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第8卷第6期
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全军医疗数据集成与信息共享 平台实现机制研究
刘运成①
杨宏桥②
胡湖①
吕凯进
①
摘 要 针对我国医疗信息系统建设分散、标准不统一、系统异构等特点，如何有效实现“医疗联合体”之间的卫生信息资源互联互通是我国区域医疗信息化建设所面临的重大挑战。结合“全军医疗数据集成与信息共享平台”建设项目，将平台建设的架构设计及其中的关键技术进行了系统性分析。该平台实现了相关医疗机构系统间的无侵入式轻便集成及卫生医疗资源的充分共享，在理论和实践上均对我国大规模开展区域医疗信息化建设具有一定的借鉴意义。 关键词 信息系统集成 IHE XDS SOA Web Services EMPI Doi:10.3969/j.issn.1673-7571.2013.06.008
Research on Implementation Mechanism of the Army Medical Data Integration and Information Sharing Platform / LIU Yun-cheng, YANG Hong-qiao, HU Hu, et al//China Digital Medicine.-2013 8(6): 30 to 34
Abstract In view of the medical information system construction features as "decentralized", "no unified standards" and "heterogeneous systems", how to effectively achieve interoperability of health information resources between "medical associations" is the major challenge that regional health information system construction faces. This paper introduces "The Army Medical Data Integration and Information Sharing Platform" and gives systematic analysis of the platform architecture and key technologies. The platform implements "non-invasive" lightweight systems integration and full sharing of health care resources between medical institutions, which could be significant on China's large-scale regional health information system construction both in theory and practice.
Keywords information system integration, IHE XDS, SOA, Web Services, EMPI Fund project Key State Science and Technology Project (No. 2013ZX03006001)
Corresponding author Information Center of Medical Department of General Logistics Department of the Chinese People's Liberation Army, Beijing 100842, P.R.C.
1 引言
针对我国医疗卫生服务体系中存在的医疗资源配置不均衡、服务质量参差不齐、卫生服务效率不高等一系列社会问题，新医改政策中明确提出将信息化建设作为其“四梁八柱”之一。随着目前医改的逐步推进，我国多数医院基本实现了从医疗管理信息系统（HMIS）到临床信息系统（HCIS）的转化。然而，纵观我国渐进式的医疗信息化发展之路，各医疗机构在不同阶段零散地建设了多个不同的信息系统，且各系统开发商往往根据各医疗机构自身需求，基于不同的开发平台，采用各自熟悉的技术、方案和不同的标准，设计并建立了自成体系的一套信息系统。使各医疗机构之间，甚至同一
基金项目：国家科技重大专项（编号：2013ZX03006001）
①总后卫生部信息中心，100842，北京市海淀区复兴路22号甲3号
②解放军第309医院，100091，北京市海淀区黑山扈甲17号
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医疗机构内部的各系统间存在异构、数据标准不统一、内容不完整、记录不连续等问题，形成了很多“信息孤岛”[1]
，导致病人的诊疗数据仅仅保存在该就诊医院，各医疗机构间的医疗资源、病人及诊疗数据无法实现区域范围内的共享，从而很大程度上增加了病人的医疗费用，降低了医院的服务效率，造成了社会医疗资源的巨大浪费。因此，如何整合区域内各“医疗联合体”之间的卫生信息资源，有效构建医疗数据集成与信息共享平台，实现各医疗机构之间的卫生信息资源互联互通及共享将成为实现我国医改目标的必然途径，具有深远的实践应用意义。
2 相关研究现状
目前，区域医疗信息系统集成与信息共享领域主要存在的问题体现在：缺乏统一的顶层规划、数据集成标准不统一、现有的集成方法对在用系统会形成干扰等。针对这些问题，国内外一些机构及学者对区域医疗系统集成展开了相关研究工作。美国医疗卫生信息与管理系统协会（HIMSS）和北美放射医学协会（RSNA）联合制定了集成化医疗企业技术框架（IHE，Integrating the Healthcare Enterprise）[2]
。在解决信息系统集成时并没有形成新的标准，而是对如何通过现有集成标准（DICOM、HL7等）实现医疗环境中各工作流程进行了规范说明，进而形成不同医疗系统之间的集成解决方案。
在我国，“全军医疗数据集成与信息共享平台”是一个典型的区域医疗信息系统集成项目，此项目是军队卫生信息化建设项目的重要组成部分。在我国全军现有医院、门诊部、
干休所等医疗卫生机构信息系统的基础之上，旨在建成符合军队医疗工作实际和发展趋势的全军医疗数据集成中心和全军卫生信息共享交换平台，包括军人就诊信息索引、数据集成安全网关及部队医院相应的业务系统，对上能与总后卫生部卫生数据中心系统对接，对下能整合全军范围内医疗卫生服务机构的医疗数据，有效整合社区卫生服务业务系统、医疗卫生业务应用系统，形成一个互联互通的医疗卫生业务协作网络，实现全军范围内的卫生信息一体化，提升军队医疗机构之间医疗卫生信息资源的共享、医疗协同和公共卫生服务的整体水平；并最终以军人诊疗记录为核心，实现对全军广大官兵终身连续健康服务与健康管理。
因此，结合全军医疗数据集成与信息共享平台项目，对实现区域医疗信息化集成的总体架构及其中的若干关键技术进行详细分析，以对相关实践起到借鉴意义。
3 集成平台总体架构研究
面向服务的体系架构（S O A ,S e r v i c e O r i e n t e d Architecture）是由Gartner于1996年正式提出。它是一种可以根据用户需求，通过网络实现松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用的软件体系架构[3]
。这种松散耦合的关系使基于SOA开放式的架构具有编码灵活性、支持多种客户类型、易维护、强伸缩性和高可用性等特点，这为大规模信息系统的建立、集成与运维均带来了全新的设计和应用理念[4]
，具有极强的灵活性。
医疗数据集成与信息共享平台的建设需综合运用计算机技术、网络技
术和通讯技术，充分发挥当前云计算技术和大数据技术的优势，以现有的信息资源为基础，遵循统一标准，逐步建立和完善全军医疗卫生数据集成中心、实现医疗服务机构数据共享。通过搭建医疗卫生数据中心和数据交换平台，开发与整合集医疗服务、保健、慢病管理、疾病监测、疫情报告、绩效考核、业务监督、医院管理等多种功能为一体高效、快速、通畅的卫生信息网络平台，从而支持终身健康服务和集团化运营管理、支持数据分析和领导综合决策，节约全军卫生资金投入，提高军队对卫生资金的利用效率和效果，提高军队医疗卫生业务的综合监督管理能力，实现军队卫生管理的科学化、规范化和现代化，推动军队医疗卫生体制的深化改革。
区域医疗数据集成与信息共享平台架构是基于SOA开放式的结构，基于服务的功能组件化，采用统一的协议、松散耦合的接口定义、标准化的数据转换、统一的安全保障、标准化的流程自动管理，按照HL7、DICOM和IHE等标准与规范构建医院Web Service开发中间件，交互两边某一方的改动并不会影响到另一方，实现区域内医疗机构间信息的“互认”与“互操作”。以服务架构包装现有系统及功能，无缝集成复杂的医疗卫生信息应用系统，不需要对现有系统进行干预，很好地保护了医院的原有投资，能高效、快速地实现区域内的医疗机构信息共享，同时降低了异源异构的医疗卫生信息共享对数据标准化的依赖程度，使其在数据标准相对缺乏时也成为可能，提供更大的灵活性，减少信息集成开支。在此SOA共享平台的基础上，可加速实现“一卡通”、双向转诊、居民健康档案、远
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程医疗、网上预约等增值服务功能，从而以信息技术促进医疗卫生服务质量和效率的提高。
基于上述系统架构设计，区域医疗数据集成平台的基本集成原理如图1所示。
基于SOA架构建设全军医疗数据集成与信息共享平台，采用统一的协议、标准化的数据转换、统一的安全保障，连接医院、门诊部、干休所和相关部门，实现医疗卫生行业的数据采集、汇总、存储和交换共享，为全军医疗卫生信息共享和协作奠定相应的基础条件。
4 关键实现技术要点分析
结合长期以来从事大型医疗信息系统集成的成功经验，采用平台化、组件化的设计方法，按照面向服务的架构（SOA）原则和Web Service协议，建立基于IHE和分布集中式的数据中心，保证平台的可组合性、重用性、开放性和扩展性。实现无侵入式的应用集成、统一的安全管理、统一的Web Service协议与接口、标准化的数据转换、自动的流程管理，以及个性化的门户（Portal）集成界面，同时达到实用性、可操作性、可靠性、可维护性强的
目的，建立以人为本、以服务患者为中心的区域信息共享系统。将分别从数据层次和服务层次对区域医疗数据集成平台实现的关键技术进行分析。
4.1 数据的联邦存储模型设计 各个医疗单位及结构各异的医疗数据分散于不同的医疗信息系统中，因此，实现数据的整合是医疗资源共享和应用集成的必然前提。但由于我国医疗信息化的逐步建设过程相对分散，不同应用系统所采用的技术及应用平台不尽相同，给医疗机构的数据集成带来了一定的困难。因此，需要一种功能完善的医疗数据集成系统，既能集成传统数据库中的结构化数据，还应能实现数据源的即插即用，以满足SOA架构模式对数据集成的灵活性要求。
针对区域内各医疗机构数据量巨大、共享程度广泛、时效性强、安全性高等特点，在国内医疗卫生信息共享平台建设中可以应用联邦存储模型 （Federated Model），即采取集中和分布式相结合的方式存储医疗联合体间的各类数据。其中，需要准确可靠并且信息量大，但并无频繁共享的数据采用分布式设计，以满足不同医疗机构间的广泛共享需求。健康档案基本数据（如处方、医嘱、住院病历、检
验检查报告等）和卫生统计数据（健康卡、疾病、医疗资源、工作量等）等采用集中式与分布式相结合的存储策略，不需要创建庞大的中心数据库，节省了大量的成本与时间，同时相对于集中的数据库而言，维护十分方便。
由于医疗机构中实际运作的数据源绝大多数是关系型数据库，因此数据集成主要是针对关系类型数据库。基于XML的医院信息系统数据集成从数据集成的实际应用出发，利用XML
提供一个统一的数据操纵接口。XML Schema作为全局数据模型，XQuery 作为统一的数据源操作转换语言。结果以XML格式输出，统一格式的查询结果可以供应用程序和系统共享。基于XML的医院信息系统虚拟数据库主要由集成服务管理器、查询处理器、包装器三部分组成。
集成服务管理器：通过集成任务定义机制，对集成数据源的元数据、局部视图和全局视图的管理，为包装器和数据操作处理器服务。数据操作处理器：根据用户提交的数据请求，对于查询请求和操纵请求分别进行不同处理，并以XML的方式返回结果。包装器：负责与底层数据源交互，包装异构的数据源，实现数据位置和访问的透明性，对关系数据库使用标准
SQL进行数据操作（见图2）。
图2 虚拟数据库的建立
图1 集成原理示意图
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4.2 医疗信息服务的Web Services集成 在数据层集成的基础上，医疗信息集成基础结构必须以一种通用的方式为医疗信息系统提供操作这些数据的接口和逻辑。面向服务的集成（Service-Oriented Integration， SOI）将传统的集成对象与开放的、高灵活性的Web Services整合在一起。面向服务的集成提供了一个抽象的接口，通过这些接口，医疗信息系统可以进行交互，而不是使用底层的协议和自定义的编程接口，来规定系统如何与其它系统进行通讯医疗信息只需要以服务的形式出现，选择与该服务交互的其它系统，能够简单发现那些服务，并且在运行时或设计时与这些服务绑定。
Web Services结构如图3所示，其中，服务发布者利用WSDL(Web Services Description language)来描述具体的服务，进而在注册中心UDDI (Universal Description Discovery and Integration)发布。服务请求者通过SOAP (Simple Object Access Protocol)协议搜索并定位到所需服务，进而可以通过Web调用相应的应用程序。目前，Web Services标准的成熟应用为SOA架构的广泛落地和实现提供了基础条件。
4.3 跨区域跨机构医疗信息共享实现机制 随着我国医疗体制改革进程的加快，多个“医疗联合体（域）”（Clinical Affinity Domain）内的各医疗机构对域内、域间信息整合的需求日益强烈，尤其希望通过协作共享的方式实现病人医疗文档的跨
区域跨机构共享。基于各国发展区域医疗信息共享交换需求与建设中遇到的一些技术问题，IHE于2004年首次颁布了跨企业级文档共享技术框架（Cross-Enterprise Document Sharing, XDS [5]
）。XDS 技术框架文件提供了同一个“医疗联合体”中的不同机构间统一的文档管理和分享的标准，详细定义了应该如何共享和交换病人医疗信息，为解决互操作性问题提供了标准化的规范和有效方案。XDS主要支持的文件类型包括简单文字（txt）、影像（如DICOM图像）、扫描图像、PDF格式、HL7 CDA（结构化的词汇编码型的临床信息）、视频/音频、微软 Word 或 RTF格式等。
X D S 技术框架的基本理念主要是通过ebXML标准实现共享文档的注册、查询和提取[6]，它从逻辑上划分文件存储库和文档注册中心，用于共享交换的文件存储库采用分布式存储，而对其索引信息采用集中式发布和注册。在全军医疗数据集成平台建设项目中所设计的跨文档共享机制如图4所示。
其中所定义的主要角色及相关动作分别为：文档源（D o c u m e n t Source）：负责生成医疗文档，并提供/注册到“文档存储库”。图中显示，医疗文档的信息可以来源于不同的医院内部PACS、HIS、EMR
等各类医疗信息系统。文档存储库（Document Repository）：主要存储病人医疗文档，文档由“文档源”提供/注册，并提供给“图像浏览器”供文档消费用户提取。文档注册中心（Document Registry）：主要用来集中存放区域医疗文档的元数据信息。医疗文档元数据由“文档存储库”注册到“文档注册中心”，“文档注册中心”索引这些信息后提供给“图像浏览器”查询。
图3中，文档注册中心采用IHE X D S 标准规范建立中央集中的医疗档案数据索引（XDS RLS - Record Locator Services），能保证患者数据的完全和快速认证与提取。RLS 采用发布和订阅模式，创建文档存储库，建立文档的主索引，支持快速的文档检索和查询。经过这样的设置，医疗人员可以方便快捷地找到病人的检查结果和过往病史，有利于及时快速地诊断疾病和确定治疗方案，为区域医疗建设提供信息共享的解决方案。
图像浏览器（D o c u m e n t Browser），文档消费用户通过“图像浏览器”查询感兴趣病人的注册文档索引，然后可以根据查询结果从对应的“文档存储库”中提取出相应病人的医疗文档。
4.4 病人主索引系统
由于各医疗机构
图3 Web Services结构
图4 跨机构文档共享实现机制
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作者：刘运成， 杨宏桥， 胡湖， 吕凯进
作者单位：刘运成,胡湖,吕凯进(总后卫生部信息中心，100842，北京市海淀区复兴路22号甲3号)， 杨宏桥(解放军第309医院，100091，北京市海淀区黑山扈甲17号)
刊名：
中国数字医学
英文刊名：China Digital Medicine
年，卷(期)：2013(6)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/0418003.html,/Periodical_zgszyx201306009.aspx