（生物医学工程专业论文）基于现有系统的IHE设计方法的研究及实现.pdf

a b s t r a c t i n t e g r a t j 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 ) i s 鼬阻d a 们b a s e d ，i td e 丘n e s a t e c h i l i c a l 丹锄e w o r kf o rt h ei i l l p l c m e n t a t i o no fe s 诅b l i s h e dm e s s a g i n gs t 趾d a r d st o i m p r o v e 也ew o f k n o w 抽t e 伊砒i o na m o n g h em e d 主e a 圭d e v i c e sa n di n f o f m a t i o n s y s t e m s ， 蛐d“a l s o p r o 、，i d e s i n s t n l c t i o l l st ot l l es e 锄l e s si n t e g r a t i o n o f h e t e r o g e n e o u sh e a l c a r ee n v i r o i l i l l e n t i ti sv e r yi m p o n a n tt ot 1 1 eh o s p i t a li n f o 咖a t i o n s y s t e mc o n s 蜘l c t i o n i no r d c rt oh a v et h ec 印a b i l m e sd e f i n e db yt h el h ep r o f i l e s ，t h eh e a l t 圭l c a r e i n f o r m a t i o ns y s t c m sn e e dt or e c o f l s t m c to ru p g r a d et h ew o r k f l o w sa n df h n c t i o n a l 位m s a t i o i l s s c h o l a r si na 珏da b r o a d ，s u g g e s td i 矗毫r e n tw a y st ot h eh p l e m e n t 撕o no f i h e ，b u tm o s 廿y 仔o map o 缸o fv i e wo fc o i 蚓矾l c t i l l ga n e ws y s t e m t h i sd i s s e r t a t i o n b a s e do nl l o wt ou p g r a d ee x i s t i n gs y s t e mt o a c c o r d 诵1 hi h e ，i m p r o v e si t s c o m m u n i c a t i o nc a p a b i l i 啦 i m a g ew o r k s t a t i o n ，a ni i i l p o n a mp a r to f 队c s ，i sr e p r c s e n 扭t i v eo fw h o l e h o s p i t a li n f o l m a t i o ns y s t e m s ，s ot h ed i s s e r a t i o ns t u d i e sn l e d i c a l 妇a g e 、o r k s 诅t i o n i w 2 0 0 0a se x a m d l e 豇l ed i s s e n a t i o nr e s e 对c h o nt h er e a l i z a t i o no fi h e i m p k m e m a t i o nf o r 耐s t i n gs y s t e m s ，i n c l 耐n g ： r e s e a r c h 趾dc o 缸i 册t h ee 】( i s t i n gs ) r s t e m sa c t o ri ni h e r e s e a r c ho n 恤 i n t e g r a t i o np r o f i l c sr e l a t e dt ot h ca c t o r ，硒响c rm o r e ，1 1 1 e 船m 鼢c t i o n sr e l a t e d t om ep r o 丘l e s t h ed i s s e r t 砒i o nc a r c f m l ya n a l y s e st l l i sm e l o d o nt h eb a s i so f p r e p a r a t i v ea i l a i y z i n g 、ec o n s i d e rt l l ei m a g ew o r k s c a t i o na s i m a g ed i s p l a ya 曲) r a n d s e tt h cn e c e s s a r yp m f i l e sa sl c yi m a g en o t e ( k i n ) a l l dc o n s i s t e n tp r e s e r i t a t i o no f i n l a g e s ( c p i ) a c c o r d i n g 也es p e c i a l i t yo fe x i s t i n gs y s 胁，w em a k ec o m p r e h e n s i v ed e s i g n a n dt a k ea ne a s ya n dp a _ t i l l o u sm e t t l o dt oc o n g t m c t na i l dc p im o d e l s i nt h ee n d ，t h i sd i s s e = n a t i o np o i n t so u lw ec o u l de x t e n tm i sm e 血o dt oo t h e r s y s t e m ，a n df i n a l l yw ec o u l dr c a l i z et h ei h ei t l t e 伊a t i o no f w h o l es y s t e m t h i sd i s s e n a t i o np u ti m p o r t 锄c eo nh o wt od e s i g nam e 也o d f r o mm ep r o c e m l o fs t a l 啦n gt od e s i g nt ou s j j l gi ti i lae x i s t i n gs y s t e m ，i tc 趾p r o v c ，t 1 1 en l e t l l o d sw e p r o v i d ei se a s y ，e x t e n d a b k f l l 】仙e i m o r e ，i ti sh 醛e do nt l l ew l a t i o n s h i pa n d d e v e l o p m e mb e t 、v e e ni h ee l e i n e n t s a n dt l l ee x m p l ew et a k ei st y p i c a l ，s ot l l e m c m o di sg c n e r a le x t a 帕a b l e w 毫c o m di i n p k m e n tt l l i st oo t h e ri n f o n n a t i o ns y s t e m s ， i ta l s op r o v i d ea g l l i d a n c et 0w h 0 1 es y s t 锄u p g r a d e k 唧o r d s ：i h e ，s e 甜n l e s se n t e r p r i s ei n t e g r a t i o n ，m e d i c a li 哗w o f k g t a 殖o n ，k i n ， c p i 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 光阴荏苒，在浙江大学生物医学工程与仪器科学学院攻读硕士学位的生活即 将结束，这标志着我的学生生涯即将画上一个圆满的句号。两年的学习时间， 在汲取专业知识的同时，老师的悉心教导，同学的真诚相助，家人朋友的支持， 更让我终身难忘。 值此论文完成之际，首先要感谢我的导师段会龙教授。授人以鱼不如授人以 渔。段老师学识渊博，治学严谨，视野广阔，思想深邃。我耳濡目染，不仅接 受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法；更令 我受益的是段老师以他的平易近人、言传身教，用他的人格魅力，让我克服困 难、积极进取，更让我对未来的职业生涯充满了希望与信心。我会牢记段老师 的教诲，在将来的工作生涯中展翅飞扬。在此向段老师表示诚挚的敬意和感谢， 并送上我最衷心的祝福。 感谢吕旭东副教授。他广博的知识、对问题的分析处理能力，都给我深刻的 印象。在实验室的学习生活中，吕老师给予我无微不至的关心和帮助，亲身点 拨，使我克服了科研中的许多问题和难点，并且在自己的研究方向上取得了突 破和成绩。 感谢安继业、赵晨晖师兄，他们对我的帮助令我难以忘怀。他们热忱的工作 态度、踏实的工作作风，对我潜移默化；他们对我的无私指导、对我的锻炼， 都令我受益匪浅。 感谢陈永利、邓宁师兄，感谢他们在课题上给予我的指导和帮助，感谢他们 为本文撰写提出的宝贵意见。 感谢实验室的刘鹏飞、黄正行师兄，张金艳、周海燕、张立东师姐在平时对 我的帮助；感谢周幼静、王冠、罗静、吕颖莹、郑慧瑛、贾沛沛、李悦溪、姜 涛、郭玮、应永进、尹登峰等，在你们身上我学到了很多，能与你们一起工作 学习、生活，我感到无比的幸运。 感谢维科软件公司的程贵红、王红霞、龙伟、叶旭辉、许宝印、陈照丹、陈 志标、魏莉、倪雅芬等对我工作的支持。同时也感谢浙江大学附属第一医院提 供的实验数据。 感谢我的家人和朋友，他们在精神上和生活上给予我的支持和鼓励，使我有 浙江大学硕士学位论文 致谢 信心克服一切困难，他们的关爱和支持永远是我不断进取的动力。 最后，向其他所有未提及的关心和支持我的老师、同学和朋友一并表示最真 诚的感谢和祝福。 王曦 2 0 0 6 年5 月于求是园 i i 1 1 引言 第一章绪论 d i c o m 标准( 医学图像处理及传输标准，d i g i t a li 肌喀n ga i i dc o 眦m i c a t i o n i n m e d i c i n e ) 是由a c r ( 美国放射学会，a m e r i c a i l c o l l e g e o f 曲o l o g y ) 及n e m a ( 美国电气制造商协会，n a t i o i l a le l e c 撕c a lm a n u 蠡l c a 】r e r sa s s o c i a t i o n ) 联合制定 的一套标准，其目的是推动数字医疗影像的传输与交换，促进医学影像储存与 传输系统( p a c s ，p i c t u r e 心1 l i v i n ga i l dc o i 砌l l i l i c a t i o ns y s t e m s ) 的发展与各种 医院信息系统( h o s p i t a li n f o m 豫t i o ns y s t 蹦l s ，h i s ) 的集成【1 1 ad i c o m 标准涵 盖了数字医学图像的采集、归档、通信、显示及查询等几乎所有信息交换的协 议；定义了一套包含各种类型的医学诊断图像及其相关的分析、报告等信息的 对象集；定义了用于信息传递、交换的服务类与命令集以及消息的标准响应； 详述了唯一标识各类信息对象的技术；提供了应用于网络环境( o s i 或t c m p ) 的服务支持；结构化地定义了制造厂商的兼容性声明( c o n f o 栅柚c es 诅t e m e n t ) 1 2 1 。目前d i c o m 标准的最新版本为3 o 版。 医疗第七层协议( h e a l 廿ll e v e ls e v e n ，h l 7 ) 是不同的医疗信息系统间电子 数据传输的协议，它主要定义了系统问交换的医疗信息的字符、数据格式。它 的应用涉及到病房和病人的信息管理、放射科系统、收费管理等各个方面。h l 7 定义了系统接口的标准格式，并支持使用现行的各种编码标准。h l 7 采用消息 传递的形式实现不同模块之间的互连，类似于网络的信息包传递方式，每一个 消息可以细分为多个段、字段、元素和子元烈3 1 。目前，h l 7 的正式版本为3 o 版。 目前有很多开发商或生产厂家已经设计出基于h l 7 或d i c o m 标准的医疗信 息系统，这些系统本身己经具备很好的相互通讯功能。但由于这两个标准起源 不同，处理的数据对象也不同，在标准之间很难实现直接通讯。第三方为此而 开发的h l 7 和d i c o m 设备问的数据转换网关虽然能解决该问题，但它们会衍 生出其他更多的问题，如厂商由于自身原因不能及时响应h l 7 和d i c o m 标准 的发展从而不能对数据转化网关进行升级更新等【4 】。因此，要实现真正意义上 浙江大学硕士学位论文 第一苹绪论 的信息自由通讯进而整体达到系统集成，不能只满足d i c o m 、h l 7 标准规定数 据的格式，还需规范不同系统闻的信息交换流程。就是要做到能够通过规定异 构系统之间正确的信息流，使多个系统协同完成同一个工作过程，它不但要符 合标准规定的信息交换格式和方法，还需要规范信息交换的时序和种类，医疗 标准由于本身的灵活性，不同的系统在具体实现时可以选择不同的标准接口， 而且即使是同一功能的系统也可能有不同的实现。要实现全面的工作流集成， 唯一的解决办法是参与到实际工作流集成的开发过程前，在开发前和开发商进 行协商，但这是不现实的【4 l 。 为了解决上述问题，实现异构系统之间的无缝集成，北美放射医疗协会 ( r a d i o l o g ys o c i e 可o f n o n l la m e r i c a ，r s n a ) 和美国医疗卫生信息与管理系统 协会( h e a l t h c a r ei n f o m a t i o na 1 1 dm 觚a g e m e n ts y s t e ms o c i e t y ，h i m s s ) 提出了 全面医疗集成( i n t e 铲a t i n gm e h e a l t l l c a r ee n t e r p r i ，l h e ) 的概念，其目标就是 促进医疗信息系统的集成，为不同子系统之间的互连提供集成方案【5 】o 1 2i h e 概述 i h e 技术框架有三个组成要素，分别是： 角色( a c t o r ) ，事务( t r a i l s a 甜0 n ) 和集成模型( i n t e g m t i o np r o f i l e s ) 。 角色：i h e 技术框架从系统交互的观点出发，把所有医疗临床过程抽象 成一个个医疗集成模型，每个集成模型由多组医疗事务和参与事务的多 个独立的功能单元组成，功能单元在i h e 技术框架中被称为角色，它是 指信息系统或者程序中产生、管理或者处理信息的功能单位，它们可能 是一个医疗信息系统，也可能是系统中的某个部分。对于每一个完整的 信息系统来说，该系统可能包括一个或者多个角色，每一个角色至少能 够支持一组i h e 事务。 事务是指在现有的通信标准( 如h l 7 和d i c o m 等) 的基础上，在角色 之间进行的消息交互，定义了各个角色成员间必需交换的信息，即集成 模型间的接口。 集成模型是i 皿技术框架的基本单位。每一个集成模型具备完成医疗流 浙江大学硕上学位论文 第一章绪论 程中某一个步骤的能力，它包含一个或者多个角色和事务。 目前i h e 6 o 版本共定义了1 4 个集成模型( 如图1 1 所示) 。这1 4 个集 成模型包括： 预约工作流( s c h e d u k dw 0 r k n o w ，s 、f ) 病人信息协调( p a t i e n ti n f o 】1 n a t i o nr e c o n c i l i a t i o n ，p i r ) 图像一致性显示( c o n s i s t e m p r e s e n t a t i o n o f i m g e s ，c p l ) 分组过程表示( p r e s e n t a t i o no f g r o u p e dp r o c e d u r e s ，p g p ) 放射科信息访问( a c c e s st or a d i o l o g yi n f o n i l 砒i o n ，a r j ) 关键图注释( k e yi m a g en o t e ，k i n ) 简单图像和数值报告( s i m p l ei m a g e 趾d n 啪e r i cr e p o r t ，s i n r ) 基本安全( b a s i cs e c u r i t y ，s e c ) 收费处理( c h a f g cp o s t i f 培，c h g ) 后处理工作流( p o s t - p r o c e s s i n 2w j r k n o w ，p 、f ) 报告工作流( r e p o n i n gw b r l m o w ，鲫盯) 取证文档( e v i d e n c ed o c 啪e m s ，e d ) 图像便携数据( p o r t a 由l ed a 切f o rl m a g i n g ，p d i ) 核医学图像( n mi m a g e ，n m ) 图卜li 雠集成模型0 i e v 6 0 ) 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 根据每个模型实现任务的不同，可以把这1 4 个集成模型分成三类： 一类是内容相关的集成模型( c o n t e n tp r o f i l e s ) ，包括：c p i ，k 【n ，n m i m a g e s ，e d ，s i n r 。 一类是过程相关的集成模型( w 砌o wp r o f n e s ) ，包括：s 、f ，p w f ， r w f ，p g p ，c h g ，p i r 。 一类是系统架构相关的集成模型( i n 胁s 咖c t u r ep m f i l e s ) ，包括：a 融， p d i ，s i ! c 。 1 2 1i h e 与d i c o m 、h l 7 的关系 在阐述这三者相互关系之前，需要明确i h e 是来源于现有的标准，它并不 是定义新的集成标准，而是着眼于支持现有的成熟标准( 例如d i c o m 和h l 7 等) ，使这些标准相互结合从而满足特定的临床需要。在实际使用中，则i h e 技术框架在不同的地方分别使用了d i c 0 m 或h l 7 的标准来实现i h e 流程。这 三者的关系如下： i h e 以现有标准为基础。i 既使得d i c o m 、h l 7 等信息标准如何以综 合、集成的形式更好地被运用。单一的标准( 如d i c o m 、h l 7 等) 不 能解决医疗系统之间的交互问题，但是i h e 填补了这项空白。但是，i h e 的前提条件是需要承认现有标准并且遵从它们，并在它们的基础上规范 数据交互流程，满足一定的临床需求，因为在i h e 之前，没有一项公认 的方法去规定各种不同系统( 如h i s 、i 己i s 、p a c s ) 、设备问等如何协 同工作。i h e 在放射系统技术框架中根据需要，在不同的地方使用了 d i c o m 或h l 7 的标准实现i h e 流程，总体来说，在p a c s 、r j s 和放 射设备互连中主要使用d i c o m 标准，在与h i s 互连中主要使用h l 7 【4 】。 但是，在i 髓所定义的集成模型中，对于这些标准的使用并没有严格的 界限，而是根据实际使用的功能决定，比如i h e 的s w f 模型，结合了 i l 7 中规定的a d t 和医嘱预约，d i c o m 中规定的预约、w b r k l i s t 、状 态提醒以及存储协议等功能。 在具体执行的时候，首先考虑到应该满足一定的标准( 如d i c o m ，h l 7 等) ，其次才是符合i 耻技术框架。由于i h e 所定义的各种角色、事务 4 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 和模型都是基于现行的标准，i h e 定位在制定一套规范的流程，并通过 d i c o m 、h l 7 等消息系统实现这种流程，以实现不同系统的集成。因 此，生产商不能一味追求i 耻的集成性而去违背现行的各项标准； 从发展过程中来说，在应用l h e 的时候，如果发现了现行标准有缺陷， i h e 协会应负责将这一问题反馈给标准协会，加以修正。 从今后的发展情况来看， h l 7 为各个独立的系统和生产商提供了一个 通用的界面和数据交流规则，i 皿则指导了如何把各个独立的系统相集 成、形成一个即插即用型的医疗解决方案。i h e 的根本目的是保证所有 涉及诊断的病人信息的正确性以及可用性，从系统间相互交互的角度定 义了医疗环境中各个组件的功能，从当前的发展情况来看，它是基于 h l 7 和d i c 0 m 定义了一系列的组件，有效地规定了各个集成系统间的 信息交互问题。就这个方面来说，对于医学信息系统中重要的p ：a c s 系 统，今后的发展趋势之一是p a c s 系统将和h l 7 、i h e 相集成。 总之，可以从这个角度理解i h e 和各标准之间的联系【6 】：不同的 王王i s 眦c s ，r i s l i s 等复杂系统的工作流和用户界面都不同。如何在这些不同的 系统间制定统一的框架并在各个系统间实现数据的正确传递( 不仅仅局限于 d i c o m 数据，而是包括了各个事件的信息) ? h l 7 就是答案。医疗信息系统的 交互缺乏统一的过程、在用户和厂商间需要不断的协调，我们如何将这些独立 的h i s 门陵c s ，s ，l i s 集成起来，形成个即插即用的医疗解决方案? i h e 就是 答案，i 胍最终目的不仅仅是一个可操作的系统，而是一个整体的解决方案、 策略。 1 2 2i h e 与现实各系统的关系 i h e 定义的各个角色和事务都是现实的医院信息系统中某一部分的抽象和 概括，它们都是现实存在的。i h e 技术框架不应该把它单纯地理解为就是一个 医院信息系统。 同样，i h e 中规定的各个角色也不应该理解为就是某一个单独的子系统， 比如m s ，s 等，i h e 的角色对应的应是某项特定的功能，一个现实的系统也 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 可能是多个角色的综合体，本文的接下来也会提到。 1 2 3i h e 的现实意义 综上所述，i h e 的现实意义在于【7 坤】： i h e 目的并不是产生新的行业标准，而是推动更为广泛和一致性地合理 应用现有的医疗行业的标准，优化解决患者临床诊疗处理流程中的各类 需求。具体来说，i h e 是根据医院用户环境的需求，应用相关标准，协 调或整合医学信息系统产品的数据通讯和执行能力，使其能够最优化的 适应用户信息化运行环境，为医院带来更可靠的信息化管理和执行方面 的效率。 i h e 关注的重点在于定义和规范应用现行标准解决实际工作流集成和 操作的相关问题，而不是标准本身。尽管d i c o m 标准和h l 7 标准在医 学信息管理系统中的应用为医院信息化环境下不同的信息系统间实现 无缝集成和数据无障碍通讯提供了一个可被普遍应用的标准实现方式， 但是并没有完全解决如何在信息化环境建立以后，真正确保充分发挥信 息系统所能够提供的潜力和效率的问题，要实现这一目标，需要对信息 化运行环境中最优化标准机制的应用和执行方式、以及高效率流程的执 行过程和管理模型进行研究、探讨，这就需要借助i h e 得以实现。 但是，就因为i h e 本身并不是一个医疗领域的新行业标准，因此i h e 组织的测试活动也不能代表一种对医学信息系统产品的认证，i h e 技术 框架也不具备行业标准类的强制或约束性。但由于其反映了医院信息化 运行环境中带有共性的流程执行和操作的规律性，因此应该鼓励和推荐 将i h e 的原理的执行作为医院信息化构建过程的必要条件，这个需要医 院和医学信息系统及设备供应商的共同参与和实现。 从系统实现的观点来说，由于i h e 技术框架执行机制的基础是业内普遍 采用的行业标准，因此无论是对于生产商还是应用者医院来说都有重要 意义。对于生产商来说，在开发过程中对i h e 的遵从有助于减少产品可 能包含的兼容性问题，提高系统产品满足医院用户特定工作流集成能力 方面的顺应性；同理，对使用者医院来说，根据i h e 所提供的集成框架， 6 浙江大学硕士学位论文第一章绪论 在实践中将可能减少医院应用于系统配簧和系统接口方面的投入和成 本，确保较高层次地实现信息系统间的流程集成和功能互操作性。 1 3l h e 实现方法 根据前面的理论，可以这样理解，i 狐的基于目前医学信息系统已经采用 的通行标准( d i c 0 m 和h l 7 为i h e 提供必要的数据定义规则) ，通过一系列的 模型及事务规定这些标准的执行以及实现，在此基础上，i h e 本身则更关注于 定义和规范应用标准来解决实际工作流集成和操作的相关问题。因此对于医疗 信息系统的发展具有重要的意义。目前来说，医疗信息系统生产商和p ：a c s 供 应商等已经开始进行i h e 的实现设计。要实现i h e ，生产商就需要对现有的系 统进行重构或者重新设计一套符合i h e 的新系统： 一是对全套的医院的信息系统或某个功能组件按照i h e 技术框架进行 定制，即设计一个全耨的系统。 二是将现有系统从普通系统升级成符合i h e 技术框架的整体信息系统， 使用i 腼技术框架从而增加现有系统工作站之间的交互能力。即如何使 现有的系统遵从i h e 。 对一个医院来说，为了适应i h e 的发展，需要考虑的问题是以前的旧系统 怎么办? 要么全部舍弃，要么重新设计! 但是，设计新系统的方法要比升级系 统来得困难，一是工作量大，除了要求符合基本的各项标准外，还需要在此基 础上考虑到i h e 兼容性，比升级多了一个环节；二是对已有资源造成了浪费并 且周期较长。最重要的是，在实际应用过程中，要使医院重新使用一个新系统 总比使用旧系统的升级版本来得困难。因此本文认为，在现有系统已经比较完 善的基础上实现i h e ，我们应该采用的是升级重塑的方法。 1 3 1 构建新系统 对于i h e 的研究是始于上个世纪9 0 年代，是一门新兴的学科，i h e 为我们 提供了一个集成医疗信息系统的管理框架。国内外不少的专家都在相关领域提 出了自己的方法。i h e 非常重要的一个特点是，不同厂商的产品可以在系统中 7 共同运行，它们扮演着一个或者多个i h e 的a c t o r 的角色。但是，把所有不同 功能的组件联合在一起是件非常复杂的工作，i 哑技术框架本身只规定了需要 做些什么，而没有指明该怎么去实现这些；而且，i 眦虽然创建了不同的标准、 信息和模型间交换的原则，但是并没有减少集成过程这一个巨大的工作量，i h e 技术框架满足小规模、小系统的信息交换，但是随着规模的扩大，却不能满足 今后系统大规模化的要求。对于i h e 方面所做的研究，从设计新系统的角度， 不同的学者提出了不同的方法，接下来本文将会简单地给予介绍。 u r is h 蛐i ，b o a zc 趴n c l i 等f 9 1 提出i h e b u s 的概念，将i h e 作为一个大平台， 整个i h e 的集成是联合的一体，即i 眦b u s ，把所有的a c t o r 都集成在一个系统 环境中，确保它们完成所有的既定功能；每个a c t o r 作为一个插件，可以按照 需求进行a c t o r 的添加。 u r is l l a i l i ，t o m e rk o l 等按照i h e 中的a c t o r 图像存储( i m a g ea r c h i v e ) 和图像管理( i m a g em a l l a g e r ) 的要求，构建一个p a c s 的图像存储系统。他们 提出了集成系统的几个要求：高度可操作性：故障恢复及自我修复；事务支持 性；可扩展性，能满足系统不断扩展的需求；可升级性，能够添加新的功能， 实现动态发展；安全性，保护数据，系统集成度高，操作性能好，同时能够满 足法律规定的各项要求；运行性能好，合理有效的利用资源完成任务；可管理 性，提供友好的用户界面和易操作的管理工具。基于此理论基础，u r is h a i l i ， t b m e rk o l 等为以色列s h c b a 医院开发了整体p a c s 系统，在2 0 0 3 年，该家医 院放射科有9 0 已经实现了数字化。1 2 5 ，o o o ，o o o 例检查数据压缩在1 0 t b 的硬 盘中，有1 3 0 多个工作站连接到服务器端；诊断工作站用的是2 台双屏显示器； 为了实现无纸化，所有的纸类文档都扫描成电子版本；保存着病人所有的历史 图像，都可以从数据库中调出浏览。 除此以外，基于i 既技术框架的d i c o m 结构化报告( s 眦t u r er e p o n i n g ， s r ) 的设计也是当前研究的一个热点。s r 通过内容树维护一个层级结构，引入 参考模型，关联嵌套，保证了s r 的高度扩展性和通用性。s r 并非简单字面上 结构化报告这么简单，从宏观的角度，它包容了d i c o m 3 o 标准中的各种数 据信息，为临床诊断提供最完备的证据信息【l l 】。d i c o m 3 o 标准仅对s r 从语 义级别进行定义，但没有规定其具体实现，而i h e 恰恰对s r 的流程和实施规 范进行了规定，因此对s r 模型的设计需以i h e 规范为基础，通过d i c o ms r 浙江大学硕士学位论文 第一覃绪论 1 0 d 构造具体的报告文档对象。d o n 9 0 u kk i i l l ，d o n 鼬n l kl e e 【1 2 1 等利用l h e 对 工作流、角色和事务的抽象，对报告文档对象的产生和传递进行了规范：i h e 工作流中包含了5 个报告相关角色：报告生成者( r e p o nc r e a t o r ) 、报告管理 者( & 巾o r t m a r l a g e r ) 、报告仓库( r e p o nr c p o s i t o r y ) 、报告阅读者( r e p o r tr e a d e r ) 和报告库外部访问( e x t 陇i a lr c p o nr e p o s i t o r ya c c e s s ) 。根据l h e 技术框架必 须支持所有外部事务和个体角色请求这个规定，定义了r 印0 nc r e a t o r 和r e p o r t m 趴a g e r 必须支持r e p o r ts u b r n i s s i o n 作为s c ua n ds c p ；必须支持r e p o n i s s u 协g 作为s c u ；必须支持生成新报告( r e p q r te r e a t o r ) 、报告管理( r e p o n m 跹a g e r ) 。同样，也引用了i h e 工作流中包含的4 个主要事务：报告提交( r e p o r t s u b i i l i s s i 蚰) 、报告发布( r e p o r ti s s u j n g ) 、报告获取( r e m e v er e p o r t ) 、报 告查询( q u e r yr e p o n ) 。 综上所述，目前对于基于i 既的新系统设计研究主要集中在以下这些方面： 对医院的整个信息系统按照i h e 技术框架进行定制，包括设计整套符合i h e 技 术框架的p a c s 系统以及瑚s 、s 系统；对p a c s 等系统中的某部分组件进行 定制，如p a c s 中的图像存储系统、报告系统等，将这部分的组件按照i 眦的 要求进行设计。总的来说，这几种设计思路都是从头开始构建一个新的系统或 者一个全新的功能性组件，接下来本文将从另外一个角度，即在原有系统的基 础上，详细地探讨如何构建符合i h e 技术框架的系统的研究方法。 1 3 2 升级系统 目前，医疗图像和信息之间的交换是通过d i c o m 和h l 7 规定了一定的标 准，不同信息系统间的交互协同也在i h e 的指导下得到解决。但是，旧的数字 化医疗系统或者影像设备常常不能支持上述规定或者满足i h e 申明的集成模 型，因此我们需要对某些部分进行一定的校正或者升级，从而使他们遵从i h e 技术框架。 1 1 1 0 m a sh a c k l i i l d e r a u sk l e b e r 等通过矫正d i c 0 m 对象来解决旧的影 像设备的升级问题。他们设计了一个d i c o m 矫正工具包，包括： 一个d i c o m 对象的接收器。 一个校正d i c o m 对象的管道。 9 浙江大学硕士学位论文 第一苹绪论 多个发射器把校正过的d i c o m 对象发射到目的地。 其中，矫正d i c o m 对象的管道是靠多个插件实现的，这种插件可以使用 x s l ( e x t e n s i b l es t y l e s h e e tl 趾g u a g e ) 编辑。通过使用这些插件，将d i c o m 对 象转化为其他形式( 如订l 等其他文件或数据格式) 。 实现升级需要考虑的一个重要问题是，如何使现有多个系统遵从i 髓，使 用i h e 技术框架从而增加现有系统工作站之间的交互能力。首先需要考虑到各 种现有的资源和市场情况，制定计划，分几个步骤执行，制定希望达到的初步 结果，具体的可以从以下几个方面考虑【1 4 】： p a c s 各组件遵从i h e 技术框架的必要性，即考虑是否所有的组件都需 要遵从i h e 技术框架。 目前现有系统的情况。 制定更新的发展计划。 现阶段可用的资源以及目前的市场需求等。 以上四个方面决定了不同系统进行升级的优先性。因此，方案的设计不能 单单仅靠理解i 脏技术框架，还需要最后在现实中执行的实际经验来支持。经 过以上这些阶段，才可以进一步把我们的方法推广到其他系统中。 1 4 研究目标和任务 1 4 1 目前的发展现状 虽然目前有不少p a c s 生产厂商设计和生产i 眦相关的产品，但是普遍存 在着不少问题【1 4 1 【1 q ： 对i h e 及各项通讯标准的理解不足导致产品对i 髓的遵从性不够。尽 管各厂商都声称自己的产品i h e 兼容，但是设计的时候往往受到技术、 市场的约束，导致大多数产品只能支持有限的i 脏内容。 设计系统时没有考虑到i h e 和各项标准今后的发展，导致产品不能适应 今后发展需求。i h e 技术框架涉及到各项标准的最新进展，特别是i h e 的集成模型使用了d i c o ms r 、d i c o mk e y0 b j e c ts e l e c t i o n 和 1 0 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 y s c a l es o 缸o p yp r e n 协t i o ns t a t es t o r a g e 等内容，这些都是d i c o m 标准中非常复杂的部分，并且随着标准的不断发展，i h e 的内容也必将 不断更新。 出于各种原因，很少有厂商公开发布他们的产品开发技术，这就无疑为 i h e 的推广带来了一定的技术难度。 i h e 组织每年会组织i h e 连通性测试( c o n n e c t a m o nt e s t ) ，在测试中， 参加的厂商需要将自己的产品和其他厂家的联合起来进行测试，由于各 厂商对i h e 的理解不一致，因此联合测试的结果也不尽如人意。 1 4 2 解决途径 要解决以上的问题，需要分析目前可以使用的资源、当前系统现有的功能、 发展计划和可能遇到的困难、市场需求和今后的发展等。在总结这些要求的基 础上，本文提出了一套完整的设计流程，为如何更好地实现i h e 兼容提供了指 南。本文的第二章第四章的内容正是基于这种流程而安排的： l - 首先需要对i h e 所述的各集成模型有一个整体的了解，这样才可以为今 后确定现有系统的角色提供依据。 2 确定现有系统的角色，从现有系统的基础上对i 髓的相关模型及涉及到 的事务、功能进行分析。由于这一步骤涉及到的工作量非常大，且设计 的每个阶段都要符合i h e 兼容性，本文细化了分析步骤，把实现分为几 步，分步加以实现。对于每一个p a c s 组件，实现i h e 根据以下步骤 1 7 】。【2 l 】： 分析每个p a c s 组件所对应的各个角色( a c t 时) 。 分析每一个角色所需要满足的集成模型( p r o 丘l e ) 。 分析每一个角色和模型对应的可选必选的事务( t r 孤s a c t i o n ) 。 分析每一个t r a l l s a c t i o n 的可选必选的功能。 3 通过对原有系统进行分析比较，对原有的设计提出更改或增加新的功 能。 在确定了分析方法后，我们选取医学影像工作站1 w 2 0 0 0 ( 1 m a g e w b r k s 2 0 0 0 ) 浙江大学硕士学位论文 第一罩绪论 作为现有系统进行分析和设计。在医疗管理信息化的过程中，图像归档与传输 系统( p a c s ) 扮演着不可忽视的角色【1 9 1 【2 0 1 。据统计，医学影像的信息量占全 部医疗信息量的9 0 以上，可见医学影像信息在临床工作中的重要性。同时， 影像工作站是p a c s 系统中的关键组成部分，它负责影像信息的获取、管理、 显示和处理等重要功能，在临床应用中有着至关重要的作用。因此，选取影像 工作站作为案例分析，在此基础上进行研究具有一定的代表性和示范意义。 1 4 3 目标和任务 本课题的目标是研究如何在现有系统的基础上，提出一种方法，使得数字 化医疗系统中的某部分组件能较好地符合i h e 中所阐述的各个相关模型，并在 现有系统上验证这种方法的可行性。在此成功的基础上，我们可以预见，今后 能将这种方法推广到其他各个组件，最终能在以上研究的基础上实现整体医疗 系统的i h e 集成化。 本文的任务是： 1 - 研究细化一种基于现有系统的i h e 设计方法，从确定系统的角色出发， 分析角色在医学信息系统工作流中需要参与和实现的i h e 集成模型，并 进而确定模型中需要执行的事务项目和功能。 2 在确立基本方法的基础上，对医学影像工作站1 w 2 0 0 0 进行分析，确定 其角色为i 眦g e d i s p k 哆，继而研究相关的i h e 模型，并确定目前升级需 要实现的模型。 3 + 根据1 w 2 0 0 0 的系统特点，对系统进行了具体的设计，采取了最简单、 易扩展的方式实现步骤2 中所确定的模型。 总结并提出，今后把这种方法推广到其他系统，最终能够实现整体医疗系统 的i h e 集成化。 2 第二章i h e 集成模型的分析 2 1 引言 通过第一章的分析，本文总结出，对于每一个组件，如何实现i 脏的兼容 性升级设计，除了需要了解i h e 技术框架的重要内容外，还需要考虑到的一个 重要问题就是：应用i h e 原理设计重构其医学影像信息系统产品的供应商或者 医院，都必须面对和解决的一个重要问题就是，如何决定和选择需要支持、应 用和执行的i h e 放射学技术框架定义的、必要的i 髓角色和事务的类型，我们 根据以下的思路进行分析“九”1 ： 1 首先应该考虑和确认的是，医学信息系统或系统功能模块中需要满足和 承担的l h e 的a c 衍类型。 2 确认选定的l h ea c t o r 在医学信息系统工作流中需要参与和实现的i h e 集成模型。 3 根据每个集成模型选择需要实现的事务以及相应的功能。 这是国内外学者普遍认同的一个思路，具有一定的指导意义，但是这仅仅提 出了一个想法，并没有详细说明每一步骤分析的过程以及在分析过程中需要考 虑到的各种问题，而且也没有一个有力的证据证明该思路是切实可行的，因此 本文在接下来的工作中细化了这种思路，并将其实际在影像工作站的升级上得 到体现，以证明其可行性。要实现以上思路，首要工作就应该对i h e 技术框架 有一个了解，并且在了解此过程中掌握和现有系统相关的模型。本章分析了i h e 的集成模型，并对可能会和1 w 2 0 0 0 相关( 即和医学影像相关) 的几个模型进 行了详细介绍。 2 2s w f 模型分析 s w f ( s c h e d u l e dw 砌m o w ，预约工作流) 。s w f 集成模型是i h e 相当重要 的一个集成模型，属于过程相关的集成模型这类。s 、肝定义了放射科的基础工 浙江大学硕士学位论文第二章i h e 集成模型的分析 作流，即影像检查工作流的执行和前期、后续处理这一系列的完整过程。该集 成模型保证了从检查申请、检查执行到图像获取的整个过程中的数据连贯性和 完整性。 2 2 1s w f 相关概念和意义 s w f 定义了保持病人实际信息和申请信息一致性的事务；定义了预约工组 流和图像获取步骤的事务；定义了判断图像和其它取证文档是否被归档和是否 可用的事务；定义了用于协调图像处理和报告步骤结束状态的事务【2 】- 【2 2 】；确保 参与医学影像学检查工作流的医学信息系统之间能有效地