基于全面互联互通和深度智能化建设医院信息集成平台

摘 要：通过引入物联网技术，医疗信息全面互联互通和轻松共享能够推动医疗技术的不断创新和医疗服务的巨大改善。反观现阶段我国现状，离此远景存在着非常大的差距。尽管伴随着我国新医疗改革的不懈深入，医疗信息化取得了较大发展，但资源分布不均衡和"信息孤岛"的普遍存在依然是不争的事实。在此背景下，本文详细阐述和分析现有医院业务信息系统所面临的问题，并依此提出基于全面互联互通和深度智能化建设医院信息集成平台。从标准制定、模型定义、数据中心建立、数据整合以及开放性支撑五个不同的角度出发，进一步完备建设思路，并给出一个平台的整体设计。

关键词：智慧医疗；医院信息集成平台；物联网

中图分类号：TP392 文献标识码：A

1 引 言

众所周知，“智慧医疗”是美国蓝色巨人IBM公司于2009年提出的[1][6]，与其说是一个概念，莫如说是为我们描绘出了一幅未来人类医疗的美好远景。物联网技术产生海量有价值的医疗信息，而全面的互联互通和轻松共享则更能够推动医疗技术的不断创新和医疗服务的巨大改善。但反观我国当前现状，差距不可谓之不大。同样是2009年，国务院提出“新医改”意见[2][7，8]，明确将信息化列为医疗改革的重要技术支撑和保障。近年来，医疗信息化在我国取得了较大发展，但资源分布不均衡和“信息孤岛”的普遍存在依然是不争的事实[11，12]。另一方面，由于历史的长期积累，许多医院的基础业务系统存在着各种各样阻碍其发展的瓶颈问题，集中表现在业务缺乏统一的数据标准，系统数据接口繁多复杂，基础业务系统可扩展性差，以及信息综合处理能力弱等方面[3][9，10]。有鉴于此，我们提出基于全面互联互通和深度智能化建设医院信息集成平台。平台由一系列有机结合的核心组件构成。提供的核心功能包括数据的采集、标准化转换、数据缓存、数据安全、数据上传、数据整合、数据共享、数据路由、权限管理、配置管理、术语服务等。凭借这些功能强大的核心组件，平台可以集成医院以及医疗机构的业务数据，实现医疗信息系统的“互联、互通和互认”。进而满足“双闭环管理”的需求[4][13，14]，推动医院业务模式的创新，优化医疗服务环境，提高医疗协同服务，成就“智慧医疗”的愿景。本文结构如下：第1节从五个不同的角度提出完备的建设思路；第2节给出一个平台的整体设计；第3节阐述平台所使用的一些关键技术；第4节为结论。

2 建设思路

2.1 标准的制定

平台提供一套标准化管理工具，对整个平台使用的基础数据进行统一的管理。这些数据包括值域代码、元数据、数据集以及与组织机构相关的数据等。此类数据如果有国内标准或卫生部标准则一定使用其标准，否则可以参考和使用能够提供支持的相关国际标准。若国内外标准都不能满足系统要求时，可以参考这些标准并根据实际应用场景制定平台自己的标准。以此解决医院内部各个异源异构系统之间无障碍通信的问题。元数据丰富的扩展属性支持数据采集与上传的有效性、时效性分析与验证。

系统提供数据批量导入功能。支持将卫生部的相关标准数据轻易加载至平台系统并进行统一管理与维护。系统提供标准的更改及新的标准导入功能，以适应新的标准的。如卫生部对于元数据集与数据集在不定期的修订与，当这些标准在正式后，只需要导入新的标准，并在系统中进行，新标准就会推送给前置网关与健康档案整合组件。系统按新的标准进行数据采集与数据交换工作，按新的标准进行数据质量的管理，同时按新的标准对健康档案数据进行整合。

2.2 模型的定义

为了提供足够高的系统灵活性和扩展性以满足复杂多变的业务需求，平台采用一种全新的构件化思路进行平台模型定义，使用无编码方式根据项目的具体需求和业务场景驱动平台信息模型的建立，同时信息模型既遵循IHE规范[5]，也遵循卫计委提供的数据元、数据集标准，同时提供一套中间件产品实现了这两种标准之间的转换。

有了与业务模型匹配的信息模型之后，我们对内可以通过配置的方式构建平台数据中心的结构，即存储模型，针对存储模型我们可以对存储规则，数据约束规则，数据质量控制规则等进行自定义设置，有效的控制数据的存储效率，完整性以及质量。对外可以根据信息模型通过配置生成数据交换规范和服务。

基于这些模型、规范和服务我们对内可以通过前置网关适配接入异源异构的业务系统，对外通过数据组装服务将平台的数据通过构建门户应用，移动应用共享给我们的客户，通过数据仓库技术进行大数据分析。

系统提供一套可视化工具在数据中心的基础支撑库中定义各个业务活动对应的CDA信息模型[15]，并且能够根据该信息模型来动态创建对应的数据集、数据集包含的数据元等，同时能直接根据生成的数据集来创建物理模型。同时系统提供相关组件来完成这些信息模型对应的二维数据与CDA文档之间无缝转换。平台通过版本的概念来管理这些信息模型。当卫生部对相关标准进行扩展或调整后、或现有数据模型无法支撑日益变换与增长的业务需求时，平台可以对这些数据模型进行相应的调整，并形成新的版本进行。然后各前置网关可以根据自身实际情况来同步下载相应的版本进行升级。

系统提供根据数据集动态生成数据交换服务接口规范功能，我们可以在管控中心通过可视化界面来对各个业务域在不同业务场景下服务接口规范的管理，该服务接口规范可以分为以下几种，一是完全符合CDA规范的接口规范（供有能力处理完全符合CDA规范文档的客户使用），二是对CDA规范进行简化处理后符合CCR规范的接口规范（无法处理完全符合CDA规范文档的客户使用），三是能够导出各数据集对应的全视图模板，并且能对所有的规范进行版本管理。为了适应新的标准的，如卫生部对于元数据集与数据集在不定期的修订与，当这些标准在正式后，或业务场景发生变换后，只需要通过工具重新生成满足要求的规范，在系统中进行，新规范就会推送给前置网关与健康档案整合组件，系统按新的规范进行数据采集与数据交换工作。

2.3 数据中心

平台的数据中心根据定义的存储模型自动生成。平台采用主题库的方式对数据中心进行模块化管理。主题库主要根据服务的业务对象的不同进行划分（比如个人索引库，服务活动索引库，文档库，运营监管库等。），主要用来对数据进行归类管理，通过配置可以实现将不同的主题库存储在不同的数据库实例或用户，实现物理分库，保障性能。

对于存储模型对应的数据库表，我们可以在系统上线后，免编码的情况下，对字段的部分属性进行修改或增加新的字段。后台服务也会自动的进行同步匹配。对于数据库表中字段通过配置，并结合后台服务，可以做到字段级别的加密存储。对每一个字段定义是否需要进行标准代码转换，需要进行哪些条件的约束检查，以及需要进行哪些规则的数据清洗等，有极高的扩展性和定制程度。

2.4 数据的整合

前面提到平台数据中心通过主题库的概念进行模块化管理，那么数据整合的过程中就需要将不同类型的数据归并到正确的主题库中。比如将个人基本信息归并到个人索引库，将文档和文档索引通过XDS归并到文档库，将记录了居民何时、何地、接受过何种医疗卫生服务，并产生了那些文档这样的信息存储在服务活动索引库中。数据的整合我们遵循以下两个主要准则：主动抓取整合和被动接收整合。主动抓取模式对原业务系统的渗透改造会比较小，只需要提供业务库对应的中间库或具有同等功能的视图即可，但在实时性方面会有一定的局限（只能做到准实时，延迟数分钟或小时）。被动接收模式对原有业务系统具有一定的侵入性，需要其进行一定的改造，但具有很好的实时性。由平台提供数据采集服务，服务的数据传输载体采用标准XML（平台会根据各个业务活动的应用场景提供标准的接入规范），服务传输协议支持HTTP、TCP/IP、SOAP等。由数据接入一方调整各自的业务系统，并调用平台的相关服务进行数据的推送。

2.5 开放性支撑

平台的信息模型与存储模型均基于国家卫生部颁布的相关标准与规范实现，平台的交换模型基于IHE标准实现，并同时实现了两套标准规范间的相互转换，使平台在数据传输格式上有极强的开放性，易于与医疗机构的业务系统以及其他厂商构建的平台互联互通。平台的所有接口通过平台服务框架以及健康信息服务总线进行统一管理，实现全面服务化，内部支持多种传输协议（HTTP、TCP/IP、JMS、RMI、SOAP、REST、DICOM等等）、数据协议（HL7、XML、JAVA POJO等），并且内部提供了各种协议之间的相互转换的功能，所以平台在接口调用上具有极强的开放性。

3 平台设计

基于以上的分析和阐述，我们给出一个医院信息集成平台的总体架构设计。

如图1所示，医院信息集成平台主要包括POS层、信息交换与共享层、数据中心、以及应用层四个层次，另外，还包括贯穿此这四个层次的标准规范体系和安全保障体系两大体系。

POS层是通过前置网关适配器直接与外部系统进行沟通的技术层，主要负责将各业务系统的业务数据采集到前置网关的缓存库。

信息交换与共享层由一系列的业务服务组件组成，负责处理前置网关上传的业务数据完成摘要数据、索引数据等的抽取、存储与共享。

数据中心层主要是实现索引数据、主题数据、电子病历数据、平台支持配置数据库等数据的存储，解决数据存储的结构、模型、内容、数据库管理系统搭建等。

平台应用服务层主要将汇聚在数据中心的各类数据共享给平台内外的其他系统使用。真正实现平台内各系统间互联互通操作。

标准规范体系是医院信息集成平台中必须遵循和管理的数据标准，是平台运行和应用的数据基础。安全保障体系是从物理安全到应用安全保障整个平台的正常运营。由于异源异构的专业化信息系统对病人基本信息管理不统一以及分配的患者标识规则不一致容易造成同一病人甚至同一病人的多次就诊在业务系统中无法进行有效关联的问题，导致无法实现对患者临床数据的连续管理，我们通过提供病人主索引组件运用人口自然统计算法基于常规人口自然属性（比如身份证，姓名，出生日期，性别，电话，联系地址）将同一个物理人在不同系统中的记录进行关联生成唯一的病人管理主索引，基于此可以快速的构建一个人在该院的连续健康档案视图，并为全院其他系统提供统一的病人基本信息，实现对患者的唯一身份识别。

其次，平台的数据库结构和数据交换规范都通过信息模型与卫计委提供的数据元，数据集等标准建立了映射关系，根据医院信息集成平台的应用和服务要求，通过图形化的数据交换工具进行数据重组，建立平台信息模型和HL7 RIM模型的映射关系，并结合平台的CDA组件可以实时的将平台数据集承载的数据转换成符合IHE国际标准的CDA文档，用于系统间集成的数据共享规范。从而实现临床文档的标准化和共享。

平台通过服务与外部系统进行数据交换与整合，提供统一的服务注册管理功能。服务的主要通过集成引擎来完成。采用统一的服务接口，通过不同的服务功能号在后台动态确定调用对应的服务。服务统一采用标准的XML格式来进行请求与响应。

最后，平台可以实现不同类型和层次的集成，包括流程集成、应用集成、消息集成和数据集成。

4 关键技术

4.1 企业服务总线

如图2所示，企业服务总线采用面向服务的体系结构，保证在一个异构的环境中实现信息稳定、可靠的传输，屏蔽用户实际中的硬件层、操作系统层、网络层等相对复杂、烦琐的界面，为用户提供一个统一、标准的信息通道，保证用户的逻辑应用和这些底层平台没有任何关系，最大限度地提高用户应用的可移植性、可扩充性和可靠性。提供一个基于企业服务总线的先进应用整合理念，最大限度地减少应用系统互联所面临的复杂性。系统的实现维护都相对简单，保证每一个应用系统的更新和修改都能够实时地实现；同时当新的应用系统出现时能够简便的纳入到整个IT环境当中，与其它的应用系统相互协作，共同为用户提供服务。

数据交换使用企业服务总线作为整个卫生信息平台的技术核心；可通过ETL的方式进行数据处理，包括数据抽取、数据转换、数据清洗、数据加载等过程。

4.2 中间表技术

中间表是业务逻辑中的概念，就是将一个系统数据的查询结果先保存在一个临时的表中，然后再从这个表中查询取得数据到另一个系统中，减少程序的复杂度。临时表是中间表多采用的一种技术，使用数据库的临时表其功能可以免去中间表数据的维护工作。

当进行数据采集时，遇到需要查询多个表的多个字段，可以建立中间表来提高查询速度，降低用户的工作量。

4.3 适配器技术

在此消息交换模式中，消息单向通过适配器流入服务器。消息引擎将消息到数据库中。如果某一业务流程具有对该类型消息的处于活动状态的订阅，则该消息将发往该业务流程。

在处理该消息后，业务流程会将该消息回数据库中，之后会将它路由到某一适配器，以便传输到特定的终结点。

平台与各业务系统之间的数据交换共享可以采用适配器的方式实现。

5 结 论

我们详细阐述和分析现有医院业务信息系统所面临的问题，并依此提出基于全面互联互通和深度智能化建设医院信息集成平台。从标准制定、模型定义、数据中心建立、数据整合以及开放性支撑等五个不同的角度出发，进一步完备建设思路，并给出一个平台的整体设计。基于全面互联互通和深度智能化建设医院信息集成平台，可以集成医院以及医疗机构的业务数据，实现医疗信息系统的“互联、互通和互认”，进而满足“双闭环管理”的需求，推动医院业务模式的创新，优化医疗服务环境，提高医疗协同服务，成就智慧医疗的愿景。

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