数字化转型：医学信息学的发展与智能EHR系统

医学信息学解锁21（2020）100494健康数字状态和智能EHR系统卢卡·丹·塞尔巴纳蒂罗马尼亚布加勒斯特理工大学A R T I C L EI N FO保留字：数字化转型数字化诱导健康状态健康数字化状态智能电子健康记录系统保健概念模型A B S T R A C T数字化转型是一场技术革命，现已渗透到社会的各个方面，包括医疗保健系统。为了实现医疗保健业务流程的数字化，需要新的概念和创新的解决方案。健康是一个不言而喻的概念，但同时又极其难以捉摸，因为没有提供确切的定义。将个人健康数字化，使数据分析方法能够支持医疗保健专业人员，是决策过程数字化的一个重要目标。本文介绍了“健康数字状态”（HDS）作为数字等同于“健康”的概念。HDS塑造了医疗保健专业人员在诊断和建立治疗时决策的基础知识。本文还介绍了智能EHR系统，这是一个EHR基础设施平台，旨在帮助医疗保健专业人员使用HDS做出决策方法：1.我们首先分析了量化健康的可能性，以实现健康。我们假设，在诊断时，在医疗保健专业人员的头脑中形成了患者健康的特定心理表征。我们称之为“诱导健康状态”（IHS）。3.在智能EHR系统的帮助下，IHS可以被捕获并数字化为“数字化诱导健康状态”（DIHS）。4.智能EHR可以使用现有的DIHS来获取患者的HDS。5.我们认为HDS是健康概念的数字等同物，用于诊断和治疗过程的数字化结果：对于每个人，智能EHR使用虚拟健康记录（VHR）生成一个智能代理，作为个人健康的化身它与医疗保健专业人员互动，提供个人健康的任何方面1. 介绍充分利用基于IT和人工智能的数字技术机会将在改变社会心态和技能方面产生深远的影响。为了更好地管理我们所生活的世界的快速和不可避免的数字化，需要采取明确的行动，通过数字化来利用数字技术，尽可能全面和准确地可能的真实世界实体，以及在数字化实体的背景下改进或创新业务流程。作为数字化转型的结果，平行的虚拟世界1将出现，统治。这些数字实体在复杂的数字基础设施支持的数字生态系统中不断发展。在这样的世界中，可以发现对我们的生活产生积极影响的新资源。因此，我们认为，数字技术对现实世界的污染使我们能够准确地将这个世界的各个方面转移到一个虚拟的世界，并产生长期的解决方案，许多悬而未决的问题。这些解决方案最终将丰富和扩展我们的知识领域，以及我们在现实世界中行动的可能性。医疗保健和为保证最佳福祉而采取的行动是我们社会的一个永久存在它们是我们社会创造和管理的一个集体进程，目的是提供医疗和社会预防和所提供的服务通常通过健康和护理系统提供，包括健康和社会组织（医院、实验室、医生办公室、社区以及社会机构和团体）、健康护理专业人员（初级护理医生，如全科医生或儿科医生、住院医生、医学专家等）、和社会代理人（如COVID-19大流行造成的新形势加强了专家最近已经表达的意见，电子邮件地址：luca@serbanati.com。1我们将虚拟世界理解为互联网上的持久、共享、模拟和沉浸式空间，由计算机网络和其他数字引擎创建和支持。它是一个完全数字化的https://doi.org/10.1016/j.imu.2020.100494接收日期：2020年6月4日;接收日期：2020年11月30日;接受日期：2020年2020年12月3日在线发布2352-9148/©2020的作者所有发表通过Elsevier 公司这是一个开放接入文章下的CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。可在ScienceDirect上获得目录列表医学信息学期刊主页：http://www.elsevier.com/locate/imuL.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004942缩略语列表CHDS当前健康数字状态DHE数字健康生态系统DIHS数字化诱导健康状态HER电子健康记录EHR-S EHR系统GP全科医生HDS健康数字状态HIS医院信息系统HSP健康综合档案HIS诱导健康状态NHS国民健康服务VHR虚拟健康记录几十年来，我们应该回到以病人为中心的医疗。解决办法应该是强调预防的作用，并确保在全国范围内统一和大规模地提供高质量的卫生服务。然而，为了用以患者为中心的模式取代当前以成本为中心的模式，应确定和推广创新的健康和护理用例，特别是在护理的连续性方面。与往常一样，当企业需要创新变革时，数字化所扮演的角色至关重要。在保健和护理领域也是如此，在这一领域，预计新技术将得到充分利用。本文提出了IT和人工智能在医疗保健系统业务流程数字化中的可能用途。对卫生和保健系统提出了新的具有挑战性的目标提供保健和护理方式的模式转变。从治疗到健康预防，从关注疾病到关注个人福祉，从以医院为中心的系统到更多以社区为基础的综合护理结构，以及从服务分散到服务协调和整合，这些只是这种范式转变的一些例子。把人和病人放在医疗服务的中心，支持病人赋权，使卫生和医疗系统更有效，更安全，更便宜，是最近的其他范例。对于所有这些，我们需要从根本上重新思考，并相应地设计我们的卫生和保健系统。行业和人类社会其他几个领域所遵循的道路是密集使用IT和AI进行数字化转型。社会和医疗保健服务是数字化可以提供绝佳机会的福祉领域。在许多国家，数字化是治理的一个组成部分，在卫生和保健部门，这是一项旨在慷慨提供优质服务的政策[41]。世界各地都提出了医疗和社会服务数字化、任务重组以及医疗机构适应新场景的国家战略[45]。然而，将数字化转变为健康和福祉还需要新的概念和范式，医疗保健核心业务流程的大量创新，以及我们生活方式和习惯的改变[4]。最后但并非最不重要的是，我们处理健康问题的方式也需要审查。但是，我们如何在不将健康概念本身数字化的情况下对健康和医疗系统进行数字化改造？本文旨在解决这一挑战。它提出了虚拟世界中的新概念以及用于医疗保健系统的新IT产品，以支持基于这些概念的创新业务用例。还提出了一种用于使健康和护理系统中的1.1. 论健康概念健康是一个没有直接可操作定义的概念。尽管我们的大脑可能试图尽可能准确地将个体健康的各种结构和行为方面联系起来将健康的概念用于实际目的。健康概念是一个本体，3是一个纯粹智力直觉的对象，或者是一个没有感觉或感知的抽象对象，因此很难处理。然而，在这方面，贯彻这一理念是我们生存的根本在[5]中，马戈利斯和劳伦特论证了将当代哲学中的两个主导框架连贯地结合起来的可能性。他们认为概念要么是对现实世界中存在的事实的观察所产生的心理表征，要么是即使在没有使它们能够被认识的事实的情况下也存在的抽象对象。事实上，如参考文献[2]所述，这两种健康方法作为观察结果共存于医疗保健专业人员的脑海中，并且是任何患者我们可以粗略地将健康定义为包括身体、心理、社会、情感和精神健康的整体幸福状态。医护人员获取患者健康状况的方法是通过获取患者的个人特征和可观察到的健康表现，以及基于证据的报告，如生命体征测量、实验室数据、成像结果、设备测量等，这些定性和定量的观察结果用于推断患者的健康状况，然后提供诊断和治疗。然后超越直接观察并使用定量术语得出抽象概念（例如，回答诸如“患者的病情/健康状况如何？"，“我应该为病人的健康担心多少？”），医疗保健专业人员利用经验、知识和推理。她/他将观察到的事实分类为概念，然后过滤并关联它们，以综合对患者健康的个人评价，即使它是一个模糊的抽象概念。这个过程本质上是认知的，与人类思维的创造力密切相关。在我们的方法中，健康概念的数字化要求我们将基于证据的观察的具体性质与我们对数字健康的定义之间的冲突转移到虚拟世界中，并在医疗保健专业人员的帮助下解决这个问题。因此，数字版健康促进了健康的数字化护理过程。它可以用来衡量比较个人生活中不同时期的健康状况或社区中个人的健康状况。我们建议在虚拟世界中捕捉现实世界中发生的事情，使用三个步骤：1. 以数字格式收集医疗保健专业人员长期以来对个人健康的所有重要观察结果2. 将所有这些观察结合起来，这意味着根据数字化的健康和福祉概念模型建立它们之间的相互关系;3. 分析处理所有这些数据，以重建虚拟世界中与个人健康相关的现实方面。 这将创造一个整体的画面，他们的健康，然后可以成功地用于支持诊断和治疗活动。我们称之为健康数字状态（HDS）。为了实现这一目标，我们需要一个数字化的环境，在其中可以创建、记录和处理数字化的健康实体。我们建议使用已经存在于许多国家的卫生系统的EHR-S基础设施，只是这次是一个更智能的版本。2“卫生和保健系统”一词[3]在康德哲学中，本体是一种不 能 直 接 认 识 的 “ 自 在 之 物 ” ， 只 能 从经 验 的 本 性 中 推 断 出 来 。这是一种现象的反面。L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）10049431.2. 电子健康记录近几十年来，一个新的IT参与者进入了卫生系统：电子健康记录（EHR）。在COVID-19大流行期间，EHR软件已被证明是应对卫生和护理系统效率低下、卫生保健专业人员生产力低下以及减少医疗错误数量的最有效方法之一[42]。它需要特别关注，因为它的有用性与区域卫生援助的效率密切相关，而区域卫生援助依赖于所有卫生信息系统的完美集成与合作[6，7]。EHR是一个系统化的权威文件的数字格式的集合，记录个人的健康和健康的信息，因为它是由健康和护理系统中的各种参与者在个人的生活中发生健康相关的事件时生成的EHR旨在为医生和其他医疗保健专业人员提供关于其患者健康的全面数据：人口统计学、病史、过敏、药物治疗、免疫接种、实验室测试结果、放射学图像、生命体征测量、诊断、护理计划、治疗费用和个人统计数据（如体重或血压）。它还包含有关患者生活中健康事件的文件根据用户的需求，它提供了在数据和临床文档之间无缝导航的不同方式。EHR的功能还可以针对有兴趣了解更多健康信息的患者它现在被认为是提高初级保健质量和限制费用的不可或缺的工具二级和三级护理。与电子医疗记录4（EMR）相比，EHR通常是一个跨组织的工件，包含纵向记录，其中包含自出生以来在个人生活中发生的所有重大健康事件的信息，并且可以由许多医疗保健组织和专业人员共享。这是至关重要的卫生和保健系统治理认识到，EHR有一个综合的使命[6]，当它在国家或地区卫生和社会服务系统（NHS）的背景下运行[9]。这要求EHR能够与其他IT子系统和软件应用程序进行互操作，并能够集成来自其他临床信息系统或数据库的数据。要在一个国家或地区使用EHR，应部署EHR系统（EHR-S）。这是一个分布式软件平台，可以实现EHR与其他外围健康应用程序之间的通信，其中数据存储库包含有关该国家或地区个人健康的文档，并允许授权的医疗保健专业人员共享或交换信息。EHR-S基础设施的作用是促进从EHR和其他外围应用程序收集标准格式的电子签名的健康相关文档，并通过在线报告提供其中包含的信息。这种基础设施具有以下主要特点：文件管理：以电子格式收集、登记、存储和检索文件。通知所有订阅访问新存储文档的利益相关者。根据致力于保护患者健康信息隐私和安全的明确政策，监控和管理敏感信息的访问EHR-S有可能为医疗保健专业人员提供更好的诊断能力，4电子病历（EMR）是一个独立的应用程序，在有限的时间内，在一个特定的医疗保健提供者的专属管辖范围内，提供患者病史的系统性文件管理信息。它有助于过滤、分类和组织数据仓库中收集的大量健康文档，以便对患者健康问题感兴趣的人可以随时访问这些信息EHR在数字化EHR-S中创建的更大、更无缝的信息流涵盖并利用了数字化进程，并有助于改变护理提供方式目前，EHR-Ss在大多数先进国家（美国，加拿大，欧盟国家和许多其他国家）实施。各国的不同之处在于全国采用的程度和可用的功能[11预计EHR市场在未来几年将大幅增长。这种增长是由于对集中和有效的电子卫生系统的需求不断增加，以及克服了对EHR的使用和重要性的保守心态。如前所述，在这种EHR-S中进行信息交换的工具是电子格式（通常基于XML）的健康相关文件。该方法考虑了医疗保健领域的几个特征，例如强调健康相关文件的法律地位以及发布它们的健康组织和/或专业人员确保其保存的责任。健康文件还有另一个重要功能：它们确定签字主体的法律、民事和刑事责任。由EHR-S基础设施处理的文档可以在最小核心集合中：患者人口统计、医生处方、患者状况、药物列表、患者摘要、出院摘要、放射学和实验室报告以及诊断测试结果。除此之外，还可以使用扩展范围的附加临床文档：对照访视报告、护理/治疗计划、多维评估报告、药物递送或临床决策支持的附加功能的结果：临床指南、临床提醒、药物提醒、药物过敏警报、药物相互作用、药物给药等。健康文档是具有“静态”内容的持续实体反映了病人健康状况的一个瞬间它们可以是结构化的或非结构化的。前者具有符合数据模型的定义良好的结构。它遵循受控的词汇表和一致的组件元素顺序。它所包含的信息可以很容易地存储在数据库中，并通过计算机程序进行处理。通常，结构化文档产生于定义其语法和语义并使其具有互操作性的标准化过程。非结构化文档包含的数据没有以预定义的方式组织，或者没有预定义的数据模型;因此，它们包含的信息难以提取以存储在关系数据库中。这就是为什么非结构化文档被完整地存储和管理，其中包含的数据只能由用户查看和离线处理。然而，如参考文献[43]所示，当利用训练算法来提取它们时，来自EHR非结构化文档的数据通常比结构化文档更准确地诊断和治疗疾病。在当前的EHR系统中，很难提取关于患者健康状况的演变以及她/他与NHS机构的接触史（来自单一健康文件）。此外，该系统不能帮助医疗保健专业人员重建患者的健康状况的历史。要做到这一点，医疗保健专业人员必须“浏览”几个文件。因此，当护理过程已经进行或甚至完成时，健康文件是“事后”优先使用的。这就解释了为什么面向文档的EHR通常用于控制NHS向其公民提供的服务的成本，使其尽可能低，而不是优先提供更准确的患者健康状况视图。使用这样的EHR，医疗保健专业人员必须从可用的健康文档中读取的摘录中自己建立患者健康的愿景。因此，当前的EHR仅提供了真正面向患者的EHR的潜在功能的部分图片，这阻止了医疗保健专业人员获得患者健康的完整和整体视图。···L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004944IT系统如何帮助医疗保健专业人员管理健康概念的双重方面？我们认为，作为医疗保健专业人员在医疗保健过程中的合作伙伴，一个基于计算机的系统应该能够智能地构建一个概述的相关信息对病人的健康类似的医疗保健专业人员建立在她/他的脑海。该概述应基于从健康文档中提取的真实数据，系统应根据其历时性进行分析和验证，整合，然后向医疗保健专业人员提供整体结果数字服务如何从数字格式的观察中推断出对患者健康的有价值的判断？我们认为，首先有必要开发一个概念模型，其中包含所有的概念对健康和护理相关活动感兴趣。在我们想要数字化的现实世界活动中表现出来的概念实例应该尽可能准确地表示为数字对象。为了从简单的健康观察及其聚合构建这样的对象，并获得尽可能准确的健康评估，我们提出了智能EHR，当前EHR-Ss的演变。在我们的方法中，智能EHR的核心组件是虚拟健康记录（VHR），这是一个智能平台，在Ref.[6、7]。文章的其余部分组织如下。 第2条─介绍了我们的文章的两个主要目标：HDS，一个数字化个人健康模糊概念的新概念，以及智能EHR，一个集成EHR和其他医疗保健应用程序和设备的创新分布式平台。本节还介绍了一个创新的业务用例，更好地突出了数字健康概念在智能EHR系统中的使用。第3节专门介绍智能EHR基础设施。它介绍了基于智能EHR的数字生态系统的功能、架构和服务，并介绍了虚拟健康记录。为了在虚拟世界中模拟真实世界的实体和情况，这些概念的实例必须以数字方式表示。第4节介绍了医疗保健领域的概念模型。该模型仅是部分的，因为它是从单个用例的分析中确定的。使用这些模型化的概念，在第5节中，我们介绍HDS概念。第6节给出了设计和实现VHR的一些提示。本节的中心是HDS计算的算法。第七部分是结论性的评论和对未来研究的提示。2. 目标技术进步使改善医疗保健成为可能，并通过提供智能服务来监测公民的健康状况并帮助他们管理自己的生活方式，确保健康生活方式的广泛采用。除了深入的医学知识外，这些服务还利用关于公民健康及其生活环境的数字化信息。然而，目前还没有数字化的健康概览，其可以允许数据分析调查来量化每个个体的当前“健康”，重建她/他的“健康演变”的历史，并向她/他提供关于他们未来健康的预测。这样的概述还可以为有关人口健康和福祉的临床研究和人口统计学研究提供准确和有代表性的数据。数字化个人健康并使用结果来帮助医疗保健专业人员诊断和治疗健康状况是健康和护理活动数字化的重要目标。为了实现这一目标，我们引入了“健康数字状态”（HDS），作为“健康”概念的数字等同物，可用于医疗保健系统的数字化转型。这一概念的灵感来自于利用IT和AI的进步来塑造医疗保健专业人员决策背后的知识的可能性。本文提出了一种数字化的健康概念的方法，通过处理现有的信息，在电子健康档案的帮助下，几个专门的服务。HDS实体可供EHR使用，以在为医疗保健专业人士对诊断和治疗作出决定为了解释HDS的概念及其在高级EHR系统中的使用，本文介绍了一个在当前医学中非常常见的业务用例：由于患者健康状况恶化而导致的患者与医疗保健专业人员之间的相遇。这个用例是在一个创新的版本中提出的，该版本可以在智能EHR的使用下实现，智能EHR是一个基于VHR的智能基础设施的EHR系统。该用例的工作流程在图1中的叙述性描述中呈现。第5.1节重点介绍其嵌入式软件（或系统）用例。为了介绍和证明HDS概念，我们需要参考在医疗保健领域广泛使用的概念。我们从这个用例的描述中选择了这些。在智能EHR为医疗保健和福祉提供的无数创新业务用例中，还可以发现其他几个概念。本文重点介绍了HDS概念的使用过程中的运营和文化变化，以及基于EHR系统的智能基础设施，该系统利用HDS概念通过数字化改善医疗保健系统的业务流程。3. 智能EHR系统通过对医疗保健系统中几个创新的、以患者为中心的业务用例的分析（图1和第4.1节中给出了其中一个用例），我们发现，只有当EHR能够遵循医疗保健专业人员的方法，通过重建患者的病史并创建其健康的整体视图来进行患者护理时，EHR才能成为患者护理中的真正主角。这样的EHR可以为她/他的患者的诊断和治疗提出更好的解决方案，并从成功的解决方案和被医疗保健专业人员拒绝的解决方案中学习。为了实现这些目标，EHR应该执行四种类型的复杂任务：1. 使用从结构化和非结构化健康文档中提取的离散数据管理个人生活中的健康事件描述了这些事件。EHR应提取和整合从系统中的数据源接收的每个电子文档5中包含的所有健康相关信息，并将其与相应的健康事件的元数据相关联。这样， EHR将由包含有关个人生活中发生的所有健康相关事件以及触发或响应这些事件的健康和护理系统服务的信息的护理片段填充2. 根据相关方的个人资料和患者的隐私同意，主动向所有相关方发送重要通知。这不仅适用于与患者健康相关的事件，还适用于患者日常生活中可能危及其安全的情况;3. 为情境感知数字服务创建虚拟环境（实际上是健康数字生态系统[2]）。这是通过根据个人的健康相关需求，分别通过数字化和数字化在虚拟世界中模拟现实世界健康相关实体和活动来实现的。需要像数据挖掘和深度学习这样的高级分析4. 用关于真实世界事件、实体和活动的相关和准确信息污染虚拟世界之后，应该进行相反的过程：将虚拟世界暴露于真实世界。在这个过程中，预测性和规范性的5文档可以是结构化的和非结构化的。在非结构化文档的情况下，有许多成熟的信息提取技术（文本和概念挖掘、图像识别、自然语言处理等）。使它们能够被转换成可以推理的东西。L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004945图1.一、“遇到 智能EHR 支持 ”-叙述 格式的 业务用 例。对大量可用数据的分析有助于EHR发现虚拟世界中的资源和解决方案，从而对现实世界产生有益影响。智能EHR规范源于对我们通过利用IT和人工智能的进步而确定的创新用例的分析。基于这些规范，智能EHR架构被设计为基础设施平台，以智能地支持医疗保健流程，使其更好地适应患者的真正需求3.1. 智能EHR功能Smart EHR管理着大量有关个人健康的信息。关于同一个人的所有信息都包含在一个独特的个人记录中。我们使用术语虚拟健康记录（VHR）来指代智能L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004946EHR创建和管理EHR（国家/地区）管辖范围内个人的个人记录[6，7]。VHR基于关于患者健康的离散数据的可用性。该数据从健康文档6或由本地健康应用（例如，EMR、遗留EHR或HIS）发送到VHR的消息中提取。VHR使用这些数据来获取有关个人健康状况、病史以及她/他正在接受的护理或治疗的汇总信息VHR提供的服务远远超过了当前EHR [7]。以下是部分名单：VHR功能比当前EHR的功能更有用、强大和灵活，因为VHR的业务领域在概念和语义关系方面更丰富。VHR与护理流程的关系比临床文件的简单管理更大。它可以帮助医生获得病人健康的整体情况• 通过使用数据分析技术，VHR可以回答复杂的与患者的健康状态或病史相关的查询，适应任何多标准决策支持逻辑以符合基于证据的最佳实践，或者评估和合并关于公民健康状态变化的任何权威断言。此外，其主动行为意味着VHR不仅提供了一致、全面的数据源，它还是协作环境中值得信赖的合作伙伴，为所有参与者共同支持以患者为中心的综合护理流程。 VHR可以成功支持涉及循证决策的医疗保健专业人员的各种工作流程，以及质量管理和结局报告服务的实质性多样性。VHR通过其纵向存储库，不仅收集构成任何个人健康评估基础的客观事实和现象，还收集医疗保健专业人员的主观评估。为了促进健康和护理系统的创新方案[15]，VHR能够从其收集的信息和知识中合成个人实际健康的数字代理。我们称之为数字健康状态（见第3.7节）。使用它，VHR可以帮助医生对个人的实际健康状况进行更准确和完整的评估，并为医疗决策提供智能支持。图2呈现了使用分层风格的智能EHR系统的整体架构。如图所示，有几种实体与智能EHR交互：- 由健康护理专业人员、医院和实验室使用的医院信息系统（HIS）和健康护理应用可以通过发送包含临床文档或信息请求的消息来与VHR通信。他们还可以收到关于病人健康情况的回复信息和通知;- 患者的生活环境可以向VHR发送信息并由VHR通知。随着医学中环境传感器和物联网设备的日益普及，远程监控患者、收集生命体征和环境因素的实时测量结果并进行分析以评估患者的健康状况并识别潜在疾病、关键健康状况或环境对健康的威胁变得可行6.健康信息系统（HIS）是一个全面的、综合的信息系统，管理医院运营的各个方面- 移动应用（m-health）通过提供关于患者的附加的、最新的信息，将医疗保健的覆盖范围和质量扩展到任何人、任何时间和任何地点。这种实体的一个特殊情况是个人健康记录（PHR），这是一个由患者用于自我管理其医疗记录的在线系统。PHR在患者和VHR之间进行调解，促进信息的透明度，并使患者能够更好地了解情况并对其医疗保健负责[16]。所有这些信息都应该由医疗保健提供者进行验证和确认。当然，如果VHR将患者的状况评估为危急，则其可以发出特定警报和通知;- 具有不同简档和随之而来的访问权限的用户（例如患者及其亲属）可以通过发送信息查询和接收报告来直接与VHR交互。所有这些VHR数据源的消息都表示现实世界中的重要健康或护理相关事件，这些事件由适配器、包装器和网关以及消息队列设备捕获。它们被发送到系统中的中心点，在那里由智能代理进行分析，智能代理根据消息的元数据甚至内容将事件分派到特定的目的地。为了在语法和语义上与VHR和智能EHR系统的其他组件支持的标准数据类型保持一致，使用消息转换器、翻译器和“内容丰富器”对消息进行“规范化”。VHR使用这些规范化的消息来使用现实世界，并在必要时对这些事件作出反应。作为Smart EHR系统的成果，VHR：- 将相关事件的发生通知给对这些事件感兴趣的所有用户，- 命令监测或警告患者的设备，以及- 回答来自VHR环境的查询。3.2. 智能电子病历系统图3呈现了智能EHR软件系统的分层架构。各层由其职责和所采用的技术确定。每一层都由一组组件组成。除了六个水平层之外，还有两个横向的垂直组件用于管理和安全功能。第一层和第二层由三类外部实体水平划分，这些外部实体可以与智能EHR交互，从而与VHR交互：1. 外部健康和护理系统使用本地应用程序作为第一层中的中介与VHR交互。需要第二层适配器和包装器来将这些实体集成到整个系统中。2. 第一层中的RFID标签、传感器或智能对象和设备执行器执行VHR发送的命令，以通知或改变环境中的某些内容。所有这些上下文设备都由适当的驱动程序控制，并使用各种协议以输入或输出的形式与第二层通信。第二层侧重于管理第一层设备的功能，以便将它们集成到整个系统中：识别和访问控制，远程包含/排除，锁定/解锁，激活/停用设备网络中的设备，启用/禁用设备功能，监控设备可用性等。3. 第一层还允许用户（患者、医疗保健专业人员等）直接访问智能EHR。为此，Smart EHR提供移动应用程序、基于Web的前端和与用户交互的门户，以及提供分析和健康事件处理见解的仪表板。如今，患者越来越活跃，·····L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004947图二、 智能EHR系统的整体架构。他们经常使用社交媒体进行健康宣传。社交网络可能是VHR的有价值的数据来源;然而，对这些信息来源的控制和调节并不总是可能的，并且所获得的信息不是权威的。第二层需要用于用户身份验证/授权和用户视图的集成。第三层，数据通信集成，聚合和分发消息。&通过其统一的服务接口，它被所有三种可能性用于访问VHR。它还向所有用户分发VHR通知。这一层的主要组件是智能代理，它是智能EHR软件系统架构的中心枢纽。这可以分析、丰富和组合来自使用可能不同的通信协议（HTTP/HTTPS、特定于应用程序的协议或消息队列协议）的不同来源的消息，并将它们路由到其他组件。上下文管理层为每个外部事件构建上下文。此上下文由事件与事件发生时环境中的实体之间的所有关系组成。结果是数字化事件。虚拟健康记录层公开VHR服务。图4中给出了这些服务的六个类别的分类以及它们相应的VHR功能。其中一些服务是基本的，另一些是精心安排的。服务编排编辑器可用于组合新的、更复杂的服务。注意到存在有关IHS处理的服务也是有用的。此外，gen-erateHealthState服务能够创建HDS。一种算法来生成HDS在图中提出。 9，并在第6.2节中讨论。VHR知识库层是智能EHR使用的所有类型数据的存储环境，以满足用户需求。如图3所示，它包括与健康相关的事实（VHR Repository）、临床 和 管 理 文 档 （ Document Repository ） 、 与 健 康 相 关 的 概 念（Thesaurus Questionnaire）和最佳实践知识（包括健康实践模式和临床路径（Clinical guidelines）、手册、政策等）的知识库，我们将在6.1节中介绍这些知识库。4. 健康概念在 开 发 我 们 的 概 念 模 型 时 ， 我 们 采 用 或 改 编 了 HL7 [17] 和CONTACT [18]的概念，这两个标准分别由国际组织发布：HealthLevelSevenInternational和EuropeanCommitteeforStandardization。我们还在我们的模型中引入了新的概念，例如DIHS或HDS，这有助于我们对健康的直观含义进行建模。下面是概念模型的演示，它来自图1中的业务用例。 1、既不正式也不严谨。相反，它旨在描述作者用来解释健康和福祉领域概念实例的方法本节的最终目标是提供一个可挖掘的健康概念模型4.1. 健康理念我们首先介绍众所周知的健康概念，如L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004948图三. 智能EHR软件架构。观察、健康状况、健康问题、护理期和诊断。它们彼此密切相关，如图5中的简化图所示。突出概念之间的语义关系将使我们能够将数字健康纳入概念模型。为此，我们将通过一系列抽象来尽可能地概述健康概念的含义，以发现其可能的数字等同物。健康以一种部分可观察的方式表现出来。健康观察是用于收集有关患者健康状况数据的系统过程。同样的术语，观察，被用来指这个过程的结果。这种观测的任何实例都可以数字化为由类型（观测类型）表征的值。该值可以是简单的：布尔值（它可能意味着是/否、真/假、存在/不存在等），简单的数字、几个单词的文本或复合值（如复杂的数据结构）。如第4.4节所述，它应该与元数据一起进行上下文化。我们将健康状况定义为与个人健康有关的一系列情况这可能涉及负面或有问题的症状的表现，例如疼痛或负面情绪，或者可能由医疗保健专业人员进行的客观或主观观察引起在这种情况下，病人通常会注意到她/他的健康状况发生了变化，这表明需要医疗援助。将这种健康状况作为健康问题来处理是医疗保健专业人员采取的一项重要行动，一个与健康问题相关的护理过程健康问题是卫生保健概念领域中的一个重要概念，也是一在ISO13940：2016文件[18，19]中，健康问题被定义为它可以合成某种健康的恶化，这可能是由于，例如，疾病或紊乱。免疫接种、心脏病发作、吸毒成瘾、健康证明和受伤都是健康问题。个人或社区的预防性保健行动也可被视为健康问题。此外，健康当护理对象在体重减轻后要求进行预防或治疗程序时，在我们的方法中，健康问题是由医疗保健专业人员在诊断过程结束时提供的结论性观察结果，是对健康状况的权威评估，并不总是呈现负面结果，但已上升到令人担忧的水平。 健康问题的概念既是一个有用的分类器，用于各种健康状况/条件的个人和结构元素的知识，我们持有他们的健康。它可以用简短的文字描述来表达，也可以根据标准医学分类系统（如ICPC（国际初级保健分类）[20]、SNOMED（系统化医学名词）[21]、LOINC（逻辑观察标识符名称和代码）[22]或ICD（国际疾病分类）[23]）合成为标签或代码。健康问题还表现为与导致诊断的观察结果之间的逻辑因果关系中的结果，以及与由诊断产生的护理或治疗计划之间的另一种此类关系中的原因。因此，我们认为所有的医疗保健活动和相关服务-健康护理专业人员和健康护理机构在患者从症状发作到治疗完成的各种接触期间向患者提供的用于解决健康问题的服务。我们将所有这些事件都包括在一个护理片段中，这是另一个重要的概念，可以从医学的角度来构建患者的寿命。如果健康状况不能被归类为健康问题，负责患者护理的医疗保健专业人员可以要求进行新的调查，以加深他们对健康状况的了解。然后，专门针对这一健康问题的新联系人将被纳入当前的护理阶段。相同的健康问题可能涉及患者生活中的几个护理在确定了决定健康问题所需的要素后，医疗保健专业人员会进行诊断，这是一个具有多种上下文相关含义的概念[17]。诊断是对个体生活中发生的健康状况的临床评估它L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）1004949见图4。 Vhr服务和功能。为健康问题分配名称或编码分类包括健康问题的诊断结果记录诊断服务。这通常有一个治疗服务的结果。使用基于证据的方法和针对所识别的健康问题的临床指南，护理提供者制定护理计划，其中包含适用于患者的一系列活动和行为规则，一旦完成，应消除担忧的原因，或至少减轻其后果。我们可以添加几个其他方面，这些方面在确定健康问题概念和诊断服务时非常有用：1. 关于健康问题的决定是医疗保健专业人员的专业知识、经验、技能、角色/职位以及关于患者健康状况和病史的可用信息的结果。对于相同的健康状况，任何两个医疗保健专业人员可能对健康问题有不同的解释，从而有不同的决定。2. 诊断的健康问题可能在护理过程中由于疾病过程的演变、观察背景的变化、对患者及其健康状态的更准确的了解、护理计划的激活或使健康问题适应于某种默认编码的需要而演变。3. 患者的病史不仅可以被描述为一系列临床遭遇，而且可以被描述为一系列健康问题。在这个网络中，健康问题彼此之间存在着各种关系。其中一些是一般性的，如按时间顺序、一般化/专业化、因果关系、相似性、排除性，而另一些是特定于某些医学领域的。该网络不仅提供了患者生活中遇到的各种健康问题的全面描述，而且还呈现了医疗保健专业人员对这些问题的理解最后，它允许专业人员推理并决定最佳护理计划。4. 在诊断过程后，将名称、标签或代码添加到健康问题上，只不过是在所有先前的观察结果基础上增加了对患者健康的新观察结果4.2. health是什么意思在本节中，我们将探讨健康的抽象概念是如何随着时间的推移而被定义的，并探讨这些定义在其数字化中的效用。1946年，世界卫生组织（世卫组织）将健康定义为“身体、精神和社会的完全健康状态，而不仅仅是没有疾病或虚弱”。[24]这个著名的定义引入了健康是一种存在状态的重要思想。这个定义的另一个重要方面是健康的多维度性，因为它通常是根据l）没有身体疼痛，L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）10049410图五. 智能EHR中医疗概念实例之间的语义关系。身体残疾或令人担忧的状况，2）情绪健康，以及3)良好的社会融合。较新的医疗健康定义更进一步，还强调适应不断变化的外部和内部环境以及自我管理的能力。同样，MeSH对健康的定义是指：在参考文献[18]中，然而，这些定义对我们没有多大帮助，因为它们只是将健康描述为一种从未完全实现的理想状态。因为我们谈论健康是健康状况是另一个通用术语，指的是一个人，群体或人口的健康质量，由观察员或测量人员在特定地区进行主观或客观评估，特别是与其他地区相比。这是一个整体概念，不仅仅是由任何疾病的简单存在或不存在决定的。它通常通过一般属性（如预期寿命或自我评估的健康状况）进行总结，更广泛地包括正常功能（日常生活活动）、身体疾病和心理健康的测量[26]。实现数字化健康模型的一个更务实的方法是考虑在初级保健中使用功能健康状态的评估。根据[27]，功能性健康状态是对患者精神、情感、社会和身体健康的衡量，是指他们独立进行活动的能力。日常生活它也可以用来评估一个人的残疾的严重程度。功能性健康状态是针对一般的个人，而不是特定的疾病。世界卫生组织采用了类似的方法，引入了八种主要技能的向量：疼痛，情感，认知，移动性，自我护理，共同活动（包括家庭和工作相关活动）和人际关系，作为个人健康的衡量标准[28]。这个核心向量可以根据目的与其他技能如果倾向于后一种方法，我们可以把我们对人类健康的了解想象成一份包含一个巨大清单的“问卷”。代表健康和福祉相关参数的问题，可以用值来回答（量化）。对于每个参数，两个范围，最大和正常，是相关联的。这些参数是指人体和心理的所有方面，可以影响我们的健康。它从遗传信息开始，然后继续提供有关各种器官组织的健康，临床或生命体征，社会行为和生活条件的信息，特别是个人生活的环境。填写这样一份调查表，每个参数的值代表对个人健康的全面评估。它可以被认为是一个实例的量化of health.根据这一措施，可以根据我们用来评估健康的主观标准，事后发布健康的定性评估。然而，显然不可能完成这样一份问卷，描述一个人的健康状况，因为大多数参数缺乏值。此外，为了为所有可能的健康状况和所有健康问题病例提供护理和康复，我们必须使用健康参数和意愿之间几乎无限数量的关系。L.D. 塞尔瓦纳蒂医学信息学解锁21（2020）10049411需要尚不存在但同样清楚的是，如果我们能在这份问卷中评估尽可能多的参数，我们将更好地了解个人的健康状况。在任何情况下，在评估VHR可以提供的患者的健康时，即使相对较少的有价值的参数也可以极大地帮助支持新技术的健康专业人员的认知诊断过程。在下面的部分中，我们介绍了诱导健康状态，作为医疗保健专业人员如何在他们的头脑中代表个人健康的模型。在我们的方法中，这种表示必须被数字化，以允许系统理解医疗保健专业人员的想法，并从她/他的推理中学习，以便在类似情况下帮助她/