醫(yī)院信息系統應用探討

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        大型醫(yī)療機構通常都有二三十個以上的異構醫(yī)療信息系統未管理數據和流程，以滿足各科室的需求。這些信息系往是異構的、自主的、分布的，且來自多個開發(fā)商，給系統間的協同工作和信息共享帶來很大難度。協同工作即通過系統之間正確的信息傳遞使多個系統協同完成同一工作過程，從而代替紙張傳遞信息的方式，避免數據重復錄入，醫(yī)療流程優(yōu)化。信息共享的最終目標是構建面向病人的完整臨床數據中心，實現信息的共享和綜合利用。

        目前醫(yī)院信息系統的集成解決方案很多，通過數據庫互相訪問實現數據交換是最直接的一種方式，但系統間耦合大，缺乏通用性和獨立性；通用的方式是通過健康信息層7(health level 7，HL7)、醫(yī)學數字成像和通信(digital ime
and communication in medicine，DICOM )等點對點的標準消息實現系統間的信息交換，但由于標準的靈活性和具現上的差異性，也無法實現即插即用的集成。因此，有些集成案例通過引入獨立的標準消息中間件與各信息系統分別集成，避免系統之間的互相集成，降低集成復雜度，同時提供數據糾錯功能屏蔽各系統實現上的一些差異；或者基于虛擬數據中，gnWeb ServicefiE務中間件集成各信息系統分散的數據，并構建綜合數據瀏覽視圖進行集成表達，但這種集成方式由于缺乏標準支持，需要被集成的各信息系統進行定制開發(fā)。
1 醫(yī)療機構在構建數字化醫(yī)院時依然面臨的集成問題
1．1 如何訪問完整的臨床數據醫(yī)療數據以私有格式分散在多個信息系統中，缺乏統一的信息模型、數據類型和術語定義，無法高效利用，而醫(yī)療機構希望在醫(yī)護人員需要時能夠隨時、快速地訪問完整的臨床數據，從而做出最好的臨床決策，減少醫(yī)療差錯。
1．2如何連接不同接口的系統所有系統采用統一的標準集成接口是不現實的，同一標準的不同版本、甚至同一版本的不同實現也無法直接集成，比如同樣采用HL7 V2．X的信息系統之間就無法直接集成：另外還有很多遺留系統根本沒有系統集成接口，只能直接開放數據庫。
1．3如何適應業(yè)務流程的變動醫(yī)療機構的業(yè)務流程是動態(tài)變化的，隨著新的檢查設備和系統的引進，以及管理水平的提高，業(yè)務流程需要持續(xù)優(yōu)化，這往往需要多個關聯的醫(yī)院信息系統進行定制修改，代價很大。
1．4如何降低系統集成的復雜度隨著關聯系統數量的增加，集成接口數量也成指數級增長，整個系統的復雜程度難以控制。
2 醫(yī)院信息系統互操作問題
        互操作在JEEE標準字典里的定義是：兩個或多個系統交換信息，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，即能夠實現句法級互操作；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，即能夠實現語義級互操作。
2．1醫(yī)院信息系統互操作需要實現系統兼容的內容。
2．1．1句法兼容(數據結構和編碼)不同系統可以用不同的數據結構和編碼規(guī)則來表達數據，實現句法兼容需要消息交換雙方擁有統一的數據結構和編碼，或通過句法轉換實現不同數據結構和編碼間的互相轉換。XML可擴展結構語言，加上多方面的延伸(如XML Schema用來定義文檔結構，XSLT用來轉換)提供了強大數據管理和轉換的能力，并且沒有可交換性和平臺的制約，用于數據表達是最合適的。
2．1．2本體兼容(類型層語義)類型層語義異構在將概念硬編碼到具體應用的過程中產生，如通過數據庫模式表達概念。語義異構的映射是系統集成的一個基礎問題，無法完全通過自動化來實現，只有在不同的廠商采用了遵循醫(yī)療信息相關標準的公共本體后才會減少。在醫(yī)療信息領域存在很多標準，要實現這些標準消息之間的映射，首先必須實現其本體的轉換，對已交換消息在不同的本體信息模型間進行對象和屬性的映射。
2．1．3術語兼容(實例層語義)如果類型層語義異構對應于數據庫模式，那么實例層語義異構就對應數據庫中的內容，術語不兼容通常出現在運行時，由不同用戶輸入語義不兼容的數據造成。避免這種異構的一個典型做法是使用受控術語、標準編目和各種分類(如國際疾病分類ICD、國際醫(yī)學操作分類ICPM )，目前醫(yī)院信息系統對術語系統的使用非常有限，實現語義級互操作必須對各數據進行數據類型和術語轉換。

3 醫(yī)院信息系統集成解決方案
        基于現有醫(yī)院信息系統的特點，為解決上述集成問題，提出了一種醫(yī)院信息系統集成平臺的框架設計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系統連接集成平臺通過各種接口適配器與各信息系統連接，接口適配器通過某種協議與所連接的醫(yī)院信息系統通訊。如HL7 V2適配器監(jiān)聽網絡上的HL7 V2消息，將接收到的消息保存成XML消息文件，在發(fā)送消息時負責根據XM L消息文件組織HL7 V2消息并發(fā)送給對應的醫(yī)院信息系統：而Web Se rvice適配器和數據庫適配器分別通過網絡服務和數據庫對象的方式， 供醫(yī)院信息系統查詢和寫入消息。對于一些不能開發(fā)集成接口的遺留系統，需要針對系統定制接口適配器。接口適配器輸出的XML消息文件沒有固定的文檔結構(SChema)要求，數據元素也沒有統一的數據類型和術語表達，是與具體系統相關的私有格式的XML消息文件。
        3．2消息規(guī)范化和個性化來自信息系統的私有格式消息在處理前需要轉換成規(guī)范化消息，而給信息系統發(fā)送消息前則需將規(guī)范化消息轉換成系統能識別的私有格式消息，這兩個過程即為消息的規(guī)范化和個性化過程。私有格式消息與規(guī)范消息間的差異首先體現在XML：R檔結構上，通過XML：R檔結構映射編輯器進行人工匹配，建立私有格式與規(guī)范化的XML消息SChema間的映射關系，用可擴展樣式語言轉換(extensible stylesheetlanguage transformation，XSLT)文件來表達。XSLT除實現XML元素映射外，還包含字符串函數、數值函數、邏輯函數等內置函數，可實現多對多的元素映射和數據類型轉換等?；诮⒌挠成潢P系，私有格式消息就可以通過應用對應的×SLT自動轉換成符合規(guī)范化Schema的XML消息。這種轉換是單向的，規(guī)范化消息轉換成私有格式消息也需要創(chuàng)建相應的映射關系。
        此外，兩種消息模式間的差異還體現在XML元素取值可能基于不同的術語體系或系統自定義的詞匯表，導致同一概念在不同系統消息中用不同的詞匯表達。術語轉換首先將各系統的詞匯表在術語服務器中進行注冊，并通過人工匹配與術語服務器的HL7 V3詞匯建立對應關系，通過WebSe rvice接口提供術語轉換服務?；陬A配置的對應關系，消息規(guī)范化過程中XML消息中采用系統自定義詞匯表的元素值將被HL7 V3中的標；隹詞匯替換，而消息個性化過程中標準詞匯將被轉換成相應系統的自定義詞匯。
        3．3流程調整規(guī)范化后的XM L消息通過數據訪問模塊歸檔到消息倉庫，流程驅動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，根據預先設定的流程定義觸發(fā)輸出消息。業(yè)務流程的調整通過在流程設計器中修改流程定義文件未實現。
        3．4數據歸檔流程驅動模塊還負責從消息倉庫的消息中抽取臨床數據，存儲到臨床數據中心。經過規(guī)范化后的消息具有統一的信息模型、數據類型和術語定義，臨床數據中心的數據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 實施案例及方法以某醫(yī)院實施該集成解決方案為例，對集成的整體需求如下：
        ● 所有醫(yī)院信息系統充分集成，支持完全數字化的醫(yī)療流程，同時盡量減少系統間的耦合性，以便于系統升級和更換。
        ●  構建電子病歷數據中心，集中存儲檢查影像、心電波形、檢查診斷報告、檢驗報告、醫(yī)囑、手術信息、監(jiān)護數據、病人自然信息和病歷文書等所有臨床數據，并提供綜合表達這些數據的集成界面。要求各醫(yī)院信息系統將最終的臨床數據輸出到數據中心，但內部仍保留其數據存儲方式不變， 以保證系統的獨立性和完整性(見表1)。

系統集成的整體解決方案見圖2，該解決方案具體特點如下：所有系統都只與集成平臺直接通訊，將集成復雜度從0(n*n)降低到O(n) ，其中n是集成的系統數量；集成平臺通過各種接口適配器連接不同接口的系統，并實現消息結構的轉換，以解決各種接口系統的集成問題；同時將所有輸入消息規(guī)范化轉換后集中歸檔存儲到消息倉庫，并抽取臨床數據歸檔到臨床數據中心：支持業(yè)務流程的變動，業(yè)務流程的局部調整只需在流程驅動模塊內部進行流程的重新配置，不必修改關聯的信息系統。

確定整體解決方案后，針對各信息系統分別按以下步驟進行集成：制定集成規(guī)范，即明確信息系統與集成平臺交換信息的時機與內容；配置消息結構映射，即通過映射編輯器配置規(guī)范中各消息與標準消息之間的雙向文檔結構映射：配置術語映射，即在術語服務器配置自定義詞匯與標準詞匯間的映射；單點集成調試，即信息系統與集成平臺進行單點集成調試，確認符合集成規(guī)范的要求。

        最后在流程設計器中進行流程配置，根據每個消息的來源系統、消息類型和消息控制代碼等參數配置相應的觸發(fā)消息，從而滿足整體的業(yè)務流程需求。以一個門診病人到醫(yī)院接受放射胸片檢查為例，涉及醫(yī)院信息系統(HlS)、醫(yī)護工作站(EM R)、放射科信息系統(RfS)，根據醫(yī)院信息系統集成技術框架(integ ratingthe heaIthCa re ente rP riSe，lH E)中的預約工作流(scheduled workflow， SWF)和收費信息發(fā)送(chargeposting，CHG)集成模型的規(guī)定，系統問消息交互過程見圖3a(為便于描述，假設各系統都基于HL7進行集成)：病人在門診掛號后，HlS發(fā)送HL7 AO4消息給EMRSnRIS；EMR下達檢查申請并發(fā)送HL7 001消息給RIS；RIS進行檢查安排、檢查開始和報告完成后，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，相應的系統交互過程見圖3b。

        對比圖3agUb可以發(fā)現，三個系統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，否則會造成重復收費。圖3c、d是通過集成平臺在集成模式下對應。

        圖3a、b的消息交互序列圖，從cgud的對照中可以看出各系統的集成接口和流程沒有任何變化，各系統不用作任何調整，只需在集成平臺處作如下修改即可完成流程調整：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
        目前在國內應用的醫(yī)院信息系統中支持HL7等標準通訊協議的非常少，如基于系統間兩兩集成的模式進行集成，則最先實現標準通訊協議的廠商勢必面臨實現成本高、邊際效益低等問題，這種惡性循環(huán)將嚴重阻礙標準的接納程度和推廣速度。在上述的集成方法中，采用標準通訊協議的系統與集成平臺集成后，便可與其他已經與集成平臺集成，采用標準或非標準接口的系統交換信息并實現互操作。相對于傳統模式，各醫(yī)院信息系統間不再需要兩兩集成，單一系統的升級和更換不會影響其他系統，縮短了集成時間，并降低了集成和維護成本。
        由于臨床數據集中存儲于臨床數據中心，并具有統一的數據規(guī)范，因此可以實現各種數據的綜合利用，確保醫(yī)護人員在臨床決策時盡可能多地獲取臨床數據，提高效率，減少醫(yī)療差錯，提高醫(yī)療質量。