虚拟数据库技术在集成化医院信息系统中的应用研究

牛承志,赵 丹

(1.郑州大学第一附属医院信息科;2.郑州大学信息工程学院计算中心,河南郑州 450053)

虚拟数据库技术在集成化医院信息系统中的应用研究

牛承志1,赵 丹2

(1.郑州大学第一附属医院信息科;2.郑州大学信息工程学院计算中心,河南郑州 450053)

随着医院各个部门信息化的建设和发展,信息资源的异构性在医院信息管理系统中广泛存在,形成了大量的信息孤岛,这使得如何在复杂的各个子系统中实现异构系统之间的互联、互访和数据共享,成为一个重要的研究方向。针对当前医院各个子系统之间缺乏有效的信息整合平台、信息集成度差的现状,本文提出采用虚拟数据库的信息集成方法为不同自治、异构、分布的数据提供一个统一的全局虚拟数据视图,实现各信息系统之间的透明访问,并结合医院信息系统的特点,提出了集成化医院信息系统建设方法。

虚拟数据库;医院信息系统;集成化

随着信息技术的发展和医院信息系统的部署实施,简化了广大医护人员的工作流程,降低了工作强度,但随之也产生了一个问题:在医院内部存在着许多相对独立的信息系统,如临床信息系统、门诊信息系统、电子病历系统、影像存储传输系统、医学检验信息系统、行政 OA办公系统、医保系统等,并且这些系统大多采用不同的数据格式,相互之间没有联系,导致在医院内部各个部门之间形成了信息孤岛。为了有效解决这个问题,可以把所有系统中的数据看成一个大的数据库,采用虚拟数据库技术对不规则的数据结构进行集成,结构化各个异构数据源的数据并向外提供统一的访问接口,从而有效地解决这个问题。

1 虚拟数据库概述

1.1 虚拟数据库的概念及处理过程 虚拟数据库(VirtualDatabase,VOB)技术是近些年兴起的一种基于中间件技术而实现的新型数据集成方法,是计算机网络和数据库技术交叉应用的结果。虚拟数据库并不存储数据,它是建立在其他数据源之上的一个关系视图,它将其他外部数据源看做是单个数据库。这样通过标准的 SQL语言即可对虚拟数据库中所属不同的数据源执行相同的查询。虚拟数据库从这些不同的数据源收集、结构化和集成数据,为应用程序提供一个统一的关系型数据库界面。

虚拟数据库查询处理可以被描述为:用户经客户端发出查询请求,通过 ODBC或 JDBC使用 SQL查询来访问虚拟的数据库,当 VDBMS(虚拟数据库管理系统)接收一个查询请求,查询处理器将其分解成不同的查询片段,然后送到适当的数据源,进行实际数据提取,对提取的数据进行组合形成最终结果,提交给用户[1],最终用户可以看到一个单一的数据源的查询结果,实际的数据源之间并没有直接联系。

1.2 虚拟数据库的体系结构 虚拟数据库管理系统(VirtualDatabaseManagement System,VDBMS)是由 Junglee公司设计的一个基于 Java的集成系统,用它来开发和操作“虚拟数据库”,即建立在网络应用程序和其他分散的数据源之上的,通过 ODBC或JDBC接口,使用 SQL来访问虚拟数据库。其体系结果如图 1所示。

图 1 虚拟数据库管理系统的结构

包装器读取异构数据源的数据,并用关系表的形式进行数据的组织。包装器是用 SDL(源描述语言)描述的异构数据源。

网站是大量的信息以“半结构化”形式存在的文本信息。数据整合的过程,往往从大量的信息中提取结构化的数据,为此,需要一套规则提取,最终形成数据元数据。抽取器是应用程序创建的规则、元数据和程序集。

VDB服务器将一组包装器和提取器组合起来,并把它们组织成一个具有一致性的关系型数据库,这个数据库提供应用程序接口,供其他应用程序访问。

缓存区用来提高查询性能,可以做一些查询条件和结果来作为缓存,然后根据某种算法做刷新。

2 基于虚拟数据库的集成化医院信息系统模型的建立

虚拟数据库技术应用于集成化医院信息系统,可以将数据划分成数据源层、数据集成中间件层和应用层三层。数据集成中间件层是集成化各个子系统的关键,这个数据层包括包装器、模式转换器、访问转换器和结果合成器等模块。数据集成中间件层负责完成数据集成的处理和访问处理两个事物。

2.1 数据集成事物 数据集成事物的主要目的是从各个相对独立的数据库中抽取数据,把分散的异构局部数据转换为统一全局数据,这个事物就是VDB的建立,其系统的结构如图 2所示。

图 2 数据集成事物

数据集成中间件层的主要工作是完成把异构局部数据源转换为统一全局数据源,包装器、模式转换器和虚拟数据库 (VDB)构成了数据集成中间件层,其核心组件是 VDB。本层的数据处理过程就是把分散的数据库异构数据源和 VDB数据空间之间形成一张映射关系图,维持VDB数据空间和各局部异构数据源之间的映射关系,同时存储异构数据源的物理位置、访问权限等,以保证对分布的各数据源的正确访问[2]。

根据每个系统数据的格式定制不同的包装器,包装器首先用统一的格式把分布的各异构数据源的数据模式抽取出来,然后将抽取的结果提交给模式转换器;模式转换器根据用户定义的转换规则把包装器提交的局部数据模式映射为全局数据模式,映射的结果是生成一组集成规则。集成规则记录VDB中的数据对象和局部数据源中的数据对象的对应关系和各个局部数据源的访问权限、物理位置等。

各个分散的局部异构数据经过模式转化器的转化之后,插入整个统一全局数据,形成虚拟数据库VDB,最终产生中央数据视图以便应用层使用。

2.2 访问处理事物 数据访问事物就是把应用层的全局查询语句分解到各个局部异构数据源的查询和查询到的结果集成的。其系统结构如图 3所示。

访问转换器的功能是将应用层用户发出的全局查询语句访问 VDB查询根据集成规则转换为对局部异构数据源的访问查询,在此需要把用户发出的全局查询语句进行语法检查,分解到各个数据源等步骤。同时还要依据具体的查询语句和集成规则来控制访问权限,其核心任务就是把针对统一全局数据模式的查询语句,通过VBD和异构局部数据源形成的数据关系视图分解到针对局部数据源的局部查询语句。

图 3 访问处理事物

应用层的用户界面发出一条查询请求,通过访问转换器的转换,分解成一条条查询语句,分解的局部查询语句提交给各种异构局部数据源的数据访问端口来实现对分散数据源的数据查询,查询结果反馈给结果合成器,结果合成器再通过集成规则和全局查询语句把反馈的数据进行集成反馈给应用层,这样就最终完成了一次来自应用层的查询。

3 虚拟数据库在集成化医院信息系统中的应用

医院存在着大量分散、相对独立的信息,应用虚拟数据库技术,以病人的住院号为主线把分散于各个系统中的病人信息节点串联起来,方便医护人员查询和使用,实现以病人为中心的服务目标,做到病人不动,信息流动的工作模式[3]。

按照医院信息系统的特点可以划分成五个系统,即业务处理系统、临床信息系统、临床综合工作系统、单项管理系统和管理决策支持,各系统又划分为若干子系统,业务处理系统包括门急诊挂号及预约、门诊药房发药、住院药房摆药、收费系统及医疗保险等;临床信息系统包括医嘱电子病历系统、L IS、R IS、PACS和辅助诊疗等;临床综合工作系统包括住院诊疗系统 (医生站、护士站)、门急诊诊疗系统(医生站、护士站)等;单项管理系统包括药库管理、床位管理、医院财务、人事工资等;管理决策支持包括医院统计管理系统、科室核算等。

如何把这些系统的信息实现以病人为主索引的管理可以用图 4来反映。

经过虚拟数据库的集成,可以实现各个系统之间的信息共享,例如 H IS可以通过虚拟数据库从L IS中调用的数据,使得医生在开申请单时可以从L IS中查看各个检验项目的临床意义、注意事项、病人的准备要求和标本采集的注意事项等信息;可以通过就诊卡号、住院号、床号等从 L IS中调阅病人化验单结果,并能对同一个病人的单个化验项目进行结果分析图形或数据表格分析。对于急诊化验结果和危险值的数据能自动提示医生查看化验结果。

图 4 集成化医院信息系统总体部署图

通过虚拟数据库技术来建立集成的信息系统可以有效地完成病人基本信息包括就诊卡、基本档案、电子病历、医院账户等的共享和通用;实现医院经营数据的采集,集中存储归并与统计分析;实现药品物资的申领、配送处理;医生从化验检查电子申请到提交、安排、计费、执行、审核,最后实现电子结算报告查询共享的整个流程的集成;完整的电子病历系统的集成;H IS、L IS、PACS等系统的集成。可以把单一部门级的应用上升到全院级的应用,从而真正实现全院业务自动化并帮助医院提高其核心竞争能力。

VDB技术将医院系统中各个相对独立的子系统转化为能支持强大的结构化搜索功能的数据库,从而为医院存在的大量的自治、异构、分布的数据建立集成化的医院信息系统平台提供了技术支持,使得一类新型的集成化系统得到了快速发展。集成化医院信息系统应用有以下几个显著的特征:拥有大量不同的数据源;数据源之间是相互独立的,没有集中的控制机制;数据源的构成是复杂的,是结构化和非结构化数据的混合。

[1] 陈 莉.数据挖掘与虚拟数据库[J].四川师范大学学报 (自然科学版),1998,21(6):61-65.

[2] 胡彬华,李 晓,梁 剑.异构分布式数据库系统集成的研究与实现[J].计算机应用研究,2002,(10):68-70.

[3] 戴青云,樊 沛,李 刚.Web-based多数据源集成系统的研究[J].计算机科学,2002,29(9):119.

R 199.324

B

1008-9276(2011)02-0248-03

2010-11-01

牛承志 (1976-),男,河南省许昌市人,硕士,助理工程师,从事医院信息管理工作。

[责任编校:杨红梅]