JMIR J医学网络杂志 医学互联网研究杂志 1438 - 8871 卡塔尔世界杯8强波胆分析 加拿大多伦多 v22i7e17508 32348265 10.2196/17508 审查 审查 生物医学护理和研究卫生数据管理系统的要求:范围审查 Eysenbach 冈瑟 Sherali Zeadally Behmanesh 阿里 楚 陈志明 伊斯梅尔 莱拉 博士学位 1
计算机科学与软件工程系“， 信息技术学院 阿联酋大学 Al Maqam校区 阿尔艾因，阿布扎比，15551 阿拉伯联合酋长国 971 37673333 ext 5530 leila@uaeu.ac.ae
https://orcid.org/0000-0003-0946-1818 Materwala 匈牙利语 女士 1 https://orcid.org/0000-0002-3176-245X Karduck Achim P 博士学位 2 https://orcid.org/0000-0002-8142-6710 亚当 阿卜杜勒 博士学位 3. https://orcid.org/0000-0002-9289-5301 计算机科学与软件工程系“， 信息技术学院 阿联酋大学 阿布达比的阿尔艾因 阿拉伯联合酋长国 资讯学院 Furtwangen大学 Furtwangen 德国 医学与健康科学学院 阿联酋大学 阿布达比的阿尔艾因 阿拉伯联合酋长国 通讯作者:Leila Ismail leila@uaeu.ac.ae 7 2020 7 7 2020 22 7 e17508 19 12 2019 3. 2 2020 13 2 2020 1 3. 2020 ©Leila Ismail, Huned Materwala, Achim P Karduck, Abdu Adem。最初发表于《医疗互联网研究杂志》(//www.mybigtv.com)， 07.07.2020。 2020

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 背景

在上个世纪，在临床和生物医学研究领域发生的破坏性事件给健康数据管理系统带来了巨大的变化。这是由于医疗领域的一些突破，以及需要将大数据分析和物联网(IoT)纳入实时智能健康信息管理系统。此外，随着时间的推移，对病人护理的要求也在不断发展，使得更准确的预后和诊断成为可能。在本文中，我们讨论了健康数据管理系统的时间演进，并捕获了在一定时期内导致给定系统发展的需求。因此，我们对这些系统提供了见解，并就如何改进这些系统提供了建议和研究方向，以建立更好的医疗保健系统。

 客观的

这项研究旨在表明，需要一个安全、高效的健康数据管理系统，允许医生和患者更新分散的医疗记录，并分析医疗数据，以支持更精确的诊断、预后和公共洞察。分析了现有健康数据管理系统的局限性。

 方法

为了研究健康数据管理系统多年来的发展和需求，我们进行了一次搜索，以获得关于医疗诉讼、健康法规和法案的研究文章和信息。这些材料来自电气和电子工程师学会，计算机协会，爱思唯尔，MEDLINE, PubMed, Scopus和Web of Science数据库。

 结果

多年来，健康数据管理系统经历了一次颠覆性的转变，从纸质到计算机、网络、云、物联网、大数据分析，最后到区块链。从医疗记录及其管理的不断发展的定义中揭示的健康数据管理系统的需求是:(1)医疗记录数据，(2)实时数据访问，(3)患者参与，(4)数据共享，(5)数据安全，(6)患者身份隐私，(7)公共洞察。本文通过多年来进行的研究，回顾了基于这7个需求的卫生数据管理系统。据我们所知，这是第一次对卫生数据管理系统的时间演变进行分析，从而深入了解更好的卫生保健的系统需求。

 结论

需要一个全面的实时健康数据管理系统，允许医生、患者和外部用户将他们的医疗和生活方式数据输入到系统中。大数据分析的结合将有助于更好的疾病的预后或诊断和疾病的预测。预测结果将有助于制定有效的预防计划。

 大数据 区块链 数据分析 电子健康 电子病历 卫生保健 健康信息管理 物联网 医学研究 移动健康 简介

健康数据管理系统的概念在上个世纪得到了发展。随着病案从纸质病历演变为电子病历[ 1]，卫生数据管理经历了颠覆性的转变，以提供更准确和更好的患者护理，并对这些记录进行定性使用。这一转变的基础是信息技术的进步，它导致了若干卫生数据管理系统概念的发展。这些健康数据管理系统往往与生物医学护理和研究的目标不一致。造成这种失调的主要原因是先进技术及其在生物医学护理和研究中的应用之间存在差异。因此，通过为卫生数据管理系统开发一个新的框架来解决这一差距变得至关重要。在本文中，我们介绍了医疗记录定义的变化所支撑的健康数据管理系统的更广泛的历史和演变，讨论了其中普遍存在的问题，介绍了支持医疗数据规模不断增长的健康数据管理系统的现代方面，并讨论了见解并提供了旨在建立更好的医疗保健生态系统的解决方案。

电子病历的引入改变了医疗保健行业，提供了更多的服务，改善了病人护理的质量，并提高了实时访问数据的能力，从而创建了一套多样化的医疗数据管理系统[ 2］．我们对电子病历的理解是，它提供了一个或多个为患者提供治疗的卫生保健提供者或医疗组织生成的患者一生的病史纵向视图。这些连贯和总结的记录包括患者的人口统计和个人信息、过去和当前的诊断和治疗、进展记录、实验室和放射学结果、过敏和免疫接种[ 1］．然而，被称为纸质图表的电子病历的早期形式包括病人诊断和治疗的书面记录，用于医学教学。接下来，该术语被修改为基于计算机的患者记录、电子医疗记录和当前的电子病历。随着技术发展的进步和提供更好和高效的医疗保健的目标，健康数据管理系统已经从基于计算机的方法发展到基于客户端-服务器、云、物联网(IoT)，最后发展到基于区块链的系统。

随着大医疗数据的兴起和利用医疗数据进行治理和研究的实现，在健康数据管理系统中集成大数据分析成为必要[ 3.］．然而，这带来了来自多个来源的数据聚合和预处理的新挑战，以开发洞察、数据安全和隐私，以应对越来越多的数据泄露和黑客事件[ 4］．快速生成的医疗数据的性质和类型给生物医学护理和研究带来了进一步的挑战。这些挑战促使人们需要新的卫生数据管理框架。

本文分析了在实施健康数据管理系统时必须考虑的更好的病人护理和预测分析的需求。考虑这些需求将使医疗保健数据管理系统更加准确、高效和具有成本效益。据我们所知，这是第一次分析卫生数据管理系统的时间演变，从而深入了解更好的卫生保健的系统需求。

本文的贡献有三个方面。首先，本文提供了基于技术进步的卫生数据管理系统的分类，并讨论了其中固有的挑战和问题。其次，我们提出了医疗记录的改革定义，并提取了一个健康数据管理系统的需求。第三，本文对健康数据管理系统的研究提出了见解，并对未来的研究方向提出了指导意见。

相关的工作

卫生数据管理系统正在为更好的卫生保健而发展。有关这些系统的文献综述可分为两类:(1)电子健康(eHealth) [ 5- 8和(2)移动健康(mHealth) [ 9］．

关于电子健康，贾马尔等人的研究[ 5]检讨电脑化系统对医疗质素的影响。结果表明，如果设计得当，一个健康信息系统可以预防医疗错误，并可以支持医生和医疗提供者进行诊断。Van De Belt等人[ 6]回顾了2年来(从2007年到2009年)健康和医学的定义，提出了一个涉及网络、患者、专业人员、社交网络、健康信息内容和协作的通用定义。在这项研究中，我们揭示了更好的医疗保健所需的额外要求:隐私、安全、公共洞察和患者参与访问和监测医疗数据。Hans等人[ 7和坎宁安等人[ 8]的重点是1999年至2004年电子保健的定义。作者发现，健康和技术这两个主题在所有定义中都是最常见的。

关于移动健康，Silva等人[ 9提供移动医疗应用程序和服务的评论。它强调了不同移动健康应用程序之间的协调、集成和互操作性对于更好的医疗保健以及提高移动设备在设备电池、存储、计算和网络方面的性能非常重要。

在这项研究中，我们回顾了基于以下7个需求的健康数据管理系统，这些需求来自多年来进行的研究:(1)医疗记录数据，(2)实时数据访问，(3)患者参与，(4)数据共享，(5)数据安全，(6)患者身份隐私，以及(7)公共洞察。

 方法

为了分析和研究健康数据管理系统的演变，我们回顾了已发表的研究文章、报告、医疗诉讼和卫生保健法规;病案数据整理方法的立法;并且需要一个健康数据管理系统。这些文献从1793年到2020年在美国电气和电子工程师学会、计算机协会、爱思唯尔、MEDLINE、PubMed、Scopus和Web of Science数据库中搜索。我们选择的论文包含了涉及健康数据管理系统定义的事件，触发了新系统的引入，和/或实现了更好的医疗保健技术。这些论文的分析表明，先进的技术正在被用于准确和有效的病人护理。

 结果 卫生数据管理系统分类学

在满足生物医学护理和研究的需求之前，必须了解基础健康数据管理系统的发展及其局限性。健康数据管理的能力应确保满足病人护理的要求。近年来，随着信息技术的进步，卫生数据管理系统经历了多次转型 图1．在这一发展过程中，建立了几个项目，通过了一些法规来提高病人护理的质量。 表1介绍了触发健康数据管理系统发展的事件。 表2介绍了健康数据管理系统的局限性。

健康数据管理系统的发展。

触发健康数据管理系统发展的事件。

一年 主管机关 进化
1793 纽约医院协会理事会 为医院开支辩解而记录病人资料的规则获通过[ 10］．
1805 纽约医院协会理事会 一名美国政治家和一名美国政治家之间发生了致命的争执，引发了一项将重大医疗病例记录在案以供教育的规定。根据规定，记录的病例应装订成册，供省长、医务专业人员和学生以及病人的朋友查阅[ 11］．
1830 纽约医院协会理事会 保存所有医疗个案记录的规则[ 11］．
1918 美国外科医生学会 制定了医院标准化方案，以使病历格式标准化，以改善病人护理[ 12］．
1928 美国外科医生学会 成立北美美国档案馆员协会，以提高病历的标准[ 13］．
1960年代 劳伦斯杂草 提出用电脑记录病历的想法，是为了让医生能够追踪病人的病史，并为治疗提供证据[ 14］．建立了以问题为导向的病历模型，以规范EMRs方法一个它提供了一种结构来帮助医生记录他们的笔记[ 14］．
1960年代 N/Ab 纸质图表被称为EMRs。
1965 医疗保险和医疗补助服务中心 在实施医疗保险和医疗补助法后，由医务护士记录病人数据以供医疗保险报销的规则[ 15］．
1965 洛克希德公司 El Camino医院开发了首个商用计算机化健康数据管理系统，称为临床信息系统。该系统包括实验室检测、预约安排和药房管理的功能[ 16］．
1967 犹他大学3M和后期圣徒医院 第一个被称为逻辑处理健康评估的临床决策支持系统被开发来支持临床操作。该系统可帮助医生根据病人的化验结果分析确定心脏收缩，并为感染疾病的病人选择适当的药物[ 17］．
1968 麻省总医院和哈佛大学 第一个基于计算机的模块化健康数据管理系统被称为计算机存储门诊记录实现。该系统通过临床映射来容纳临床词汇表，以识别用于同一疾病的不同术语[ 18］．
1980年代 印度卫生服务 MPIc是为了记录病人的医疗资料，以减少不必要的化验和药物不良影响[ 19］．
1987 健康等级7级 开发电子标准是为了解决卫生数据管理系统开发和适应的标准化问题。这些标准允许在健康数据管理系统中使用来自不同供应商的组件[ 20.］．
1991 医学研究所 在一份研究健康档案电子化管理益处的报告中，引入电脑化病人档案一词[ 21］．
1996 美国国会 通过了《健康保险可携性与责任法案》，通过涉及基于角色的访问控制、自动数据备份、审计跟踪和数据加密来保护患者的医疗记录[ 22］．
1999 约翰·米切尔 术语电子健康d是指整合电子通信和信息技术，以便在本地和远程进行电子传输、存储和检索医疗记录[ 23］．
2000 S Laxminarayan和Robert SH istpanian 移动健康这个术语e是指使用移动通信和多媒体技术的新型移动医疗保健系统的无线远程医疗[ 24］．
2001 冈瑟Eysenbach 通过将商业和公共卫生纳入卫生服务，并确定电子卫生的成果和利益攸关方，电子卫生的定义得到了扩展[ 25］．
2004 Stephen S Intille uHealth一词f是指使用生物识别传感器和医疗设备来监测和改善患者的医疗健康状况[ 26］．
2000年代 卫生保健组织 提出个人健康记录一词的正式定义，使患者能够访问其病史，并通过定义访问控制权，将部分病史提供给选定的参与者，从而对病史进行管理[ 27］．
2003 医学研究所 电子健康记录一词[ 28是杜撰出来的。
2006 马萨诸塞州联邦政府 马萨诸塞州通过了医疗改革法案，要求居民享受最低限度的医疗保险，并要求全职雇员超过10人的雇主提供医疗保险[ 29］．
2006 艾略特费雪 “负责任的医疗机构”一词的产生是指一群自愿为患者提供高质量医疗服务的医生、医院和其他卫生保健提供者，以避免不必要的服务重复和减少医疗错误[ 30.］．
2009 美国司法部、监察长办公室以及人类与卫生服务部 制定《医疗保健欺诈预防和执法行动》是为了加强现有项目，防止和减少医疗保健和医疗补助欺诈行为[ 31］．
2010 美国总统奥巴马 签署《病人保护和平价医疗法案》的目的是扩大医疗保险的覆盖面[ 32］．

一个EMR:电子病历。

bN/A:不适用。

cMPI:主患者指数。

d电子保健:电子保健。

e移动健康:移动健康。

fuHealth:无处不在的健康

健康数据管理系统的局限性。

健康数据管理系统 限制
论文的图表 字迹不清，导致处理不当[ 33和死亡[ 34， 35］．需要物理存储，容易受到计划外的破坏，如洪水、火灾、啮齿动物和退化。阅读、理解和搜索特定信息在物理上非常麻烦。要求复制并交付纸质图表所需的费用和时间高得令人无法接受。
基于计算机的 医疗记录由医生管理，患者无法访问。医生探视病人时必须记下或记住病人的医疗数据，然后返回医院进行数字化记录，这可能会导致错误。
基于客户端-服务器 病人无法追踪他或她的数据是如何被使用的。安全、隐私和单点故障问题。此外，要获得来自多家医院的患者医疗数据的统一视图也很困难。需要多次重复医疗检查，这将导致更多的时间、成本和对健康状况的影响。
基于云计算的 单点故障，失去数据控制和管理，需要稳定的互联网连接和数据可靠性[ 36， 37］．
物联网一个的 数据安全和患者隐私是一个主要问题。
当今的基于大数据的 来自不同存储站点的数据聚合过程耗时、复杂且成本高昂。数据使用不同的格式存储，需要进行预处理。此外，在保持数据的安全性和患者身份的私密性的同时，保持数据对分析和研究的有用性是相当具有挑战性的。
Blockchain-based 在多个节点上更新分类帐的过程是消耗能量的[ 38]，并遭受低吞吐量的问题[ 39］．

一个物联网:物联网。

 健康数据管理系统的要求

在上个世纪，健康数据管理的定义经历了多次改革，以满足更好和先进的患者护理和技术进步的需要。我们对这些不同的检查进行了评估，并对本文其余部分使用的定义进行了合理化。需要注意的是，由于健康数据管理一词是相当新出现的，列出的定义来自不同的立法和健康数据记录系统，即使确切的短语也是如此 健康数据管理没有被使用。 表3展示了健康数据管理系统的定义的演变，从纯粹的医疗实践和基于学习的定义到更以患者为中心和基于研究的定义。我们根据支撑该领域发展的7个需求对健康数据管理系统进行了分类，如 图2．图中的每个数字代表了 表3．

健康数据管理系统的定义。

数量 一年 源 定义
1 1793 Siegler [ 10］ “[…］N一个mes and Diseases of the Persons, received, deceased or discharged in the same, with the date of each event, and the Place from whence the Patients last came [...]”
2 1805 Siegler [ 10］ 住院医生须在其助理的协助下，在主治医生的指示下，备存一份登记册，记录医院内发生而主治医生认为值得保存的所有医疗个案，登记册须装订整齐，并保存在图书馆内，以供病人的朋友、院长、医生及外科医生，以及在该医院就诊的学生查阅。
3. 1941 塞尔斯和戈登[ 12］ “准确而完整的医疗记录……]，其中包括识别数据;投诉;个人和家族史;现病史;体格检查;特殊检查，如会诊、临床化验、x光和其他检查;临时或工作诊断;内科或外科治疗;大体或显微病理表现;进步的笔记; final diagnosis; condition on discharge; follow-up; and, in case of death, autopsy findings.”
4 1968 杂草[ 14］ “计算机正在做出重大贡献……］the patient will gain from his physician an immediate sympathetic understanding [...] inadequate analysis by the medical profession can be avoided.”
5 1968 杂草[ 14］ “[…］orient data around each problem [...] complete list of all the patient's problems [...] diagnosis and all other unexpected findings or symptoms [...] The list is separated into active and inactive problems, and in this way, those of immediate importance are easily discernible [...] orders, plans, progress notes and numerical data can be recorded under the numbered and titled problem [...]”
6 1993 辛西娅( 40］ 包含一个诊所病人的病史和治疗史的纸质图表的数字版本，供提供者用于诊断和治疗
7 1997 迪克等人[ 21］ “电子病历……］support users through availability of complete and accurate data, practitioner reminders and alerts, clinical decision support systems, links to bodies of medical knowledge, and other aids.”
8 2001 Eysenbach [ 25］ “[.]医疗信息学、公共卫生和商业，指通过互联网和相关技术提供或增强的卫生服务和信息[.]一种通过使用信息和通信技术改善地方、区域和全世界卫生保健的网络化、全球化思维的态度和承诺。”
9 2002 卡梅隆和龟歌[ 41］ “主观成分包含有关问题的信息……］objective information consists of those observations made by the counselor [...] assessment section demonstrates how [...] data are formulated, interpreted, and reflected upon, and the plan section summarized the treatment direction.”
10 2003 马克尔基金会[ 42］ “[.]电子应用程序，个人可以在私密、安全和保密的环境中访问、管理和分享自己的健康信息，以及获得授权的其他人的健康信息。”
11 2003 HIMSS一个［ 1］ “[…］longitudinal electronic record of patient health information generated by one or more encounters [...] patient demographics, progress notes, problems, medications, vital signs, past medical history, immunizations, laboratory data and radiology reports [...] automates and streamlines the clinician's workflow. The EHRs has the ability to generate a complete record of a clinical patient encounter [...] evidence-based decision support, quality management, and outcomes reporting.”
12 2003 HIMSS [ 43］ “电子健康记录(EHR)是一种安全的、实时的、即时的、以患者为中心的信息资源[…]通过在患者需要时提供对患者健康记录信息的访问，并通过纳入循证决策支持[…]计费、质量管理、结果报告、资源规划以及公共卫生疾病监测和报告。”
13 2005 AHIMAb［ 44］ “[…］lifelong resource of health information needed by individuals to make health decisions. Individuals own and manage the information [...] is maintained in a secure and private environment, with the individual determining rights of access [...]”
14 2008 Böcking和Trojanus [ 45］ “健康数据管理[…]在医疗保健不同领域收集的数据的获取、输入、处理、编码、输出、检索和存储[…]还包括根据法律或专业要求对数据进行验证和控制。”
15 2013 HIPAAc［ 22］ “一个主要目标[.]是保护个人健康信息的隐私[.]采用新技术来提高病人护理的质量和效率。”

一个医疗保健信息和管理系统协会。

b美国健康信息管理协会。

cHIPAA:健康保险携带与责任法案。

健康数据管理系统的要求。

 医疗记录数据

医疗记录数据描述了基于个人和人口特征、病史、正在进行的治疗、实验室检测和放射学结果的患者的身份和健康状况，这是健康数据管理系统的共同需求。在整个健康数据管理系统的发展过程中，无论是以打印文档还是数字记录的形式，医疗记录都是一个主要组成部分。

 实时数据

为了提高病人护理的质量，在卫生数据管理系统的定义中强调了实时数据访问的要求。这一要求减少了因医生延迟更新数据而造成的医疗事故。然而，纸质和计算机卫生数据管理系统无法满足这一要求。此需求是由基于客户-服务器的管理系统引入的[ 46- 52使医生能够实时访问和更新患者的医疗记录。

 病人参与

由于医疗记录由医院或第三方云服务提供商维护，患者无法跟踪其医疗数据的使用情况。因此，患者参与访问和监控医疗数据是建立对健康数据管理系统的信任的关键要求。除了数据获取外，患者参与向医生提供健康状况和生活方式数据将有助于更好的预后和诊断。引入基于物联网的健康数据管理系统，包括监测患者健康和生活方式状况的传感器和医疗设备，使患者能够将其医疗状况输入系统[ 53- 59］．基于用户感知的个人健康记录管理平台分析表明，患者参与和满意度需要一个简单易用的系统[ 60］．

 分享

医疗记录的共享是一项至关重要的要求，因为患者的治疗是由不同的医疗保健提供者进行的。这是为了帮助其他医生研究患者的病史，以便更好地治疗，并避免重复实验室和放射检查。在定义列表的基础上 表3，根据允许访问数据的用户，我们将共享分为3个不同的类别:(1)度1，信息在患者当前接受治疗的同一医疗机构内共享;(2)度2，信息与患者、患者的朋友和家人共享;(3)度3，信息与其他医疗机构和政府共享。基于云的健康数据管理系统的引入补充了共享的要求[ 61- 63］．然而，为了在不同的卫生保健组织之间共享医疗记录数据并有效地使用共享的信息，系统应该支持互操作性。通过使用标准格式存储、管理和共享医疗数据，可以实现互操作性。有几种存储医疗数据和图像的标准格式[ 64］．用于医学图像的一些主要文件格式是Analyze [ 65]，神经影像资讯科技计划[ 66， Minc [ 67]，以及医学中的数字成像和通信[ 68］．由美国国家标准协会标准化的国际健康级别7是一种用于共享医疗数据的卫生保健协议[ 20.］．它包括电子病历的集成、交换和管理规则。文等[ 69]评估了台湾电子医疗系统在交换数据方面的互操作性。这是为了减少重复的医疗检查和药物治疗，以获得更好的保健。他们的结论是政府应该定义政策来强制互操作性。

 安全

随着数据泄露和网络钓鱼攻击事件的增多，以及第三方服务提供商的采用，患者敏感和重要数据的安全变得至关重要。2017年报告了477起健康数据泄露事件，影响了2017年的5,579,438个患者记录，而2018年报告了503起泄露事件，影响15,085,302个记录[ 70］．当云服务提供商处理患者的医疗记录，或使用医疗传感器和设备收集患者的医疗和生活方式数据时，对安全性的要求甚至更高。英特尔安全(Intel Security)的一份报告显示，由于缺乏云服务提供商实施的网络安全方法，医疗保健提供商对云服务的使用减少了[ 71］．一份报告指出，平均而言，医院会丢失约30%的联网医疗设备，这使得防范漏洞变得更加困难[ 72］．医院网络上超过61%的物联网设备和传感器面临着网络攻击的高风险。近年来，区块链技术[ 73， 74]已获得广泛的普及，并已渗透到医疗保健领域，以满足对专业人员更以患者为中心的支持系统的需求，连接不同的系统以改善患者护理，并提高电子病历的准确性[ 75- 81］．

 隐私

随着医疗欺诈和假药的增多，在健康数据管理系统中，患者身份的隐私要求至关重要。患者的隐私不能被侵犯，特别是随着数据分析的兴起，患者的病历数据被用于分析。基于区块链的健康数据管理系统旨在解决这一问题。

 公众的见解

对健康状况的预测对于避免危及生命的情况非常重要。不断增加的卫生保健数据[ 82]，如果得到适当的分析，可促进健康状况的预测。收集、组织、存储和分析大数据以发现相关性、隐藏模式和其他有价值的见解的过程被称为大数据分析。 图3展示了大数据分析的生命周期。

大数据分析生命周期。

根据卫生保健数据对公众进行预测，可积极改善公众健康，并对情况作出更快的反应[ 83- 91］．当然，使用个人医疗保健数据需要在保证个人医疗保健数据的隐私与透明度(例如对保险公司的透明度)之间取得良好的平衡。对慢性疾病的个人遗传风险因素的洞察不应导致一个人在保险状况方面处于不利地位。此外，对公共健康状况的监测必须以个人的保健数据为基础。因此，研究项目最近将个人保健数据的平衡作为一项公益事业[ 92］． 图4［ 92]展示了3个主要利益攸关方之间的关系，以确定个人卫生保健数据与这些数据作为公共产品的潜力之间的平衡。公司可以是健康保险提供者、医院、制药公司和政府机构。

个人健康保健数据生态系统。

在世界上许多国家和地区，由营养模式和生活方式行为引起的糖尿病危机或心血管问题的增加、阿尔茨海默病和痴呆模式的改变、微生物组研究以及抗生素滥用将从作为公益的个人保健数据中获得巨大利益[ 93， 94］．汇集健康数据探索计划和计算健康科学等大型计划的见解[ 92， 94]是未来在为公共利益服务的私人和个人保健数据领域取得进展的关键。卫生保健数据分析可以帮助研究人员和政府官员更好地预测慢性疾病，开发有效的治疗药物，更准确的患者护理，并制定全国性的有效预防计划。

表4显示分类法中列出的健康数据管理系统，并根据它们对定义的需求的遵守程度对它们进行评估。

卫生数据管理系统在文献中的要求比较。

系统 医疗记录数据 实时数据 病人参与 分享 安全 隐私 公众的见解
数据访问 数据输入 度1 度2 度3
基于纸张的 允许记录医疗数据以供最终使用 遇到高延误 不允许患者跟踪其医疗数据的使用情况 不允许病人提供他们的健康状况 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 不允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 没有提供针对网络安全攻击的方法 不提供保护病人隐私的方法吗 不支持预测
基于计算机的 允许记录医疗数据以供最终使用 遇到高延误 不允许患者跟踪其医疗数据的使用情况 不允许病人提供他们的健康状况 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗组织和政府共享数据 没有提供针对网络安全攻击的方法 不提供保护病人隐私的方法吗 不支持预测
基于客户端-服务器 允许记录医疗数据以供最终使用 允许实时数据检索 允许患者访问和监视其医疗数据 不允许病人提供他们的健康状况 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗组织和政府共享数据 没有提供针对网络安全攻击的方法 不提供保护病人隐私的方法吗 不支持预测
基于云计算的 允许记录医疗数据以供最终使用 允许实时数据检索 允许患者访问和监视其医疗数据 不允许病人提供他们的健康状况 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗组织和政府共享数据 没有提供针对网络安全攻击的方法 不会暴露病人的身份 不支持预测
物联网一个的 允许记录医疗数据以供最终使用 允许实时数据检索 允许患者访问和监视其医疗数据 允许患者提供健康条件 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗组织和政府共享数据 没有提供针对网络安全攻击的方法 不提供保护病人隐私的方法吗 提供用于预测运行状况的方法
大数据分析 允许记录医疗数据以供最终使用 允许实时数据检索 允许患者访问和监视其医疗数据 允许患者提供健康条件 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗组织和政府共享数据 没有提供针对网络安全攻击的方法 不会暴露病人的身份 提供用于预测运行状况的方法
Blockchain-based 允许记录医疗数据以供最终使用 允许实时数据检索 允许患者访问和监视其医疗数据 允许患者提供健康条件 仅支持在同一家医院内共享数据 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗组织和政府共享数据 确保医疗数据免受网络安全攻击 不会暴露病人的身份 提供用于预测运行状况的方法

一个物联网:物联网。

 讨论 主要研究结果

这项研究表明，需要一个安全、高效的健康数据管理系统，允许医生和患者更新分散的医疗记录，并分析医疗数据，以支持更精确的诊断、预后、生物医学研究和公共洞察。健康数据管理的早期形式是在近一个世纪前引入的，使用手工记录病人的诊断和治疗情况在纸上。后来，随着技术的进步，健康数据管理系统演变为web、云、物联网、大数据分析和基于区块链的系统。病历的定义随着系统的时间演进而改变。从这些定义中提取的健康数据管理系统的需求包括医疗记录数据、实时数据、患者参与、共享、安全、隐私和公共见解。基于纸质的健康数据管理系统满足了病案数据共享的要求。然而，纸质图表容易放置错误，占用很大的物理空间，涉及一个耗时和昂贵的数据共享过程。随着时间的推移，纸质图表被要求相同的计算机系统中的电子记录所取代。

为实现实时数据访问和病历数据共享的要求，提出了基于客户端-服务器的健康数据管理系统。该系统允许患者和医疗保健提供者使用移动设备或台式计算机通过互联网访问医疗数据。但存在单点故障、数据碎片化、系统脆弱性、可扩展性差、数据安全和患者隐私风险高等问题。为了最大限度地降低基础设施成本并解决数据碎片问题，医疗组织和卫生保健提供者过渡到基于云的系统。云服务提供商保证了患者身份隐私的要求，但除了单点故障的问题外，数据的安全性没有得到保证。

通过引入基于物联网的管理系统，实现了患者参与提供他们的医疗数据和生活方式条件，以更好的预后和诊断的要求。然而，随着医疗传感器和设备的数据泄露和黑客攻击的数量不断增加，数据安全和患者身份的隐私受到持续的威胁。随着大数据分析的发展，越来越多的卫生保健数据被研究，以获得更好的疾病预后和诊断的见解。然而，患者身份的隐私仍然是一个问题。

最近引起工业界注意的区块链技术在保健领域显示出潜力。基于区块链的健康数据管理系统满足更好的患者护理所需的所有要求。然而，它消耗大量的能量[ 95， 96]和低吞吐量[ 39］．为了解决这些问题，越来越多的人在进行研究。例如，为了解决能源消耗问题，米卢蒂诺维奇等人[ 97]提出了运气证明共识机制，确保了高效和低延迟的事务验证。伊斯梅尔等人[ 98和Dorri等人[ 99]为医疗保健提出了可伸缩的区块链体系结构，该体系结构使用集群方法来提高事务吞吐量。

医疗数据管理系统的主要需求是安全性和隐私性，特别是随着数据泄露和黑客攻击的增加。此外，随着物联网和大数据分析等颠覆性技术的引入，采用患者参与向卫生系统提供卫生数据的情况正在增加。大数据分析需要医院之间共享医疗信息，从数据中获得见解和预测分析。这为建立健康数据管理系统铺平了道路，为医生和医疗专业人员提供更好的慢性疾病诊断和预后支持。此外，该系统还可以从数据中获得公众的见解，以制定针对某些疾病的全国性预防计划。区块链的可追溯特性确保用于开发预测模型的数据是准确的，从而实现精确的预后、诊断和决策支持系统。因此，我们建议建立一个基于区块链、物联网和大数据的综合健康数据管理系统，以确保智能医疗保健的需求:医生和患者实时访问数据，患者通过医疗传感器和生活方式输入健康数据，安全、隐私和公共洞察。该综合健康管理系统应具有可扩展性和高能效，在智能健康数据管理系统的研究时代提出了新的研究挑战。

 结论

本文的目的是强调生物医学护理和研究的健康数据管理系统的需求。总之，本文讨论了卫生数据管理系统从纸质图表到基于区块链的系统的时间演变，以及我们今天所说的电子病历的定义的改革。系统应满足病案数据、实时访问、患者参与、数据共享、数据安全、患者身份隐私、公众洞察等需求。大数据分析的结合有助于更好的疾病的预后和诊断，以及预测慢性疾病发展的风险。

 缩写 电子健康档案

电子健康记录

 电子健康

电子健康

 物联网

物联网

 移动健康

移动健康

这项工作得到了阿拉伯联合酋长国大学阿联酋能源与环境研究中心的支持，资助项目为31R101。作者要感谢匿名审稿人的宝贵意见，这些意见帮助他们改进了本文的内容、质量和呈现方式。

没有宣布。

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