構(gòu)想多維度電子病歷

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Good Samaritan Hospital是坐落于洛杉磯的美國最好的50家醫(yī)院之一，在這家醫(yī)院的一間病房中，護士小姐走進病房，為一名患者做護理翻身，翻身過程中患者發(fā)出“哎呦”一聲，護士及時詢問患者的感受和一般情況。做完護理后，護士開始操作病床旁的電腦，把剛才護理病人的翻身操作過程詳細地錄入到計算機中，并把患者的反應和與患者的對話，也包括將病人發(fā)出的“哎呦”一聲記錄到電腦中，這些內(nèi)容已經(jīng)作為這位患者電子病歷的一部分。當我們看到這一幕，不禁感慨國外發(fā)達醫(yī)院醫(yī)療服務的細致入微和醫(yī)療信息采集的全面準確。透過病人的“哎呦”一聲，也讓我們這些醫(yī)學信息工作者進一步深入思考如何開展以電子病歷為核心的醫(yī)院信息化建設。

隨著“新醫(yī)改”政策的推進和醫(yī)院信息系統(tǒng)建設的發(fā)展，目前很多醫(yī)院信息化建設的重心已從面向財務和管理的醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）轉(zhuǎn)向了以電子病歷為核心的面向臨床醫(yī)療的臨床醫(yī)療信息系統(tǒng)上來。2009年12月31日，作為衛(wèi)生信息化三個基礎之一的《電子病歷基本架構(gòu)與數(shù)據(jù)標準（試行）》的出臺，更是把科學化的電子病歷系統(tǒng)的建立推到了衛(wèi)生信息化建設的更高層面。筆者在進行多年的數(shù)據(jù)庫技術研究和了解國外一些醫(yī)療信息化狀況的基礎上，提出建立多維度電子病歷系統(tǒng)的構(gòu)想。

何謂多維度電子病歷？

維度是指一種視角，而不是一個固定的數(shù)字；是一個判斷、說明、評價和確定一個事物的多方位、多角度、多層次的條件和概念。維度已經(jīng)成為人類透視一項事物的科學方法和手段，我們在審視電子病歷時，也應引入這樣的方法和概念——多維度電子病歷，借此才能創(chuàng)建出更為客觀、科學、全面、精準地描述病人的狀況、治療的路線、處置的方法、治療的結(jié)果等信息的電子病歷系統(tǒng)。

筆者對“多維度電子病歷系統(tǒng)”的初步描述是：運用多維度理論、方法和技術為電子病歷系統(tǒng)提供多視角、多方位、多角度、多層次的描述、說明、評價等，以增進病歷描述的客觀、科學、全面和準確。多維度電子病歷將把電子病歷帶入科學發(fā)展的新階段。

多年來，電子病歷（EMR）的功能和技術都在不斷地前進和擴展。在功能上，以電子文檔管理模式取代紙張病歷，進而提供超越紙張病歷的服務，來滿足醫(yī)療、法律和管理的需求。在技術上，越來越成為融合多種技術標準的醫(yī)療數(shù)據(jù)信息交換中心和展示平臺，結(jié)構(gòu)化超文本語言XML的應用使來自多個系統(tǒng)的醫(yī)療信息和數(shù)據(jù)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化的有機整合。但是，這些發(fā)展與功能的實現(xiàn)遠不是電子病歷功能與技術的終結(jié)，多維度電子病歷將把電子病歷帶入一個全新的發(fā)展階段。

第一，將結(jié)構(gòu)化推向新的層次。電子病歷結(jié)構(gòu)化已經(jīng)是電子病歷發(fā)展的一個不爭的必然方向，并且已經(jīng)經(jīng)過實踐的檢驗，它為電子病歷的數(shù)據(jù)錄入、分類檢索、科學分析等方面提供了數(shù)據(jù)基礎、工具平臺等。而今天我們提出的多維度電子病歷則是在保持結(jié)構(gòu)化優(yōu)勢的基礎上，首先實現(xiàn)電子病歷的多視角化，使包括患者、醫(yī)生、護士、醫(yī)技、管理者、法律等各個層面的人員都能夠?qū)﹄娮硬v進行有效利用，同時也能夠有效地從多個角度來豐富電子病歷的內(nèi)容；其次在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)多維度化、多層面化和立體化。

可以說，在結(jié)構(gòu)化優(yōu)勢的基礎上，多維化進一步發(fā)展了結(jié)構(gòu)化的應用，是對原有結(jié)構(gòu)化技術與方法的揚棄，是對結(jié)構(gòu)化電子病歷功能的發(fā)展。

第二，符合各層面對電子病歷的科學認識。電子病歷內(nèi)容的生成來自不同對象，同時也為不同用戶所使用。還以前面病人這一聲“哎呦”為例，它對于病人來說是反映出了患者的訴求，對于醫(yī)生來說是一個癥狀的表現(xiàn)，而癥狀發(fā)生的過程和起因完全由護士操作引起，并進行了記載。從中反映出病歷內(nèi)容信息的獲得來自不同方面，同時它對于不同用戶所反映的意義和應用的角度是不同的，所以只有了解并建立病歷的這種多維度屬性，并相應建立多維度病歷，才能獲得更為科學的電子病歷，并讓電子病歷發(fā)揮更加科學的效能。筆者簡單勾畫出了電子病歷多視角、多維度的模式圖（如圖1）。

圖1  電子病歷多視角、多維度模式圖

第三，支持循證醫(yī)學。多維度電子病歷能夠?qū)崟r揭示電子病歷中內(nèi)部各維度間的相互關系，為臨床的科學決策和治療路徑合理選擇提供支持。在維度概念中用得最多、最常見的是時間維度，能夠反映出治療結(jié)果和治療路徑選擇等的效果。在時間維度之外，還可以根據(jù)自己的需要在多個維度上擴展應用，譬如說：癥狀維度、患者主訴維度等。筆者以時間維度為例進行圖示闡述（如圖2）。

從圖2中可以看出，在以時間維度為總軸的情況下，病人主訴癥狀程度維度發(fā)生的變化與治療方案強度維度的相關性，可以通過科學運算來進行量化描述?；蛘哒f數(shù)據(jù)單元維度的細分，并進行標準化結(jié)構(gòu)化，使即時提供相關性成為可能。正是這樣的在線處理，使臨床醫(yī)生能夠獲得在線臨床治療決策支持，能夠遵循循證醫(yī)學的原則，確定科學合理的臨床治療路徑。

圖2多維度電子病歷能夠?qū)崟r揭示各維度間的相互關系，為臨床的科學決策和治療路徑選擇提供支持。

多維度電子病歷的技術基礎

實現(xiàn)多維度電子病歷系統(tǒng)的技術中包含很多層面的技術，包括：標準化的技術、結(jié)構(gòu)化的技術、輸入和錄入技術、多媒體技術等。每項技術都需要一個領域的深入研究，本文不是要說明所有技術，而是著重說明實現(xiàn)多維度電子病歷系統(tǒng)的基礎性技術，那就是數(shù)據(jù)庫技術。選擇什么樣的數(shù)據(jù)庫技術已經(jīng)是實現(xiàn)多維度電子病歷系統(tǒng)的關鍵，這一點也符合“計算機應用軟件開發(fā)底層數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)是開發(fā)的基礎”的普遍規(guī)則。

數(shù)據(jù)庫技術是隨著計算機管理數(shù)據(jù)的規(guī)模越來越大、應用越來越廣泛，而不斷地發(fā)展和提高的。先后經(jīng)歷了第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第二代的關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，以及第三代的以面向?qū)ο竽Ｐ蜑橹饕卣鞯臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。當前應用較多的主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品（如DB2、Oracle、SQLServer、Sybase等）仍屬于第二代數(shù)據(jù)庫技術類型——關系型數(shù)據(jù)庫，關系型數(shù)據(jù)庫具有強大的查詢功能和十分方便、易于使用的非過程化查詢語言SQL等優(yōu)點，這使得關系型數(shù)據(jù)庫得到非常廣泛的應用。但是，隨著科學技術的不斷進步，不同領域的數(shù)據(jù)庫應用提出了更多新的數(shù)據(jù)管理的需求，關系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能完全滿足需求，于是數(shù)據(jù)庫技術的研究和發(fā)展進入了新時代。其主要特點是：在保持和繼承了第二代關系數(shù)據(jù)庫技術的同時，將面向?qū)ο蟮乃枷?、方法和技術引入數(shù)據(jù)庫。正是這第三代數(shù)據(jù)庫技術的特點，為建立多維度電子病歷系統(tǒng)提供了機遇和基礎。

第三代數(shù)據(jù)庫的典型代表產(chǎn)品是Caché數(shù)據(jù)庫，Caché數(shù)據(jù)庫目前已在90多個國家的醫(yī)療行業(yè)獲得廣泛應用。美國前十大醫(yī)院以及100多所的退伍軍人醫(yī)院都采用是這種Caché數(shù)據(jù)庫，還有70%的臨床實驗室也采用此數(shù)據(jù)庫。英國絕大多數(shù)醫(yī)療行業(yè)軟件開發(fā)商也都使用Caché數(shù)據(jù)庫技術進行醫(yī)療及臨床系統(tǒng)開發(fā)。我國近年開始有幾家醫(yī)院開始使用從澳大利亞引進的基于Caché數(shù)據(jù)庫的MedTrak產(chǎn)品，也取得非常好的效果?？梢哉f，Caché數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為國際醫(yī)療行業(yè)應用程序的標準數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。

目前在國內(nèi)，尚沒有基于Caché數(shù)據(jù)庫開發(fā)的完整的醫(yī)療及臨床信息系統(tǒng)，部分獨立的功能模塊雖有開發(fā)，但都沒有取得全面的應用效果。這可以說是對醫(yī)療信息化工作者提出了挑戰(zhàn)，尤其在醫(yī)改新政不斷推進的今天，適時迎頭趕上發(fā)達國家醫(yī)療衛(wèi)生信息化水平，使信息化切實成為推動醫(yī)療服務水平提高的有力工具，向發(fā)達國家去借鑒先進的理念和方法也就顯得尤為重要和突出。同時也要看到，這也是歷史賦予信息化工作者的機遇，一是數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的新階段，具有開創(chuàng)國家數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展新階段的機遇，擺脫數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品完全依賴引進和進口局面，可以在新的技術層面直接進入，進而擺脫一直以來在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫方面的落后局面。二是為醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)向新階段跨進也提供了機遇，新技術采用與推廣會帶來思想和理念的全面更新，數(shù)據(jù)庫技術盡管只是一種數(shù)據(jù)存儲和管理的技術，但它所帶來的理念將發(fā)揮更為深遠的影響。挑戰(zhàn)在于對新事物的接受，在于對新理念的建立，機遇在于科學的選擇，讓發(fā)展能夠跟上時代的步伐。

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面向?qū)ο蟮暮箨P系型數(shù)據(jù)庫Caché數(shù)據(jù)庫簡介

Caché在美國等發(fā)達國家的醫(yī)療行業(yè)已經(jīng)成為廣泛應用的、主流的數(shù)據(jù)庫。Caché數(shù)據(jù)庫采用了新一代高性能數(shù)據(jù)庫技術，被譽為創(chuàng)新的“后關系型”數(shù)據(jù)庫(PostrelationaI Database)。它以ANSI和ISO標準M 語言的獨特多維數(shù)據(jù)模型為基石，提供了三種整合的、能并發(fā)訪問同一數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫技術：成熟的對象訪問方式，高性能的SQL訪問方式以及豐富的多維訪問。并且融人了先進的Web應用開發(fā)技術，在處理海量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜、對速度、安全性要求較高的行業(yè)業(yè)務時性能卓越。它的突出特點如下：

1．特有的多維數(shù)據(jù)模型

Caché數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都是以多維數(shù)組的形式進行定義和存儲的，這就是Caché數(shù)據(jù)庫最為鮮明的特征之一，相對于傳統(tǒng)的關系型數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)對象拆分成二維表的形式來表達具有明顯的優(yōu)勢：首先、能夠更為真實和直接地反映客觀世界，并且符合人類認識世界的思維模式，同時也能更好地描述現(xiàn)實世界的復雜數(shù)據(jù)及其之間的聯(lián)系；其次，大大節(jié)省了存儲數(shù)據(jù)所需的磁盤空間，一般情況下Caché數(shù)據(jù)庫存儲同樣的數(shù)據(jù)只需關系型數(shù)據(jù)庫的約50%，還有，還有，大大降低了數(shù)據(jù)存儲與設計的難度；正是這些特征奠定了Caché數(shù)據(jù)庫在醫(yī)療行業(yè)成功應用的基礎

2．高性能的多維數(shù)據(jù)引擎

Caché數(shù)據(jù)庫的核心是高性能的多維數(shù)據(jù)引擎。通過內(nèi)置的Caché ObjectScript腳本語言，可以直接訪問多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而獲得良好的性能和高效的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)利用。而在以往的關系型數(shù)據(jù)庫模式之下，數(shù)據(jù)開發(fā)會受到簡單的行列數(shù)據(jù)模型的限制。這種復雜性就不得不轉(zhuǎn)嫁到應用程序的設計上，使得應用程序必須做很多數(shù)據(jù)表格的操作，處理一個事務要執(zhí)行很多次的表鏈接。由于在關系型數(shù)據(jù)庫之上的事務處理是一項龐大的工作，這就使得關系數(shù)據(jù)庫的應用系統(tǒng)變得效率低下，而Caché的面向?qū)ο蠖嗑S數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能更好地描述數(shù)據(jù)之間的關系，快速存取數(shù)據(jù)。Caché提供三種數(shù)據(jù)存取訪問方式：對象、SQL和多維數(shù)組，并且其系統(tǒng)響應時間可小于1秒。另外Caché有一個高效的分布式數(shù)據(jù)緩存協(xié)議，它大大減少了分布式系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通訊吞吐量，因此Caché數(shù)據(jù)庫的響應速度要比關系型數(shù)據(jù)庫快很多。

3．高效的應用開發(fā)服務

Caché數(shù)據(jù)庫提供了高級的對象編程功能、復雜數(shù)據(jù)緩存、整合各種便捷的訪問方式。從而使快捷開發(fā)復雜數(shù)據(jù)庫應用成為可能，并且能夠以更高的性能運行，更容易支持這些應用程序。

Caché的應用服務器可以很好的和java，c++，c#．net， dephi等集成，使用帶客戶端緩存的聯(lián)接軟件可以使用這些語言快速的訪問Caché對象。Caché能自動聯(lián)接客戶端和應用服務器。

4．聯(lián)機事務處理與聯(lián)機分析處理同步進行

Caché數(shù)據(jù)庫的另一個顯著特點是以多維度數(shù)據(jù)模型為基礎的架構(gòu)使得oltp和olap可以在一個平臺上同步進行，這樣就可以實現(xiàn)將數(shù)據(jù)挖掘的方法技術應用現(xiàn)實系統(tǒng)中，從而為各種決策支持提供技術支撐。