同時(shí)通過(guò)部署云數(shù)據(jù)庫(kù)審計(jì)、云堡壘、云漏洞掃描、云防火墻、安全管理平臺(tái)、虛擬化數(shù)據(jù)防泄漏等系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)天津市傳染病信息系統(tǒng)的安全管理。
整個(gè)系統(tǒng)共涵蓋5個(gè)子業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),分別是傳染病數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)、傳染病監(jiān)測(cè)分析信息系統(tǒng)、傳染病疫情簡(jiǎn)報(bào)自動(dòng)撰寫(xiě)系統(tǒng)、傳染病自動(dòng)預(yù)警預(yù)測(cè)系統(tǒng)和傳染病輔助決策綜合展示系統(tǒng)。
傳染病數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與國(guó)家疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)中傳染病業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接,自動(dòng)同步傳染病業(yè)務(wù)系統(tǒng)中報(bào)告地或現(xiàn)住址顯示為天津市的疫情數(shù)據(jù)。同時(shí),對(duì)同步過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理,以滿足本市統(tǒng)計(jì)、簡(jiǎn)報(bào)及預(yù)警系統(tǒng)中對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的要求。
傳染病監(jiān)測(cè)分析信息系統(tǒng)對(duì)從國(guó)家疾病預(yù)防控制信息系統(tǒng)接入的天津市傳染病監(jiān)測(cè)個(gè)案信息實(shí)現(xiàn)查詢、常規(guī)統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)與控制、多維綜合可視化分析等功能。同時(shí),本系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)全市疫情動(dòng)態(tài)的信息化管理和多視角、多維度分析,可為疾病預(yù)防、控制決策提供支撐。本系統(tǒng)覆蓋了40種法定傳染病的監(jiān)測(cè)管理,實(shí)現(xiàn)了全業(yè)務(wù)結(jié)果指標(biāo)、量化指標(biāo)以及質(zhì)控指標(biāo)的多維綜合分析,如圖2所示。
圖2 傳染病監(jiān)測(cè)分析信息系統(tǒng)架構(gòu)圖
傳染病疫情簡(jiǎn)報(bào)自動(dòng)撰寫(xiě)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)疾病預(yù)防控制部門傳染病相關(guān)常用簡(jiǎn)報(bào)的自動(dòng)生成,包括指標(biāo)管理、簡(jiǎn)報(bào)模板管理、重點(diǎn)疫情設(shè)置、任務(wù)設(shè)置、簡(jiǎn)報(bào)生成管理等功能,降低了人力負(fù)擔(dān),提高了工作效率,有效防止了錯(cuò)誤的發(fā)生。同時(shí),系統(tǒng)還具備簡(jiǎn)報(bào)分析類、對(duì)比類、描述類等指標(biāo)計(jì)算服務(wù)能力,提供簡(jiǎn)報(bào)的格式、簡(jiǎn)報(bào)欄目、簡(jiǎn)報(bào)內(nèi)容的靈活定義,能自動(dòng)生成傳染病相關(guān)常用簡(jiǎn)報(bào)(包括日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)),如圖3所示。
圖3 傳染病疫情簡(jiǎn)報(bào)自動(dòng)撰寫(xiě)系統(tǒng)架構(gòu)圖
傳染病自動(dòng)預(yù)警預(yù)測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)歷史參比資料的方法,運(yùn)用移動(dòng)百分位數(shù)法等算法,建立統(tǒng)計(jì)方法概念模型。本系統(tǒng)可配置調(diào)節(jié)參數(shù),動(dòng)態(tài)校正預(yù)警閾值的敏感度和特異度,實(shí)現(xiàn)傳染病監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)預(yù)警,可對(duì)疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)及衛(wèi)生行政部門的疫情管理人員發(fā)出警示,以便其能及時(shí)對(duì)增加的異常疫情信息作出反應(yīng),及時(shí)調(diào)查核實(shí)。預(yù)警內(nèi)容主要包括單病例預(yù)警、時(shí)間序列預(yù)警、空間聚集預(yù)警,預(yù)警閾值和展示信息可靈活管理配置,預(yù)警結(jié)果展示方式包括GIS展示和短信預(yù)警。
傳染病輔助決策綜合展示系統(tǒng)對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、歷史數(shù)據(jù)分析來(lái)提取數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵指標(biāo)和維度,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算,形成多維度統(tǒng)計(jì)分析庫(kù)。同時(shí),系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)分析模型,將數(shù)據(jù)模型化處理后進(jìn)行模型計(jì)算,結(jié)合計(jì)算結(jié)果對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,形成符合天津市的數(shù)據(jù)分析模型。
本系統(tǒng)利用成熟的大數(shù)據(jù)技術(shù),將其與數(shù)據(jù)分析模型進(jìn)行集成,可加載歷年傳染病歷史數(shù)據(jù),完成傳染病的動(dòng)態(tài)聚集分布分析、傳染病動(dòng)態(tài)空間分布分析、傳染病患者流動(dòng)性分析、傳染病預(yù)警預(yù)測(cè)等的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析。同時(shí)系統(tǒng)基于GIS組件、圖表報(bào)表展示工具可將數(shù)據(jù)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合展示,實(shí)現(xiàn)對(duì)傳染病聚集性、動(dòng)態(tài)分布及流動(dòng)性的實(shí)時(shí)監(jiān)控、更新,為傳染病疫情防控、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和決策支持提供了信息化手段和數(shù)據(jù)支撐。
系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中,將負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)同步的部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)劃分為臨時(shí)庫(kù)、中間庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。數(shù)據(jù)初始化時(shí),通過(guò)ETL(extract-transform-load)工具抽取至臨時(shí)庫(kù),從臨時(shí)庫(kù)中經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗進(jìn)入中間庫(kù),系統(tǒng)對(duì)中間庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)匹配,處理完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。數(shù)據(jù)處理完成后,保證標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的每一條數(shù)據(jù)記錄和中間庫(kù)中的數(shù)據(jù)是一一對(duì)應(yīng)的。
在業(yè)務(wù)活動(dòng)中,系統(tǒng)必須能夠滿足頻繁的內(nèi)容更新、保持信息的一致性、即時(shí)動(dòng)態(tài)內(nèi)容的刷新和數(shù)據(jù)安全性等方面的需要。使用XML技術(shù)在數(shù)據(jù)解析的時(shí)候遵循文檔類型定義(document type definition,DTD),保證了文檔結(jié)構(gòu)的一致性。此外,XML數(shù)據(jù)容易轉(zhuǎn)換,可以將數(shù)據(jù)從一種Schema規(guī)范轉(zhuǎn)換為另一種,并且可以有多種輸出格式,如HTML和PDF等。XML技術(shù)同時(shí)使動(dòng)態(tài)文檔成為可能,通過(guò)操縱XML數(shù)據(jù)的片段,可以將信息重新包裝來(lái)滿足用戶的需求。
系統(tǒng)針對(duì)可視化地圖的業(yè)務(wù)需求,根據(jù)構(gòu)件化設(shè)計(jì)思想,采用成熟的GIS產(chǎn)品作為地理信息組件。GIS組件支持空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ),即地圖數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)。
通過(guò)GIS組件提供的多源空間數(shù)據(jù)無(wú)縫集成技術(shù),不僅能夠同時(shí)支持多種形式的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)格式,完成由空間數(shù)據(jù)庫(kù)到各種交換格式的輸入、輸出,還能直接讀取常用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(computer aided design,CAD)數(shù)據(jù),如DWG和DGN格式等。
通過(guò)近1 a的運(yùn)行,天津市傳染病信息系統(tǒng)取得了良好的應(yīng)用效果,實(shí)現(xiàn)了天津市范圍內(nèi)傳染病信息的整合共享及傳染病監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)預(yù)警等核心業(yè)務(wù)管理。系統(tǒng)登錄界面如圖4所示。
圖4 天津市傳染病信息系統(tǒng)登錄界面
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了天津市傳染病報(bào)告信息的整合共享、數(shù)據(jù)同步及應(yīng)用協(xié)同,實(shí)現(xiàn)了與國(guó)家級(jí)傳染病報(bào)告系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通,提升了天津市傳染病監(jiān)測(cè)、分析與處置和早期發(fā)現(xiàn)傳染病疫情并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警與處置的信息服務(wù)能力。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳染病相關(guān)常用簡(jiǎn)報(bào)的自動(dòng)生成,通過(guò)GIS展示和短信預(yù)警實(shí)現(xiàn)天津市傳染病疫情的自動(dòng)預(yù)警,形成了天津市傳染病數(shù)據(jù)分析模型,全面提升了疾病預(yù)防控制的信息化水平,提高了對(duì)傳染病疫情的管理和分析效率,降低了人力負(fù)擔(dān)。
本系統(tǒng)可應(yīng)用于平時(shí)與戰(zhàn)時(shí),實(shí)現(xiàn)了傳染病確診病例信息的可視化分析,以及對(duì)天津市疫情動(dòng)態(tài)的信息化管理和多角度、多維度分析,為疫情防控、趨勢(shì)預(yù)測(cè)和決策支撐提供了信息化手段和數(shù)據(jù)支撐。其中甲、乙、丙類傳染病監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)空間分布如圖5所示。
圖5 甲、乙、丙類傳染病監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)空間分布
天津市傳染病信息系統(tǒng)依托天津市醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)中心環(huán)境資源和物理資源,利用天津市疾控安全專網(wǎng)[7]和數(shù)字認(rèn)證系統(tǒng)與國(guó)家疾病預(yù)防控制直報(bào)系統(tǒng)連接,符合全民健康信息化工程和集約化建設(shè)的要求,對(duì)天津市傳染病預(yù)防控制工作起到有力的信息支撐作用。但系統(tǒng)目前只能對(duì)傳染病報(bào)告信息進(jìn)行分析,未將傳染病信息系統(tǒng)主動(dòng)融入到區(qū)域人口健康信息平臺(tái)建設(shè)中進(jìn)行多維度綜合分析,數(shù)據(jù)質(zhì)量還有待提高;同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)分析模型的精準(zhǔn)度[8],橫向?qū)崿F(xiàn)醫(yī)療和疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)協(xié)同,縱向?qū)崿F(xiàn)信息的分級(jí)管理和業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)[9]。未來(lái)將逐步探索與醫(yī)療、公安、醫(yī)保等部門的信息聯(lián)動(dòng),從而更好地保障全市人民的身體健康。