（计算机应用技术专业论文）数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用.pdf

数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究j j 应用 摘要 论文题目：数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用 专业：计算机应用技术 硕士生：陈钦基 指导教师：罗笑南教授余元龙教授( 实习指导老师) 摘要 随着计算机技术的发展与3 c 产品的融合，数字家庭成为人们关注的焦点， 数字家庭给人类带来了一种全新的生活方式。在医疗领域，数字化医疗逐渐普及， 在数字电视上开发一个数字医疗互动平台，该平台能整合各医院强大的信息资 源，为病人提供如电子病例查询，远程挂号，医疗互动咨询等服务，这对于促进 数字化医疗事业的发展，无疑具有重要价值。在数字医疗互动平台中，医疗数据 信息主要来源于各个医疗系统，如何有效地从各系统获取相关的医疗数据信息是 平台首先必须解决的关键问题。因此研究如何实现医疗数据的集成，从而实现平 台与各医院信息系统实现无缝链接具有重要的现实意义。 本文首先研究了现有异构数据集成技术的策略与算法，分析几种数据交换模 式的特点与性能，并探讨了数据交换模型的统一描述方法。在此基础之上，结合 数字医疗互动平台的实际应用环境与中间件技术的特点，提出了一套基于消息中 间件方式的医疗数据集成交换方案，包括系统体系结构、数据关系模型、网络实 现方式、消息中间件的设计思想等内容。在该方案中，消息中间件作为主要的核 心内容，主要由消息交换任务管理模块、消息构建模块、消息解析模块、消息传 输模块、消息事务处理模块、数据库接口模块组成，本文详细地阐述了每个模块 的实现方法、算法流程与涉及的主要数据结构，并且制定了消息定义规则和基于 多级嵌套链表结构的消息表示方法。最后，在广东省数字家庭行动计划一数字医 疗互动平台的实际开发过程中实现与应用本文提出的医疗数据集成解决方案，并 以中山市人民医院作为试点医院，有效地实现了平台对于医院信息数据的集成。 该方案能够在不对医院现有信息系统进行大改动的情况下实现对医院信息资源 的有效利用，提高了项目的开发效率，同时也具有较好的扩展性与可重用性。 关键词：数字家庭、医疗互动、数据集成、消息中间件、医疗信息交换 1 n l er e s e a r c h 卸da p p l i c “o no fm e d i c a ld a t ai n t 呵氇t i o no fm 娅咝堕里趔塑! ! 型受堡 垒垒! 塑壁 t i t l e ：t kr 懿e a 础la n d 咖l i c a t i o no fm e d i c a ld a t ai n t e 伊a t i o no fm e d i c a li n t e m “v e p l a t f 0 r m m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n7 i e c h n o l o g ) r n 锄e ：q i n j ic h e i l s 1 】p e 州s 叱p r o f e s s o rx i a o n a i ll p r o 凤s o ry u a n l o n g y u a b s t r a c t w 油1 ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y d i 百t a lh o m eb 血g s1 l s 姐 e n t i r e l yn e w l i f ea n dw o r k m gs t y l e h lm e d i c a lf i e l d ，d i 百t i z e dm e d i c a ls e i c e p i d p u l a d z e s 删u a l l y d e v e l o p i n gad i 舀t a l m 。d i c a ls e r v i c c 妇a c t i o np l a t f o m ， w l l i c h c 锄p r o v i d ev a r i o l l so fm c d i c a ls e i c 鹤，跚c h 笛r e m o t er e 舀s 仃a t i o t l i n t 眦t i v ec o n s u l t a t i o 玛h 鹤as i 嘶f i c a n tv a l u e i n l ed i 百t a lm e d i c a ls e r v i c e 硫e r a c t i o np l a t f b m ，m e d i c a ld a t ai i l f o m a 廿0 nm 咖l yc 0 m e s 舶md i l j f 豳tm e d i c a l i n f o m a t i o ns y s t 锄s 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di na i la c t u a l l y m e d i c a is e r v i c en e r a c t i o np l a t f o m l t h i ss o l u t i o nc 锄 a c l l i e v em ee 虢c t i v e u t i l i z a t i o no fm e d i c a li n f o m a t i o nr e s o u r c e sw i m o u tm a k i n gg r e a tm o d i f i c a t i o n st o l e e x i s t i n gm e d i c a lm a i l a g e m e n ts y s t e m ，w h i c h 妇p r o v 韶吐l ee 伍c i e i l c y o fp r o j e c t d e v e l o p m e n t a d d i t i o n a l l y ， t l l i ss o l u t i o nh 鹊 g o o ds c a l a b i l 咄n 础i l i t y 趾d r e u s a b i l i t y k e y w o r d s ：d i g i t a lh o m e ，m e d i c a ls e n ，i c e i n t e r a c d o n ，d a t ah l t e g r a t i o n ，m 懿s a g e 枷饥蜘 m i d d l e w a r e ，m e d i c a li i l f 砷m a t i o ne x c h 锄g e 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位敝作者躲l ! 垫坠 日期： 学位论文使用授权声明 2 0 s 2 苦 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆、院系资料室被查阅，有权将学位论文的内容编入 有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 导师签名： 日期：年 月 日 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与j 避用引言 引言 随着3 c 产品的融合，数字家庭越来越受到人们的关注，数字家庭产业逐渐 蓬勃发展起来。随着相关技术的迅速发展，数字家庭将彻底改变人类的生活方式 和工作方式，在数字家庭中，人类的生活将会变得更加简单方便，更加人性化， 从而使人类的生活品质得到极大的提高。而在医疗领域，数字医疗近年来在国内 外兴起，所谓数字医疗，就是把当代计算机技术、信息技术应用于整个医疗过程 的一种新型的现代化医疗方式【l 】。现代医疗单位可轻松改变传统运作模式，同时 改变人们的医疗保健观念，并为人民群众提供更为有效的终身医疗保健服务，因 此数字医疗将是现代医疗的发展方向和趋势。 随着我国医疗卫生事业的迅速发展，各种医疗不断推出，给医院的管理带来 了一定的难题，而信息技术和计算机技术的快速发展为提高医院管理水平创造了 良好的条件，各个医院不断实现医院管理系统的信息化，医院信息化程度取得了 一定的发展。在这个趋势下，在数字电视上开发一个能整合各医疗机构信息资源， 为广大病人提供各项医疗服务的互动平台具有重大的现实意义。本平台是以中山 市人民医院为试点医院，目标是为中山市人民提供基于数字电视上的医疗增值服 务，如：电子病例查询、远程挂号、互动咨询等。 在数字医疗互动平台中，医疗数据信息的主要来源于各个医疗系统，如何有 效地从各系统获取相关的医疗数据信息是平台首先必须解决的关键问题。然而在 医院端，医院的h i s 系统由于构建之初缺乏统一意识规划以及各种客观因素影 响，大多由不同的厂商开发的，大多没有遵循统一的标准，所采用的系统平台、 技术手段、实现方式、数据接口、字段定义等等都不尽相同，这给充分利用各个 系统的优势资源的带来了不利的局面。在这样的背景下，为了充分整合医院信息 系统的信息资源，使医院能够对数字家庭远程医疗终端提供强有力的数据支持， 如何实现异构医疗数据的集成，实现医疗互动平台与医院现有系统的无缝连接是 整个平台的核心问题。因此，对于异构医疗数据集成技术的研究与实现不仅具有 理论价值，同时更具有实际的应用意义。 本文首先分析了数字医疗互动平台整体实现架构的设计，并对实现整个平台 的关键技术一医疗数据集成技术展开了深入的研究，比较了几种数据集成技术的 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用引言 优缺点和适用环境，结合本平台的实际情况，提出了基于中间件方式的医疗数据 集成解决方案，包括软硬件系统架构和网络实现方案等内容。这种解决方案能够 在不对医院现有信息系统进行大改动的情况下实现互动平台与各医院信息系统 实现无缝链接，从而节省了开发时间，提高了开发效率。 本文的章节结构主要安排如下： 第1 章介绍数字医疗的重要作用及国内外数字家庭远程医疗的发展趋势，分 析了中间件技术的特点及应用优势，阐述了x m l 标记语言的应用方式及其在数 据集成交换中的作用。 第2 章首先介绍了整个数字医疗互动平台的系统组成与系统架构，研究了现 有数据集成技术的策略与特点，分析几种数据交换模式的特点与性能，并探讨了 数据交换模型的统一描述方法。提出了一套基于中间件方式的医疗数据集成交换 方案，包括系统体系结构、数据关系模型、网络实现方式等内容。 第3 章描述了医疗数据集成的关系模型，对医疗数据集成中间件进行了详细 的设计与模块划分，阐述了每个模块的设计思想、实现方法、数据映射规则与涉 及的主要数据结构。 第4 章主要对消息中间件的消息构造算法流程进行了详细的阐述，介绍了消 息解析的实现原理，接着对于消息的传输原理进行了深入的探讨，并且在数字医 疗互动平台的实际实施中应用和验证了本文的解决方案。 第5 章总结本文的工作，并提出对未来的展望。 2 数字医疗互动平台中医疗数据集友技术的研究j 应用 第1 章综述 随着计算机技术与信息技术的发展，数字医疗带来了一种全新的现代化医疗 方式。本章主要介绍数字医疗的重要作用及国内外数字家庭远程医疗的发展趋 势，分析中间件技术的特点及应用优势，阐述x m l 标记语言的应用方式及其在 数据集成交换中的作用。 1 1 数字医疗作用及发展趋势概述 数字化医疗，就是把当代计算机技术、信息技术应用于整个医疗过程的一种 新型的现代化医疗方式【1 1 。在数字化医疗中，就诊的病人能够以最少的流程完成就 诊。这样不仅可以大大提高医院的诊疗质量、提高服务效益。而且对提高医院未 来竞争力会产生极大的影响。下面将简单地介绍数字医疗在数字家庭中的地位、 作用，以及国内外数字家庭远程医疗的发展现状。 1 1 1 数字医疗在数字家庭中的地位和作用 随着相关技术的迅速发展，数字家庭将彻底改变人类的生活方式和工作方 式，在数字家庭中，人类的生活将会变得更加简单方便，更加人性化，从而使人 类的生活品质得到极大的提高【2 1 。在医疗领域，数字医疗包括了医疗终端设备， 医疗互动平台和医院端的资源建设。医院端的资源建设包括医院信息管理系统 ( h i s ) 的应用以及相关人员的信息化能力水平等。医疗终端设备包括一系列的 可通过网络监测的医疗设备，如远程血压测量仪等【l 】。而医疗互动平台就是连接 医院端和医疗终端设备的一个平台。 数字医疗互动平台，是运行在数字电视上，以数字家庭为单位，连接家庭和 医院的一个平台。通过这一个平台，群众能实现远程挂号，互动咨询等医疗互动 服务，通过数字电视这一平台，享受到数字家庭带来切切实实的便利。 目前，医院端的资源建设已经在国内有一定的基础，而医疗终端设备也层出 不穷，功能日趋完善。但是缺乏一个互动平台来连接这两者之间的关系，也是因 为这个原因阻碍了数字医疗的快速发展。因此，发展一个功能完善，方便容易的 3 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用综述 数字医疗互动平台是有其内在需求。随着数字家庭产业的蓬勃发展，把数字医疗 互动平台搭建起来，这对于丰富数字家庭的内容服务和提高数字医疗服务水平都 具有重要的现实意义。 1 1 2 国外数字家庭远程医疗发展现状 在国外，远程医疗的研究与应用工作是从2 0 世纪6 0 年代开始的，主要通过 电话网和有线电视网传送从文字到视频图像，供医生间交流信息，或向专家进行 病案咨询以辅助诊断。远程医疗在后来的发展中，运用了传真、电话、无线电 通信到静止图像和实时交互电视技术，以及虚拟现实和远程机器人等一系列新的 通信技术和电子学技术，并与医疗保健技术相结合，形成了许多新的研究方向【3 】。 甚至在不久的将来通过使用以卫星定位为基础的平台，可以实现自适应的实时医 疗监护【4 】。特别是进入2 0 世纪9 0 年代，随着世界范围信息联网的升温，远程医 疗被欧美各国列入了国家信息基础设施建设的计划，欧美等国家将远程医疗作为 医疗改革，解决边远地区医疗资源缺乏的方案【3 】。 发达国家的远程医疗重点放在家庭远程医疗方面，系统更加注重远程看医 生，个人、病人在家中就可与医生进行实时语音、图像信息交流，并通过相关的 终端设备可实现在线检测人体多种生理信号，如血压、心音、肺音、脉搏、体温 等【4 1 。美国卫生部2 0 0 6 年将拨款4 0 0 万美元的补贴，帮助另1 5 0 0 名病人使用远 程技术。家庭远程医疗正形成为医疗机构的一种全新的商业模式。 1 1 3 我国数字家庭远程医疗发展现状 在医疗设备方面，经过多年努力，我国现已突破了一批数字化医疗设备的关 键核心技术，并初步实现了产业化。但在标准上存在一些问题，目前政府部门对 远程医疗尚未建立一个较完善的标准化体系，缺乏统一的医疗规范和技术标准， 软件、系统不能兼容，使医疗信息不能有效共享；同时，远程医疗收费缺乏统一 的收费标准和劳务补偿规定，专家的技术劳务价值没能得到公平合理的体现【5 1 。 此外，一套远程系统( 包括计算机、外设及接入设备) 常常需要几十万到上百 电子病案在远程医疗中的应用h t t p ：， n 帆h 饿a 衄删h t g s ，g sn 翎挖_ 4 呷 美国家庭远程医疗应用激增市场前景大h t l p ： 矾_ n m c i l i n a - 1 8 8 m h y d 岫。帅c 帅a 明i d = 2 3 5 7 4 数字医疗互动r 台中医疗数据集成技术的研究与应用综述 万元资金的投入，同时要使系统正常运转，软硬件的维护和升级费用、网络的使 用费以及专职技术人员的报酬等又将是一笔不小的费用，但医院获取的经济效益 却并不足以补偿，从而会阻碍远程医疗的推广【5 】。另外一方面，我国也积累了多 种远程医疗模式的发展经验和教训，并在网络适应性、视频技术等方面取得了与 国外同步的水平，比如说沈阳东软，但是他们产品主要面向医院或医疗卫生单位， 在面向家庭数字诊疗方面还未有建树，或者还没有这个方向的领域开发【4 】。 在家庭远程医疗方面，主要以信息服务平台的形式为主。患者通过远程方式 在当地医院即可接受大型综合医院顸级专家的诊断和治疗，节省了患者的就医花 费：其次，远程医疗减少了疾病诊断和治疗时间上的延误；第三，通过远程医疗， 医学专家和患者之间通过屏幕增加了“面对面 交流的机会【5 1 。基于i n t e n l e t 的 医疗网站发展迅速，这些网站都提供了比较丰富的医学信息查询功能，并且提供 相关的医疗咨询，患者可随时访问相关的医疗网站，学习有关医疗知识，及时查 看自己的生理信号，也可以留言咨询各种有关医疗的疑问。 医疗机构的远程医疗平台包括中心处理系统和医生工作站，本院医生工作站 以局域网形式与中心处理系统连接，远程医生工作站通过i n t 锄e t 与中心处理系 统连接，医生诊断报告通过电子邮件形式及时发送给患者，同时也发送到指定的 医疗网站，供患者查询，方便了医务人员获取、交流患者信息【5 】。在信息服务平 台方面，国内发展已经比较成熟，但是也仅仅只是基于h n e n l e t 上的信息服务平 台，我国现阶段国情显示，有线电视网络覆盖率和家庭安装率远高于互联网，并 在很长的时间内维持这一状况，因此，以数字电视为中心的信息服务平台正是到 了发展的最好时机。 1 2 中间件技术的特点及优势分析 伴随着网络兴起和应用的发展，中间件继操作系统和数据库管理系统之后发 展成为新兴的一种基础软件，它是位于操作系统等系统软件与应用软件之间，屏 蔽操作系统、网络等异构性，支撑其相互之间连接的软件【6 1 。中间件能够实现平 台的透明性，实现异构环境的通讯，使软件的设计与移植更具灵活性。下面将简 单介绍中间件技术的产生、概念、特点和应用优势等内容。 5 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用 综述 1 2 1 中间件的产生 随着计算机技术的飞速发展，各种各样的应用软件需要在各种平台之间进行 移植，或者一个平台需要支持多种应用软件和管理多种应用系统，软、硬件平台 和应用系统之间需要可靠和高效的数据传递或转换，使系统的协同性得以保证。 单纯地依赖传统的系统软件或者工具软件提供的功能已经不能满足要求，这就需 要一种构筑于软、硬件平台之上，同时为上层的应用软件提供相应的软件支挣6 1 。 从2 0 世纪9 0 年代以来，解决模式从使用两层的c s 结构发展到了三层或者多层 的体系结构。前者是将数据集中存储于数据库服务器上，其他有关业务流程、界 面元素等都在客户端实现，这是传统“胖终端”的解决方案，其缺点是客户端更 新比较麻烦且会给服务器造成很大的负荷；另外点单一的服务器结构，是跨平台 和跨服务器操作的可移植性差，同时无法有效地对服务器进行有效的分解。三层 结构就是在两层结构的基础上发展而来，把原来客户端中的业务逻辑分离出来， 并与数据库的操作合并组成业务逻辑层，这就是“瘦终端”的解决方案。现在又 出现了采用具有交互功能的浏览器来呈现用户界面，这样中间又增加了一层，称 为w 曲服务层，形成了多层结构。在多个系统集成中，不同的网络硬件平台和 各种操作系统，与网络协议之间的异构性，使得系统的可移植性和可扩展性较差， 需要在中间插入一层结构，以屏蔽上层应用与底层硬件的异构性，于是一种处于 系统软件和应用软件之间的通用服务类型软件一中间件便应运而生，它可以运用 在不同的场合，从传统的企业信息平台到嵌入式系统，从实时系统到高安全性系 统等等场合都可以应用【7 1 。中间件为应用程序的运行提供专业化的服务或功能， 使不同的应用进程能在异构平台之间，通过网络互相通信，并为应用程序提供连 接和协同工作的功能。中间件的出现，是应用软件构架的一次大革命，并迅速地 发展起来，与操作系统和数据库并称为三大基础软件。 1 2 2 中间件的概念 由于中间件技术正处于发展过程之中，因此目前尚不能对它进行精确的定 义。目前学术界给出了一些中间件的定义供参考： 中间件主流技术及其未来发展精解h t t p ：拖蛳i 血e l c o l l l 酬3 2 2 ，2 0 0 5 0 1 1 讹0 4 9 4 91 h 衄l 中间件：重新洗牌的机会h n p 朋n 能c t i f i 枷札耐啵岫o l o g 妙c 咖w 咖w 0 2 0 4 0 1 h 血 6 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究。j 应用 中间件是一种介于操作系统与应用系统之间的独立的系统软件或服务程序， 分布式应用借助它在不同的技术之间共享资源、协同工作。中间件位于客户机服 务器的操作系统之上，分布式应用之下，管理计算资源和网络通训引。 中间件通过提供简单一致、高度集成的分布编程环境，简化分布式应用的设 计、编程和管理流程。本质上，中间件是一个分布软件平台抽象了底层分布环境 的复杂性和异构性【刀。 中间件是连接分布在1 1 1 t 锄e t 或局域网上的多个应用的应用软件。具体而言， 中间件是一组驻留在网络和传统应用之间的一组服务，用以管理安全、访问以及 信息交换。 中间件是一组支持软件连接的服务的集合，允许在一个或多个主机上运行的 多个过程通过网络进行交互。中间件是将大型机应用移植到c s 结构应用、以及 跨异构平台通信的基础机制，最初用于解决c s 体系的互操作问题。最常见的中 间件包括c o r b a 、c o m c d o m 、j 2 e e 【3 】。 由此可见中间件通常是一个软件层，负责处理不兼容的硬件底层或操作系 统，调节不同系统之间的通信，通常工作在网络层或传输层之上并且和底层的链 路通信独立开来。从工作机制上讲，客户端的应用程序需要从网络中获取一定的 数据或服务，这些数据或服务可能处于一个运行着不同的平台上，c s 应用程序 中负责寻找数据的部分只需访问一个中间件系统，由中间件完成到网络中寻找到 数据源或服务，进而传输客户请求消息、响应答复信息，最后将结果送回应用程 序【9 】。从功能应用上讲：中间件的主要目的是简化了应用程序在不同平台的开发， 提供高效的移植服务，屏蔽底层技术细节，实现对底层的透明访问，为上层应用 的开发、部署与管理提供有效的支持。 1 2 3 中间件的特点及优势 通常意义下，中间件应具有以下的一些特点：满足大量应用的需要；运行 于多种硬件和o s 平台：支持分布式计算，提供跨网络、硬件和o s 平台的透明 性的应用或服务的交互功能；支持标准的协议：支持标准的接口。 程序员通过调用中间件提供的大量a p i ，实现异构环境的无阻通讯，从而屏 什么是中间件? h t l p ：朋b l o g 斛h n c t ，b a y n 烈撕i v 眈0 0 7 ，0 1 ，l l ，1 4 7 9 8 6 6 a s 胚 7 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研亢。j f j ! 用综述 蔽异构的操作系统和网络协议，到达互连互通的效果。中间件提供客户机与服务 器之间的连接服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统 和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现【9 】。 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在 不同的技术之间共享资源。中间件软件管理着客户端程序和数据库或者早期应用 软件之间的通讯【1 0 1 。 中间件在分布式的客户和服务之间扮演着承上启下的角色，如事务管理、负 载均衡以及基于w 曲的计算等。 具体地说，中间件屏蔽了低层操作系统的复杂性和异构性，使程序开发人员 面对一个高度统一的开发环境，减少程序设计的不必要复杂性，将注意力集中在 自己的上层应用逻辑上，不必再为程序在不同系统软件上的移植而浪费更多的精 力，从而大大减少了技术上的负担，简化了应用的开发过程，而且使服务更具有 通用性【1 0 1 。 1 3x m l 扩展标记语言的应用 扩展标记语言x m l 是一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描 述数据，而这些标记可以用方便的方式建立，虽然x m l 占用的空间比二进制数 据要占用更多的空间，但删l 极其简单易于掌握和使用。煳l 已经是世界 上发展最快的技术之一，其主要目的是使用文本以结构化的方式来表示数据。下 面将简单介绍删l 技术的格式、定义、特点及应用优势等内容。 1 3 1x m 语言介绍 l ( e x t e 船i b l em a r k u pl 觚g u a g e ) 是由w 3 c m ，0 r l dw i d ew 曲) 组织， 自 1 9 9 8 年起所提倡的可扩展标记语言。其允许设计人员根据具体需求自行定义标 签内容，以弥补h t m l ( h y p e r t e x tm a 出u pl a i l g u a g e ) 在信息表示能力上的不足， 有了l ，它们可以正确的读取信息并对数据进行一些所需的操作【l l 】。) a l 是 s g m l 的一个简化版本，它更适合于在w 曲上使用。一旦采用用了删l 作 为数据描述工具，在相同的或是异构的系统平台可以轻松地实现对相关数据进行 百度百科h t i p ：胁a 酝b a i d i i m 、，i 删炻3 h 衄 8 数。，医疗互动j f 台中医疗数据集成技术的研究与应用综述 互操作，完全可以屏蔽平台的异构性。因此，开发者在考虑软件的可移植性和通 用性时就再也不必担心诸如平台、数据接口、数据定义格式不同的问题了，x m l 是无疑系统之间实现数据交换的最佳信息表现手段【1 2 】。 1 3 2 文档类型定义( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n s ，d t d ) x m l 数据包含的信息可分为两部分，一是内容( c o n t c n t ) ，由l 数据中包 含的t e x t 文本以及属性值组成；另一部分为结构信息( 咖删，由x m l 数据的 标签间的嵌套关系组成，包括直接包含、紧包含和邻近关系等【1 3 】。l 的精髓 是允许文档的编写者制定基于信息描述、体现数据之间逻辑关系的自定义标记， 确保文档具有结构清晰合理且有较强的易读性的优点。因此，一个完整的l 文档不仅仅是格式良好，而且使用的一些自定义标记的必须是有效，它必须遵守 文档类型定义d t d 中己声明的有关规定。d t d 使用各种的语法符号，如小括 号、尖括号等，用于表示在l 文档中某个元素到底是必选的、可选的，还是 可重复的。d t d 同时还定义了元素之间的关系，从而使得删l 可以匹配和映射 关系类型的数据【1 4 1 。 d t d 语言是为了定义s g m l 文档的确认规则而专门开发的，由于煳l 是 s g m l 的一个子集，所以d t d 也可以用来定义x m l 的确定规则【1 5 l 。一个x m l 处理器可以在运行时根据d t d 的规定来确定一个订l 文档的是否合法。d t d 定义了一个标记语言的语法和词汇表，也就是定义了文档的整体结构以及相关的 语法定义规则。简而言之，d t d 规定了一个语法分析器以解释一个有效文档所 需要的所有定义规则的细节。 1 3 3x m l 的应用优势 l 利用树型模型和标签来表达结构性数据，实现了信息表现形式的描 述，而且的是实现了数据信息的结构化描述。删l 通常以文本形式存储，从而 使其独立于某种应用程序和开发平台，具有较好的扩展性和可读性。删l 与 h t m l 都使用了标记和属性，但它们表达的意义完全不同。h t m l 的标记和属 性指明它的意义，而且还制定了它的表现形式，而l 只按指定规则组织存 ) 蹦l 们d 的建立与使用h t i p 鲋聃慨b i o 弘i n ，i 姐蚰删v e 2 5 旺5 1 7 ，1 5 7 4 5 0 a s p 】【 9 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究j 应用综述 放数据，数据的具体意义取决于具体的应用程序。因此，x m l 在实现文件资料 整合和数据检索方面可以作为最简单的数据描述手段【1 6 1 。 x m l 可用来创造新的标识语言，每一种经x m l 所制定出的新标识语言或 是删l 本身，都是用来描述文件资料的结构性，使得文件能够轻易的被解析与 组合。删l 其中一个主要的用途，就是x m l 可作为资料交换的格式【1 7 1 。x m l 文件是一种不错的信息交换方式，只需将各种格式都转成煳l 文件，就可以 轻松的在不同的应用程序间交换资料。综合起来，x m l 技术有以下优势： 一是数据交换：数据可能来自不同的数据库，他们的格式都有所不同，这就 需要一种具有统一标准的语言来进行数据交换，x m l 就可以胜任。由于蹦l 的 自定义性及可扩展性，它可以根据具体需求表示各种不同的数据。客户收到数据 后可以进行处理，也可以在不同数据库间进行传递。总之，在这类应用中，x m l 解决了数据的统一接口问趔1 8 】。 二是降低服务器负荷，客户端通过浏览器或者程序，将一个x m l 文档作为 一个请求发送给服务器，同传统的w e b 应用程序一样，它包含了指定参数。但 是与传统的客户端不同，请求的结构会根据在运行时从服务器上的道德标准化机 制来正式指定，这一机制会保证服务器所指望的结构，并允许客户端在传输前验 证请求的正确性1 1 8 】。 三是实现数据和显示分离，这是删l 一个重要的特点。这一应用也可在 上例中体现出来。它又类似于同一个剧本，我们却可以用电视剧、电影、话剧、 动画片等不同形式表现出来。这一应用将会为网络用户界面个性化、风格化的发 展铺平道路。 1 4 本章小结 综上所述，数字医疗是现代医疗发展的新趋势，能够有效的利用整合医疗 信息资源，对于提高医疗服务效率与质量具有重要的影响。而在计算机领域，各 种新兴的技术层出不穷，如何从中挑选出适合于数字医疗领域的信息技术，对于 推动数字医疗的发展具有深远的现实意义。本文下面的章节将围绕如何利用计算 机相关技术，有效地整合集成医疗信息资源这个核心的问题展开深入的研究。 席卷全球的h l 技术h 廿p ：刚眦m m f l m p g m m 侗柚脚d d i t e 。洱9 5 h 岫 1 0 数，医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用医疗数据集成交换技术的研究 第2 章医疗数据集成交换技术的研究 数字医疗互动平台属于广东省数字家庭行动计划的重要组成部分，以中山 市人民医院为试点医院。平台以数字电视网络作为传输媒体，以医院信息系统作 为强大的信息支撑，在医疗机构与家庭数字电视之间建立一条相互交流的纽带， 使数字电视用户除了看电视还能在电视上享受高品质的双向互动医疗信息服务， 改善全民医疗卫生服务条件，优化医院资源，同时还给医疗终端设备提供更为广 阔的发展空间。 整个系统平台从功能上主要划分为远程挂号、互动咨询、个人医疗档案查 询、医疗百科、设备监护和帐号管理等模块。整个平台架构的设计从高性能、高 效率出发，采用当前最为成熟的j 2 e e 分层架构模式，简化了系统的开发，提高了 软件的灵活性、可扩展性和重用性。平台的系统整体拓扑图如图2 1 所示。 孙辞磐 勰飘麟 图2 1 数字医疗互动平台整体拓扑图 敏f 医疗互动1 i 台中医厅敛据集成技术的研究与应用医疗数据集成交换技术的研究 2 1 异构数据集成技术的研究 在数字医疗互动平台中，医疗数据信息主要来源于各医院信息系统，如何有 效地集成各个医院的医疗数据信息，建立平台与各个医院信息系统的无缝连接是 实现该平台首先必须解决的关键问题。然而，各个医院的信息系统由于构建之初 缺乏统一意识规划以及其他客观因素的响，大多由不同的厂商开发的，没有遵循 统一的标准，所采用的系统平台、技术手段、实现方式、数据接口、字段定义等 等都不尽相同，这给充分利用各医院系统的信息资源带来了一定的难度。下面将 围绕异构医疗数据集成的问题展开深入的研究。 2 1 1 异构数据集成的需求 所谓异构数据源，是指涉及同一类型但在处理方法上存在各种差异的数据， 在内容上，不仅可以指不同的数据库系统之间的数据是异构的( 如o r a c l e 和 s q ls 骶r 数据库中的数据) ，而且可以指不同结构的数据之间的异构【l 明( 如结 构化的s q ls e m 数据库数据和半结构化的x m l 数据) 。 数据集成是指维护数据源整体上的数据一致性、提高信息共享利用的效率； 透明的方式是指用户无需关心如何实现对异构数据源数据的访问，只关心以何种 方式访问何种数据【2 0 1 。因此集成后的异构数据对用户来说是统一的和无差异的。 异构数据集成主要有一下三方面的需求： ( 1 ) 完整性 完整性包括数据完整性和约束完整性两方面。数据完整性是指完整提取数据 本身，约束完整性是指数据与数据之间的关联关系，是唯一表征数据间逻辑的特 征。保证约束的完整性是良好的数据发布和交换的前提，可以方便地进行数据处 理，提高效率【2 0 1 。 ( 2 ) 透明性 对于系统中的每一个用户，不管它所需要的数据在什么地方、采取何种存储 方式、数据的具体结构怎样，在用户看来，这些信息都是透明的。用户不必了解 数据的实际存储地方，对于用户来说就好像所有的数据都放在同一个数据源上， 这实际上可以由一个专门的分布式数据库管理系统来实现，将这些孤立的数据源 1 2 数字医疗互动平台中医疗数据集成技术的研究与应用医疗数据集 戊交换技术的研究 集成起来，提供给用户一个统一的视图，才能从这些资源数据中获取人们所需要 的信剧2 1 1 。 ( 3 ) 安全性 医疗数据本身具备安全性和保密性两方面的要求，数据的完整性影响医学 诊断结果，而医疗数据本身包含有患者的重要私密信息，也是重要的医学资源。 而在将各医院的数据信息集成到平台的过程中，上述信息必须通过公网进行传 输，对整个平台的安全性提出更高的要求，因此在数据集成时还必须保证数据的 安全性问题2 2 1 。 2 1 2 异构数据集成难点的分析 各机构在信息化过程中，不可避免的会出现信息资源的分化，机构内部由于 历史或业务的原因可能同时存在几种信息系统，与此同时势必会产生过多的异构 数据，异构数据的集成主要存在以下困难： ( 1 ) 平台异构。平台异构主要表现在以下两方面：一是计算机体系的异构。 系统内的各个成员数据库可以分别运行在大型机、小型机、工作站、p c 或嵌入 式系统中。二是基础操作系统的异构。系统内的各个成员数据库的操作系统可以 是w i n d o w sn t 、u n i x 、l i n u x 等【1 9 】。 ( 2 ) 数据库管理系统的异构。系统内的各个成员数据库可以是同为关系型 数据库系统的0 r a c l e 、s q ls e r v e r 、s y b a s e 等，也可以是不同数据模型的数据 库，如关系型、模式、层次、网络、面向对象等【2 l 】，这些不同的数据管理系统 都具有不同的特点与应用方式。 ( 3 ) 语义异构。语义异构是指在系统内的各个成员数据库因为是独立创建 的，所以每个成员数据库都有自己对信息的描述方式。同一概念同一属性的同一 个数据，具有不同的数据表达形式；以相同形式表达的数据，可以对应到不同概 念含义上【2 2 1 。例如，医院信息系统中，一成员数据库表中用字段“d o c t o r - s n 表示医生工号，而在另一数据库中用字段“d t _ i d 表示医生工号。 ( 4 ) 语法异构。语法异构主要是指系统内的各个成员数据库之间数据类型具 体定义、数据表现形式方面存在着一定的差异【2 3 1 。例如，在一个成员数据库中 用“y y y y 一时d d 格式表示日期，而在另一个成员数据库中用“盱d d y y y y 数，医疗互动i ，台中医疗教摧集睃技术的研究j 应用医疗数据集成交换技术的研究 表示日期。 以上几种情况是异构数据集成中比较共性的问题，而在实际应用中这些问 题往往是互相制约、互相联系的，所以一般不能孤立解决这些问题，通常需要 对这几方面综合考虑。 2 1 3 异构数据集成技术的研究 ( 1 ) 联邦数据库 早期的解决方案多采取多数据库或联邦数据库的方式。联邦数据库系统 ( f d b s ) 是一个彼此协作却又相互独立的单元数据库( c d b s ) 的集合，它将单元数 据库系统按不同程度进行集成，对该系统整体提供控制和协同操作的软件叫做联 邦数据库管理系统( f d b m s ) 2 3 1 。一个单元数据库可以加人若干个联邦系统，每 个单元数据库系统的d b m s 可以是集中式的，也可以是分布式的，或者是另外 一个f d b m s 。 联邦数据库系统不采用全局模式，在维持局部成员数据库自治的前提下，对 异构数据库的成员数据库进行部分的集成，提供数据库的共享和透明访问，具有 分布性、自治性和异构性的特征。在联邦数据库系统中，每个成员数据库都是通 过接口来实现成员数据库与联邦数据库系统中的其他成员数据库交互的。成员数 据库管理系统可以是中央数据库管理系统、关系数据库管理系统或者其它联邦数 据库管理系统【2 3 1 。 联邦数据库系统有两种模式：紧耦合模式和松耦合模式。紧耦合模式拥有统 一的访问模式。通常，紧耦合模式是静态的、难以演化的，因为一旦模式确定后， 很难再向系统中添加或删除数据源【1 9 1 。松耦合模式没有统一的访问模式，但是 它提供了针对数据源查询的统一语言。这种模式下，成员数据库具有高度的自治 性，但是必须解决所有数据源的语义异构问题。 联邦数据库系统通常建立在某一种具体的数据库管理系统之上，它的底层数 据源相对独立，但通过任何一个数据源通过关系映射都可以访问其他数据源中的 数据信息。在实现上，其他关系型数据源中的表或非关系型数据源中的数据，按 照某种规则映射成本地数据库系统中的表。通过联邦数