醫(yī)院信息系統(tǒng)應(yīng)用探討

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        大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)通常都有二三十個(gè)以上的異構(gòu)醫(yī)療信息系統(tǒng)未管理數(shù)據(jù)和流程，以滿足各科室的需求。這些信息系往是異構(gòu)的、自主的、分布的，且來自多個(gè)開發(fā)商，給系統(tǒng)間的協(xié)同工作和信息共享帶來很大難度。協(xié)同工作即通過系統(tǒng)之間正確的信息傳遞使多個(gè)系統(tǒng)協(xié)同完成同一工作過程，從而代替紙張傳遞信息的方式，避免數(shù)據(jù)重復(fù)錄入，醫(yī)療流程優(yōu)化。信息共享的最終目標(biāo)是構(gòu)建面向病人的完整臨床數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)信息的共享和綜合利用。

        目前醫(yī)院信息系統(tǒng)的集成解決方案很多，通過數(shù)據(jù)庫互相訪問實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換是最直接的一種方式，但系統(tǒng)間耦合大，缺乏通用性和獨(dú)立性；通用的方式是通過健康信息層7(health level 7，HL7)、醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信(digital ime
and communication in medicine，DICOM )等點(diǎn)對點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)消息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的信息交換，但由于標(biāo)準(zhǔn)的靈活性和具現(xiàn)上的差異性，也無法實(shí)現(xiàn)即插即用的集成。因此，有些集成案例通過引入獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)消息中間件與各信息系統(tǒng)分別集成，避免系統(tǒng)之間的互相集成，降低集成復(fù)雜度，同時(shí)提供數(shù)據(jù)糾錯(cuò)功能屏蔽各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上的一些差異；或者基于虛擬數(shù)據(jù)中，gnWeb ServicefiE務(wù)中間件集成各信息系統(tǒng)分散的數(shù)據(jù)，并構(gòu)建綜合數(shù)據(jù)瀏覽視圖進(jìn)行集成表達(dá)，但這種集成方式由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)支持，需要被集成的各信息系統(tǒng)進(jìn)行定制開發(fā)。
1 醫(yī)療機(jī)構(gòu)在構(gòu)建數(shù)字化醫(yī)院時(shí)依然面臨的集成問題
1．1 如何訪問完整的臨床數(shù)據(jù)醫(yī)療數(shù)據(jù)以私有格式分散在多個(gè)信息系統(tǒng)中，缺乏統(tǒng)一的信息模型、數(shù)據(jù)類型和術(shù)語定義，無法高效利用，而醫(yī)療機(jī)構(gòu)希望在醫(yī)護(hù)人員需要時(shí)能夠隨時(shí)、快速地訪問完整的臨床數(shù)據(jù)，從而做出最好的臨床決策，減少醫(yī)療差錯(cuò)。
1．2如何連接不同接口的系統(tǒng)所有系統(tǒng)采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)集成接口是不現(xiàn)實(shí)的，同一標(biāo)準(zhǔn)的不同版本、甚至同一版本的不同實(shí)現(xiàn)也無法直接集成，比如同樣采用HL7 V2．X的信息系統(tǒng)之間就無法直接集成：另外還有很多遺留系統(tǒng)根本沒有系統(tǒng)集成接口，只能直接開放數(shù)據(jù)庫。
1．3如何適應(yīng)業(yè)務(wù)流程的變動(dòng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)流程是動(dòng)態(tài)變化的，隨著新的檢查設(shè)備和系統(tǒng)的引進(jìn)，以及管理水平的提高，業(yè)務(wù)流程需要持續(xù)優(yōu)化，這往往需要多個(gè)關(guān)聯(lián)的醫(yī)院信息系統(tǒng)進(jìn)行定制修改，代價(jià)很大。
1．4如何降低系統(tǒng)集成的復(fù)雜度隨著關(guān)聯(lián)系統(tǒng)數(shù)量的增加，集成接口數(shù)量也成指數(shù)級增長，整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度難以控制。
2 醫(yī)院信息系統(tǒng)互操作問題
        互操作在JEEE標(biāo)準(zhǔn)字典里的定義是：兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)交換信息，并使用已交換信息的能力。它包括兩層含義：一是互相交換信息的能力，即能夠?qū)崿F(xiàn)句法級互操作；二是能夠完全理解信息的語義并正確使用已交換信息，而不需要人工參與，即能夠?qū)崿F(xiàn)語義級互操作。
2．1醫(yī)院信息系統(tǒng)互操作需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兼容的內(nèi)容。
2．1．1句法兼容(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼)不同系統(tǒng)可以用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼規(guī)則來表達(dá)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)句法兼容需要消息交換雙方擁有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼，或通過句法轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編碼間的互相轉(zhuǎn)換。XML可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)語言，加上多方面的延伸(如XML Schema用來定義文檔結(jié)構(gòu)，XSLT用來轉(zhuǎn)換)提供了強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理和轉(zhuǎn)換的能力，并且沒有可交換性和平臺的制約，用于數(shù)據(jù)表達(dá)是最合適的。
2．1．2本體兼容(類型層語義)類型層語義異構(gòu)在將概念硬編碼到具體應(yīng)用的過程中產(chǎn)生，如通過數(shù)據(jù)庫模式表達(dá)概念。語義異構(gòu)的映射是系統(tǒng)集成的一個(gè)基礎(chǔ)問題，無法完全通過自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)，只有在不同的廠商采用了遵循醫(yī)療信息相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的公共本體后才會減少。在醫(yī)療信息領(lǐng)域存在很多標(biāo)準(zhǔn)，要實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)消息之間的映射，首先必須實(shí)現(xiàn)其本體的轉(zhuǎn)換，對已交換消息在不同的本體信息模型間進(jìn)行對象和屬性的映射。
2．1．3術(shù)語兼容(實(shí)例層語義)如果類型層語義異構(gòu)對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫模式，那么實(shí)例層語義異構(gòu)就對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容，術(shù)語不兼容通常出現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)，由不同用戶輸入語義不兼容的數(shù)據(jù)造成。避免這種異構(gòu)的一個(gè)典型做法是使用受控術(shù)語、標(biāo)準(zhǔn)編目和各種分類(如國際疾病分類ICD、國際醫(yī)學(xué)操作分類ICPM )，目前醫(yī)院信息系統(tǒng)對術(shù)語系統(tǒng)的使用非常有限，實(shí)現(xiàn)語義級互操作必須對各數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型和術(shù)語轉(zhuǎn)換。

3 醫(yī)院信息系統(tǒng)集成解決方案
        基于現(xiàn)有醫(yī)院信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，為解決上述集成問題，提出了一種醫(yī)院信息系統(tǒng)集成平臺的框架設(shè)計(jì)及基于該集成平臺的集成解決方案，集成平臺框架見圖1。

        3．1系統(tǒng)連接集成平臺通過各種接口適配器與各信息系統(tǒng)連接，接口適配器通過某種協(xié)議與所連接的醫(yī)院信息系統(tǒng)通訊。如HL7 V2適配器監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上的HL7 V2消息，將接收到的消息保存成XML消息文件，在發(fā)送消息時(shí)負(fù)責(zé)根據(jù)XM L消息文件組織HL7 V2消息并發(fā)送給對應(yīng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)：而Web Se rvice適配器和數(shù)據(jù)庫適配器分別通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和數(shù)據(jù)庫對象的方式， 供醫(yī)院信息系統(tǒng)查詢和寫入消息。對于一些不能開發(fā)集成接口的遺留系統(tǒng)，需要針對系統(tǒng)定制接口適配器。接口適配器輸出的XML消息文件沒有固定的文檔結(jié)構(gòu)(SChema)要求，數(shù)據(jù)元素也沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型和術(shù)語表達(dá)，是與具體系統(tǒng)相關(guān)的私有格式的XML消息文件。
        3．2消息規(guī)范化和個(gè)性化來自信息系統(tǒng)的私有格式消息在處理前需要轉(zhuǎn)換成規(guī)范化消息，而給信息系統(tǒng)發(fā)送消息前則需將規(guī)范化消息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)能識別的私有格式消息，這兩個(gè)過程即為消息的規(guī)范化和個(gè)性化過程。私有格式消息與規(guī)范消息間的差異首先體現(xiàn)在XML：R檔結(jié)構(gòu)上，通過XML：R檔結(jié)構(gòu)映射編輯器進(jìn)行人工匹配，建立私有格式與規(guī)范化的XML消息SChema間的映射關(guān)系，用可擴(kuò)展樣式語言轉(zhuǎn)換(extensible stylesheetlanguage transformation，XSLT)文件來表達(dá)。XSLT除實(shí)現(xiàn)XML元素映射外，還包含字符串函數(shù)、數(shù)值函數(shù)、邏輯函數(shù)等內(nèi)置函數(shù)，可實(shí)現(xiàn)多對多的元素映射和數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換等?；诮⒌挠成潢P(guān)系，私有格式消息就可以通過應(yīng)用對應(yīng)的×SLT自動(dòng)轉(zhuǎn)換成符合規(guī)范化Schema的XML消息。這種轉(zhuǎn)換是單向的，規(guī)范化消息轉(zhuǎn)換成私有格式消息也需要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的映射關(guān)系。
        此外，兩種消息模式間的差異還體現(xiàn)在XML元素取值可能基于不同的術(shù)語體系或系統(tǒng)自定義的詞匯表，導(dǎo)致同一概念在不同系統(tǒng)消息中用不同的詞匯表達(dá)。術(shù)語轉(zhuǎn)換首先將各系統(tǒng)的詞匯表在術(shù)語服務(wù)器中進(jìn)行注冊，并通過人工匹配與術(shù)語服務(wù)器的HL7 V3詞匯建立對應(yīng)關(guān)系，通過WebSe rvice接口提供術(shù)語轉(zhuǎn)換服務(wù)。基于預(yù)配置的對應(yīng)關(guān)系，消息規(guī)范化過程中XML消息中采用系統(tǒng)自定義詞匯表的元素值將被HL7 V3中的標(biāo)；隹詞匯替換，而消息個(gè)性化過程中標(biāo)準(zhǔn)詞匯將被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)系統(tǒng)的自定義詞匯。
        3．3流程調(diào)整規(guī)范化后的XM L消息通過數(shù)據(jù)訪問模塊歸檔到消息倉庫，流程驅(qū)動(dòng)模塊再通過消息訪問模塊從消息倉庫中獲取待處理的輸入消息，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的流程定義觸發(fā)輸出消息。業(yè)務(wù)流程的調(diào)整通過在流程設(shè)計(jì)器中修改流程定義文件未實(shí)現(xiàn)。
        3．4數(shù)據(jù)歸檔流程驅(qū)動(dòng)模塊還負(fù)責(zé)從消息倉庫的消息中抽取臨床數(shù)據(jù)，存儲到臨床數(shù)據(jù)中心。經(jīng)過規(guī)范化后的消息具有統(tǒng)一的信息模型、數(shù)據(jù)類型和術(shù)語定義，臨床數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)自然繼承了這些特性，因此可用于各種后期分析和綜合利用。
        4 實(shí)施案例及方法以某醫(yī)院實(shí)施該集成解決方案為例，對集成的整體需求如下：
        ● 所有醫(yī)院信息系統(tǒng)充分集成，支持完全數(shù)字化的醫(yī)療流程，同時(shí)盡量減少系統(tǒng)間的耦合性，以便于系統(tǒng)升級和更換。
        ●  構(gòu)建電子病歷數(shù)據(jù)中心，集中存儲檢查影像、心電波形、檢查診斷報(bào)告、檢驗(yàn)報(bào)告、醫(yī)囑、手術(shù)信息、監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)、病人自然信息和病歷文書等所有臨床數(shù)據(jù)，并提供綜合表達(dá)這些數(shù)據(jù)的集成界面。要求各醫(yī)院信息系統(tǒng)將最終的臨床數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)中心，但內(nèi)部仍保留其數(shù)據(jù)存儲方式不變， 以保證系統(tǒng)的獨(dú)立性和完整性(見表1)。

系統(tǒng)集成的整體解決方案見圖2，該解決方案具體特點(diǎn)如下：所有系統(tǒng)都只與集成平臺直接通訊，將集成復(fù)雜度從0(n*n)降低到O(n) ，其中n是集成的系統(tǒng)數(shù)量；集成平臺通過各種接口適配器連接不同接口的系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)消息結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，以解決各種接口系統(tǒng)的集成問題；同時(shí)將所有輸入消息規(guī)范化轉(zhuǎn)換后集中歸檔存儲到消息倉庫，并抽取臨床數(shù)據(jù)歸檔到臨床數(shù)據(jù)中心：支持業(yè)務(wù)流程的變動(dòng)，業(yè)務(wù)流程的局部調(diào)整只需在流程驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部進(jìn)行流程的重新配置，不必修改關(guān)聯(lián)的信息系統(tǒng)。

確定整體解決方案后，針對各信息系統(tǒng)分別按以下步驟進(jìn)行集成：制定集成規(guī)范，即明確信息系統(tǒng)與集成平臺交換信息的時(shí)機(jī)與內(nèi)容；配置消息結(jié)構(gòu)映射，即通過映射編輯器配置規(guī)范中各消息與標(biāo)準(zhǔn)消息之間的雙向文檔結(jié)構(gòu)映射：配置術(shù)語映射，即在術(shù)語服務(wù)器配置自定義詞匯與標(biāo)準(zhǔn)詞匯間的映射；單點(diǎn)集成調(diào)試，即信息系統(tǒng)與集成平臺進(jìn)行單點(diǎn)集成調(diào)試，確認(rèn)符合集成規(guī)范的要求。

        最后在流程設(shè)計(jì)器中進(jìn)行流程配置，根據(jù)每個(gè)消息的來源系統(tǒng)、消息類型和消息控制代碼等參數(shù)配置相應(yīng)的觸發(fā)消息，從而滿足整體的業(yè)務(wù)流程需求。以一個(gè)門診病人到醫(yī)院接受放射胸片檢查為例，涉及醫(yī)院信息系統(tǒng)(HlS)、醫(yī)護(hù)工作站(EM R)、放射科信息系統(tǒng)(RfS)，根據(jù)醫(yī)院信息系統(tǒng)集成技術(shù)框架(integ ratingthe heaIthCa re ente rP riSe，lH E)中的預(yù)約工作流(scheduled workflow， SWF)和收費(fèi)信息發(fā)送(chargeposting，CHG)集成模型的規(guī)定，系統(tǒng)問消息交互過程見圖3a(為便于描述，假設(shè)各系統(tǒng)都基于HL7進(jìn)行集成)：病人在門診掛號后，HlS發(fā)送HL7 AO4消息給EMRSnRIS；EMR下達(dá)檢查申請并發(fā)送HL7 001消息給RIS；RIS進(jìn)行檢查安排、檢查開始和報(bào)告完成后，依次發(fā)送HL7 S1 2、001及R01消息給EMR；RIS發(fā)送P03收費(fèi)消息給HIS。
        此流程不適合醫(yī)院需求，理想的是RIS只接收和管理有放射檢查的那部分病人信息，且在病人檢查前完成收費(fèi)，相應(yīng)的系統(tǒng)交互過程見圖3b。

        對比圖3agUb可以發(fā)現(xiàn)，三個(gè)系統(tǒng)的消息交互過程都發(fā)生了變化：HIS不需再發(fā)送A04消息給RIS；EMR在下達(dá)檢查申請后發(fā)送PD3消息給HlS，發(fā)送AO4消息給RIS；RIS不需發(fā)送PO3息，否則會造成重復(fù)收費(fèi)。圖3c、d是通過集成平臺在集成模式下對應(yīng)。

        圖3a、b的消息交互序列圖，從cgud的對照中可以看出各系統(tǒng)的集成接口和流程沒有任何變化，各系統(tǒng)不用作任何調(diào)整，只需在集成平臺處作如下修改即可完成流程調(diào)整：接收到來自HIS的AO4消息后，不發(fā)送至RlS；接收到來自EMR的O01消息后，先發(fā)送P03至HlS，再依次發(fā)送AO4~nO01給RtS：接收到來自RIS的P03息后，不發(fā)送給HlS，直接忽略。

5 討論
        目前在國內(nèi)應(yīng)用的醫(yī)院信息系統(tǒng)中支持HL7等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的非常少，如基于系統(tǒng)間兩兩集成的模式進(jìn)行集成，則最先實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的廠商勢必面臨實(shí)現(xiàn)成本高、邊際效益低等問題，這種惡性循環(huán)將嚴(yán)重阻礙標(biāo)準(zhǔn)的接納程度和推廣速度。在上述的集成方法中，采用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的系統(tǒng)與集成平臺集成后，便可與其他已經(jīng)與集成平臺集成，采用標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)接口的系統(tǒng)交換信息并實(shí)現(xiàn)互操作。相對于傳統(tǒng)模式，各醫(yī)院信息系統(tǒng)間不再需要兩兩集成，單一系統(tǒng)的升級和更換不會影響其他系統(tǒng)，縮短了集成時(shí)間，并降低了集成和維護(hù)成本。
        由于臨床數(shù)據(jù)集中存儲于臨床數(shù)據(jù)中心，并具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)規(guī)范，因此可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的綜合利用，確保醫(yī)護(hù)人員在臨床決策時(shí)盡可能多地獲取臨床數(shù)據(jù)，提高效率，減少醫(yī)療差錯(cuò)，提高醫(yī)療質(zhì)量。