小议兽医信息学研讨进展
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摘要兽医信息学是一门应用信息科学、工程学和计算机技术来支持兽医学教学、研究和实践的学科。经过几十年的发展，在该领域已经有众多研究成果应用于兽医实践，对兽医学的发展起到了极大的推动作用。其主要研究内容包括电子病历、决策支持系统、图像获取及处理技术以及统计分析和建模等。我国在推进兽医信息学全面发展的同时，应着重加强相关数据和信息的标准化工作，以实现信息的高效传输和共享。
关键词：兽医信息学；信息；数据；决策；建模
兽医信息学（VeterinaryInformatics）是一门应用信息科学、工程学和计算机技术来支持兽医学教学、研究和实践的学科。兽医信息学是伴随着信息学和计算机技术的进步而发展起来的[1]。信息和计算机技术在兽医领域的应用开始于上世纪60－70年代，经过几十年的发展，在信息技术比较发达的国家其研究已经相当深入，应用范围也已经相当广泛。而在一些信息技术和计算机技术普及比较晚的国家，兽医信息学的发展尚处于起始阶段。我国到目前为止，还没将兽医信息学作为一门专门的兽医专业的学科来普及，其发展还处于一个比较低的水平，从应用到相关技术研究还有待于步入一个更高的层次。
信息技术和计算机技术在兽医领域的应用虽然起步较早，但是，在其发展的初期则是经历了一个缓慢的过程，直到最近十多年，才呈现出了蓬勃的势头[2]。在兽医信息学发展过程中，其研究和应用主要集中在以下方面：电子病例记录；疾病诊断专家系统及决策支持系统；图像数据获取和生物统计与建模等。
1.电子病历
在计算机没有引入兽医领域之前，动物病历主要是以人工的方式记录在以纸为主要载体的媒体上。由于载体本身的特性所限，采用这种记录方式进行病例记录，当积累到一定数量后，由于记录载体体积庞大给应用和管理造成很大的困难。电子病例（electronicmedicalrecords,EMRs）[3]的出现有效地解决了这个问题，使兽医能够为用户提供计算机化的标准化的病例记录，实现了对动物的健康状况进行长期跟踪，并提供长期的健康咨询服务和制定保健计划。对于用户，可以在家通过网络随时查看自己宠物的病例记录，从而清楚地了解它们的健康状况。另外，一个养殖场动物电子病例为疾病控制职能部门提供了流行病学分析的原始资料，通过对其进行统计分析，制定科学的疾病控制和扑灭计划，同时电子病例记录也是发现新出现疾病的重要途径。在兽医信息学发展比较早的国家，电子病例记录系统已经相当成熟，已经形成了一系列的行业规范和标准。这种标准的形成，使得在整个国家或者大部分地区均采用同样的标准进行病例采集、管理、交流和分析等，有利于流行病学分析、疫病控制和相关疾病控制措施的制定。目前，信息技术在兽医实践中的应用已经相当普遍。由于采用电子病例记录系统，兽医临床实践在向无纸化方向发展。
2．决策支持系统
兽医决策支持系统（Decisionsupportsystem）是指在动物疾病控制中用于辅助决策者进行疾病控制策略制定的计算机程序系统。兽医领域的决策支持系统主要分为两类：一是疾病诊断系统；另一个是疾病控制决策支持系统。专家系统是疾病诊断决策支持系统最为常见的形式。疾病控制决策支持系统主要是一些流行病学分析系统、疾病控制经济学分析系统、疫情监测系统和疫情预警预报系统等[4]。
专家系统是利用知识和推理解决领域中只有专家才能解决的难题的计算机程序系统。在世界范围已经有大量的动物疾病诊断专家系统投入应用，如牛病诊断系统CaDDiS、禽寄生虫病专家系统PPES、家畜寄生虫专家系统LPES、牛福利信息/专家系统OxWISE等。我国也开发出一些动物疾病诊断专家系统，如北京佑格公司的系列动物疾病诊断专家系统、江苏农科院的鸡病诊断专家系统和东北农业大学的牛、猪和犬病诊断专家系统等。虽然已经有大量的专家系统投入到动物疾病诊断实践中，这并不意味着动物疾病诊断专家系统已经完全成熟，相反，随着专家系统本身的发展和应用的深入，用户对动物疾病诊断专家系统的要求也在不断提高，专家系统将向着诊断过程更加高效、准确、智能程度更高和操作更加方便的方向发展。
疾病控制决策系统因其涉及到疾病控制决策的各个环节，因而有大量的不同类别的决策系统出现，同时也有多种信息技术应用于这些系统中。CareEngine是一个通过对不同用户的当前状况和已有的资料进行比较，分析用户当前的状态，然后根据该分析结果对用户进行分类，对不同类型的用户提出不同的处理措施，以降低疾病诊断过程中的错误和减少用户的费用。疾病流行趋势和模式分析是流行病学研究的主要内容，在这个过程中，往往需要处理和分析大量的疫情数据，这些数据一般均具有空间属性，如患病动物的分布、运动趋势，疾病的发生范围和危险因素的分布等，而疾病控制策略往往需要在最快的时间内做出，因此，以数据分析和处理为主要功能的决策支持系统应运而生。除了传统的决策支持系统外，地理信息系统当前已经被广泛地应用于疾病控制决策。EpiMAN-TB是一个基于地理信息系统的决策支持系统，通过对空间数据分析结果，制定新西兰牛和鹿中结核的控制措施。
3．兽医图像数据和信息的获取及分析
在兽医临床实践中，由仪器和设备获得的图像、数据和信息在疾病诊断中起着非常重要的作用。随着相关技术的进步，临床上这种数据的需求将大大增加，人们在诊断决策中对这些数据的依赖程度也在增加。由此伴随着对这些数据的获取、分析、存贮和解释需求也在巨增。在动物疾病诊断中，经常用到的图像有显微镜图片、电子显微镜图片、荧光显微图片、B超图片、X光图片和CT图片等，对这些图片的获取和分析几乎均通过计算机来完成。另外，随着计算机图像处理功能的日益强大和处理技术的日益成熟，通过计算机不但可以处理2D图像，而且3D图像分析技术已经在兽医实践中得到广泛地应用。
最近在图像处理技术上的进展不但可以显示机体的解剖结构，而且可以在活体上对生物学过程和事件进行评价。例如，利用磁共振技术和放射性同位素成像技术可以显示机体的功能。这些技术可以对血流和各个器官的功能状态进行显示，对疾病的诊断具有非常重要的作用。当前一些在临床上常用的基于计算机的成像技术包括：X线计算机体层成像(X-raycomputedtomography,X-rayCT或CT)、磁共振成像(magneticresonanceimage，MRI)和发射体层成像(emissioncomputedtomography，ECT)，如单光子发射体层成像(singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT)与正电子发射体层成像(positronemissiontomography，PET)、计算机放射摄影（computedradiography,CR）或直接数字化摄影（directradiography,DR）等新的成像技术。
4．生物统计、分析及建模
生物统计是兽医实践及研究中非常重要的组成部分，通过生物统计，人们可以发现从临床实践中得到的数据中所隐含的意义、发现疾病和致病因素之间的关系，以及疾病发生的规律等，为解释疾病的发生、发展、转归以及科学治疗方案的制定提供依据。生物统计又是兽医研究中必不可少的环节，几乎所有的试验数据都必须通过统计分析来发现试验现象和事物本质之间的关系，并且只有经过科学的统计分析之后所得到的结果才能被广大同行所认可，对其所揭示的现象才有科学、客观的认识。基于计算机的统计分析软件已经成为兽医实践和应用中的必备工具，如MS-EXEL、SAS、S-PLUS、MATLAB和SPSS等。除常规的数据统计之外，在流行病学研究中，基于地理信息系统的空间统计分析为挖掘疾病流行和扩散的时空特征和模式开创了一个新的视角，通过对分析结果在电子地图上的实时显示，使人们能更直观地了解疾病的流行状况及未来的流行趋势。
建模以其严谨、抽象的特点作为交叉学科在医学领域广泛应用，同时也为其在兽医领域的应用提供契机。近年来，在重大疫病的控制中，数学模型已经被广泛地应用于流行病学分析与研究。
OmairaCeciliaLizarazoHerrera等[5]采用动力学模型仿真模拟口蹄疫的发病过程，为疫病管理提供参考策略；EricP.M.Grist[6]用控制优化模型评估疯牛病可能造成的损失；Trapman,P[7]采用随机过程研究的动物传染病分支模型可分析疾病的发病数量和时间，并评估不同的管理措施的效果，该模型可适用于典型猪瘟、禽流感和口蹄疫等流行病。英国数学家利用模型解决的重大问题是疯牛病。在初期没有有效的抗菌药物，只能检查并杀死所有的病牛，但在最初的15个月，这些方法没有避免疾病的传播。因此，数学家设计了一个针对疯牛病的传染模型，并且发现问题的关键是时间的控制问题。原先检查并屠宰病牛往往是在疾病发现的4-5天——在这段时间疾病已经很大范围地传播开了。这就是不能控制疾病的原因，于是疾病的检查采取了更为果断和迅速的措施，来检查可能被感染的牛并屠宰。两个月后，疾病得到了控制。
另外，基于环境因素和空间因素的疫病传播时空动力学模型的建立也为疫病控制决策提供了科学依据。动物疫病的发生、发展、分布与地理环境关系密切，流行病地理信息系统在疾病控制中起到了重要作用。
DavidL.Smith等[8]人调查了康涅狄格州169个镇的浣熊狂犬病的传播情况，同时，还调查了地理、人与动物接触情况等因素。对狂犬病在不同的地形传播的环境危险因素进行定量，建立了狂犬病传播的随机空间模型，结果表明环境因素对该病的空间分布存在显著的影响，河流起着重要的屏障作用，将扩散速度减少7倍。DavisonS等[9]利用GIS对美国宾夕法尼亚州1996～1998年发生的H7N2亚型禽流感进行空间分析与研究，为防疫措施提供参考，EhlersM[10]等利用GIS对意大利1999～2001年发生的禽流感建立以家禽饲养密度为基础的空间分析模型。
5.小结
信息学、计算机和兽医学等学科的高速发展，给兽医信息学的发展带来前所未有的契机。从国外这些年的发展和应用历程来看，重点的研究方向包括电子病历、决策支持系统、数据和图像的获取、存储和分析以及对疾病和生理等过程的建模等。我国兽医信息学的发展中所研究的主要内容也不外乎这些方面，但是在发展过程中，应根据我国兽医学和信息技术的发展现状，走一条适合我国实际情况的道路。分析我国当前的研究现状，本人认为应该从以下方面逐步开展工作，以促使兽医信息学的快速发展：（1）以建立兽医临床及实验室数据标准为前提，逐步在全国建立和推广电子病历系统，以实现全国动物疾病数据的共享、无缝集成与交流，有利于疾病流行状况分析和疾病控制决策；（2）搜集整理国外的研究资料和相关书籍，编写我国兽医信息学教材，将兽医信息学作为一门单独学科提出，作为研究生和本科生的选修课进行推广，培养后备人才；（3）整合现有资源（人力、物力和资金），提出重点突破方向，逐步展开兽医信息学相关研究；（4）大力宣传信息技术在日常实践中的应用价值，提高养殖单位及用户对信息学的认知程度，同时加快已有的信息技术相关产品在兽医领域应用的推广工作，让用户从效益中认识这些产品的价值，以促进兽医信息学在实践中的推广；（5）以生物信息学的高速发展势头为契机，进行动物病原生物信息学相关研究，为动物疾病的控制提供科学依据。
主要参考文献：
[1]Boschert,Ken.[WWW]12THSeptember1998.VeterinaryInformatics.netvet.wustl.edu/info.htm15THApril2003
[2]Smith,RonaldD.;Williams,Mitsuko.Applicationsofinformaticsinveterinarymedicine.BullMedLibrAssoc.2000January;88(1):0049–0051
[3]Holbrook,Anne,etal.[WWW]Acriticalpathwayforelectronicmedicalrecordselection./Downloads/path.pdf16THApril2003
[4]Boschert,Ken.[WWW]12THSeptember1998.VeterinaryInformatics.netvet.wustl.edu/info.htm15THApril2003
[5]OmairaCeciliaLizarazoHerrera,CarlosAlbertoGonzalezBuitragoy,HugoHernandoAndradeSosa,etal.SystemDynamicsappliedtomodellingandSimulationofFoot-and-MouthDiseaseEpidemiology[A].The17thInternationalConferenceoftheSystemDynamicsSociety,and5thAustralian&NewZealandSystemsConferece:SystemsThinkingfortheNextMillennium,Wellington,NewZealand[C],20-23July1999
[6]EricP.M.Grist.TransmissibleSpongiformEncephalopathyRiskAssessment:TheUKexperience[J].RiskAnalysis,2005(25)3,519-532.
[7]TrapmanP,MeesterR,HeesterbeekH.Abranchingmodelforthespreadofinfectiousanimaldiseasesinvaryingenvironments[J].JournalofMathematicalBiology,2004(49)6,553-576.
[8]LuceyBT,RussellCA,SmithD,etal.SpatiotemporalanalysisofepizooticraccoonrabiespropagationinConnecticut,1991–1995.VectorBorneZoonoticDis.2002;2:77–86.
[9]DavisonS,EckroadeRJ,ZieglerAE.Areviewofthe1996-98nonpathogenicH7N2avianinfluenzaoutbreakinPennsylvania[J].avianDiseases,2003,47:823-827.