卫生检疫数字化实验室建设研究

刘超群 周冬根（通讯作者） 宁波国际旅行保健中心（宁波，315012）

朱明星 吴金彪 施惠祥 吴任民 黄 昕 宁波海关（宁波，315012）

随着经济、文化全球一体化的不断发展，交通工具、货物、人员在国际间的流动日益频繁，传染病跨境传播及暴发流行风险日益加大，尤其本次新冠肺炎疫情更是百年来全球发生的最严重的传染病大流行，是新中国成立以来我国遭遇的传播速度最快、感染范围最广、防控难度最大的重大突发公共卫生事件。 卫生检疫实验室作为卫生检疫行政执法的重要技术支撑力量， 在此次疫情防控大考中，经受住了考验， 但同时也暴露出了一些问题和不足，如数据流动性不足、大数据应用深度不够等［1］，需要我们及时总结经验，吸取教训，抓紧补短板、堵漏洞、强弱项，加快数字化实验室建设。

1 研究意义

1.1 是牢固树立和践行总体国家安全观的具体实践

习近平总书记针对公共卫生安全相继做出的“总体国家安全观”“筑牢口岸检疫防线” 等一系列重要指示批示，为口岸卫生检疫工作指明了发展方向。 卫生检疫实验室作为技术支撑，在疫情防控中发挥了重要的作用。 国家 “第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要”中也强调，要“加强实验室检测网络建设”“提高数字政府建设水平”。 海关作为口岸卫生主管当局，应当着力加快口岸卫生检疫实验室的数字化建设，不断提升现代化水平，完善实验室规划布局，为实现“全面推进健康中国建设”目标贡献海关力量。

1.2 是落实党中央 “统筹疫情防控和经济社会发展”要求的具体举措

面对新冠肺炎疫情带来的前所未见的复杂局面和严峻挑战，习近平总书记做出“疫情要防住、经济要稳住、发展要安全”的重要指示，指出我国经济发展环境的复杂性、严峻性、不确定性上升，稳增长、稳就业、稳物价面临新的挑战。 海关总署为进一步服务经济发展，做出深化“放管服”改革，持续优化口岸营商环境，加大内部挖潜，向科技要效率，向改革要效率，千方百计助企纾困渡难关的要求。 口岸卫生检疫实验室作为“外防输入”的技术支撑，加强数字化建设， 将有利于进一步提高检测效率，在持续做好“外防输入”工作的基础上，有效缩短检测周期，加快通关速度，促进外贸保稳提质。

1.3 是践行《“十四五”海关发展规划》的具体体现

《“十四五”海关发展规划》中强调，在“十四五”期间要实现全国海关系统“大数据、人工智能等新技术应用更加广泛深入， 实验室规划布局更加合理、 技术体系更加完善， 检验检测能力明显提升”“提高海关实验室信息化管理水平”“以数字化处理、网络化传输、智能化判别为主要手段，深化‘智慧海关’建设”，卫生检疫数字化实验室建设以数字化互联互通为手段，以建设海关系统全国卫生检疫大数据库为具体措施，以合理规划全国实验室布局为体现， 最终实现口岸卫生检疫业务智慧化的目标，切合《“十四五”海关发展规划》中“智慧海关”建设的相关要求。

2 存在的问题分析

2.1 顶层设计不完善

一是实验室规划布局有待优化。 实验室人力资源、设施设备、检测项目等信息未实现数字化管理，导致实验室在建设规划时缺少必要的信息支持，无法做到全局性的统筹安排而以满足当前业务需要为目标，造成区域内实验室布局不合理，进而产生实验室资源分散、利用率不高、实验室能力与业务规模不匹配、检测项目重叠交叉等诸多问题［2］；二是实验室运行管理有待加强。 已建成的各级实验室由于未完成数字化互联而基本处于孤立状态，虽然日常正常运转可以满足业务需求， 但在重大疫情疫病、突发未知传染病、群体性食物中毒等需要大通量超负荷运转的应急情况下无法实现跨关区精确快速的资源统筹调配和针对性的对口支援。

2.2 数字化管理水平有待提高

一是缺乏完整的实验室运行管理网络。 由于没有形成有效的数据链接将实验室各种设施设备并入实验室管理网络之中，导致其变为孤立的数据节点，管理仍局限在巡视校对等人工层面，效率不高，准确性和及时性有待进一步提升。 二是缺乏完善的技术能力管理体系。 各实验室可开展项目、科研水平等综合能力管理局限在直属关层面，跨区域流动性缺失，导致信息掌握不准确不及时，无法实现全国范围内的统一指挥调配和强弱互补。 三是业务流程数字化程度有待提升。 目前送样登记、结果出证等检测流程已基本实现了数字化，但其中部分环节仍存在需要人工操作的情形，有待持续优化，进一步压缩整体检测时间，提升检测效率。

2.3 数据深度应用不足

一是数据挖掘不到位。 对大数据的认识还停留在数据量大的感性认识层次，没有将大数据放在海关事业发展的基础和核心支撑的位置上，同时关注点还是在水空运子系统等业务系统上，对实验室数据的应用没有形成清晰的思路，缺乏行之有效的应用方法和路径。 二是数据分析不系统。 对实验室检测数据的深度分析， 有利于及时发现疫情疫病线索，提前采取有效措施，但目前对数据的分析研判只局限在个人行为，没有形成标准化的海关大数据应用体系，在一线卫生检疫工作中其往往只被用来作为判定是否患有某种疾病的依据，没有充分发挥卫生检疫实验室作为疫情防控多渠道监测预警的可靠支撑性信息来源的作用。 三是数据运用不充分。 目前远程病媒生物鉴定、传染病诊断及远程培训、远程指导等远程数字化技术运用不充分，实验室检测数据及相关技术在实现全国口岸技术支撑能力整体提升方面未发挥应有的作用。

2.4 数据交互共享缺失

一是未实现跨关区互通。 目前尚未建成覆盖全国各项业务的大数据库，总署实验室管理系统虽然解决了关区内部实验室检测数据的流转，但未实现跨关区的数据互通；部分直属关根据业务需求开发了自己的卫生检疫数据管理系统，数据局限在本关区内；出入境人员体检的实验室数据管理更是长期以来各自为战。 二是未实现跨系统互联。 总署层面缺少统一的海关业务大数据池，各项业务系统之间存在隔离， 形成的数据无法互相匹配产生化学反应，如数字化实验室系统与水空运子系统、旅客通关管理等业务系统之间没有实现数据互联。 三是未实现跨部门互换。 海关卫生检疫实验室与卫生健康等地方部门之间的系统性数据互通及结果互认机制尚不健全， 重复检测造成了公共资源的浪费，一些数据因缺乏必要的支撑而变成数据孤岛，无法进行深入分析和应用。

3 可行性对策建议

围绕《“十四五”海关发展规划》中“提高海关实验室信息化管理水平”目标，考虑目前海关卫生检疫技术支撑在数字化建设中存在的挑战和问题，可以采取“规划顶层设计、推动局部先试、持续螺旋上升”的策略，坚持以数字化为引领，深化人工智能、大数据、云计算、区块链、5G 等现代信息技术运用，结合海关卫生检疫技术支撑模式和运行机制，积极借鉴国内外不同行业的实验室数字化体系的建设和推广经验，从组织管理、实验室运行、技术能力、数据深度应用以及数据互联互通等多方面、 多领域、多角度推动卫生检疫实验室数字化体系建设工作，不断驱动典型的实验室数字化场景落地，从而强化卫生检疫实验室“数字讲话”的技术支撑能力和话语权［3］。

3.1 加强顶层设计，实现数字化高效管理

新技术、新业态的发展以及日益复杂的国际传染病疫情， 使得口岸公共卫生风险也日趋多样，传统的卫生检疫技术支撑管理模式难以满足需要，加之新一代数字智能技术的快速发展及深度应用，需要建设以“聚焦、赋能、智慧、高效、共享”为理念、以“需求导向、标准统一、资源汇聚、数据安全、信息共享”为原则的具有中国海关特色的卫生检疫技术支撑数字化管理体系，建议分步骤推进数字化管理体系建设。 一是以强化管理为牵引，完善数字化三级实验室网络。 依据现行海关三级垂直管理体制以及卫生检疫业务需求等现状，完善以满足行政管理效能为导向的海关总署-直属海关-隶属海关的实验室三级数字化管理体系以及以满足业务管理需求为导向的国家检测重点实验室、区域实验室和常规实验室三级网络，通过建设数字化实验室管理平台实现各层级、各专业实验室信息的贯通统一，并与前端业务系统互联互通， 实现卫生检疫实验室高效、智能、集约及差异化管理。 二是以提升能力为牵引，增强专项实验室数字化水平。 近几年总署建设了一批生物安全三级实验室、基因测序实验室以及公共卫生安全等专项实验室、 署级中心实验室，通过采用物联网、人工智能等数字技术辅助实验室的运维、检测以及科研等数字化管理，并建设署级生物安全实验室管理信息平台、境外传染病生物信息大数据分析平台等，有效提升专项实验室的水平和能力。 三是以激发能效为牵引，探索绩效管理数字化模式。 为切实加强实验室建设和运行管理，不断推进实验室提质增效，形成有效提升技术支撑的动态管理机制，建设实验室绩效管理评价平台，改革传统绩效考核当中复杂的指标分解、评估考核等工作痛点，在检测能力、重大检出、科研创新以及人才培养等方面实行数字信息化管理， 实现数据多维化、可视化以及统计分析自动化，充分发挥绩效激励导向机制。

3.2 加强过程管理，实现数字化质量控制

针对海关系统实验室运行、 样品管理智能化、检测设备管理自动化、安全管理自动化、环境管理自动化以及资源管理共享化等诸多方面数字化程度不高等问题，通过采用区块链、人工智能、物联网、大数据等先进技术解决上述问题。 一是实施数据实时采集，实现实验室运行实时监测。 充分利用人工智能、物联网以及数字传感等技术实现对实验室设施的压差和温湿度、 检测设备的运行状态、人员操作等各方面进行实时数据采集、 监控以及预警，保证检测过程的可靠性。 二是实施数据智能提取，助力实验室检测流程优化。 通过大数据、人工智能以及物联网等技术并结合实验室数字信息化化管理系统，实现检测流程的智能化，可有效抓取从标本采集到取得检测报告的完整时间数据，并通过可视化形式输出，有助于实验室情况分析，同时可对检测流程一致性和检测完成效率评估，最终实现检测流程的优化。 三是实施日常工作智慧化，提升实验室检测质量。 通过云平台、大数据等数字化手段，将日常检测记录电子化、试剂耗材管理信息化以及质量控制电子化等， 实现检测结果智能审核、实时质控，自动抓取样本检测数据、质控数据并进行分析，辅助实验室强化质量管理，全面提升实验室检测质量。

3.3 强化数字应用，实现数字化技术支撑

针对目前海关实验室在实际检测及科研工作当中产生大量的数据，但并没有对这些数据进行充分挖掘、利用，没有有效发挥卫生检疫技术支撑作用等问题，通过强化数据分析、数据赋能以及数据对接等手段进行深入数据挖掘利用，有效解决数据应用问题。 一是强化数据分析，助力疫情精准防控。充分利用云计算、大数据、5G 等新一代信息技术，强化对全国实验室检出数据以及监测体检数据进行归集和分析，对染疫人员进行分类，描绘疫情人群的迁徙布局和热力图，辅助多点触发疫情监测预警系统，通过统计分析图的形式直观展示从而实现疫情实时监控，支撑总署对境外疫情输入态势的研判和部署。 二是强化数据赋能，提升口岸技术支撑能力。 通过人工智能、物联网、大数据等先进技术，实施病媒生物、传染病诊断远程智能化鉴定，建设“一系统、两库、一平台”的智慧病媒生物监测系统，实现病媒生物实时探知、捕获、鉴定、检测、分析、预警等各项功能， 建设口岸卫生检疫检测智慧查询系统，实现传染病、病媒生物等检出的智能查询、统计以及重大、首次检出确认等功能［4］。通过利用移动互联网、5G 以及VR 虚拟等技术， 建设“‘5G+远程示教”系统，实现实验室技术支撑能力数字化远程培训、远程指导、远程诊断以及双向实时沟通等功能。三是强化数据对接，加快口岸通关速度。 充分利用大数据、人工智能等信息技术，通过与短信平台、实时交流平台等的对接，通过样本送样预约实现统筹安排检测时间，节省人力物力，实现检测结果第一时间推送，加快通关速度。

3.4 解决数据割裂，实现数字化内联外通

针对为满足不同业务部门、不同应用需求以及与地方联防联控等需求而搭建相应平台，从而造成数据重复录入，标准不统一，无法互通，消耗大量监管时间和资源等问题，通过数据整合、数据互换以及互联互通等手段解决数据割裂问题。 一是加大数据整合，畅通“数据流”。 整合不同层级、不同部门之间的App、 微信以及系统等数据， 将实验室检测系统、水空运子系统以及旅通系统进行整合，通过数据互换方式，进行数据共享，实现一个系统一次操作全国互认互通。 二是加大数据共享，打造“数据仓库”。 通过区块链、物联网等先进技术，构建全国海关系统统一的实验室检测系统，实现数据输入标准统一、检测标准统一以及数据接口统一，并建设口岸输入性生物资源样本库信息系统， 形成从样本-检测-结果-存储的全周期数据链系统，同时引入内蒙口岸鼠疫等具有地域特色的资源信息系统，实现全国样本、信息资源共享。 三是加大数据交互，破除“数据孤岛”。 通过物联网、人工智能、大数据等技术，实现海关系统区域性数据互通，全面掌握入境染疫人员或体检人员的信息，同时实现总署层面与地方卫健部门的联动，实现数据互换，提高疫情监测效率和人员追踪便捷性。