医疗数据交换平台在医院信息化中的应用

杨燕，陈功，沈宫建，孙春阳

1.溧水县人民医院 信息科，江苏 南京 211210；2.江苏省中医院 信息工程部，江苏 南京 210029

医疗数据交换平台在医院信息化中的应用

杨燕1，陈功2，沈宫建2，孙春阳2

1.溧水县人民医院 信息科，江苏 南京 211210；2.江苏省中医院 信息工程部，江苏 南京 210029

目的 通过建造医疗数据交换平台，打破存在于医院中的各种“信息孤岛”，使得医院信息化发展进一步迈入数据交换与共享平台，进一步挖掘医疗数据的作用。方法 医疗数据交换平台采用星形结构，以前置交换服务器为中心，通过各种适配器与现有的系统通信并交换数据。结果 使各个系统整合成一个整体医疗信息平台，实现了业务的跨系统整合。结论 医疗数据交换平台可在医院信息化中发挥巨大的支撑作用。[关键词] HIS；PACS；医疗数据交换平台；医院信息化

随着我国医疗卫生事业的发展，国内的医疗信息化建设已经取得显著成果，绝大部分三级医院和部分先进的二级医院信息化程度都已很高。主要的医疗业务信息化系统包括HIS（医院信息化系统）、EMR（电子病历系统）、LIS（临床检验管理系统）、PACS（医学图像存档和通信系统）、PEIS（体检管理信息系统）、其他业已建设完成或在逐步建设中的各类信息化系统等。

上述信息化系统的建设，完成了医疗信息化过程的第一个步骤，逐步实现医疗业务数据的信息化采集与存储。医疗信息系统地不断深入应用，使得医院对医疗信息化的渴求已经从简单的医疗业务数据采集与存储发展到了对医疗业务数据的共享与交换，并逐步向医疗业务数据的分析与挖掘方向延伸。

1 医疗信息化现状

由于医疗信息化过程是一个漫长的逐步发展逐步演变的过程，所以造成了医疗业务系统之间存在着种种的差异。医院的各个医疗业务信息化系统由不同的应用程序开发商分别在不同的时间进行设计、安装部署，数据定义及存储方式有着各自的特点。这些都给医疗业务数据的共享与交换带来了一定阻碍。这些医疗业务系统存在着体积庞大、内容繁杂、业务规则复杂等特点。从整体上来看这些医疗业务系统间存在以下区别：① 系统开发商不一致；② 硬件平台不一致；③ 开发语言不一致；④ 数据格式不一致；⑤通讯协议不一致。

所以各个医疗业务子系统在开发部署时并未考虑到其他相关联业务子系统间的相关性，并未考虑到为其他业务子系统提供适合的数据共享与交换方式。从而导致了在各个医疗业务子系统间无法进行数据交换、数据共享。对于各个医疗业务子系统来说，从各自的角度出发，维护管理了许多不该由自己来进行维护管理的基础性数据。同时又由于没有顺畅的渠道去获取需要的相关数据，导致医疗业务系统间无法进行联动，共享医疗业务数据。带来了如下的问题：① 数据重复输入；② 数据重复存储；③ 数据无法共享；④ 系统维护难度大；⑤ 医务流程分散于各系统中；⑥ 整合各系统的难度很大。

随着医院的发展，信息化的需求在改变，业务处理流程也在随着信息化的进展而发生变化。在原有的分散模式下，各医疗业务子系统无法很好地适应业务处理流程的变化而变化，每次业务流程的变换均需要针对业务流程进行有针对性地再次开发，造成系统维护的困难。虽然医院已经针对各医疗业务部署实施了相应的信息化系统，实现了医疗业务的信息化处理。但是总体来说这些医疗业务系统的部署实施反而造成了一个个的“信息孤岛”，限制了医疗信息化的程度和医疗信息化的效果。

2 医疗数据整合模式比较

随着医院对医疗信息化需求的转变，要求在这些医疗业务子系统间进行数据共享与交换，进一步整合各个医疗业务子系统，构建统一的医疗业务平台。实现医疗业务系统间的数据交换，有多种方案可供选择

（1）修改各医疗业务子系统，在各医疗业务子系统间直接进行点对点信息共享交换。

（2）建立医疗业务中间数据库，各医疗业务子系统将数据存储于中间数据库，医疗业务子系统通过中间数据库进行信息共享交换。

（3）建立医疗数据交换平台，整合医务流程，构建统一的信息共享交换平台。

表1 数据交换方案对比

以上3种医疗数据交换方案分别采取3种不同的策略来实现医疗数据交换（表1）。点对点的信息交换模式，通过原有医疗业务信息系统，按照各个系统间的数据交换需求进行系统改造，系统间耦合度过高，每增加一个需要交换的系统，都需要对相关联的所有系统均进行改造，工作量巨大。中间数据库模式，通过将数据集中存储的方式进行数据交换，要求各业务子系统采取相同的中间数据库，将数据集中存储于中间数据库中；各业务子系统直接访问中间数据库来实现数据交换，无法对数据安全及业务流程进行控制。医疗数据交换平台，通过建立独立于各业务子系统之外的数据交换平台，实现数据交换服务，为各业务子系统提供数据共享和交换服务。

医疗数据交换平台建立了医疗业务子系统间的数据交换标准和平台，为医疗业务子系统提供数据交换服务。医疗数据交换平台除了提供数据交换服务外，还提供公用的基本医疗信息服务，将分散于各业务系统中、被不断重复实现的基本医疗业务服务进行剥离整合，提供公用的服务。通过实施医疗数据交换平台可实现：

（1）医疗数据交换标准化，规范化业务系统间的数据定义，实现业务数据标准化。

（2）医疗业务基本服务组件化，将基本的公用服务进行剥离整合，形成基本的公用服务。

（3）医疗业务流程控制，可根据业务流程变化动态调整业务子系统间的数据流向。

3 医疗数据交换平台设计

医疗数据交换平台是各医疗业务子系统间数据共享与交换的渠道，为各医疗业务子系统搭建了一个安全、可靠、高效的数据交换分布式平台。医疗数据交换平台要能适应各医疗业务系统间的复杂性；开发语言差异；运行平台差异性等特点。

医疗数据交换平台主要实现数据同步、数据流管理和流程控制的功能。因此，制定规范的业务流程是医疗数据交换平台实施的关键所在。

通过对医院现有的业务调研分析，系统将以HIS系统和EMR系统为核心进行业务流程规范。其中，HIS系统完成医院基础数据登记和医院财务数据的产生；EMR系统作为医院业务系统的主要载体，通过HIS系统将业务请求信息发送到各临床辅助系统；各子系统的反馈信息再通过HIS系统确认后由各自的发布系统传送到EMR系统。

根据医院的信息化现状，医疗数据交换平台将建立一个提供各个子系统之间的高效数据交互的集成平台，实现业务的跨系统整合，使各个系统整合成一个整体医疗信息平台。

医疗数据交换平台的建设，实际上完成了数据仓库系统中关键的ETL过程，为在医疗数据交换平台基础上建立医院数据仓库系统提供了数据依靠。医疗数据交换平台建设完成后，可低代价的进一步搭建数据仓库，以及业务决策支持系统。数据的集成也使得关键业务数据多获得了一个备份渠道，使医院业务数据更加安全。

3.1 系统整体架构设计（图1）

图1 系统整体架构

以中间数据库与高效轻量级中间件平台系统结合建设医疗数据交换平台。各业务子系统设置“数据前置服务器”；平台中心设置“中心平台服务器”以服务间通信形式完成数据同步。“数据前置服务器”以及“中心平台服务器”用ICE通信中间件与J2EE架构程序完成数据的ETL过程。

同时，医疗数据交换平台提供“子系统数据同步调用接口”，以触发形式与“中心医疗数据交换平台服务器”进行数据同步；各子系统通过“子系统数据查询调用接口”，从中间数据库获得交互数据。

系统将定义与各个子系统的数据获得接口（数据项）以及数据给予接口格式；用数据前置服务规避各子系统数据给予方式的不相同。

3.2 系统数据流程示意（图2）

图2 系统数据流程示意图

3.3 数据流程管理和控制模式

在业务流程（图3）规范定义的基础上，医疗数据交换平台通过下列2种主要工作模式实现业务数据的流程管理和流程控制，包括库存、药品字典、检查项目字典等核心数据的同步控制（图4、5）。

图3 系统流程示意图

图4 调用查询接口流程示意图

图5 数据同步流程示意图

3.3.1 单向ETL+查询结构调用模式（主要运用模式）

子系统数据通过“数据前置服务器”同步到中心中间数据库，使得中间数据库有完整数据镜像，子系统通过“数据查询调用接口”向“中心数据前置服务器”查询数据。

“中心数据服务器”将判断目标子系统的“数据前置服务器”链接状态，如可链接则直接从目标子系统级联调用获得数据返回给调用方；如不可链接直接从中间数据库获得数据返回给调用方。此方式适用于实时要求高的数据，如查询HIS中药品库存数据、药品字典、检查项目字典等核心数据。

3.3.2 双向接口调用模式（备用模式）

子系统数据通过“数据同步调用接口”将实时数据同步到中心中间数据库，使得中间数据库有完整数据镜像，子系统通过“数据查询调用接口”向“中心数据前置服务器”查询数据。

“中心数据服务器”将判断目标子系统的“数据前置服务器”链接状态，如可链接则直接从目标子系统级联调用获得数据返回给调用方；如不可链接直接从中间数据库获得数据返回给调用方。此模式作为特殊业务的备用方案。

3.4 核心业务数据的交换

核心业务数据包括患者基本信息、药品库存、药品字典、检查项目字典等数据。

核心业务数据的数据库框架由HIS系统决定，仅HIS和EMR系统才对该库有写入修改的决定权，其他各系统只读不写，且HIS占主要的决定权，EMR系统只能在平台系统授权的情况下才具有写入或修改的权限。

3.5 数据交换的效率设计

为了提高数据交互平台系统的运行效率，设计中采用了以下策略：

（1）医疗数据交换平台的技术架构采用前置服务器、中心前置服务器的部署模式。各子系统的前置服务分别部署，子系统与子系统之间的交互相对独立，避免各子系统之间的干扰。

（2）医疗数据交换平台的中心端提供监控、调度控制功能，可以随时监控各子系统之间数据交换的内容、频率，并手工配置、调整数据流转方向，重新定义数据交换的方式，确保数据交换的高效、顺畅。

（3）利用ICE中间件的GRID网格计算，实现系统的负载均衡，也可以确保医疗数据交换平台的运行效率达到较高水平。

3.6 平台的稳定性设计

为了确保数据交互平台系统的稳定性，医疗数据交换平台将采用多项有效手段来提升系统运行的负载均衡以及容错处理能力。利用ICE中间件的GRID网格计算确保系统部署以及运行性能和容错能力达到较高水平。具体的措施如下：

（1）使用Oracle双系统热备形式保证中心数据库的稳定，利用Oracle的日志同步功能来实时同步2个平行Oracle数据库。

（2）利用ICE GRID功能将中心服务部署成2个以上的节点，并且在网格中心平行注册，客户端访调用中心服务端时，首先访问GRID的注册中心以获得指定的节点代理，GRID注册中心将根据网格配置自动分配可用的节点代理给调用方，这样即实现了负载均衡也同时实现了灾备容错。

（3）GRID节点注册中心发生故障时，本系统接口将自动寻址指定的中心服务器，做到第3层保护。

（4）经过性能测试表明同样运行1000次请求（获得简单100Byte对象），使用XML-RPC实现需要28s左右；使用ICE实现，只需要3s多。性能的差距还是很大的，同时在这个过程中没发现有内存泄露的情况，效果还比较理想。

医疗数据交换平台的核心中间件平台使用了开源的ICE中间件，其稳定性是业界公认的。ICE中间件的开发者，有多名CORBA标准小组的专家，因为不满CORBA越来越复杂的臃肿架构，而开发了ICE协议。ICE功能非常强大，可以用于1台机器上不同进程的通讯，也可以用于1个集群。但是体积却异常小巧，安装包不到20M。

3.7 访问用户数量控制

数据交换平台系统使用JAVA开发的中心数据服务端可承载100M/DPS以上的数据流量，并且用户量可以达到每台机器同时访问3000个链接。

同时，利用ICE的代理Pool技术，每次调用ICE服务实例化程序将从Pool中获取1个接口实现实例，运行完以后将其钝化返回给实例池，由此用户访问量可以通过配置Pool此的实例化接口数量来调节。

3.8 数据交换方式

各子系统遵循统一的由医疗数据交换平台提供的数据流程管理和控制方式来实现数据的交换，各系统均不直接操作原表，包括更新、插入、删除等操作。医疗数据交换平台提供详细的日志记录，用于授权查询各子系统之间数据交换的类型、频率。

医疗数据交换平台制定完整的数据接口定义，为已经实施的或计划实施的系统提供规范的接口定义。

3.9 系统的权限控制

3.9.1 权限总体力度控制措施

各个系统开始运作后体积庞大、开支很大，本着节约原则，在同一个库中设立不同的用户，设置相应的不同权限，记录、修改、增补等。

在中心数据库业务数据表中将设置各个医疗业务子系统的权限标志，并且在集中控制业务数据ETL过程以及接口数据调用的控制表中，将各个子系统分开设置其给与数据以及获得数据的行为标志，以达到同一份数据各个子系统获得的数据流程以及权限都可以不一样的目的。

医疗数据交换平台的权限还包括数据来源的定义、接口方式配置、调度控制、数据交换监控查询等方面。

3.9.2 具体权限控制措施

（1）ETL过程是由调度控制的，每个调度是一组接口数据流转的集合。在ETL过程中权限是由集成系统本身控制，并且受集成平台综合管理系统调配其调度的可用性（使用、停止），以及调度间隔、是否自动调度还是手动调度，要综合管理系统本身拥有完善的用户权限管理模块。

（2）ETL调度集中后的数据，统一存放在中心数据库相关业务表中，医疗数据交换平台为每个业务表后增加了对各个需要数据的系统的数据权限标识（能否获得数据以及是否已经获得数据），以防止数据层面的盗用和篡改。

（3）各子系统的接口均内置了系统标识，在子系统调用前需要进行身份认证，医疗数据交换平台将获得各子系统标识（集成平台的子系统ID）控制其数据的行为。

（4）无论是ETL或称还是接口调用，其最小控制单位是集成平台的中心服务接口控制，ETL集中数据依靠接口，接口调用数据也依靠中心数据服务的接口。集成平台为系统每个接口设置了独立的控制表，表的控制力度与各个子系统相关，只有集成平台的综合管理系统可以修改中心服务接口的运行行为（EMR调用HIS药品字典这个接口是否可用，数据取得的方式等）。由于接口控制与各个子系统相关，因此，用1份数据针对不同子系统可以设置出不同的权限形式。

（5）从医疗数据交换平台性能考虑，暂使用简单的用户口令控制认证过程，如需要，也可利用ICE的安全控制模块增加SSL链接及数字证书认证形式，以达到业界的最高水平（可将OPEN SSL或者其他第三方的数字证书系统接入集成平台）。

4 医疗数据交换平台在医院信息化中的应用

医疗数据交换平台实现数据集成服务、接入服务、总线服务等核心整合服务。对医院现有的HIS、EMR、LIS、PACS等系统进行有效的数据整合，建立组合流程控制，实现信息共享、信息交换。使得医院内部的各个业务系统形成一个有机的整体，为临床诊疗提供一体化的集成应用平台，更好地为病患服务，更好地临床医务人员服务。医疗数据交换平台在医院信息化中的具体应用分析如下。

4.1 推动医院业务流程规范和信息交换标准的建立

医疗数据交换平台的目的是用IT技术支持医院业务流程管理，建立一个没有“信息孤岛”的医院IT环境。实现端到端的临床业务流程整合，为医院构建顺畅的数据流、信息流和业务流。因此，必须梳理建立医院标准的服务流程逻辑，定义关键流程控制点、控制逻辑；同时定义各控制点交互数据的信息标准。

医疗数据交换平台的数据集成屏蔽可能出现的异构、分布式数据环境，如 Oracle、Microsoft SQL Server、DB2 等。对外提供统一的数据访问方法，形成各应用系统统一的数据视图，建立通用数据交换引擎，实现各业务数据库之间的信息交换。接入服务屏蔽被集成系统所采用的具体技术及其实现方式，以适配器（Adapter）的方式实现各医疗业务系统（HIS、EMR、LIS、PACS等）的集成接入，被集成系统之间的信息交互载体为XML，通过消息机制建立XML的交换通道。总线服务通过XML消息队列或HL7消息队列，HL7解析器实现集成平台与接入系统之间的松耦合；业务流程定义实现被集成系统之间的交互流程，控制服务流程的流转。

4.2 建立医疗数据仓库实现临床数据的综合分析

医疗数据交换平台通过对现有业务系统的数据自动抽取和流转，以临床数据的自动采集、数据交换、资源共享、决策支持、信息发布等功能为基础，实现医疗服务信息和管理信息的互联互通。

因此，借助医疗数据交换平台，可以从现有的应用系统（HIS、EMR、PACS、LIS等）中提取相关要素数据，形成以临床信息为主要内容的医院数据仓库。建立“面向症候”“面向患者”“面向临床科研”“面向医疗质量管理”等方面的主题数据库，实现多维度（症－方－效）多层次（临床－教学－研究）的临床数据分析，为医学研究和临床质量控制提供数据基础和智能化的分析手段。通过临床数据的综合应用，建立和完善医疗服务质量的管理、监控、分析、评价及建设医疗质量保障和持续改进体系，实现以数据深度利用支撑临床、科研、管理的创新模式。

临床数据的综合分析应用可以实现对门诊量、住院量的统计和分析；疾病发生相关因素的分析、疾病地域分布、年龄分布、个人生活史、遗传史等流行病学分析，以及疾病转归相关因素分析；各种疾病治疗手段的疗效及费用的对比分析，疾病确诊率、诊断符合率、切口感染率、床位周转率、医疗事故与差错等医疗质量及效率指标统计分析，并按相关要求进行查询、展示。

4.3 医疗数据交换平台的部署

医疗数据交换平台采用星形结构，以前置交换服务器为中心，通过各种适配器与现有的系统通信并交换数据。前置交换服务器以不影响原有系统的正常运行为原则，提供开放的交换接口和通用的各种适配器接入原有系统，接口类型包括：HTTP/Web Services、JMS、EJB等。

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The Application of Medical Data Exchange Platform in the Hospital Information System

YANG Yan1,CHEN Gong2,SHEN Gong-jian2,SUN Chun-yang2
1. Information Department , Lishui Country People's Hospital, Nanjing Jiangsu 211210, China;2.Information Engineering Department, Jiangsu Provincial Hospital of TCM, Nanjing Jiangsu 210029, China

Objective Through the construction of medical data exchange platform to break"information islands" exist in the hospital, makes further development of hospital information exchange and data sharing, and further explore the role of medical data. Methods Medical data exchange platform used the star structure and made the front exchange server the center,communicated with existing systems and exchanged data through a variety of adapters. Results Integrated the various systems into an overal health information platform, and realized the crossbusiness system integration. Conclusion Medical data exchange platform plays a significant supporting role in hospital information.

HIS; PACS; medical platfrom; data exchange; hospital information

TP393.03

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.08.012

1674-1633(2011)08-0038-05

2011-04-12

“十一五”国家科技支撑计划（2010BAI88B00）。

作者邮箱：zhs3386@163.com