（通信与信息系统专业论文）医院信息系统部分关键技术的研究与实现(1).pdf

摘要 实现医学信息系统是个艰巨的挑战医院中不光有非结构化的、文本性 的病情描述，还有大量的、结构化的医学图像资料，这使得医学信息系统无一例 外地庞大和复杂。 为了圆满地应对挑战。新的技术不断地应用于医学信息系统。对医学信息 系统研究，也开始关注如何结构化原本非结构化的信息；如何更有效地构建医学 信息系统。其中，新一代电子病历、p a c s 系统是其中的两个研究热点。 现有电子病历系统的主要缺陷在于不能结构化存储、表达数据，从而极大 限制了病历中数据的使用。本文结合国内外，目前对上述问题的研究，提出了新 一代电子病历的种可能的构建方法：通过x m l 结构化语言，来实现结构化原 本难以结构化的信息；提出了将x m l 结合入输入界面，从而实现能直接生成结 构化输入信息的输入界面；并通过这些结构化的信息，初步实现了辅助诊断的电 子病历构建方案。 本文另一个内容，是p a c s 系统底层的d 1 c o m 协议的实现。d i c o m 协议 是实现医学图像共享的高速公路。它使得医学图像能够通过网络在不同的设备 间、甚至在不同的机构中共享。因此，目前国内外相当数量的公司都在研究它的 实现方案。本文对d i c o m 协议中的c 服务类提出了一个实现方案。 关键字：医院信息系统，电子病历，p a c s 系统，d i c o m 协议 s t u d y o fp a r t i a lk e y t e c h n o l o g y o f h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m m a j o r ：c o m m u n i c a t i o n a n di n f o r m a t i o ns y s t e m n a n l c ：w u h u i s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rs h e nw e i a b s t r a c t r e a l i z i n gh o s p i t a l i n f o r m a t i o n s y s t e m i sab i g c h a l l e n g e a s n o t o n l y u n s t r u c t u r e d , n a r r a t i v ed i a g n o s i sr e c o r d sa r ei n c l u d e d ，b u ta l s os t r u c t u r e da n db i g p h y s i ci n m g e s a sr e s u l t ，h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m c o m e so u ta sa g i a n ti n d e e d t om e e tt h i sc h a l l e n g es a t i s f y i n g l y , n e wt e c h n o l o g i e sa r ea p p l i e dc o n t i n u o u s m t h es t u d ya b o u tt h eh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e mb e g i n sf o c u so ns t r u c t u r et h e u n s t m 吐u r e dd a t ab e f o r e ，t h em o r ee f f e c t i v em e t h o dt oc o n s t r u c tt h es y s t e m , a m o n g w h i c ht h en e x tg e n e r a t i o ne l e c t r i cp a t i e n tr e c o r d ，p a c ss y s t e ma r ct h et w oh e a tp o n t h es h o r to f c u r r e n t l yu s i n gh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e mi st h a ti tc a n ts t o r e a n de x p r e s sd a t as t r u c t u r e l y w h i c hr e s t r a i n tt h ed a t a sa p p l i c a t i o ng r e a t l y t h i st h e s i s c o n s i d e r i n gt h ec u r r e n tr e s e a r c hi nt h ef i e l d sm e n t i o n e da b o v e ，p u tf o r w a r d san e w c o n s t r u c t i n gm e t h o da su s i n gx m lt os t r u c t u r eu n s t r u c t u r e dd a t a , a p p l y i n gx m li n i n p u ti n t e r f a c et or e a l i z ea l li n p u ti n t e r f a c ec a np r o d u c es t r u c t u r e do u t p u td a t a , a n db y u s i n gt h i sd a t at oa c h i e v ea ne l e m e n t a r yd i a g n o s i sa i d e r a n o t h e r t o p i ci sa b o u tr e a l i z i n gt h ed i c o m p r o t o c o lo f p a c ss y s t e m d i c o m p r o t o c o li sh i g h w a y 佑rp h y s i ci m a g e , b yw h i c ht h o s ei m a g e sc a r lb es h a r e db y d i f f e r e n tm a c h i n e , e v e na m o n gd i s t a n t i n s t i t u t i o n s m a n yi n s t i t u t i o n s8 r cw o r k i n g o v e rt h ep r o t o c o l sr e a l i z a t i o nb u i ep r i n t t h i st h e s i s b r i n g sf o r w a r d sar e a l i z a t i o n s c h e m ef o rcs e r v i c eo f t h e p r o t o c 0 1 k e yw o r d s ：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 ) ，e l e c t r i c a lp a t i e n tr e c o r d , p a c s ， d i c o m - 第1 章s i 占 第1 章引言 1 1 医院信息系统简介： 医院信息系统( h o s p i t a li n f o r a m t i o ns y s t e m ) ，简称h i s ，按照国家卫生部医 院信息系统基本功能规范所给的定义是：医院信息系统是指利用计算机软硬件 技术、网络通信技术等现代化手段，对医院及其所属各部门的人流、物流、财流 进行综合管理，对在医疗活动各个阶段中产生的数据进行采集、存储、处理、提 取、传输、汇总、加工生成各种信息，从而为医院的整体运行提供全面的、自动 化的管理及各种服务的信息系统。 目前医院计算机信息化管理已从过去以收费管理为主的信息体系转换到覆 盖医疗服务全过程、全岗位、全成本的信息体系；医疗技术的提高和医学模式的 转变决定了办院模式要向以病人为中心进行转变，医院信息管理系统要具备电子 化病历、数字化影像、向历史资料回溯和循证医学信息的功能。但在我国现有的 近7 0 0 0 0 所医院中，占相当比例的医院因信息处理尚处在手工或半手工阶段，存 在各种方面的管理漏洞，如药品库存不清、治疗不规范，病案丢失：价格、费用 不公正、不透明，糊涂帐多，护理不规范等等。造成医院巨大经济损失的同时， 也影响了病人对医院的信任度，导致医院运作陷入一种恶性循环中。采用医院计 算机信息管理系统即是有效解决这一问题的途径之一，其必要性不言而喻。 1 2 医疗信息化的近况： 从国内的一些医学信息系统开发公司那里了解到，在发达国家，如美国， 已经全国范围内实现了信息共享。病人一入院，就会带上一个带条形码的手镯， 儿童则是脚镯。条形码为唯一的病人编号，通过扫描器读入计算机，就可以获得 病人所有的历史资料。而病人治疗中的所有数据，诊断报告、医学影像、治疗方 案都可以在网络上流动、共享，并最终保存在数据库中供全国使用。 另外，发达国家早已推广使用了医疗i c 卡，卡上纪录必要的信息，象过敏 药物、重大疾病纪录、慢性疾病的纪录等，使患者在社区医院就能得到及时、良 第1 章引言 好的治疗。同时也使得在突发情况下，如车祸、意外伤害时，伤病员都能得到最 有效、及时的救治。 为了实现医院的信息化，由卫生部直接领导，大力推进一项在全国医疗系 统颇引入注目全国性工程金卫工程。金卫工程不仅将信息科学、计算机技术 和通信集成应用等技术集成于医疗卫生领域，蔼且优化了医疗保健服务，在医疗 卫生信息网络m l n ( m e d i c a li n f o r m a t i o nn e t w o r k ) 基础之上，建立了全国性远程医 疗信息传输系统，实现了医疗机构计算机网络化。 金卫工程分为三项具体内容： 建立医疗卫生信息网络m i n ( m e d i c a li n f o r m a t i o n n e t w o r k ) 利用高科技技术 手段建立全国性的远程医疗信息传输系统，形成一个全国性的广域网，实现医疗 机构问计算机网络化。为各个医疗机构提供一条平坦”、“宽阔”的信息高速公路， 以供开展远程会诊、远程医学教学、国内外学术交流、医学情报资料查询、医疗 影像瓷料信息化等业务。 统一发行金卫卡( g o l d e n h e a l t hc a r d ) ，该卡是“金卫”工程为服务对象提供的 一张能随身携带的、可长久保存个人医疗保健信息资料的激光卡，它具有存储信 息量大、安全性好、保密性强等诸多优点，能安全、有效地保存个人4 6 兆的 体检资料、急救信息、医疗病历和医学影像等，同时还用于医疗费用结算和医疗 保险。持卡人无论是在本地还是在异地，需要进行普通就诊还是遇有突发事件， 医生能方便地在任何入网医院立即获取持卡人有价值的病历档案信息，从而为其 提供及时有效的医疗服务。 其中，“中国金卫医疗网络”即国家医疗卫生信息网络的建立是整个金卫工 程的基础。 目前，“中国金卫医疗网络”工程业经国内外考核、调查、试验，从技术投 入到软件开发均已相当成熟。根据屋务院“统筹规划、联合建设。统一标准、专 通结合”的建设方针，按照国家卫生部的统一部署，卫生部医院管理研究所及“金 卫医疗网络工程有限公司”在国防科工委、国家计委、邮电部、电子工业部、科 学院、财政部等部委的热情支持帮助下以产业的方式进行了整体策划和分部实 施。全国首批2 0 家拭点医院近期将全面开通。以后将以“以点带面”的方式逐步 在全国全面展开。 第l 章引言 1 3 医疗信息化的前景： 医疗信息化势在必行! 但目前国内的医疗信息化系统都还远没达到完善， 相关的标准仍然在制订、完善中，而且部分多分系统的关键技术仍有待提高和推 广。这些典型的分系统有：p a c s 、h i s 、放射医生工作站。放射医生工作站连国 外也没有可使用的、完善的分系统。套用一一句话：道路是曲折的，前途是光明的。 这个朝阳事业期待着我们更多的努力。 1 4 医院信息系统的部分关键技术及现状 一般来说，医院信息系统包括以下部分：药库管理、药房管理、门诊划价 收费管理、住院管理、病案首页管理、院长查询及统计、医疗器械管理、辅助诊 疗管理。不同的公司可能有不同的划分、命名方法，但其系统的功能基本上都是 上面这些。 医院信息系统也是经历了较长的发展时间，一部分、一部分发展完善起来 的，从一个个相对独立的分立的子系统，逐步结合成一个整合的系统。因此，目 前的医院信息系统中，上述的模块都提供相互通信的接口。例如：电子病历子系 统一般就包含了药库管理接口、门诊划价收费接口、院长查询及统计接口、病案 首页管理等。而住院管理子系统则会包括住院管理、院长查询及统计接口、门诊 划价收费接口等。这些相互通信接口性能的好坏，在很大程度上决定了系统性能 的好坏。 近年来网络技术的发展、网络的普及及软件技术的提高，国外对医疗信息 系统的研究现状，从功能上，更注重于使用s e r v e c l i e n t 技术提高信息在医院内 部的共享能力；使用公用结构化标记语言x m l 来提高系统闻的信息交互能力 【1 】1 2 】【3 1 。另外，随着医院信息系统处理的数据量急剧膨胀，及随之而来的系统复 杂性的急剧增加，相当部分的研究，着力于研究使用面向对象的模型方法，更有 效地构建医疗信息化系统。如图l 就是一个经过细分的医疗信息系统的示意图【5 l 。 通过这样的研究，目前构建复杂的医疗信息系统，已经有了一系列比较可靠的方 法和模型【4 】【6 】。 第l 章引言 而根据模块来划分的话，目前，比较关注的模块有： 电子病历，国内外在已实用的系统方面的差距还不算大。国外目前比较关 注数据的表达与共享。x m l 是被研究得最多得技术。目前基本上被认为是构建新 一代电子病历的首选”】【2 】t 3 1 1 4 1 。另外，根据业内的消息，象美国哈佛大学医学研究 院这样的国际一流研究机构，已经开始研究如何在电子病历中应用人工智能技 术。而国内目前数据的表达与共享这方面的研究还比较少见，更不用说人工智能 的应用。原因大概是因为国内对电子病历研究的主力军是企业，而企业比较关注 利润和资金回收，对长期研发缺少热情和投入。因此，国内对电子病历的改进集 中在输出报告单、检验单这些低技术要求的地方。 就国内而言，目前，国内的医院开始告别第一代的电子病历，转向使用第 二代电子病历。所谓第一代电子病历，是运行在单机上的输入界面和数据库，各 科室间的数据很难交换；而第二代电子病历，运行在医院的局域网内，通过o r a c l e 或s q us e r v e r 数据库，实现各科室问的数据共享，并与h i s 系统紧密结合，可 自动完成计费、医生工作基计算、排班等操作。但是由于目前国内h i s 系统的局 限及医院间出于自身利益考虑，还不能通过网络实现医院问信息共享。另外显著 的提高在于。第二代电子病历还实现了病历的续打印。 这两代电子病历的输入界面基本相同，第二代比第一代先进的地方，在于 第二代提供了输入模板，医生可以在模板上直接修改生成诊断纪录。但无论如何， 都需要医生的手工输入大量的数据。而且它们基本上不考虑数据的表达与共享。 因此，极大限制了电子病历的升级换代和性能的提高。事实上，因为这些局限， 目前国内电子病历的升级都集中在，如何更方便地输出报告单、检验单这些低技 术含量的改进中。没有办法提出更革命性的改进。而实际使用，医生反复提出了 需要更方便、更智能化的输入方式。因此，研究新的构建方式极为必要。而在现 有技术中，应用x m l 技术的构建方式是最有希望、最有可能实现的一个。 p a c s 系统，全称影像归档与传输系统( p i c t u r e a r c h i v i n ga n d c o m m u n i c a t i o n s y s t e m s ，也是医院信息系统的关键组成部分。国外对于p a c s 系统底层的 d i c o m 通讯协议已经有了很成熟、完善的实现。实力雄厚的公司，象g e 、飞 利浦等，还实现了带有强大的三维重建功能的工作站。例如，g e 的a d w 4 1 系 列工作站可以重建心脏、血管、骨骼等器官，其效果极其出色。因此，国外旨前 第1 章引言 比较关注如何使用h l 7 执议与h i s 系统的数据交换，也即放射医生工作站嘲1 9 l ； 更有效的大容量数据的存储方法( 目前主要使用光盘库) ；更快的图像显示、处 理方法：更好的网络提高图像的传输速度；远程在线诊断的方案t g 等，这些尚在 迅速发展的技术。 在国内，p a c s 系统底层d i c o m 协议的实现，目前大部分公司都还是使用 国外的控件进行拼凑，缺少自主发开能力，处于一个比较落后的地位。更不用说 三维重建的实现。作为对比，相当多的外国公司为了抢占中国市场，在中国成立 合资或独资公司，大力开发低端p a c s 系统以满足中国市场的需求。象k o d a k 公司在上海浦东开设了独资公司，已经开发出了低端的p a c s 系统。如果找们再 不努力，差距将越来越大! 另外，i - f l s 系统的本身，也有一些相关的课题在研究，例如：全国医疗中心、 综合医院的核心流程、医院管理等涉及医院总体管理与业务方面的课题【2 ”。 图l 医疗信息系统的结构、功能示意 第2 章电f 病历分系统 第2 章电子病历分系统 2 。1电子病历的作用与意义 病人在求医治病的过程中产生的信息的主要载体是病历! 病历是病人在医 院诊断治病全程的原始记录。一般包含有首页、病程记录、检查检验结果；还有 医嘱、手术记录，处置记录和护理记录等等有关病人治病的全部信息。其中既有 各种表格和规范的结构信息，也有像x 光片，c t 片等图形图像的非结构化信息。 病历的作用，不仅仅对病人的治病过程及查询至关重要，而且在医院内，在医、 护、技、药、器材、供应保障和统计管理各部门之间起到重要的传递信息的媒介 作用，还在医疗科研、教学和医院间起到提供数据和决策依据的重要作用。 随着信息技术i t 的发展和计算机的广泛应用，特别是医院管理信息系统 ( i n s ) 的建立，在病历记录这个医院信息基础工作中，应用计算机技术全程管理 病人信息的电子病历就提到日程上了，国外9 0 年代初就提出了电子病历的概念， 在美国、英国、日本、荷兰、香港特别行区都已经有了相当程度的应用，取得了 很多的应用成果。美国计划在2 0 1 0 年建立完整的电子病历系统。随着我国金卫 卡和医保卡的全面推行，为病人建立完整的保健档案和个人终生信息，已经历史 性地摆在每个医院的面前，实现电子病历卡有良好的前景和广阔的市场。 电子病历是计算机化的病历，但它并不是纸张病历简单地计算机化，它不仅 包括了病人纸张病历的全部内容，而且储存了病人全部的医疗信息，包括病史、 各种检验检查的影像资料，是病人整个身体健康状况的全面反映。电子病历能够 提供更为全面的服务功能，在病人信息的采集、加工、存储、传输和服务多个环 节上提供检索、辅助诊断和智能诊断、医疗数量质量评价分析、医疗评价、经济 统计分析等等，对将要开展的远程会诊和远程医疗也将有很大作用。 2 1 1 电子病历的发展方向及难点 目前，电子病历技术国内外研究有如下特点：”1 第2 章电子病历分系统 ( 1 ) 国外研究存在缺乏统一标准，各电子病历应用系统之间不集成，不能适应不 同医务人员的特殊需求等问题。虽然国外已作了大量工作，但由于医学行业 本身对一些问题存在着不同的见解，加上各个国家有着不同的国情，医学统 一标准化问题在短期内难以得到根本上的解决，在相当一段时间内，将仍要 解决标准不同的系统的交互问题。 ( 2 ) 国内研究目前主要集中在理论研究为主，而实际应用目前是各医院信息管理 系统( h i s ) 功能的简单扩充，各病历主要功能只是一个医护病情、医嘱输入 站。且各系统之间不能数据相互交互或数据共享。 ( 3 ) 目前电子病历应用研究还没有一个统一的、能满足不同需要，但又具有实际 指导意义的技术标准和实现标准框架。虽然提出了一个框架，但只是功能的 具体罗列，而不是技术实现的框架。标准化也主要局限于编码的设定等问题， 并没有解决传输、处理( 包括前台、后台) 等标准问题。 经过与国内开发了比较先进的电子病历的软件公司的交流，我们发现，目 前电子病历中做得比较好的公司，都是通过病历模板来支持生成病历文档，再由 医生修改成合适的内容。这些模板就相当于范文，指引医生进行规范的撰写。然 而，在实践中医生仍然反映输入工作太繁重，希望电子病历能自动生成大部分的 关键字。另外，在实际使用上，医生自己是很难添加和修改模板的。 而且，当使用这样的电子病历在医院间实现信息共享时，有关病人的基本 信息混在文本中是很难通过计算机自动获取的。医院间必须制订一系列规范，极 大地限制了病历的共享，而且还有安全问题要解决。 还有，当公司需要加入辅助诊断功能时，作为一个文本整体的病案，很难 以至于无法处理。比如，象“低热”和“有低热”这两个词组表示的是同一个概 念，但是在文档中，这两个词组是非常难匹配的，而这样的情况在电子病历中是 普遍的。因此，国内的公司目前尚无法在电子病历中提供相当程度的辅助诊断工 具，充其量只能提供在线诊断字典。 第2 章电子病历分系统 2 1 2 电子病历难点的解决途径 目前，x m l 技术可以相当好地解决上述问题。 x m l 是互联网联合组织( w 3 c ) 刨建的一组规范，以便于软件开发人员和 内容创作者在网页上组织信息，其目的不仅在于满足不断增长的网络应用需求， 同时还希望借此能够确保在通过网络进行交互合作时，具有良好的可靠性和与交 互操作性。 与h t m l 一样，x m l 也源自s g m l ( s t 锄d a r dg e n e r a l i z em a r k u pl a n g u a g e 一种老资格的通用标记语言) ，它保留了s g m l8 0 的功能，使复杂程度降低了 2 0 。尽管如此，x m l 却有着k r i m l 语言所欠缺的巨大伸缩性与灵活性。x m l 不再像h t m l 一样有着一成不变的格式。x m l 实际上是一种定义语言，即使用 者可以定义无穷无尽的标记来描述文件中的任何数据元素，从而突破了h t m l 固定标记集合的约束，使文件的内容更丰富更复杂并组成一个完整的信息体系。 x m l 语言可以让信息提供者根据需要，自行定义标记及属性名，也可以包 含描述法，从而使x m l 文件的结构可以是复杂任意程度。x m l 主要有三个要 素：s c h e m a ( 模式) 、x s l ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl a n g u a g e 可扩展样式语言) 和 x l l ( e x t e n s i b l el i n kl a n g u a g e 可扩展链接语言) 。s c h e m a 规定了x m l 文件的逻 辑结构，定义了x m l 文件中的元素，元素的属性以及元素和元素的属性之间的 关系，它可以帮助x m l 的分析程序校验x m l 文件标记的合法性； x s l 是用于规定x m l 文档样式的语言，它能在客户端使w e b 浏览器改变 文档的表示法，从而不需要再与服务器进行交互通信；x l l 将进一步扩展目前 w e b 上已有的简单链接。良好的数据存储格式，可扩展性，高度结构化、便于 网络传输是x m l 主要的四大特点，决定了其卓越的性能表现。 由于x m l 能针对特定的应用定义自己的标记语言，这一特征使得x m l 可 以在电子商务、政府文档、报表、司法、出版、联合、c a d c a m 、保险机构、 厂商提供各具特色的独立解决方案。详情参见：h t t p ：w w w x m t c o m 文献【8 】指出了x m l 用于电子病历的突出优点： ( 1 ) x m l 采用了层次化的面向对象的结构描述方法，非常适合于描述病历这样 复杂的内容，在表达能力方面优于关系数据库。 第2 章电子病历分系统 ( 2 ) x m l 是一种元语言，可以定义描述对象的结构。这适合于病历中不同内容 结构的变化，适合于保持。 ( 3 ) x m l 与因特网有天生的联系，可以通过浏览器直接浏览病历内容，减轻开 发工作量。 ( 4 ) x m l 将内容与样式关联在一起，这不仅可以保留病历内容，也可保留病历 外观。 ( 5 ) x m l 作为电子商务时代的“标准语言”，拥有大量的开发和应用工具，有 利于对病历内容的处理。使用x m l 描述病历内容，要先定义病历内容的结 构( d t d ) 。在此基础上实现业务数据库中病人信息到病历结构的转换， 从而实现由以类型为中心的数据库描述到以人为中动的描述。形成的x 札 文件是病历存储管理的基本单位。 例如：可以用皿如下描述一个病历中的病人信息【8 】： t , a d d r e s s 天肆工妲大学_ ( a d d r e s s ) 镟e l a t e d 1 9 7 0 ，y | e a r m o n t h ) 1 2 i i d o n t h ) 2 0 d a y 啦丑a t d n ) 配鹦( 点a t d n ) p e r 螂a l ) 我们觉得使用x m l 的好处不仅可以分离病历各部分的内容，使得病历可以 在网络范围内共享。而且作为一个结构化的语言，它应该还能胜任描述各种的病 症。一旦能够用简便的方法描述病症，就可以较低的代价解决上述提到的病症的 匹配问题。因此，我们认为x m l 及其相关的x s l t 技术将是未来电子病历的重 要构建工具。 第2 章电子病历分系统 2 2 电子病历智能化的构想 2 2 1 总体的构想 现有电子病例在输入界面上，不做任何区分地接受所有的输入，它只把输 入视为一大段文字，经过一系列文字处理，并作为一个文本存入数据库。在这种 情况下，要实现智能化是很匿难的。试想如果有两份病历，第一份中有这样的描 述：病人发热，低烧；而在另份中是：病人有低热。显然这两份病历描述的是 同一个病症，但是如果要在病历实现识别，势必要用到语法识别和句式识别，而 且很可能还有局限性。系统的复杂性必然大大增加。 尽早地进行一定程度的识别，是生物识别系统所遵循的原贝之一阎。关于 这一点，d m a r 在他的名著视觉计算理论中已经给了明确的、肯定的回答。 d m a r 经过多年的研究，发现生物的视觉系统的功能不仅仅是采集信息，而且 包含了强大的早期处理、识别功能；识别中有超过一半的工作都是在感官系统中 完成的。只有通过这种途径，生物体才能实现复杂的感知功能。 师法自然总不是个坏主意。而且系统的实现也是越简单越可靠。参考实际 诊断过程和病历的书写，诊断总是一项项分剐进行的，而病历在输入时，也是一 项项输入的。因此，如果能分别识别每一项，那么总合起来对整个诊断的识别也 就差不离了。 如何识别每一项输入呢? 这里同样有因人而募的阎题，也就是对同样的病 症，不同人的描述可能会不一样。有没有相对简单的方法呢? 文献【1 0 】给出了美国康奈尔大学药学院计算机科学实验室( t h el a b o r a t o r y o f c o m p u t e r s c i e n c eo f c o m e u u n i v e r s i t ym e d i c i n ec o l l e g e ) 于1 9 7 8 年设计的交互 式电子病历系绕。该系统通过向用户询问一系列问题，然后分析用户回答的关键 字，最后输出一段描述由用户确认并纪录。系统可以通过添加问题来升级。显然， 这样的系统并不好用，它要求经过良好培训的用户知道使用什么关键字的用 户来使用。 文献【ll 】研究了字符界面和图形界面，在人机交互电子病历系统中效能。其 结果发现使用图形界面可以大大提高使用的效率。图形界面有着字符界面不可比 第2 章电子病历分系统 拟的优势。 针对上述的这些问题，结合文献 1 0 1 的描述和文献【l l 】的研究结果我们提 出如下解决方案： 在输入界面上，我们首先让医生做选择题，并且界面能够记住选择的选项， 然后允许医生对选择的内容进行修改。这样输入界面既能对输入进行区分，能够 识别所输入的内容；又能提供编辑功能，也即不损失原有电子病历的编辑功能； 而且还提供了图形界面。后来的事实表明，这样实现智能化也相对简单。 当然事实上，电子病历本身就是一个庞大的系统，其关键技术还包括：病 案更改的管理，病案的续打印、甚至医嘱系统等。不过这些技术，国内的一些公 司已经有了比较成熟、比较好的解决方案。而且，这些部分都是相对独立的，如 果能实现智能模板，那么结合这些部分是相当容易的。我们可以使用基于x s l t 数据转换技术，将模板内容转化为上述技术支持的格式。而且对于医嘱系统，理 论上也可以使用智能模板所采用的技术进行改造，形成智能医嘱系统。 2 2 2 输入界面的发展及改进构想 作为医生输入病案的主要界面，电子病历的输入界面已经经历了2 代的发 展! 现在正在研究能将输入信息进行结构化、层次化存储的电子病历，其趋势是 开发有针对性的x t r d 应用【1 】1 2 】p 】1 4 】刚6 7 1 1 叭。 最早的电子病历输入界面乃一空白的e d i tt e x tb o x 控件，医生可以在此输 入框中任意发挥，其结果是医生发现在里面使用术语十分不便，系统不提供任何 的帮助。而且医生书写病历的任意性极大。另外，让医生通过键盘完全地把整个 诊断病历输入是十分繁重的，医生普遍认为还不如手写输入，对这样的病历系统 十分抗拒。很多时候这些工作都是由护士代劳的，因此很容易引入错误。再者这 样的数据，信息没有经过提取、细分，除了有存档待查阅的意义外，无法利用计 算机进行病例分析、疾病特征提取等，这些对于实现辅助诊断十分重要操作。 当今比较好的电子病历对上述问题进行了改进。它们一般会有若干种病历 模板，对应于不同的科室。医生可在模板上修改直接生成病历。通过这种方法， 第2 章电子病历分系统 系统可以提供术语支持，以及指引性的病历示范。这样与以前的版本比较无疑极 大地方便了医生的工作。但是仍然存在的缺点有： 医生输入的工作量仍然较大，系统只是生成了指引性模板，医生仍然需要根 据模板的格式进行病历撰写。 另外信息仍然没有提取、细分，病历作为一个大数据块保存在数据库中。这 样难以利用计算机进行辅助诊断，给以后智能系统的设计带来很大的困难。 最后，使用者在没有开发方的支持下，是很难自己增加、修改模板，难以获 得一定的灵活性。 这些缺点仍然给医生的使用带来相当的不便，因此这样的系统远非完善。根 据从灏瀚公司了解来的情况，目前美国啥佛大学的医学研究机构正在研究把人工 智能应用于电子病历系统，从而克服上述问题，并藉此实现智能化的电子病历。 2 2 2 1 基于医学知识的输入模板创建 上述的模板方法，其本质实际上是，将对于医院特定科室的诊断病历书写 规范，作为知识保存在模板里，这些知识有助于医生写出合乎规范的病历。事实 上，我们可用的知识并不止病历的书写规范。它可以是，例如；所做的相关检查 科目、涉及到的病情特征等，这样医学诊断上使用的已知的医学手段、医学知识。 这些内容应该是可以使用的。 但是这些医学知识，在医生做出诊断、书写病历以后，在上述的模板中是 以一个整体出现。而在这之前，它们存在于医生的头脑中。如果我们能把这些知 识从医生的头脑先提取出来，并且把这些知识放在相应的模板上，让医生选择并 修改。那么，至少感觉上，这个系统向智能化迈进了一步，能大大减轻医生的输 入工作量，而且能更好地控制术语的使用。 2 2 2 2 确定需要使用的医学知识 使用哪些医学知识? 在这里我们从医学手册上找答案。首先，我们需要使 用的医学知识包括：病症、检验标准、疾病。病症及检验标准与疾病是两个不同 第2 章电子病历分系统 的概念。比如不同的疾病往往有一些相同病症及某些医学检验上一致的结果。而 相同的疾病在不同阶段，也可有不同的病症及检验结果。 人类医学经历长期的发展，对疾病的描述已经形成了一系列严谨的术语。 每一个术语都有严格的使用范围和清晰的对照、描述物。从对疾病的描述上来说， 术语之间没有任何关系。比如，发热与咳嗽是两个完全不同的病症描述，它们本 身没有任何关联。只有通过疾病，病症才能产生关联，这种关联是特定的，是与 特定的疾病有关的。比如肺结核病人往往会出现发热和咳嗽。这就象铁有导电、 导热、有金属光泽这样的属性，但是导电性和导热性本身没有关系，只有在铁这 个物质的概念中，这两个概念才联系起来。很显然，医生首先是通过病人的病症 才确定病人患的病，因此，病症毫无疑问地就是我们需要的医学知识。病症的分 类，目前医学手册上已经给了很好的、严谨的、科学的定义。在这里我们可以直 接参考它们。 另外，值得我们注意的是，疾病间本身也是两两不同的概念。比如，肺结 核与大叶性肺炎就是两种不同的疾病。事实上，相关疾病之间是通过病程产生关 联，这种关联也是特定的，与病程有关的，比如：从感冒发烧发展至肺炎，这个 上呼吸道感染的病程就将感冒和肺炎关联起来了。因此，通过疾病的表现可以预 见病程的发展。这也是很有意义的，因为对病人的诊断、治疗就是要了解、控制 病程。而医生们的实践也是以此为出发的。所以，疾病也是我们需要的医学知识 之一，只是它是通过更底层的医学知识病症来决定的。 关于疾病间的分类，国际组织已经制订了一个i c d - 1 0 的疾病分类标准，来 替代之前的i c d - 9 疾病分类标准。i c d - 1 0 解决了i c d - 9 中存在的章节不清、编 码不细，不宣于临床统计检索等问题，补充了各系统的内容，使其更加符合流行 病学和统计学的要求。i c d - i o 保持了i c d - 9 的基本结构形式，把i c d - 9 的纯数 字编码方法改为字母加数字的编码方法，在编码的位数不变的情况下，索引增加 了约1 万条，使分类更加详细，应用范围和深度都有所增加。详情参见 h t t p ：i c d w e b m e x l u n i - m u c n c h c n d e c 匝- b i n 2 i c d l 0 c g i 。 显然使用i c d - 1 0 编码作为疾病分类标准是科学的。事实上，国外包括国内 在医疗信息化领域的先进公司都是采用i c d - i o 分类标准，这样傲的好处还包括， 信息可以在国际间共享，这也是i c d - i o 的初衷之一。 第2 章电f 病历分系统 最后，还有一点值得讨论的是，身体的部位。事实上有些病症是局限于特 定的身体部位，比如眼疾，而有些病症是可散布于身体各处，如淋巴结肿大。很 显然，身体备部位本身作为一个概念就是独立的、各自无关的。是人体这个概念 将这些概念组织起来。那么我们可以发现病症与身体部位的组合，在这个集合中 的元素都是唯一和各自独立，只有在特定疾病这个特定上下文环境中才能关联起 来。当然在这个组合的集合中只有一小部分组合是有医学意义的，如何找出有意 义的组合，我们只能通过医学手册来确定。而通过这些已知的关联推导出特定的 上下文环境，然后通过可预见的手段进行控制，这正是看病的本质。 这样我们可以确认我们需要的知识应该包括病症与身体部位的有意义的组 合、检验标准和疾病，而且应该如下图所示的那样。 图2 所使用盼医学知识问的组织关系 最后一点，为了在数据库中识别这些医学知识，我们需要对其编码。疾病 可直接用i c d 1 0 ，对于病症，身体部位对，我臂3 用4 字节无符号数来表示。这里 没有使用特别的编码规则。唯一的要求就是这些编码必须是唯一的，不能重复。 实际上，我们还可以包括治疗方案等其他与治疗有关的医学知识。但在这 里，这些知识与我们的关注点不太一致，而且加入这些知识会大大增加系统的复 杂度，势必要做成一个较完整的医生工作站及h i s 系统，这在时间上、人力上不 第2 章电子病历分系统 允许，所以我们暂不考虑这些知识。但是，我们使用的用x m l 保存、处理知识 的方法，同样可以处理这些知识。 2 2 2 3 医学知识的存储 根据以上的描述，我们已经知道我们需要使用的医学知识是有层次的，从 最高层的疾病、到次一级的病症身体部位组合和医学检验标准，在我们获得更 的更多经验后，甚至可以再添加一层病程。我们可以在数据库中保存这种区别的 方法，是通过数据库中对应的表之间的关系，也就是使用表间的主从键的约束关 系。 但是对于病症身体部位组合或医学检验标准来说，在这里面仍然可以区分 出层次，举个例子，对头部诊断，包括了对眼部、头皮等的诊断项目，而对眼部、 头皮等的诊断结果构成了头部诊断的结论。再如，对于腹部的触诊，包括了对肝 脏、脾脏、膀胱等的触诊，而这些脏器的触诊结果也是构成腹部触诊的结论的部 分。而身体各部分诊断结果的综合，就得出诊断结论。注意，虽然诊断结果是经 过医生编辑的，它可能与模板起先显示的医学知识不一样，但由于我们是通过编 码来识别病症的，因此经过编辑的诊断结果并不影响我们的识别。而且，这些诊 断结果仍然还是有层次的。对于这些诊断结果的存储、表达，要不损失信息，就 必须保存、体现相应的层次。对于这些要求，x m l 技术都可以很好地满足。 另外，作为一个比较成熟的方案，x m l 有很多性能优良的解析器可以选用。 象w i n d o w s 在内部就实现了一个强大的解析器，这使得x m l 在使用上，变得极 为方便。 例如：根据x m l 的语法，我们将作为验证例子的肺炎诊断检查项目按层次 组织成x m l 文档，以下是文档的一部分： 第2 章电子病历分系统 体温正常 体温异常 体温过低 低热 中热 高热 稽留热 弛张热 间歇热 不规则热 其中，e n c o d e 即是给予病症的编码。这样做的一个显著的优点是，医生可 以根据需要对关键字进行补充描述，只要添加到相应的组里就行了；或者直接添 加新的组。 用这种方式，很显然我们可以实现一种树状的数据层次结构，节点的深度表 示了数据所在的层，这样通过节点的层次就记录了数据问附目关性，而各个节点 间是独立的，这就保存了节点间的独立性。而且这样的数据结构也可以通过仔细 设计，在数据库中的同一张表上实现，这样我们只需要张表就可以保存病症 身体部位组合。 这样如果能够将身体各部分的检查次序、各种病症、生化检验指标与疾病的 关系保存在数据库里，那么就可以保存比较完善的数据间的约束，应该能够实现， 能帮助医生完成更多工作，并实现比较初步的计算机辅助诊疗。 第2 章电子病历分系统 甚至进一步，通过赋予每种疾病所对应的病症不同的权重，以表示该病症与 该疾病的相关程度。当所检项目不足以确定疾病时，程序可以根据现有病症计算 出的总分值，按高低次序列出可能的疾病，并根据数据库中保存的病症、相关生 化检验项目与疾病的关系，给出进一步检查的建议。 选择了x m l 保存医学知识后，及确定了使用哪些医学知识后，如何让医学 知识结合入模板呢? 在w m d o w s 系统下没有现成的控件能实现这些功能。我们 只能自己定制控件，该类定制控件将显示所加载的医学知识，并允许用户对使用 这些知识所描述的病症进行修饰、更改，同时将结果保存在病历临时文件中。这 样我们需要嵌套控件。即每一层都有一个控件对应，而上一层控件则可以包含若 干个下层控件，而且根据应用时可更改的要求，各层控件应该是松耦合的形式， 上层控件应该允许方便地更改它所包含的控件。 如果这样的定制控件可以实现，下一步需要考虑如何将定制控件准动态地 加载到模板中，这里准动态的含义是客户可以很方便地改变模板中加载的控件的 数量以及类型。这意味着控件要能以某种解释的方法添加到模板的程序中。 基于这种要求，我们选择使用a s p n e t 实现的动态h t m l 技术。a s p n o t 摆脱了 以前a s p 使用脚本语言来编程的缺点，理论上可以使用任何编程语言包括c 抖， v b ，j s 等等。而且它是面向对象的编程语言，而不是一种脚本，所以它具有面向 对象编程语言的一切特性，比如封装性、继承性、多态性等等。在a s p n e t 支持 的动态h t m l 技术中，h t m l 在生成的模板的代码中，理论上可以在指定位置嵌入 任意已知、合乎规范的控件。 另外，电子病历中的数据作为重要的数据要求长期保存，因此与数据库的 连接、操作是必不可少的。而a s p n e t 可以在动态h t m l 页面上的逻辑控制模块上 使用a d o n e t 等数据源连接技术，进行方便的数据库操作 1 2 】。 还有一点，h t m l 页面不是规范的电子病历页面，但是在a s p n e t 制作的动态 h t m l 页面上我们可以应用x s l t 技术，将控件保存进病历临时文件的数据转换为合 乎格式要求的规范电子病历文件，因为a s p n e t 全面支持x m l 、x s l t 、x m ls c h e m a 等技术f 1 2 j 。 第2 章电子病历分系统 2 2 2 4 模板生成文档 另一个需要结构化文档的地方是，模板进行诊断后生成的文档。这样的文 档也毫无疑问地选用x m l 来保存。这个文档如下所示的那样： 体温异常 中热 l q 问有弛张热 夜间有不规贝q 热 它将检测得到数据、结果保存到结构化文档中，其中，e n c o d e 即是给予病 症的编码。计算机实际上是根据医学知识的编号进行识别。我们通过这种方法来 实现最大限度地保存病案的描述。 2 3 病案的生成 病历模板，不管是现有在使用的，还是我们在这里探讨的，都要生成一个 文档，并显示出来。事实上对于电子病历的病案显示，卫生部并没有明确规定其 第2 章电子病历分系统 外观和功能。国内先进的公司，在病案的显示上，已经实现了逾期禁止删除，而 使用双红线标记删除等，并保存修改人的信息，这样的技术。而实际上这个技术 的本身就是综合