面向大數據應用的領域信息系統互操作能力研究

楊國富

〔摘要〕實現領域內信息系統互操作是大數據發展和應用的基礎工作。面向大數據應用，依據IEEE關于互操作的定義，從能力角度出發構建理論框架，并從多個渠道收集資料比較分析中美健康信息系統互操作的方案和實踐。相比美國而言，我國推進健康信息系統互操作的方案和實踐在數據交換能力方面表現出明顯優勢，但是在數據使用能力方面則相對不足。為確保我國健康大數據發展和應用取得應有成效，應通過提升數據應用能力豐富數據來源，應保障健康數據安全消除參與各方的種種顧慮。

〔關鍵詞〕大數據；健康信息系統；互操作；數據交換共享；中國；美國

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2017.05.024

〔中圖分類號〕G203〔文獻標識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2017）05-0145-06

Research on Filed Information Systems Interoperability

Oriented to Big Data Application

——Based on a Comparative Analysis of the Health Field in China and the USAZhang HuipingDeng KaiYang Guofu

（School of Political Science and Public Administration，University of Electronic Science and

Technology of China，Chengdu 611731，China）

〔Abstract〕Implementing the interoperability of information systems in a certain field is the basis for big data development and application.Oriented to big data application and according to the IEEE definition of interoperability，this study constructed a theoretical framework from the perspective of capabilities，and conducted a comparative analysis of the solution and practice of health information systems interoperability in China and the USA using the framework.The results indicated that Chinas method had strong capabilities in data exchange but lacks in data use.To ensure that the development and use of health big data achieves effective outcome，Chinas government must enhance the capability of data use to enrich data sources，and guarantee health data security to eliminate all involved parties concerns.

〔Key words〕big data；health information system；interoperability；data exchange and sharing；China；the USA

作為一次顛覆性的技術革命，大數據正重構傳統產業形態、帶動新興模式涌現[1]。在此背景下，實施大數據戰略成為促進產業轉型、改進公共服務的重要選項。2015年9月5日，國務院發布《關于印發促進大數據發展行動綱要的通知》，要求“加快大數據部署，深化大數據應用”[2]。但是發展大數據面臨諸多挑戰，其中之一是源于不同組織、不同信息系統的數據難以有效交換共享。自20世紀90年代起，特別是近10年來，伴隨國家信息化水平的不斷提升，在很多領域都建設了一大批信息系統，方便了人們的工作、生活和學習；然而，這些信息系統隸屬不同組織、由不同廠商開發、采用的數據標準不盡相同，就造成系統之間無法直接連通，也就難以分享并使用彼此的數據。另一方面，大數據的真正價值“隱喻”在不同領域當中，其產生機理和轉換規律具有高度領域依賴性[3]。因此，推動實現特定領域內不同組織的信息系統之間“互聯互通”成為發展和應用大數據的一項基礎工作。

信息系統之間的互聯互通問題，學術界稱之為“互操作（Interoperability）”。IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）將其定義為：“兩個及以上的信息系統或構件之間交換信息以及使用交換得到信息的能力”[4]。可見，互操作意味著信息系統具備兩種能力：一是連通其他信息系統進行信息交換的能力；二是融合交換得到的信息開展業務應用的能力。在大數據應用背景下，推進領域信息系統互操作應著重提升相應信息系統的數據交換能力和數據使用能力。近年來，國內學者非常關注領域信息系統互操作問題研究，例如張婕研究了實現語義互操作的映射方式[5]；楊京等分析了大數據背景下科學數據互操作的實踐[6]。遺憾的是，國內缺少對面向大數據應用的領域信息系統互操作應具備能力及其評價的研究。

在人口老齡化、遷移自由化、就醫成本居高不下、醫療資源分布很不均衡的大背景下，中美兩國都將在全國范圍內實現健康信息系統互操作作為推動醫療改革的重要手段，制定了一系列規劃、政策和標準規范，并且取得了重要進展。中美兩國在推進健康信息系統互操作的目標設定、進度安排和策略選擇方面具有諸多相似性，在國土面積、人口分布方面也具有可比性，又分別是最大的發展中國家和發達國家。當然，二者在政治制度、醫療體制、社會文化等方面存在較大差異，也就決定了二者在推進健康信息互操作的做法上存在差異。因此，面向大數據應用比較分析中美健康信息系統互操作能力不僅具有可行性，也具有重要意義。

1中美健康信息系統互操作實踐

11中國健康信息系統互操作實踐

2003年3月，《全國衛生信息化發展綱要2002-2010年》提出開展區域衛生信息化建設試點，推動健康數據在區域內交換共享，健康信息系統互操作正式起步；2009年4月，《中共中央國務院關于深化醫藥衛生體制改革的意見》提出“建立實用共享的醫藥衛生信息系統”，健康信息系統互操作成為醫療衛生體制改革的重要一環；2013年12月，《關于加快推進人口健康信息化建設的指導意見》進一步明確了人口健康信息化的總體框架，實現健康信息系統互聯互通成為人口健康信息化的核心任務[7]。

在已有工作的基礎上，中國提出建設國家、省、地市和縣四級人口健康信息平臺來實現健康信息系統互操作；并明確提出在2020年全面建成互聯互通的四級信息平臺，實現全員人口信息、電子健康檔案和電子病歷數據庫基本覆蓋全國人口并整合共享。目前，部分地區已建成縣級、地市級、甚至省級人口健康信息平臺，健康信息系統互操作實踐正在全力推進。例如，重慶市人口健康信息平臺已通過國家三級認證，人口信息覆蓋率達到98%[8]。

12美國健康信息系統互操作實踐

2004年4月，美國第1335號總統令提出成立健康信息技術國家協調者辦公室（Office of the National Coordinator for Health Information Technology，ONC），推動建設具有互操作能力的健康信息技術基礎設施[9]；2008年6月，《聯邦健康信息技術戰略規劃：2008-2012》提出盡快實現健康信息系統互操作、促進健康數據流動[10]；2009年2月，《面向經濟和臨床健康的健康信息技術法案（Health Information Technology for Economic and Clinical Health，HITECH）》決定投入220億美元，健康信息系統互操作全面加速[11]；2015年9月，《聯邦健康信息技術戰略規劃：2015-2020》提出盡快實現健康信息系統的無縫互操作[12]。

針對美國醫療服務體系實際狀況，美國提出通過建立非營利的區域健康信息組織（Regional Health Information Organization，RHIO），搭建國家健康信息網絡（Nationwide Health Information Network，NHIN），實現健康信息系統互操作；計劃在2024年實現全國范圍內健康信息系統的互操作，并且給出了明確的路線圖和詳細的行動計劃[13]。目前，已經出現了在特定區域或RHIO范圍內實現健康信息系統互操作的大量成功案例[13]。

2分析框架與資料收集

21分析框架

美國ONC辦公室提出從增強數據交換能力、增加電子健康數據交換、改善醫療服務3個方面評估國家健康信息系統互操作進程[13]；經合組織（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）則從電子健康數據交換能夠支持的功能范圍出發，設計了評估國家健康信息系統互操作的具體指標[14]。ONC提出的框架是面向未來的，不僅考慮健康數據交換本身，而且關注互操作給醫療健康帶來的影響；OECD提出的框架則相對簡單，但是不能有效反映健康信息系統互操作進程。另外，上述兩個框架也不是從大數據應用角度出發構建的。本文基于上述兩個框架，面向大數據應用，并且結合IEEE關于互操作的定義，從健康信息系統和數據交換平臺應具備的數據交換能力和數據使用能力出發，提出一個比較分析中美健康信息系統互操作能力的理論框架，如圖1所示。

健康信息系統是指醫療服務機構建設的各種信息系統，包括醫院信息系統（Hospital Information System，HIS）、實驗室信息管理系統（Laboratory Information System，LIS）、電子病歷（Electronic Health Record，EHR）、醫學影像存檔與通訊系統（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）等；數據交換平臺是指為了實現健康數據交換共享而搭建的各類健康數據交換平臺。在我國數據交換平臺是四級人口健康信息平臺，在美國則是健康信息平臺（Health Information Exchange，HIE）。健康信息系統之間的互操作是基于數據交換平臺實現的，數據交換平臺為健康信息系統互操作提供了一個“數據通道”。

對健康信息系統互操作能力的評價分析應充分考慮數據交換平臺提供的“通道”能力。數據交換平臺的通道能力在數據交換方面表現為數據匯聚能力，即能夠匯聚多大范圍內的健康數據，可以從匯聚數據的范圍、匯聚數據的存儲機制以及匯聚數據的時效性3個方面進行考察；在數據使用方面則表現為大數據分析（Big Data Analyses，BDA）能力，即數據交換平臺能夠對匯聚得到的健康數據進行什么樣的分析，可以從面向個人層面的大數據分析、面向醫療健康行業層面的大數據分析以及面向人口發展的大數據分析3個方面進行考察。

在健康信息系統自身方面，則應重點分析各類醫療服務機構的眾多健康信息系統如何交換和使用數據交換平臺中的數據。在數據交換能力方面，重點是分析各種健康信息系統向數據交換平臺提供數據的能力，提供數據的前提是健康信息系統能夠連入到數據交換平臺，應首先分析健康信息系統有效連入數據交換平臺的程度，然后是分析能夠提供多少健康數據（數量）以及提供健康數據的質量如何（質量）；在數據使用能力方面，重點則是分析各類醫療服務機構將數據交換平臺中的數據融合到自身健康信息系統的數據之中提供精準醫療服務、開展醫療協同的能力。

22資料收集

包含3個渠道：一是采用逐條瀏覽的方式從國家衛生和計劃生育委員會網站、美國ONC辦公室網站（www.healthit.gov）收集相關規劃、政策和標準文件；二是使用搜索引擎（百度和必應），以“人口健康信息平臺”、“互操作”、“Health Information Exchange”、“Health Interoperability”等關鍵詞收集相關新聞報道、專家官員講話；三是以上述關鍵詞從文獻數據庫（中國知網、Elsevier等）收集2010年以來研究中美健康信息系統互操作的學術文獻。

3比較分析

31數據匯聚能力

我國是由衛生行政機構負責搭建國家、省、地市、縣四級人口健康信息平臺。地市及縣級區域信息平臺負責聯通區域內各類衛生計生機構的健康信息系統；省級信息平臺數據同步來源于轄區內地市、縣級信息平臺，形成全?。▍^、市）居民電子健康檔案索引庫；國家平臺數據主要來源于省級平臺[7]。同時，從國家、省級層面制定了全面的健康信息標準，包括健康數據交換共享標準、信息系統互聯互通標準[15]?？梢?，我國數據交換平臺具有較強的數據匯聚能力，能夠在區域（市、縣）、省級、國家層面實現數據匯聚，區域層面直接存儲相應的健康數據，能夠滿足區域內醫療機構對健康數據實時訪問的需求，時效性強；在省級、國家層面雖然并不直接存儲健康數據，但是會存儲健康數據索引，通過統一標識符迅速定位相關數據的存儲位置，實現健康數據的跨區域、跨省市交換共享。

美國聯邦政府成立了行政機構ONC負責推進建立國家健康信息網絡（Nationwide Health Information Network，NHIN），但在區域層面主要是通過區域健康信息組織（Regional Health Information Organization，RHIO）搭建數據交換平臺，而RHIO是一種非營利組織[13]。目前，在特定地理區域、特定組織內或者特定技術開發者范圍內成功搭建了數據交換平臺，但在全國范圍內推進搭建數據交換平臺遇到諸多困難，其中之一是已經搭建的區域數據交換平臺采用了不同的標準規范，打通這些平臺需要協調公共部門、交換機構以及私立醫療機構之間的利益[16]?？梢?，美國在RHIO范圍之內能夠匯聚相應醫療機構的健康數據，但并不存儲相關健康數據，直接通過在線請求的方式實現數據交換共享；在國家范圍內，健康數據匯聚的機制還沒有完全確定，需要破除的障礙還比較多。

相比美國而言，我國健康數據交換平臺的數據匯聚能力要強一些，二者比較結果見表1。表1中美健康數據交換平臺的數據聚合能力比較

方面中國美國范圍能夠在區域（市、縣）、省級、國家層面實現健康數據匯聚。在RHIO范圍內，能夠實現健康數據匯聚；在國家層面，匯聚障礙多。存儲在區域層面，直接存儲健康數據；在省級、國家層面，存儲健康數據索引?！肌讲淮鎯ο嚓P健康數據，直接通過在線請求的方式交換健康數據。時效在區域層面，能夠滿足實時訪問需求；在省級、國家層面通過統一標識符迅速定位健康數據。在RHIO范圍內，能夠滿足健康數據的實時訪問需求；在國家層面，相應的機制尚不明確。

32數據提供能力

醫院和基層醫療衛生機構是我國醫療服務機構的主體。為了促進醫院有效連入人口健康信息平臺，很多地方衛生行政機構組織實施了“數字化醫院”評估工作[17]。由于基層醫療衛生機構地理分布廣泛、信息化水平發展不一致，存在非常大的連入困難。為此，國家鼓勵省級層面建設統一的基層醫療衛生機構信息系統，整體連入人口健康信息平臺[18]。另外，國家全力推進的醫療服務“一卡通”工程，也有力促進了醫療服務機構將其健康信息系統連入人口健康信息平臺[19]。就我國制定的健康數據共享標準而言，健康信息系統能夠向人口健康信息平臺提供的健康數據十分廣泛，包括個人從出生到死亡的全部醫療健康數據[15]；但是從實踐角度而言，實際提供的健康數據還很不理想，很多官員在講話中指出“目前醫療服務機構向人口健康信息平臺提供健康數據的積極性并不高”，尤其是高級別的三級甲等醫院。同時，相關醫療機構提供的健康數據質量也很不樂觀，常常很多字段空白，而且很不及時。

美國醫療服務機構以私立醫院為主，為了推動醫療服務機構連入HIE平臺，美國通過發放補貼的方式促進電子健康檔案（EHR）的有意義應用（Meaningful Use）[20]。HITECH法案中，有180億美金用于鼓勵醫院和醫生采納電子健康檔案[11]。2013年的調查數據顯示，30%的醫院參與了HIE平臺，呈現出明顯增長趨勢；但是74%的HIE項目都掙扎于如何建立可持續的商業模式[21]。很多學者提出為進一步增強醫院連入到HIE平臺的能力，需要持續進行資金補貼，將HIE視作一種公共物品；同時，還應進一步加強州政府在建立NHIN的作用[16]。從美國制度的健康數據共享標準看，健康信息系統僅需要提供非常少量的健康數據，只有在有實際需求時定向的“點對點”提供，而且在實踐上取得了不錯的進展，但是主要限于同一個HIE平臺內部。由于對醫療責任界定較為明確、對健康數據隱私安全和保護的法律要求較為規范，實際提供的健康數據質量也能夠得到保證。

可見，我國在推進健康信息系統連入人口健康信息平臺方面具有優勢，但是在實際提供健康數據的數量和質量方面還有待進一步改進。二者比較結果見表2。表2中美健康信息系統的數據提供能力比較

方面中國美國連入度行政化方式推進醫院連入人口健康信息平臺；建設統一的基層醫療衛生機構信息系統。資金補貼的方式促進醫療服務機構連入HIE平臺，但是建立可持續的商業模式困難巨大。數量理論上可以提供的健康數據非常多，但實際提供的不理想。僅要求提供少量的健康數據，但在HIE內部，健康數據提供數量很大。質量提供的健康數據質量很不樂觀。提供的健康數據質量能夠得到保證。

33數據融合能力

根據我國人口健康信息平臺的規劃，基于健康數據交換共享，醫療服務機構能夠將患者數據融于精準服務當中，包括醫學摘要、電子處方、就診服務、醫囑交互、預約診療、LIS、ETP等方面；能夠支持轉診、醫保、病案管理、統計分析、健康卡管理等醫療協同應用[22]?；颊咭部梢岳没ヂ摼W建立個人健康檔案，由醫生在線上提供病情評估、預警提醒、約診等服務，市民就醫成本有望降低10%[23]。但是從實際進展看，由于我國還沒有建立起有效的分級診療制度，目前醫療服務機構對健康數據交換共享的應用還不是很普遍，僅有少量基于商業模式驅動的應用取得了較好成效。

美國推進EHR的有意義使用分為3個階段：①電子化方式獲取標準化健康數據，并使用這些數據跟蹤關鍵診斷條件、溝通協同業務、促進病人及其家人參與；②更為嚴格的健康數據交換，增加電子處方和融合實驗結果的要求，電子化傳輸病人診斷總結，更多病人可控的數據；③提高質量、安全性和效率進而改善健康結果，支持國家決策，實施以病人為中心的病人數據綜合管理[24]。2014年，80%的醫院就可以通過電子化方式查詢其他醫療機構健康信息系統里存放的健康數據，一定區域范圍內的應用已經取得較好成效[13]。

美國在推進醫療機構融合使用健康數據方面的經驗值得我們借鑒，二者比較結果見表3。表3中美健康信息系統的數據融合能力比較

方面中國美國精準

服務可以開展的精準服務較為廣泛，實際上僅有少量應用取得成效。在電子化查詢其他醫療機構存放的健康數據方面取得了非常好的進展。醫療

協同由于沒有建立起有效的分級診療制度，醫療協同成效不明顯。具有完善的就診和轉診制度，在醫療協同方面制定了明確的實施步驟。

34大數據分析能力

我國將統籌建設和深化涵蓋衛生計生各項業務領域的公共衛生、計劃生育、醫療服務、醫療保障、藥品管理、綜合管理等六大重點業務應用系統，實現面向個人、行業以及人口的健康數據整合、推進醫療健康大數據的分析和應用。在個人層面，將為每個居民建立個人健康檔案，并實現電子病歷與電子健康檔案數據的實時更新；在行業層面，將整合醫療、醫保、醫藥、科研等健康數據，滿足醫療和科研對大數據的需要；在人口層面，將基于大數據分析支撐人口健康戰略決策和精細化服務管理[7]。在3個層面，規劃開展的大數據分析和應用非常多；一些地方醫療衛生機構也已經著手建立醫療健康大數據平臺。

美國將推進健康信息系統互操作的最終目標分為4個方面：①促進個人為中心和自我管理的健康醫療；②改革醫療服務和社區衛生；③促進研究、科學知識和創新；④增強國家健康IT基礎設施[13]。從長遠目標上看，美國也規劃在個人、行業、人口等3個層面開展大數據分析；并且基于已有數據整合，在醫療服務機構、HIE層面也已經出現了比較好的健康大數據分析應用。

由于基于健康大數據還處于發展和建設之中，大數據分析能力還沒有完全呈現出來。從規劃方案看，中美兩國數據交換平臺的大數據分析能力是大致相當的，二者比較結果見表4。表4中美健康數據交換平臺的大數據分析能力比較

方面中國美國面向個人的

大數據分析為每個居民建立個人健康檔案，實現健康數據的實時更新。〖〗促進個人為中心和自我管理的健康醫療。面向行業的

大數據分析整合醫療、醫保、醫藥、科研等數據，滿足各方大數據需要。改進醫療服務，促進研究、科學知識和創新。面向人口的

大數據分析支撐人口健康戰略決策和精細化服務管理。服務于人口健康的整體發展需要。4研究發現與啟示

通過從大數據應用角度比較分析中美健康信息系統互操作能力，可以發現我國推進健康信息系統互操作的方案和實踐在數據交換能力方面具有明顯優勢，但在數據使用能力方面需要改進的地方還比較多。從長遠看，應著力推進健康數據的使用，尤其是推進在精準服務和醫療協同方面的運用，通過“數據使用”促進醫療服務機構提供更多、更優質的健康數據，從而為面向個人、行業和人口層面的大數據分析提供扎實的健康數據基礎。

41強大的數據交換能力能夠為我國醫療健康大數據提供通道相較于美國而言，由于我國醫療服務堅持政府主導與市場機制相結合、堅持公立醫院的公益性，能夠依托衛生行政機構推動建立四級人口健康信息平臺，要求公立醫院和基層醫療衛生機構連入統一人口健康信息平臺，確保健康數據交換平臺和健康信息系統具備很強的數據交換能力。囊括各層級醫院、眾多基層醫療衛生機構健康信息系統，在全國范圍內互操作能夠為我國醫療健康大數據發展和應用提供有效的數據通道。

42提升數據使用能力才能真正豐富我國醫療健康大數據來源與美國相比，我國健康數據交換平臺和健康信息系統的數據使用能力相對不足，取得的成效還不突出。這在一定程度上反映出我國推進信息化建設一致存在的“先建設、有應用”特點。但是，信息化建設投入巨大、技術設備更新換代快，不能得到實際應用，將會造成很大浪費。鑒于我國人口健康信息平臺具有強大的通道能力，應充分運用制度優勢，包括改進醫保報銷方式、加強監督管理、推動建立有效的商業模式等，促使醫療服務機構主動向人口健康信息平臺提供健康數據并且切實使用交換得到的健康數據。

43保障健康數據安全才能切實推進我國醫療健康大數據應用我國醫療服務機構不愿意向人口健康信息平臺提供數據，也不愿意使用交換得到數據的一個重要原因是擔心健康數據的安全。對醫療服務機構而言，基于人口健康信息平臺實現健康信息系統互操作意味著原本僅在機構內部可以查詢和管理的數據現在可以在區域、全省甚至全國范圍內查詢，大大減弱了它們對健康數據的安全控制能力，導致它們非常擔憂一旦出現問題會承擔相應的責任。甚至有人提到，健康信息系統互操作會對醫護人員造成巨大的壓力，擔心由于健康數據交換共享帶來更多醫療糾紛。保障健康數據安全才能消除各方顧慮。

5結語

在應用大數據促進產業轉型、改進公共服務過程中，實現領域內相關信息系統互操作是一項基礎工作。在各國促進大數據發展的政策中，都在全力推進實現領域信息系統互操作。本文面向大數據應用，結合IEEE關于互操作的定義，從數據交換能力和數據使用能力出發，提出一個比較分析中美健康信息系統互操作能力的理論框架，并從多個渠道收集相關資料，深入比較分析了中美健康領域推進信息系統互操作的方案和實踐。構建的理論框架、提出的對策建議對研究和推動面向大數據應用的領域信息系統互操作具有重要的參考價值。在未來研究中，將進一步深入研究在相關領域推進數據交換共享、開展大數據分析的機制和策略。

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（本文責任編輯：孫國雷）