基于HL7 V3.0的医疗数据交互研究

薛方

（西安医学院 卫生管理系 计算机教研室，陕西 西安 710021）

区域医疗信息化是目前国内医疗界比较关注的话题。然而目前全国范围内进行的区域卫生信息平台建设中“各异构系统的存储和表达方式相差很大”硬件环境参差不齐“信息很难在系统之间直接交换”严重制约信息的充分共享[1]。因此，有效地在各异构系统间进行数据交互是区域医疗信息化首要解决的问题。各异构系统要进行有效交互需要共同的信息标准，HL7标准就是为了满足这样的需求而制定的，并且在欧美等发达国家得到了广泛应用[2]。

1 HL7现状

HL7是由美国国家标准（NASI）批准颁布实施的医疗卫生机构及医用仪器、设备数据信息传输标准，也指美国国家标准局（NASI）授权的从事医疗服务信息传输协议及标准研发的机构[3]。自1990年v2.1版本正式颁布以来，HL7对医疗机构、卫生机构的信息传输影响日益广泛。目前，美国的政府部门、医疗机构、保险公司、医疗设备制造商等均采用此标准。随着信息技术的发展和网络技术的应用，HL7的应用已经发展到澳大利亚、加拿大、德国、日本、中国等国家。

HL7是标准化的卫生信息传输协议，是不同的医疗应用领域间信息传输的协议，处于OSI模型的第七层。HL7可以应用于多种操作系统和硬件环境，也可以进行多应用系统间的文件和数据交换，它提供了病人信息管理、病案管理、医院管理等各项服务系统间的电子资料的交换标准。HL7预留了供不同使用者使用的特殊的表、编码定义、和消息段，具有信息交换（Message interchange）、软件组织（Software components）、文档与记录架构（Document and record architecture）、医学逻辑（Medical Logic）等 4大功能。

自HL7V1.0版本发布后，相继发布了V2.0、V2.1、V2.2、V2.3、V2.3.1。为了适应现代分析技术的发展和应用，解决HL7之前版本在应用中面临的广泛性和复杂性的挑战，HL7组织研究并发布了更严格的V3.0标准。V3.0标准在开发方法上已经完全不同于以前版本，甚至完全可以认为这本身就是一个全新的标准。

2 基于HL7 V3的医疗数据交互模型

如图1所示，本系统采用WebService和SOAP协议建立异构数据源交互模型。该模型采用XML作为数据描述语言传输以HL7 V3标准建立的共享数据信息。由于XML具有自描述性，语言的标志或属性可以反映数据的性质，因此这些数据可被不同程序用于不同用途，如数据提取和建立索引等[4]。

图1 基于HL7 V3的异构医疗数据交互模型Fig.1 Heterogeneous medical message interaction model

转换时，首先通过数据交换中间件把各种异构的输入/输出数据按照描述逻辑转换为统一规则的XML文件；然后通过SOAP传输协议在各异构系统之间的Internet网络之间进行传输；最后再通过数据交换中间件完成数据转换。模型的实现采用Web Service技术进行服务组件和应用系统的包装，将请求数据的过程和请求结果展示给用户的过程看作一种服务，通过请求服务和调用原医疗信息系统数据的方式进行数据信息的交换和共享。例如：A、C为两个异构数据类型的医疗系统，当A系统需要调取C系统的数据时，A先向C发出HTTP请求XML数据传输，C在安全访问模块的保护下从自身HIS数据库中调取数据，通过基于HL7的数据交换中间件的转换，把信息表达成符合标准的XML文件，通过网络发送到A端。A端采用DOM模型来完成XML格式的数据解析以达到异构数据交互的目的。

3 HL7 V3消息转换中间件设计

3.1 HL7 V3消息构成

在HL7数据交互中，消息（Message）是数据在系统之间交互的基本单元，如图2所示。一个消息由多个段（Segment）组成，一个段由多个数据字段（DataField）组成，一个数据字段由多个组件组成。

图2 HL7消息组成图Fig.2 Message composition diagram

HL7 V3版本中，为了支持应用软件之间消息的传输和确认，所有HL7消息都被封装在控制行为包中，而控制行为包又被封装在传输包中。其中，控制行为包决定了消息的处理方式，传输包控制消息的传输方式以及消息的确认。

3.2 HL7 V3数据交互原理

HL7V3.0是基于XML语言开发的版本，采用文档（Document）方式进行数据传递[5]。RIM模型（Reference Information Model）是对所有医疗活动产生信息的最高程度抽象，基于该模型，系统能够为医疗活动中产生的各种信息以及信息之间的关系提供一致性的组织框架[6]。HL7 V3消息转换过程如图3所示，在HIS原始数据库的基础上获取类和属性信息，建立RIM模型，逐步细化RIM模型，生成DMIM模型（Domain Message Information Model）和 RMIM 模型（Refind Message Information Model）。为了满足XML格式表述信息的需要，将生成的RMIM模型借助HL7工具转换为“层次关系”形式的HMD文件，然后生成XML文档将信息发送给对方。对方接受到XML文档表示的信息后逐步还原、解封已得到所需内容。

图3 HL7 V3消息转换步骤图Fig.3 Conversion steps of HL7 V3

3.3 HL7 V3消息转换中间件的构成

如图4所示，在整个数据交互模型中，基于HL7的数据交互中间件是最核心的部分。在HL7中间件的工作下完成数据的转换和逆转换，实现数据交互。

图4 基于HL7 V3的医疗数据交互系统框架图Fig.4 The framework of heterogeneous medical message interaction based on HL7 V3

HL7中间件包括3个最主要的功能模块：数据访问模块、消息转换模块和访问安全模块。

1）数据访问模块：通过HL7 API接口读取医院信息系统中的电子病历信息，该信息格式为符合HL7 V3标准的信息格式；

2）消息转换模块：以 HL7 V3为数据标准，构造、解析HL7消息，实现字符串格式数据与XML格式之间的相互转换。发送方将原数据库中存储的数据构造为HL7 V3消息，接收方对收到的HL7 V3消息进行解析。构造HL7 V3消息时逐层封装，由原始消息外层封装控制行为信息和传输信息并转换为XML文档，解析消息时，逐层去除传输包和控制行为包，还原为消息的原始形式；

3）数据访问模块：采用基于Web服务的消息安全策略（WS－Security），确保XML格式的共享数据能够安全可靠地从服务提供方到服务请求方，一方面验证数据请求者的身份，另一方面能够对网络传输的数据进行加密，确保数据传递的安全性。

4 结束语

异构医疗数据交互是区域卫生信息化进程中首要解决的重要问题，而数据交互是基于一定标准进行的。HL7 V3较之前版本的信息表述更加清晰、准确、易于理解。本文在HL7 V3的基础上设计一个基于XML的医疗信息交互系统，该系统在对已有HIS不做改动的前提下，采用外挂中间件的模式，在系统间高效、安全的处理、传输基于XML格式的HL7消息，解决异构医疗系统间数据交互的问题。

[1]叶辉.基于HL7的统一医疗标准化信息云平台架构的研究[J].计算机光盘软件与应用，2012（9）:8－10.YE Hui.Research on HL7 unified medical information standardization based on cloud platform architecture[J].Computer CD Software and Application，2012（9）:8－10.

[2]吕晓琪.基于MIF文件实现HL7 V3消息解析器 [J].重庆医学，2013（2）:526－528.LV Xiao-qi，Implementation of HL7 V3 message parser based on MIF file[J].Chongqing Medicine，2013（2）:526－528.

[3]Health Level Seven International[EB/OL].[2013－08－20].http://www.hl7.org.

[4]兰圣伟，李立宏.HL7 V3开发系统和我国医疗信息标准化建设[J].中国医院管理，2006，26（4）：40－42.LAN Sheng-wei，LI Li-hong.HL7 V3 development methodology and the development of chinese healthcare information exchange standard[J].Chinese Hospital Management，2006，26（4）：40－42.

[5]吴寿刚，王小华.基于HL7的医疗信息系统集成应用[J].中华医学图书情报杂志，2014（1）:60－64.WU Shou-gang，WANG Xiao-hua，HL7－based application of integrated medical information system[J].Chinese Journal of Medical Library and Information Science，2014（1）:60－64.

[6]岳铭，谭红霞，经春林.基于HL7 V3的检验申请消息交互接口设计[J].医学信息学杂志，2013（34）:20－23.YUE Ming，TAN Hong-xia，JING Chun-lin.Interface design for laboratory application message interaction based on HL7 V3[J].Medical Informatien，2013（34）:20－33.