（管理科学与工程专业论文）基于业务流程执行语言的医疗信息系统集成研究.pdf

中国科学技术大学研究生学位论文 致谢 本论文是在导师吴春旭老师的悉心指导下完成的。在课程学习和论文研究过 程中，得到吴老师的精心指导和谆谆教诲。吴老师丰富渊博的专业知识、严谨求 实的治学态度，使我获益良多、终生难忘。生活中，吴老师为人坦诚、热情真挚， 纯洁高尚的人格魅力对我产生了深远的影响，时刻鼓励我在人生的道路上不断前 进。在此，我向吴老师致以最诚挚的谢意，感谢吴老师给予我学业上的悉心指导 和培养，给予我生活上的细致关怀与照顾。 在论文工作中还得到了黄向平，郭磊和王名茗等同学的支持与帮助，在这里 一并表示感谢。 此外，感谢家人在我学习期间所给予的精神上的鼓励和生活上的照顾。 最后，感谢全体评审专家和答辩老师们给予的支持和帮助。 谢谢! 傅建兵 2 0 0 6 年3 月3 日 中国科学技术大学研究生学位论文 中文内容摘要 随着国民经济的快速增长，人们对医疗服务质量的要求日益增长。医疗信息 化成为了各个医疗院所、机构和厂商所关注的核心问题。在医疗信息化过程中， 出现了各种面向特殊应用的信息系统如h i s 、r i s 和p a c s ，以及用于数据采集、 样品化验和医疗成像的多种医疗设备。这些系统和设备之间如何实现有效的数据 交互、资源共享，则是医疗信息系统集成的最初目标。然而，正如企业应用集成 一样，系统集成已不单是处于没有信息孤岛的数据整合，而且还要同时面向于更 高层次的流程整合。 基于上述考虑，本文在对i h e 和b p e l 4 w s 的研究基础上，提出一个医疗信 息系统集成方案，最终目的是为病患提供更有效、更高质量的医疗服务。i h e 为 医疗信息系统集成技术提供流程导向的标准框架，强调医疗业务的流程最佳化设 计以提高效率。w e b 服务技术中b p e l 4 w s 用于流程集成，将流程的编排和设计 以及流程的执行与监控等功能都独立出来，实现对医疗流程的管理，同时提供了 向异构环境下跨医疗院所集成的支持。集成方案中还涉及到对遗留的医疗设备和 医疗信息系统的考虑。 文章首先分析医疗信息系统集成的需求和现状及集成的相关标准，然后基于 分析中集成所面临的问题，使用w e b 服务技术设计一个集成系统框架，接下来 使用b p e l 4 w s 对i h e 中的医疗工作流程进行编排，进而实现i h e 医疗工作流 程的b p e l 4 w sw e b 服务建模。文章最后给出一个医疗流程的b p e l 4 w s 实例。 关键字 企业应用集成，医疗信息系统集成，i h e ，w e b 服务技术，b p e l 4 w s 中国科学技术大学研究生学位论文 a b s t r a c t t h er e q u i r e m e n to fh e a l t h c a r es e r v i c ei n c r e a s e sd u et ot h eq u i c k l yg r o w t ho f g d p d i g i t a lh o s p i t a lt u m st ob et h ek e yi s s u eo fh o s p i t a l sa n dh e a l t h c a r es e r v i c e p r o v i d e r h e a l t h c a r ei n f o r m a t i o ns y s t e m ss u c ha sh i s ，r i sa n dp a c s ，a n da c q u i s i t i o n m o d a l i t yc o m eo u ta n ds h o u l db ei n t e g r a t e d t h ed a t ae x c h a n g ea n di n f o r m a t i o n s h a r i n ge a c ho t h e ra r et h eo r i g i n a lp u r p o s e h o w e v e r ，t h ei n t e g r a t i o ns h o u l dn o to n l y a i mt ot h ed a t ai n t e g r a t i o nw i t hn oi n f o r m a t i o ni s l a n d ，b u ta l s ot h ep r o c e s si n t e g r a t i o n ， j u s ta st h ee a i c o n s i d e r i n gt h e s ep r o b l e m s ，t h et h e s i sp u t sf o r w a r das o l u t i o no ft h ei n t e g r a t i o n o fh e a l t h c a r ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，w h i c hi sb a s e do nt h ei h ea n db p e l 4 w s t h r o u g h t h ep r o c e s so r i e n t e dt e c h n i c a lf r a m e w o r kf o ri n t e g r a t i o n ，i h em a k e st h eh e a l t h c a r e p r o c e s s e so p t i m i z e da n dm o r ee f f i c i e n t b p e l 4 w si nw e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r e i s a b l et oi m p l e m e n tt h ep r o c e s si n t e g r a t i o n ，a n ds e p a r a t et h ew e bs e r v i c eo r c h e s t r a t i o n ， e x e c u t i o na n dc o n t r o lo fp r o c e s s e sf r o mt h eh e a l t h c a r ei n f o r m a t i o ns y s t e m ss ot h a ti t s e a s i e rt om a n a g et h eh e a l t h c a r ep r o c e s s e s b p e l 4 w sa l s os u p p o r t st h ei n t e g r a t i o n b e t w e e nh o s p i t a l s t h es o l u t i o nt a k e st h el e g a c ya p p l i c a t i o n sa n dm o d a l i t i e s t h et h e s i sa n a l y s e st h ec u r r e n td e m a n do fi n t e g r a t i o no fh e a l t h c a r ei n f o r m a t i o n s y s t e m sa n dr e l a t e ds t a n d a r d sa tf i r s t t h e nu s i n gt h ew e b s e r v i c e sw eb u i l das y s t e m f r a m e w o r ko fi n t e g r a t i o nb a s e do nt h ea n a l y s i s a f t e rt h a tt h ei h ep r o c e s s e sa n d w o r k f i o w sa r em o d e l e dt om e d i c a lw e bs e r v i c ew i t hb p e l 4 w s ab p e i a w ss a m p l e o fh e a l t h c a r ew o r k f l o wi si n t r o d u c e da tt h el a s t k e y w o r d s e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，i n t e g r a t i o no fh e a l t h c a r ei n f o r m a t i o ns y s t e m ， i h e ，w e bs e r v i c e s ，b p e l 4 w s 4 一 中国科学技术大学研究生学位论文 一引言 1 研究背景 随着国民经济水平逐渐的提高，人们对医疗质量的要求与日俱增。如何通过 医院信息化提供一个高质量的医疗服务已经成为当今医疗产业努力的目标。 然而，在医院整体信息化的构建和实现过程中，不可避免地需要包括多种不 同来源的、涉及不同处理过程的医疗信息系统。由于这类系统和应用软件通常是 异构的、相对独立和多中心运行的，其直接的后果是所谓信息孤岛( i n f o r m a t i o n i s l a n d ) 现象的产生，即在不同的专业信息系统和应用软件间存在数据传递过程 障碍以及数据访问格式的不兼容。这样就出现了医疗信息系统集成的需求。 1 1医疗信息系统集成现状 医疗信息系统集成的需求，具体有三种类型：1 ) 采用的医疗信息系统与许 多已购置的支持或不支持标准医疗通信标准的医疗设备之间的数据交互，2 ) 医 疗信息系统与医院其它信息系统，以及3 ) 医院与医院或其它部门机构或相关企 业之间的整合。 例如在医院放射科，存在两个具有相当专业性和特殊性的信息系统，即p a c s ( p i c t u r ea r c h i v i n ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，影像存档及通讯系统) 和r i s ( r a d i o l o g yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，放射科信息系统) 。同时，放射科还必须面对来 自不同厂商的影像采集设备和影像处理设备( a c q u i s i t i o nm o d a l i t y ) 。首先要解决 的是这些设备与信息系统如何进行交互和数据通信。而作为构成放射科以及医院 整体信息化环境的组成部分，p a c s 系统和r i s 系统除必须实现其相互间流程集 成和数据通信外，还应该解决与h i s ( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，医院信息系 统) 以及医院信息化环境中其它医学信息系统间的流程整合和数据交互。此外， 转院过程中包括病人信息等数据的电子病历( e l e c t r o n i cp a t i e n tr e c o r d ，e p r ) 交 换和业务流程的整合发生在两个医院之间。而医院和医疗保险机构等的合作也是 医疗信息化发展的必然，这之间同样需要集成以实现之间的数据交互和流程整 r 二 0 中国科学技术大学研究生学位论文 医疗信息系统集成过程中必然会遇到诸多困难，即要面临着各式各样的遗留 系统，同时也要考虑异构环境下的集成问题，而且作为一个特殊行业，医疗信息 系统的集成时还要涉及行业通信标准，集成规范等一系列因素。 ( 1 ) 遗留医疗设备、系统的集成 许多医院目前所使用的医疗设备并不支持医疗通信标准，而且这些设备在未 来一段时间内将继续存在并被使用。一些大型医疗信息系统在某些医院中经过多 年实施，已经具备一定的规模。而这些遗留系统绝大多数都是基于一些医疗厂商 的专有( p r o p r i e t a r y ) 技术和平台，不符合开放的、以行业标准为基础的技术趋 势。只能与同一厂商的其他系统集成，而不利于集成其他厂商的遗留系统或符合 标准的医疗信息系统。 ( 2 ) 流程集成的设计与实现 集成化医疗企业( i n t e g r a t i n gt h eh e a l t h c a r ee n t e r p r i s e ，i h e ) 【1 】为医疗集成 提供流程导向的标准集成框架，对于集成方案只要求能符合集成测试即可，却未 规定系统的集成如何设计与实现。因此许多遵循i h e 集成规范的医疗信息系统 并没有将执行流程的控制组件独立出来，也没有包括流程的设计和控制管理机 制。前者在今后如果出现流程扩展、更高层次的系统集成时需要对原有系统进行 修改；后者将导致流程上某个步骤发生错误将难以查出甚至无法定位。因此，这 样的集成方案不够灵活，无法扩展。 ( 3 ) 异构环境下的集成 目前医疗信息系统集成主要针对组织内部，处在医院内部网络环境中。如果 今后要面对跨医疗院所的集成时，必然要涉及到包括内部网络( i n t r a n e t ) 和外部 网络( i n t e r n e t ) 的异构环境( h e t e r o g e n e o u se n v i r o n m e n t ) 。因此医疗信息系统的 集成必须提供对日后异构环境下系统集成的支持。 1 2企业应用集成中的w e b 服务技术和b p e i a w s 医院作为一个企业，其信息系统集成可以参考e a i ( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o n ，企业应用集成) 的相关技术。企业应用集成就是将基于各种不同平 台、用不同方案建立的异构应用系统集成起来。企业应用集成技术在今天被认为 是企业获得成功的关键所在。将一个机构的所有信息资源集成到一个无缝的、并 中国科学技术大学研究生学位论文 列的、易于访问的企业资产中，这样可使一个功能强大的企业资产运作起来就像 一个虚拟的单一系统。企业应用集成通过建立底层结构来联系横贯整个企业的异 构系统、应用、数据源等，满足在企业重要的内部系统之间无缝地共享和交换数 据的需要【2 j 。 作为e a i 解决方案的一个理想的候选者，w e b 服务技术提供了一个分布式 的计算技术，用于在i n t e r n e t 或者i n t r a n e t 上通过使用标准的x m l 协议和消息 格式来展现商业应用服务。w e b 服务技术通过使用标准的x m l 协议，使得w e b 服务平台、语言和发布者能够互相独立，从而消除了传统e a i 解决方案( 如 c o r b a 和d c o m ) 中的互用性问题【3 】。 不同的应用系统以w e b 服务的形式来发布它们的业务功能，因此可以使用 统一的标准方式( 通过w e b 服务) 来访问遗留系统和新开发应用的功能。这种 标准方式很重要，因为通常大多数企业存在着很多需要集成的应用。但如果仅仅 是开发w e b 服务并把这些功能发布出来还不够，还需要一种把这些功能按正确 的顺序组合起来的方法来定义使用这些w e b 服务的业务流程。由于业务流程通 常易于变化，为了很容易的修改这些业务流程，必须采用一个简单直接的方式来 定义这些业务流程。 这正是b p e l 4 w s 4 j ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o r 、耽bs e r v i c e ， w e b 服务业务流程执行语言) 的优势所在。面向业务流程的e a i 需要使用一个 相对简单的方式来描述如何把w e b 服务组合成业务流程。当然，如果描述的同 时也能够执行，这样不但可以定义一个抽象的业务流程，而且完成了一个可执行 的业务流程规范。b p e l 4 w s 正是这样的语言。实际上，它是第一个拥有以下特 征的语言：( 1 ) 允许同时定义抽象的业务过程和可执行的业务过程；( 2 ) 受到大 多数公司的支持；( 3 ) 存在可执行这些业务过程语言的软件( b p e l 4 w s 执行引 擎) 和开发工具( b p e l 4 w s 设计工具) 。 2 论文工作背景，研究动机和论文结构 作者在论文研究过程中，参加了柯达公司的“p a c s 连接系统d vg a t e w a y ” 项目。项目中实现了m o d a l i t y 与r i s ，m o d a l i t y 与p a c s 的系统互连，满足了目 前这些医疗信息系统间数据交互的需求。该系统实现了非标准m o d a l i t y 的系统 集成，提供了对遗留医疗设备的支持；标准的d i c o m 通信协议也使得异构环境 中国科学技术大学研究生学位论文 下的集成成为可能。然而，正如前文所述，系统中实现了部分医疗流程的集成， 集成的医疗流程却分散在这些系统的各个模块中，并没有独立出来，从而无法进 行流程的管理和监控。如果某个流程发生变化，可能涉及到该流程的系统都要进 行修改和重编译，甚至必须重新开发设计。如何提供一种改进的医疗信息系统集 成方案，以避免类似情形发生，并对更高层次的集成提供扩展即成为论文的研究 动机。 论文着眼于医院这类特殊企业，对于信息化建设过程中医疗信息系统发展 现状与集成需求，基于企业应用集成中w e b 服务组合技术b p e l 4 w s 的思想， 提出了一个医疗信息系统集成方案。方案中依据i h e 集成规范，使用w e b 服务 技术构建了一个集成系统框架，b p e l 4 w s 技术用于实现该架构的流程集成，包 括流程设计、执行和监控等流程管理功能，从而优化医疗流程，提高服务质量和 效率。本文对医疗信息化建设过程中医疗信息系统开发和集成以及医疗标准的推 广都具有一定的指导意义。论文是如下安排的： 本章中分析医疗信息信息化的背景和现状的同时，说明了医院这类特殊企业 的应用集成需求。而企业应用集成中的w e b 服务技术和b p e l 4 w s 为医疗信息 系统集成提供了契机。 第二章分析了医疗信息系统集成现状和i h e 技术框架。 第三章分析了企业应用集成最新进展，以及用于企业应用集成的w e b 服务 技术和b p e l 4 w s 。 在第四章中，提出一个基于b p e l 4 w s 的医疗信息系统集成方案。该方案使 用w e b 服务技术和b p e l 4 w s ，依据i h e 集成规范实现了医疗信息系统集成。 本章中还说明了i h e 技术框架中医疗工作流程的b p e l 4 w sw e b 服务建模过程。 第五章中，我们以一个实例来说明流程的b p e l 4 w sw e b 服务建模和医疗信 息系统集成的实现。 最后一章对全文进行总结并分析医疗信息系统集成的发展趋势。 3 主要工作和创新之处 本论文中作者的主要工作和创新之处： ( 1 ) 分析了医疗信息系统集成现状； ( 2 ) 对i h e 技术框架的研究； 中国科学技术大学研究生学位论文 ( 3 ) 分析了企业应用集成的最新进展，对w e b 服务技术中的b p e l 4 w s 进行研 究； ( 4 ) 基于上述分析研究提出了一个医疗信息系统集成方法； ( 5 ) 对i h e 技术框架中的医疗工作流程进行b p e l 4 w sw e b 服务建模与实现。 中国科学技术大学研究生学位论文 二 医疗信息系统集成 医疗信息系统 1 1医院信息系统 医院信息系统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，h i s ) 就是利用计算机和通信 设备来实现医院内的病人护理和管理相关信息的采集、存储、处理、检索和通信， 以满足所有授权用户需求。其主要功能包括：( 1 ) 管理医院的临床和患者护理活 动，如门诊挂号与收费、住院患者管理、处方管理，检验管理、手术室管理等； ( 2 ) 医院行政管理，包括财务、人事、薪水、床位统计等：( 3 ) 实现医疗活动 和医疗质量的监控。一个完全意义上的h i s 应该能够( 1 ) 将数据协调地存储在 一个中心数据库里；( 2 ) 让被授权使用者随时随地存取数据；( 3 ) 处理其它一些 协同事务【5 j 。 h i s 具有多重性、实时性、多任务等特点。各个部门系统之间既其有相关性 又具有独立性。整个系统具有相当数目的数据共享，数据具有一定的实时性，更 新频繁。 目前h i s 面对的主要是文字和数字信息，离管理医院所有活动的目标还有很 大距离。所面临的主要技术问题有：( 1 ) 医疗保险系绕与h i s 的互联，技术难点 在于共享医疗资源，需要标准化的电子病历( e p r ) ，国际上尚未解决；( 2 ) 医 院经营管理模式逐渐多样化，对h i s 提出新的费求；( 3 ) 门诊信息系统；( 4 ) 住 院系统，尤其是病房医生工作站；( 5 ) 与放射科信息系统( r a d i o l o g yi n f o r m a t i o n s y s t e m ，r i s ) 、影像存档及通讯系统( p i c t u r ea r c h i v i n ga n dc o m m u n i c a t i o n s y s t e m ，p a c s ) 整合的集成化系统。 应该说广义的h i s 是包含r i s 和p a c s 的。但是通常我们提到的h i s 仅是 一种医院的管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，m i s ) ，是狭义的 h i s 。1 6 j 中国科学技术大学研究生学位论文 1 2放射科信息系统 r i s 6 】是医院信息系统中非常重要的一个组成部分，它处理的是文字信息， 用于支持放射科的诊断与信息管理。它旨在减少管理中的开支，改善放射科检查 的质量。r i s 统管放射科的患者信息以及收费情况、检查过程描述以及时间设定、 诊断报告，患者来访时间安排、胶片存放及检查室的时间安排。r i s 对于h i s 独 立但又与之有一定的联系，部分r i s 是作为h i s 中多个子系统之一而存在的。 r i s 的主要功能包括：患者登记，预约时间，诊断报告，处理患者图片夹的记录， 管理患者，检查以及检查资源的状态，创建、格式化以及存储诊断报告和数字签 名，追踪图片夹，维护实时的收费信息，进行文档与统计的分析。 1 3影像存档和通信系统 p a c s 7 】是对医学图像信息进行数字化采集、存储、管理、传输和重现的系 统。p a c s 是在2 0 世纪8 0 年代初，由于数字成像设备的出现和信息技术( 如存 储设备、网络、高分辨率显示器及软件技术) 的发展而出现的。p a c s 主要分为 医学图像获取、大容量数据库存储管理、图像显示和处理、数据处理库管理及用 于传输影像的局域或广域网络等5 个单元。从名字上可以看出，p a c s 主要完成 医学图像的存档及通信，其主要功能是，利用计算机系统代替传统的胶片图像记 录、胶片和报告的库房存储、检查图像的人工传递、在显示设备上重现图片。p a c s 充分利用了计算机、网络的特点，将医学图像进行数字化处理，通过网络进行传 输，利用显示设备重现图像。 2 医疗通信相关标准 为了方便医疗信息系统之间的数据交互，出现了一些医疗通信标准如h l 7 ( h e a l t h c a r el e v e l7 ) 标准和医学数字图像与通信标准( d i g i t a li m a g i n ga n d c o m m u n i c a t i o no fm e d i a l ，d i c o m ) 。 ( 1 ) h l 7 h l 7 ( h e a l t h c a r el e v e l7 ) 组织成立于1 9 5 7 年3 月，是由一个消费者和销售 商共同组成的委员会发起的。该委员会的目的在于创立一个用于在医疗环境中， 特别是医院应用环境中电子数据交换的标准。简化多个销售商之间计算机应用的 中国科学技术大学研究生学位论文 接口实现。h l 7 标准定义了标准的字符数据消息格式。标准的重点在于数据的格 式以及在医疗信息系统中交换关键文本数据的协议。h l 7 组织的成员几乎包括了 美国所有的医疗产品供应商。h l 7 在1 9 9 4 年推出v e r s i o n 2 2 版；1 9 9 7 年推出 v e r s i o n 2 3 版：2 0 0 0 年底发布v e r s i o n 2 4 版本；2 0 0 3 布了v e r s i o n 2 5 版。目前的 最新的版本为3 o 。 事件触发机制是h l 7 通信标准的主要思想。h l 7 定义了a d t ( a d m i t ， d i s c h a r g ea n dt r a n s f e r ，入院、出院和转院) 、指令、查询、财务、观察报告、医 学记录、时间安排、病员护理等一系列事件消息。h l 7 定义的消息格式如图2 1 所示【8 1 。 图2 1h l 7 消息格式 ( 2 ) d i c o m 美国放射协会( a m e r i c a nc o l l e g eo fr a d i o l o g y ，简称a c r ) 和设备制造商有 关组织电气制选商协会( n a t i o n a le l e c t r i c a lm a n u f a c t u r e sa s s o c i a t i o n ，n e m a ) 于 1 9 8 3 年联合成立了一个委员会，开发“数字成像与通信”标准a c r n e m a 3 0 0 ， 其宗昌是：( 1 ) 促进数字图像信息间的通信，而不管提供这些信息的设备由何厂 商制造，也不管信息以何种数据格式来表达：( 2 ) 便进一步开发和扩展p a c s 系 统，使与医院中的其它信息系统连接：( 3 ) 建立一个诊断信息数据库，让分布在 各地的各种设备访问共享。联合委员会于1 9 8 5 ，1 9 8 8 年先后推出了 a c r n e m a 3 0 0 8 5 ，a c r n e m a 3 0 0 8 8 两个版本( 俗称a c r n e m a l 0 和 a c r n e m a 2 0 ，统称a c r n e m a ) 。以后于1 9 9 3 年推出n e m a p s 3 ：医学数字 中国科学技术大学研究生学位论文 成像与通信标准( d i g i t a li m a g i n g a n dc o m m u n i c a t i o ni nm e d i c i n e ，d i c o m ) 。19 9 6 年和1 9 9 9 年又推出了d i c o m 的新版本( p s 3 x 1 9 9 6 及p s 3 x 1 9 9 9 ) 。目前版 本为2 0 0 3 年发布的d i c o m 3 0 。 在作为通信的d i c o m 标准中，任何通信过程都是通过各种服务类来实现的。 d i c o m 服务类是以客户机n 务器模式来进行的，其中客户端称为s c u ( 服务类 用户) ，服务器端称为s c p ( 服务类提供者) ，s c u 主要激发服务，s c p 主要执 行服务【9 , 1 0 】。 仅仅有h l 7 和d i c o m 是不够的因为他们不能保证不同厂商的系统在流程 上的连通性，这两个标准是从词法上定义数据交换的格式、触发事件。任问厂商 都不可能覆盖全部标准规定的范围，因此需要一个整合流程的框架、以h l 7 和 d i c o m 作为互连标准，使不同厂商的设备和信息系统连接起来，这正是i h e 的 目标。 3 集成化医疗企业 i h e 是一项由北美放射医学协会( r a d i o l o g i c a ls o c i e t yo fn o r t ha m e r i c a ， r s n a ) 和医疗信息与管理系统协会( h e a l t hi n f o r m a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m s s o c i e t y ，h i m s s ) 领导的一个组织。i h e 的目的在于解决医疗产业中软硬件沟通 的问题，以整合软件与硬件的技术提供流程导向的标准架构，使不同的造影仪器 制造商、系统厂商、医院等彼此间能够经由一套共通的语言，在现有标准协议的 基础上，根据不同功能的造影仪器在医疗环境中扮演的角色，要求各家厂商开发 的各项造影仪器设备与医疗信息系统间皆提供i h e 的接口，使各项软硬件于医 疗信息环境中都能即插即用( p l u ga n dp l a y ) 。并且，希望通过i h e 集成模型( i h e i n t e g r a t e dp r o f i l e s ) 如流程安排机制的导入，使整体业务进行时更为顺畅，强调 医疗业务的流程最佳化设计，提高效率，最终目的为病患提供更有效、更高质量 的医疗服务【。 3 1角色 i h e 角色( a c t o r ) 是i h e 定义的一个基本概念，用于表示构成医院信息化 流程的医学信息系统或信息系统的功能模块或组件，是i h e 定义的医疗工作流 程集成或系统功能执行过程中特定行为及功能单元，i h e 角色在医疗工作流程 一1 3 中国科学技术大学研究生学位论文 中，作为信息或数据的产生、采集、管理等操作的相关系统或功能执行节点，构 成i h e 集成模型的基础环节。i h e 技术架构的角色命名定义不一定代表了在实 际情形中的系统或功能模块的命名或称呼，而是作为这些功能和行为执行节点的 一个抽象。此外，在i h e 技术架构中，一个角色可以出现在不同的i h e 集成模 型中，也可以支持个或多个i h e 事务( i h et r a n s a c t i o n ) 执行，构成不同的医 疗工作流程或功能执行过程。 在2 0 0 5 年发布的i h e 放射学技术架构( i h er a d i o l o g yt e c h n i c a lf r a m e w o r k r e v i s i o n6 0 ) 中，定义了2 5 个角色，它们涉及了放射科信息化环境常规工作流 的基本操作和处理环节，诸如科室系统检查安排处理( d e p a r t m e n ts y s t e m s c h e d u l e r o r d e rf i l l e r ) ，报告产生( r e p o r tc r e a t o r ) 、读取( r e p o r tr e a d e r ) 和 管理( r e p o r tm a n a g e r ) ，影像采集( a c q u i s i t i o nm o d a l i t y ) ，影像管理( i m a g e m a n a g e r ) ，影像显示( i m a g ed i s p l a y ) ，影像后处理管理( p o s t p r o c e s s i n gm a n a g e r ) 等，同样也涉及部分与医学影像检查工作流相关的h i s 系统的操作和处理环节， 如检查申请处理( o r d e rp l a c e r ) 、影像报告发布管理( r e p o r tr e p o s i t o r y ) 、全局 性的安全控制节点( s e c u r en o d e ) 和时间同步( t i m es e r v e r ) 等。这些i h e 定 义的角色，多数源于d i c o m 标准和h l 7 标准已经定义和应用的执行角色，但 i h e 技术架构通常赋予其更为细节和明确的内容描述和定义。譬如，a d t 病人 登记( a d tp a t i e n tr e g i s t r a t i o n ) 、检查申请处理等角色源自h l 7 标准已有的类似 定义，而医疗成像设备( a c q u i s i t i o nm o d a l i t y ) 、图像存档( i m a g ea r c h i v e ) 等角 色则源自d i c o m 标准定义的系统执行角色【1 1 , 1 2 , 1 3 】。 3 2事务 i h e 事务是用以描述和表示发生在i h e 角色之间的信息处理或交互过程，通 过这类交互过程，角色间基于d i c o m 标准或h l 7 标准的消息处理机制实现所 要求的信息数据的传递。通常情形下，一个特定的i h e 事务执行过程必定与两 个角色相关联，这种与一个事务执行相关联的两个角色称为角色对( a c t o r sp a i r ) ； 而同样的事务执行可以发生在不同的角色对之间。在i h e 技术架构中，每一个 事务的定义内容包括了对现行标准所定义的特定处理机制的引用，以及相关的信 息处理细节描述和用例等构成。换言之，i h e 定义的发生在角色间的事务处理 中国科学技术大学研究生学位论文 过程，通常即为医学信息系统或信息系统组件间按标准定义的服务或处理机制的 执行和实施过程。而且，i h e 事务定义更进一步强化了这些标准定义的服务和处 理机制在应用方面的特异性，以确保实现系统间更高水平的功能互操作性。 2 0 0 5 年发布的i h e 放射学技术架构中，定义了多达4 9 个事务，覆盖了放射 科常规工作流程执行和影像数据操作流程所需要的主要的集成处理和功能操作 处理，以及部分与影像检查流程相关的医院h i s 域的处理和操作。i h e 定义的上 述事务，多数引自d i c o m 标准定义的服务类和处理机制，但i h e 对这些d i c o m 标准处理机制的应用具有更宽的涉及面和较深的层次，如在涉及r i s 系统的科室 系统检查安排处理与涉及p a c s 系统的医疗成像设备、图像管理或图像存档等 i h e 角色间，i h e 应用d i c o m 标准多个服务类，如设备工作列表( m o d a l i t y w o r k l i s t ) 、设备执行过程步( m o d a l i t yp e r f o r m e dp r o c e d u r es t e p ) 、存储确认 ( s t o r a g ec o m m i t m e n t ) 等，分别定义多个不同执行层面i h e 事务处理过程，应 用于诸如科室系统检查安排处理和医疗成像设备间的信息通讯和处理、医疗成 像设备和图像存档间的信息通讯和处理过程等。也有一部分事务源自h l 7 标准 的处理机制定义，它们主要应用于患者、检查申请和结果信息间的通讯处理过程， 如a d t 病人登记与科室系统检查安排处理间的信息处理及操作过程、科室系统 检查安排处理与图像管理系统间的信息处理及操作过程等( 1 1 , 1 2 , 1 3 】。 3 3集成模型 i h e 集成模型是i h e 技术架构的核心构成，代表着i h e 技术架构中定义的 一套具有共性的流程集成过程或功能性操作的执行方案和规范，可应用于满足医 院信息化环境中特定的临床工作流程或信息系统集成的通讯需求。i h e 定义的每 一个集成模型都相关于一个或相互关联的一组特定的医学信息化环境中的集成 问题，并基于现行的医学相关标准的定义和执行机制建立这类集成问题的处理过 程和解决方案。 i h e 集成模型为医院和医学信息系统提供商之间的沟通和交互提供了一套 通用的技术语汇，使医院或系统提供商都能基于特定的集成模型在一个共通的平 台上描述其需求或产品特征，这一点对于作为i h e 用户的医院尤其有价值，因 为，医院可以将主要的精力关注于其感兴趣的i h e 集成模型及其需求内容，而 中国科学技术大学研究生学位论文 不必先熟悉和确认i h e 技术架构中定义的其它无关的角色和事务。在医院进行 新系统或设备的需求规划或确立现有系统或设备的升级方案时，合理地选择和应 用相关的i h e 集成模型，将有利于确认医院信息化环境中的特定的实际需求在 信息系统的引进或升级完成后的满足程度，譬如在同一个信息化执行环境中协同 工作的两个信息系统能够支持同一个i h e 集成模型，即意味着这个集成模型所 包含的相关集成能力在这两个信息系统间存在实现的基础。 截至2 0 0 5 年，i h e 己定义并发布1 4 个与医学影像学工作流程相关的集成模 型，其包含的内容和定义，已经涉及医院信息化环境中与医学影像学检查相关的 主要流程控制和功能执行过程所要求的角色和事务。这些集成模型，也可视为应 用于放射科不同的信息化流程和数据的功能操作过程的执行方案，这些相互间关 联的集成模型或执行方案，共同构成医学影像学信息化执行的整体运作环境。 不同类型的集成模型间的关联和关系，即是它们相互间协同操作的需求。在 实际执行过程中，一个集成模型产生的结果数据对象可能成为另一个集成模型输 入的数据对象。 目前i h e 放射学技术架构已完成定义的集成模型，根据其实现任务不同， 大致可以被分为三类，即应用于特殊类型的内容相关对象管理的“内容相关集成 模型 ( c o n t e n tp r o f i l e s ) ；应用于产生内容对象的工作流程管理的“工作流程相 关的集成模型 ( w o r k f l o wp r o f i l e s ) ；以及“信息技术基础和信息访问控制相关 的集成模型”( a c c e s sa n di n f r a s t r u c t u r ep r o f i l e s ) 1 1 , 1 2 , 1 3 】。 ( 1 ) 工作流程相关集成模型： 工作流程相关的集成模型执行工作流程的控制和管理，其涉及的操作和行为 如提供工作列表、报告或监控工作列表项的处理过程和完成状态等。这类集成模 型主要定义应用于医院影像学科工作流程操作的角色间的事务过程，如：病人登 记，检查申请管理，检查安排管理，医疗图像采集，以及采集后处理、诊断报告、 收费过程( c h a r g ep o s t e d ) 等。在i h e 放射学技术架构中，涉及工作流程相关集 成模型者包括：检查预约工作流程( s c h e d u l e dw o r k f l o w ，s w f ) 、病人信息更新 ( p a t i e n ti n f o r m a t i o nr e c o n c i l i a t i o n ，p i r ) 、后处理工作流程( p o s t p r o c e s s i n g w o r k f l o w ，p w f ) 、诊断报告工作流程( r e p o r t i n gw o r k f l o w ，r w f ) 、序列组合 的关联描述( p r e s e n t a t i o no fg r o u p e dp r o c e d u r e s ，p g p ) 、影像的一致表达和呈现 中国科学技术大学研究生学位论文 ( c o n s i s t e n tp r e s e n t a t i o no fi m a g e s ，c p i ) 、收费处理( c h a r g ep o s t i n g ，c h g ) 。 ( 2 ) 内容相关集成模型： 内容相关集成模型描述和定义某个特定的内容对象的产生、存储、管理、传 递和提取以及常规的应用过程。它仅仅关注对象的实际操作过程( 如产生、存储、 查询、提取等) ，而非工作流程的管理，它定义确保工作内容和对象一致性地产 生、控制和重现等与操作结果相关的事务。多数i h e 放射学技术架构定义的内 容对象属于证据对象( e v i d e n c eo b j e c t s ) ，用于表示影像( i m a g e s ) 、表达状态) p r e s e n t a t i o ns t a t e s ) 、关键影像注释( k e yi m a g en o t e s ) 、证据文档( e v i d e n c e d o c u m e n t s ) 、诊断报告( r e p o r t s ) 等，这类对象通常被应用于放射科医师的影 像诊断报告产生过程。在i h e 放射学技术架构中，涉及内容相关集成模型者有： 检查预约工作流程、影像的一致表达和呈现、序列组合的关联描述、关键影像注 释( k e yi m a g en o t e s ，k i n ) 、简单影像和数字诊断报告( s i m p l ei m a g ea n dn u m e r i c r e p o r t s ，s i n r ) 、证据文档( e v i d e n c ed o c u m e n t s ，e d ) 和n m 图像对象( n m i m a g e ，n m ) ，其中检查预约工作流程、影像的一致表达和呈现和序列组合的关 联描述同时也属于工作流程相关集成模型。 ( 3 ) 信息技术基础和信息访问控制相关集成模型： 在i h e 放射学技术架构中，这类集成模型包括放射科信息访问( a c c e s st o r a d i o l o g yi n f o r m a t i o n ，a r i ) 、便携式医疗影像访问( p o r t a b l ed a t af o ri m a g i n g ， p d i ) 和信息访问安全控制( b a s i cs e c u r i t y ，s e c ) ，主要定义一类在医院整体信 息化环境或放射科的医学影像学信息化环境中，确保一致性地对工作结果和对象 执行访问和控制相关的事务。 3 4医疗工作流程 在i h e 放射学技术框架中定义了完整的病人检查工作流程【1 , 1 4 , 1 5 】，如图2 2 所示： ( 1 ) 病人进入医院后，首先到病人登记处进行登记，病人的登记信息被输入到 h i s 系统的病人登记单元中。 ( 2 ) 病人登记后由临床医生对病人进行初步诊断，根据症状要求对病人进行胸 部x 射线。 中国科学技术大学研究生学位论文 ( 3 ) 医生通过h i s 系统把预约要求通知r i s 系统。预约要求是基于h l 7 标准的