本文内容如下e-collection /主题问题:

临床信息学(496) 区块链，健康和医疗分布式账本应用程序(72) 物联网(53) 移动医疗(1822年) 大数据(163) 电子健康记录(735)

发表在在第22卷第七名(2020): 7月

本文的预印本(早期版本)可在https://preprints.www.mybigtv.com/preprint/17508，首次出版．
生物医学护理和研究的健康数据管理系统的要求:范围审查

生物医学护理和研究的健康数据管理系统的要求:范围审查

生物医学护理和研究的健康数据管理系统的要求:范围审查

本文作者:

莱拉·伊斯梅尔1 作者Orcid图片； 匈奴人Materwala1 作者Orcid图片； Achim P Karduck2 作者Orcid图片； 阿卜杜勒亚当3. 作者Orcid图片
文章 作者 引用自(7) Tweetations (29) 指标

    审查

    1阿拉伯联合酋长国阿布扎比艾因大学信息技术学院计算机科学与软件工程系

    2德国富特旺根大学信息学学院

    3.阿拉伯联合酋长国阿布扎比艾因大学医学和健康科学学院

    通讯作者:

    Leila Ismail博士

    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

    艾因，阿布扎比，15551

    阿拉伯联合酋长国

    电话:971 37673333 ext 5530

    电子邮件:leila@uaeu.ac.ae


    背景:在上个世纪，临床和生物医学研究领域的破坏性事件使健康数据管理系统发生了巨大变化。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，对患者护理的要求也在不断变化，这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变，并捕获了导致给定系统在一定时期内发展的需求。因此，我们提供了对这些系统的见解，并就如何改进它们以建立更好的医疗保健系统提出建议和研究方向。

    摘要目的: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、预后和公共见解。分析了现有健康数据管理系统的局限性。

    方法:为了研究多年来健康数据管理系统的演变和需求，进行了搜索，以获得有关医疗诉讼、卫生法规和法案的研究文章和信息。这些资料来自电气和电子工程师协会，计算机协会，Elsevier, 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场颠覆性的转变，从纸张到计算机、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)公共见解。这篇论文回顾了基于这7项要求的健康数据管理系统。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以及疾病的预测。预测结果将有助于制定有效的预防计划。

    中国医学网络杂志2020;22(7):e17508

    doi: 10.2196/17508

    关键字

    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


    健康数据管理系统的概念在上个世纪得到了发展。随着医疗记录由纸质病历演变为电子病历[1]，健康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利用。这种转变的基础是信息技术的进步，这导致了健康数据管理系统的几个概念的发展。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。造成这种不一致的主要原因是先进技术与其在生物医学护理和研究方面的应用之间存在差异。因此，通过开发卫生数据管理系统的新框架来解决这一差距变得至关重要。在本文中，我们以不断变化的医疗记录定义为基础，提供了更广泛的健康数据管理系统的历史和演变，讨论了内部普遍存在的问题，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行业，提供了更多的服务，提高了患者护理质量，增强了数据的实时访问能力，从而创造了一套多样化的健康数据管理系统[2］．我们对电子病历的理解是，它提供了患者一生中由一个或多个医疗保健提供者或医疗机构为该患者提供治疗的病史的纵向视图。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[1］．然而，电子病历的早期形式被称为纸质图表，包括病人诊断和治疗的书面记录，用于医学教学。接下来，这个术语被修改为基于计算机的患者记录、电子医疗记录，以及目前的电子病历。随着技术发展的进步和提供更好、更有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，以及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，以开发洞察力、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。这些挑战产生了对新的健康数据管理框架的需求。

    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患者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，这是第一次对卫生数据管理系统的时间演变进行分析，以深入了解更好的卫生保健的系统需求。

    本文的贡献有三方面。首先，本文提供了基于其技术进步的健康数据管理系统的分类，并在其中讨论了固有的挑战和问题。其次，提出了病案的改革定义，提取了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，并为今后的研究领域提供了指导。

    相关的工作

    健康数据管理系统正在为更好的医疗保健而发展。关于这些系统的文献综述可分为两类:(1)电子健康(eHealth) [5-8]和(2)移动医疗[9］．

    关于电子健康，贾马尔等人[5]回顾了计算机化系统对医疗保健质量的影响。结果表明，健康信息系统，如果设计得当，可以防止医疗错误，并可以支持医生和医疗提供者的诊断。Van De Belt等人的研究[6]回顾了过去两年(从2007年到2009年)对健康和医学的定义，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共同定义。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、公众见解以及患者在访问和监测医疗数据方面的参与。Hans等人的研究[7]和坎宁安等人[8]重点讨论1999年至2004年电子卫生的定义。作者发现，在所有定义中，健康和技术主题是最经常出现的。

    关于移动医疗，Silva等人[9]提供移动健康应用程序和服务的综述。它强调了不同移动健康应用之间的协调、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，我们根据以下7项要求回顾了多年来进行的研究中的健康数据管理系统:(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)公众见解。


    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;关于病案资料整理方法的规定;并且需要一个健康数据管理系统。从1793年到2020年，这些文献在电气和电子工程师学会、计算机协会、Elsevier、MEDLINE、PubMed、Scopus和Web of Science数据库中进行了搜索。我们选择的论文包括涉及健康数据管理系统定义的事件，引发了新系统的引入，和/或实施了更好的医疗保健技术。对这些论文的分析表明，技术的进步正在被用于准确和有效的患者护理。


    健康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演变及其局限性。健康数据管理的能力应确保病人护理的要求得到满足。健康数据管理系统多年来随着信息技术的进步经历了多次转变，如图所示图1．在这一演变过程中，建立了几个项目，并通过了监管法案，以提高患者护理的质量。表1介绍触发健康数据管理系统演变的事件。表2介绍了健康数据管理系统的局限性。

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    图1。健康数据管理系统的演进。
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    表1。触发卫生数据管理系统演变的事件。
    一年 主管机关 进化
    1793 纽约医院协会理事会主席 政府通过记录病人资料以作医院开支理由的规定[10］．
    1805 纽约医院协会理事会主席 美国一位政治家和另一位政治家之间的致命争执引发了一项规定，即为教育记录重大医疗病例。根据规定，记录的病例应装订成册，供省长、医务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主席 规定备存所有医疗个案的纪录[11］．
    1918 美国外科医师学会 制定了一项医院标准化计划，将病历格式标准化，以改善病人护理[12］．
    1928 美国外科医师学会 成立北美美国记录图书馆员协会，以提高医疗记录的标准[13］．
    1960年代 劳伦斯杂草 使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］．
    建立了一个以问题为导向的病历模型，以规范EMRs的方法一个这为医生记录病历提供了一种结构。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 在实行医疗保险和医疗补助法律后，由护士记录病人资料以供医疗保险偿还的规则[15］．
    1965 洛克希德公司 第一个被称为临床信息系统的商业计算机化健康数据管理系统为埃尔卡米诺医院开发。该系统包括实验室测试、预约安排和药房管理等功能[16］．
    1967 犹他大学3M和后期圣徒医院 第一个临床决策支持系统被称为逻辑处理的健康评估被开发来支持临床操作。该系统可帮助医生根据病人的检查结果分析，识别心脏收缩，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 第一个模块化的基于计算机的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，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为记录病人的医疗资料，以减少不必要的化验及药物不良反应[19］．
    1987 健康等级7 制定了电子标准，以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 一份研究电子病历管理的益处的报告引入了"电脑化病历"一词[21］．
    1996 美国国会 通过《健康保险可携带与责任法案》，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 电子健康这个术语d是指将电子通信和信息技术集成到本地和远程医疗记录的电子传输、存储和检索[23］．
    2000 S Laxminarayan和Robert SH Istepanian 移动健康这个术语e首创的无线远程医疗是指采用移动通信和多媒体技术的新型移动医疗保健系统[24］．
    2001 冈瑟Eysenbach 通过将商业和公共卫生纳入卫生服务并界定电子卫生的成果和利益攸关方，扩大了电子卫生的定义[25］．
    2004 Stephen S Intille uHealth这个术语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，允许患者访问其病史，并通过定义访问控制权，将部分病史提供给选定的参与者，从而对其进行管理[27］．
    2003 医学研究所 电子健康纪录一词[28]被创造出来。
    2006 马萨诸塞州联邦 马萨诸塞州通过了医疗改革法案，规定居民必须享有最低医疗保险，拥有10名以上全职员工的雇主必须提供医疗保险。29］．
    2006 艾略特费雪 “负责任的医疗机构”一词被创造出来，指的是一群医生、医院和其他卫生保健提供者自愿为患者提供高质量的医疗服务，以避免不必要的重复服务，减少医疗差错[30.］．
    2009 美国司法部，监察长办公室，以及人类和卫生服务部 卫生保健欺诈预防和执法行动旨在加强现有的预防和减少医疗保险和医疗补助欺诈的项目[31］．
    2010 美国总统奥巴马 《患者保护和平价医疗法案》签署成为法律，其目的是扩大医疗保险的覆盖范围[32］．

    一个EMR:电子病历。

    bN/A:不适用。

    cMPI:主患者指数。

    d电子健康:电子健康。

    e移动健康:移动健康。

    fuHealth:无处不在的健康
    表2。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 字迹难以辨认，导致处理不当[33]和死亡[34，35］．需要物理存储，易受计划外破坏，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很麻烦。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。医生探望病人时，必须记下或记住病人的医疗数据，然后返回医院进行数字记录，这可能会导致错误。
    基于客户端-服务器 患者无法追踪他或她的数据是如何使用的。安全、隐私和单点故障问题。此外，很难对来自多家医院的患者医疗数据进行整合。需要不时重复体检，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非常耗时、复杂且昂贵。数据使用不同的格式存储，需要进行预处理。此外，在保持数据用于分析和研究的有用性的同时，保护数据的安全性和患者身份的隐私是相当具有挑战性的。
    Blockchain-based 在多个节点上更新账本的过程是消耗能量的[38]并受到低吞吐量问题的困扰[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以及技术进步的需求。我们评估了这些不同的检查，并合理化了本文其余部分使用的定义。值得注意的是，由于健康数据管理一词是最近才出现的，所列定义取自不同的立法和健康数据记录系统，即使确切的短语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从纯粹的医疗实践和基于学习的定义到更加以患者为中心和基于研究的定义的演变。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，如图所示图2．图中的每个数字都代表一个定义表3．

    表3。健康数据管理系统的定义。
    数量 一年 源 定义
    1 1793 Siegler [10] “[…]Names 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，在主治医生的指导下，将医院内发生的所有病例，以及主治医生认为值得保存的病例，记录在案，装订整齐，并保存在图书馆内，供病人的朋友、院长、内科医生和外科医生，以及在医院工作的学生查阅。”
    3. 1941 塞尔斯和戈登[12] “准确完整的医疗记录……]，其中包括识别资料;投诉;个人及家族史;现有病史;体格检查;会诊、化验室、x线等专项检查;临时诊断或工作诊断;医学或外科治疗;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] "包含某一诊所病人的医疗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，指的是通过互联网和相关技术提供或增强的卫生服务和信息[…]一种态度，一种承诺，一种网络化的全球思维，通过使用信息和通信技术来改善当地、区域和全世界的卫生保健。”
    9 2002 卡梅隆和龟歌[41] “主观成分包含关于问题的信息……]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，个人可以通过该应用程序在私密、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，通过在需要的时间和地点提供对患者健康记录信息的访问，并结合基于证据的决策支持，[…]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和特洛伊努斯[45] “健康数据管理[…]获取、输入、处理、编码、输出、检索和存储在医疗保健不同领域收集的数据[…]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] “保护个人健康信息隐私的一个主要目标是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学会。

    b美国健康信息管理协会。

    cHIPAA:健康保险携带和责任法案。
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    图2。健康数据管理系统的要求。
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    病历资料

    医疗记录数据根据个人和人口统计身份、病史、正在进行的治疗、实验室测试和放射学结果描述患者的身份和健康状况，这是健康数据管理系统的常见需求。在整个健康数据管理系统的发展过程中，无论是以打印文件还是数字记录的形式，医疗记录都是一个主要的组成部分。

    实时数据

    为提高患者护理质量，健康数据管理系统定义中强调了实时数据访问的要求。这一规定减少了由于医生延迟更新数据而发生的医疗事故。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病人的医疗记录。

    病人参与

    由于病历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，患者参与访问和监测医疗数据是建立对健康数据管理系统信任的关键要求。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，包括传感器和医疗设备，监测患者的健康和生活方式状况，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

    共享医疗记录是一项至关重要的要求，因为患者的治疗分散在不同的医疗保健提供者之间。这是为了帮助其他医生研究患者的病史，以便更好的治疗，并避免重复实验室和放射检查。根据中定义的列表表3，我们根据允许访问数据的用户将共享分为3个不同的类别:(1)等级1，信息在患者目前接受治疗的同一医疗机构内共享;(2)等级2，信息与患者、患者的朋友和家人共享;(3)等级3，信息与其他医疗机构和政府共享。以云端为基础的健康数据管理系统[61-63］．然而，为了在不同的医疗保健组织之间共享医疗记录数据并有效地使用共享信息，系统应该支持互操作性。互操作性可以通过使用标准格式来存储、管理和共享医疗数据来实现。存储医疗数据和图像的标准格式有几种[64］．医学图像使用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]，以及医学数码影像及通讯[68］．Health Level 7 International由美国国家标准协会标准化，是用于共享医疗数据的卫生保健协议[20.］．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交换数据的互操作性。这是为了减少重复的体检和药物治疗，以获得更好的保健。他们的结论是政府应该定义策略来加强互操作性。

    安全

    随着数据泄露和网络钓鱼攻击事件的增加，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至关重要。2017年报告了477个健康数据泄露事件，影响了5,579,438个患者记录，而2018年报告了503个泄露事件，影响了15,085,302个记录[70］．当患者的医疗记录由云服务提供商处理或当医疗传感器和设备用于收集患者的医疗和生活方式数据时，安全性的要求甚至更高。根据Intel Security的一份报告，由于云服务提供商缺乏实施的网络安全方法，医疗保健提供商对云服务的使用已经减少[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］．医院网络中超过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]已广受欢迎，并已渗透到医疗保健领域，以满足专业人员对更以病人为中心的支持系统的需求，连接不同的系统以改善病人护理，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，健康数据管理系统中对患者身份的隐私要求至关重要。患者的隐私不能受到损害，特别是随着数据分析的兴起，患者的医疗记录数据被用于分析。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

    预测健康状况对于避免危及生命的情况很重要。越来越多的医疗保健数据[82]，如果进行适当的分析，可以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。

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    图3。大数据分析的生命周期。
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    根据卫生保健数据对公众进行预测，可以积极改善公共卫生，并对情况做出更快的反应[83-91］．当然，使用个人医疗保健数据需要在个人医疗保健数据的隐私保障与透明度(例如对保险公司的透明度)之间取得明确的平衡。对慢性疾病的遗传个人风险因素的洞察不应导致一个人在保险地位方面处于不利地位的情况。此外，对公共卫生状况的监测必须以个人的卫生保健数据为基础。因此，最近的研究项目将个人医疗保健数据的平衡作为一种公共产品[92］．图4［92]显示了3个主要利益相关者之间的关系，以确定个人医疗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商、医院、制药公司和政府组织。

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    图4。个人健康保健数据生态系统。
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    在世界许多国家和地区，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长，阿尔茨海默病和痴呆症模式的变化，或微生物组研究，以及抗生素的滥用将极大地受益于个人医疗保健数据作为一种公共产品[93，94］．汇集诸如健康数据探索项目和计算健康科学等大型计划的见解[92，94]有望成为未来在为公众利益服务的私人和个人医疗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，以及制定全国范围内有效的预防计划。

    表4显示分类法中提供的健康数据管理系统，并根据其对定义的要求的遵守程度对其进行评估。

    表4。文献中的健康数据管理系统与要求。
    系统 病历资料 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 遇到高延迟 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

    		 仅支持同一医院内的数据共享 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 没有提供防范网络安全攻击的方法 没有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 遇到高延迟 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

    		 仅支持同一医院内的数据共享 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗机构和政府共享数据 没有提供防范网络安全攻击的方法 没有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 允许患者访问和监控他们的医疗数据 不允许病人提供他们的健康状况

    		 仅支持同一医院内的数据共享 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗机构和政府共享数据 没有提供防范网络安全攻击的方法 没有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 允许患者访问和监控他们的医疗数据 不允许病人提供他们的健康状况

    		 仅支持同一医院内的数据共享 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗机构和政府共享数据 没有提供防范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 允许患者访问和监控他们的医疗数据 允许病人提供健康条件 仅支持同一医院内的数据共享 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗机构和政府共享数据 没有提供防范网络安全攻击的方法 没有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 允许患者访问和监控他们的医疗数据 允许病人提供健康条件 仅支持同一医院内的数据共享 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗机构和政府共享数据 没有提供防范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 允许患者访问和监控他们的医疗数据 允许病人提供健康条件 仅支持同一医院内的数据共享 允许与患者、患者的朋友和家人共享数据 允许与其他医疗机构和政府共享数据 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。

    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见解。使用在纸上手工记录病人的诊断和治疗的早期健康数据管理形式是在近一个世纪前引入的。后来，随着技术的进步，健康数据管理系统演变为网络、云、物联网、大数据分析和基于区块链的系统。医疗记录的定义也随着这一系统的时间演变而改革。从这些定义中提取的健康数据管理系统的需求是医疗记录数据、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和共享的需求。但是，纸质图表容易放置错误，占用较大的物理空间，并且涉及耗时和昂贵的数据共享过程。随着时间的推移，纸质图表被具有相同要求的计算机系统中的电子记录所取代。

    为实现病案数据的实时访问和共享，提出了基于client-server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电脑通过互联网访问医疗数据。但存在单点故障、数据碎片化、系统漏洞、可扩展性低、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化问题，医疗机构和医疗保健提供商转向了基于云的系统。云服务提供商确保了患者身份隐私的要求，但除了单点故障问题外，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医疗数据和生活方式条件以获得更好的预后和诊断的要求。然而，随着数据泄露和入侵医疗传感器和设备的数量不断增加，数据安全和患者身份隐私受到持续威胁。随着大数据分析的发展，越来越多的医疗保健数据被研究，以获得更好的预后和诊断疾病的见解。然而，患者身份的隐私仍然是一个问题。

    最近受到业界关注的区块链技术在医疗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，它消耗了大量的能量[95，96]且吞吐量较低[39］．有越来越多的研究努力来解决这些问题。例如，为了解决能源消耗问题，Milutinovic等人[97]提出了确保高效和低延迟交易验证的运气证明共识机制。Ismail等[98]和Dorri等人[99]为医疗保健提出了可扩展的区块链体系结构，该体系结构使用集群方法来提高事务吞吐量。

    医疗保健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健康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，以便从数据中获得见解和预测分析。这为健康数据管理系统铺平了道路，以支持医生和医疗专业人员更好地诊断和预后慢性疾病。此外，这样一个系统可以从数据中获得公众见解，以制定针对某些疾病的全国性预防计划。区块链的可追溯性特性确保了用于开发预测模型的数据是准确的，从而导致精确的预后，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、隐私和公共见解。这种综合健康管理系统应该具有可扩展性和节能性，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，它讨论了健康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EHRs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预后和诊断，并预测慢性病发展的风险。

    致谢

    这项工作由阿联酋大学阿联酋能源与环境研究中心资助，资助金额为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。

    利益冲突

    没有宣布。

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    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
    健康:移动健康

    G·艾森巴赫(G Eysenbach)编辑;提交19.12.19;同行评议:Z Sherali, A Behmanesh, CM Chu;对作者03.02.20的评论;修订版收到13.02.20;接受01.03.20;发表07.07.20

    版权

    ©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。

    这是一篇开放获取的文章，根据创作共用署名许可(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)的条款发布，允许在任何媒介上无限制地使用、分发和复制，前提是正确引用最初发表在《医学互联网研究杂志》上的原创作品。必须包括完整的书目信息，//www.mybigtv.com/上的原始出版物的链接，以及此版权和许可信息。
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