医院信息系统应用探讨

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        大型医疗机构通常都有二三十个以上的异构医疗信息系统未管理数据和流程，以满足各科室的需求。这些信息系往是异构的、自主的、分布的，且来自多个开发商，给系统间的协同工作和信息共享带来很大难度。协同工作即通过系统之间正确的信息传递使多个系统协同完成同一工作过程，从而代替纸张传递信息的方式，避免数据重复录入，医疗流程优化。信息共享的最终目标是构建面向病人的完整临床数据中心，实现信息的共享和综合利用。

        目前医院信息系统的集成解决方案很多，通过数据库互相访问实现数据交换是最直接的一种方式，但系统间耦合大，缺乏通用性和独立性；通用的方式是通过健康信息层7(health level 7，HL7)、医学数字成像和通信(digital ime
and communication in medicine，DICOM )等点对点的标准消息实现系统间的信息交换，但由于标准的灵活性和具现上的差异性，也无法实现即插即用的集成。因此，有些集成案例通过引入独立的标准消息中间件与各信息系统分别集成，避免系统之间的互相集成，降低集成复杂度，同时提供数据纠错功能屏蔽各系统实现上的一些差异；或者基于虚拟数据中，gnWeb ServicefiE务中间件集成各信息系统分散的数据，并构建综合数据浏览视图进行集成表达，但这种集成方式由于缺乏标准支持，需要被集成的各信息系统进行定制开发。
1 医疗机构在构建数字化医院时依然面临的集成问题
1．1 如何访问完整的临床数据医疗数据以私有格式分散在多个信息系统中，缺乏统一的信息模型、数据类型和术语定义，无法高效利用，而医疗机构希望在医护人员需要时能够随时、快速地访问完整的临床数据，从而做出最好的临床决策，减少医疗差错。
1．2如何连接不同接口的系统所有系统采用统一的标准集成接口是不现实的，同一标准的不同版本、甚至同一版本的不同实现也无法直接集成，比如同样采用HL7 V2．X的信息系统之间就无法直接集成：另外还有很多遗留系统根本没有系统集成接口，只能直接开放数据库。
1．3如何适应业务流程的变动医疗机构的业务流程是动态变化的，随着新的检查设备和系统的引进，以及管理水平的提高，业务流程需要持续优化，这往往需要多个关联的医院信息系统进行定制修改，代价很大。
1．4如何降低系统集成的复杂度随着关联系统数量的增加，集成接口数量也成指数级增长，整个系统的复杂程度难以控制。
2 医院信息系统互操作问题
        互操作在JEEE标准字典里的定义是：两个或多个系统交换信息，并使用已交换信息的能力。它包括两层含义：一是互相交换信息的能力，即能够实现句法级互操作；二是能够完全理解信息的语义并正确使用已交换信息，而不需要人工参与，即能够实现语义级互操作。
2．1医院信息系统互操作需要实现系统兼容的内容。
2．1．1句法兼容(数据结构和编码)不同系统可以用不同的数据结构和编码规则来表达数据，实现句法兼容需要消息交换双方拥有统一的数据结构和编码，或通过句法转换实现不同数据结构和编码间的互相转换。XML可扩展结构语言，加上多方面的延伸(如XML Schema用来定义文档结构，XSLT用来转换)提供了强大数据管理和转换的能力，并且没有可交换性和平台的制约，用于数据表达是最合适的。
2．1．2本体兼容(类型层语义)类型层语义异构在将概念硬编码到具体应用的过程中产生，如通过数据库模式表达概念。语义异构的映射是系统集成的一个基础问题，无法完全通过自动化来实现，只有在不同的厂商采用了遵循医疗信息相关标准的公共本体后才会减少。在医疗信息领域存在很多标准，要实现这些标准消息之间的映射，首先必须实现其本体的转换，对已交换消息在不同的本体信息模型间进行对象和属性的映射。
2．1．3术语兼容(实例层语义)如果类型层语义异构对应于数据库模式，那么实例层语义异构就对应数据库中的内容，术语不兼容通常出现在运行时，由不同用户输入语义不兼容的数据造成。避免这种异构的一个典型做法是使用受控术语、标准编目和各种分类(如国际疾病分类ICD、国际医学操作分类ICPM )，目前医院信息系统对术语系统的使用非常有限，实现语义级互操作必须对各数据进行数据类型和术语转换。

3 医院信息系统集成解决方案
        基于现有医院信息系统的特点，为解决上述集成问题，提出了一种医院信息系统集成平台的框架设计及基于该集成平台的集成解决方案，集成平台框架见图1。

        3．1系统连接集成平台通过各种接口适配器与各信息系统连接，接口适配器通过某种协议与所连接的医院信息系统通讯。如HL7 V2适配器监听网络上的HL7 V2消息，将接收到的消息保存成XML消息文件，在发送消息时负责根据XM L消息文件组织HL7 V2消息并发送给对应的医院信息系统：而Web Se rvice适配器和数据库适配器分别通过网络服务和数据库对象的方式， 供医院信息系统查询和写入消息。对于一些不能开发集成接口的遗留系统，需要针对系统定制接口适配器。接口适配器输出的XML消息文件没有固定的文档结构(SChema)要求，数据元素也没有统一的数据类型和术语表达，是与具体系统相关的私有格式的XML消息文件。
        3．2消息规范化和个性化来自信息系统的私有格式消息在处理前需要转换成规范化消息，而给信息系统发送消息前则需将规范化消息转换成系统能识别的私有格式消息，这两个过程即为消息的规范化和个性化过程。私有格式消息与规范消息间的差异首先体现在XML：R档结构上，通过XML：R档结构映射编辑器进行人工匹配，建立私有格式与规范化的XML消息SChema间的映射关系，用可扩展样式语言转换(extensible stylesheetlanguage transformation，XSLT)文件来表达。XSLT除实现XML元素映射外，还包含字符串函数、数值函数、逻辑函数等内置函数，可实现多对多的元素映射和数据类型转换等。基于建立的映射关系，私有格式消息就可以通过应用对应的×SLT自动转换成符合规范化Schema的XML消息。这种转换是单向的，规范化消息转换成私有格式消息也需要创建相应的映射关系。
        此外，两种消息模式间的差异还体现在XML元素取值可能基于不同的术语体系或系统自定义的词汇表，导致同一概念在不同系统消息中用不同的词汇表达。术语转换首先将各系统的词汇表在术语服务器中进行注册，并通过人工匹配与术语服务器的HL7 V3词汇建立对应关系，通过WebSe rvice接口提供术语转换服务。基于预配置的对应关系，消息规范化过程中XML消息中采用系统自定义词汇表的元素值将被HL7 V3中的标；隹词汇替换，而消息个性化过程中标准词汇将被转换成相应系统的自定义词汇。
        3．3流程调整规范化后的XM L消息通过数据访问模块归档到消息仓库，流程驱动模块再通过消息访问模块从消息仓库中获取待处理的输入消息，根据预先设定的流程定义触发输出消息。业务流程的调整通过在流程设计器中修改流程定义文件未实现。
        3．4数据归档流程驱动模块还负责从消息仓库的消息中抽取临床数据，存储到临床数据中心。经过规范化后的消息具有统一的信息模型、数据类型和术语定义，临床数据中心的数据自然继承了这些特性，因此可用于各种后期分析和综合利用。
        4 实施案例及方法以某医院实施该集成解决方案为例，对集成的整体需求如下：
        ● 所有医院信息系统充分集成，支持完全数字化的医疗流程，同时尽量减少系统间的耦合性，以便于系统升级和更换。
        ●  构建电子病历数据中心，集中存储检查影像、心电波形、检查诊断报告、检验报告、医嘱、手术信息、监护数据、病人自然信息和病历文书等所有临床数据，并提供综合表达这些数据的集成界面。要求各医院信息系统将最终的临床数据输出到数据中心，但内部仍保留其数据存储方式不变， 以保证系统的独立性和完整性(见表1)。

系统集成的整体解决方案见图2，该解决方案具体特点如下：所有系统都只与集成平台直接通讯，将集成复杂度从0(n*n)降低到O(n) ，其中n是集成的系统数量；集成平台通过各种接口适配器连接不同接口的系统，并实现消息结构的转换，以解决各种接口系统的集成问题；同时将所有输入消息规范化转换后集中归档存储到消息仓库，并抽取临床数据归档到临床数据中心：支持业务流程的变动，业务流程的局部调整只需在流程驱动模块内部进行流程的重新配置，不必修改关联的信息系统。

确定整体解决方案后，针对各信息系统分别按以下步骤进行集成：制定集成规范，即明确信息系统与集成平台交换信息的时机与内容；配置消息结构映射，即通过映射编辑器配置规范中各消息与标准消息之间的双向文档结构映射：配置术语映射，即在术语服务器配置自定义词汇与标准词汇间的映射；单点集成调试，即信息系统与集成平台进行单点集成调试，确认符合集成规范的要求。

        最后在流程设计器中进行流程配置，根据每个消息的来源系统、消息类型和消息控制代码等参数配置相应的触发消息，从而满足整体的业务流程需求。以一个门诊病人到医院接受放射胸片检查为例，涉及医院信息系统(HlS)、医护工作站(EM R)、放射科信息系统(RfS)，根据医院信息系统集成技术框架(integ ratingthe heaIthCa re ente rP riSe，lH E)中的预约工作流(scheduled workflow， SWF)和收费信息发送(chargeposting，CHG)集成模型的规定，系统问消息交互过程见图3a(为便于描述，假设各系统都基于HL7进行集成)：病人在门诊挂号后，HlS发送HL7 AO4消息给EMRSnRIS；EMR下达检查申请并发送HL7 001消息给RIS；RIS进行检查安排、检查开始和报告完成后，依次发送HL7 S1 2、001及R01消息给EMR；RIS发送P03收费消息给HIS。
        此流程不适合医院需求，理想的是RIS只接收和管理有放射检查的那部分病人信息，且在病人检查前完成收费，相应的系统交互过程见图3b。

        对比图3agUb可以发现，三个系统的消息交互过程都发生了变化：HIS不需再发送A04消息给RIS；EMR在下达检查申请后发送PD3消息给HlS，发送AO4消息给RIS；RIS不需发送PO3息，否则会造成重复收费。图3c、d是通过集成平台在集成模式下对应。

        图3a、b的消息交互序列图，从cgud的对照中可以看出各系统的集成接口和流程没有任何变化，各系统不用作任何调整，只需在集成平台处作如下修改即可完成流程调整：接收到来自HIS的AO4消息后，不发送至RlS；接收到来自EMR的O01消息后，先发送P03至HlS，再依次发送AO4~nO01给RtS：接收到来自RIS的P03息后，不发送给HlS，直接忽略。

5 讨论
        目前在国内应用的医院信息系统中支持HL7等标准通讯协议的非常少，如基于系统间两两集成的模式进行集成，则最先实现标准通讯协议的厂商势必面临实现成本高、边际效益低等问题，这种恶性循环将严重阻碍标准的接纳程度和推广速度。在上述的集成方法中，采用标准通讯协议的系统与集成平台集成后，便可与其他已经与集成平台集成，采用标准或非标准接口的系统交换信息并实现互操作。相对于传统模式，各医院信息系统间不再需要两两集成，单一系统的升级和更换不会影响其他系统，缩短了集成时间，并降低了集成和维护成本。
        由于临床数据集中存储于临床数据中心，并具有统一的数据规范，因此可以实现各种数据的综合利用，确保医护人员在临床决策时尽可能多地获取临床数据，提高效率，减少医疗差错，提高医疗质量。