（计算机应用技术专业论文）基于HL7标准的医疗信息系统网关的设计.pdf

基于h l 7 标准的医疗信息系统网关的设计 摘要 在异构医疗信息系统的数据交换中，各系统数据的存储和表达方 式相差很大，硬件环境参差不齐，信息很难在系统之间直接交换。 要实现异构医疗信息系统的数据交换，需要通讯双方就数据交换的 标准格式及通讯协议达成一致，即都遵守一定的数据交换协议，在 众多侧重子文字传输的标准中，h l 7 标准应用最为广泛。 世界上许多发达国家和地区己经应用h l 7 标准建立起医疗信息 交换网络，而我国在这方面的推广和应用才刚刚起步，针对这种现 状，论文对基于h l 7 标准的医疗信息交换中若干问题展开研究。 一个医疗信息系统的设计与开发过程中，一个重要的问题就是与 外部系统进行数据交换。为医疗信息系统设计一套与外部系统进行 数据交换的接口是整个系统开发中的核心的工作。本文的主要工作 是围绕着医疗信息系统中的h l 7 网关的设计工作展开的。 通过对h l 7 标准的原理和实现的深入研究，本研究主要进行了三 个方面的主要工作。首先，对h l 7 标准进行了深入的研究，提出了 一种基于h l 7 标准的h i s 网关的设计方案，特别是对h l 7 消息的构 建和解析过程进行了细致的研究。同时，对后关系型数据库c a c h 6 进行了深入的研究，给出了一种基于c a c h 6 数据库的h l 7 网关构建 方法。接着，对w e bs e r v i c e s 技术进行了研究，提出了一种通过w e b s e r v i c e s 进行h l 7 消息进行远程传输的方案，使得网关远程传输的 实现不但更容易，而且具有更高的稳定性与健壮性。最后，提出了 一个完整的网关实现框架，并给出了一个参考实现。该系统模拟了 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 ) 中的病人身份登记模块的工作过 程，给出了如何进行与病人身份有关的h l 7 消息的构建和解析的方 法。系统的运行测试显示，在c a c h 6 数据中设计的h l 7 网关可以很 好地实现异构医疗信息系统之间的信息交换。如果将本系统产品化， 可满足现阶段的医疗信息交换需要，具有很强的使用价值。 本文最后，对于h l 7 网关的发展方向和存在的问题进行了展望。 特别是对h l 7 的最新标准一一v 3 标准进行简单的介绍和对h l 7 的 本地化工作进行简单的研究。 关键词：h l 7 ，医疗信息系统，c a c h 6 数据库，w e bs e r v i c e s t h ed es i g no fh o s p i t a l i n f o r m a t i o ns y s t e mg a t e ，a y b a s eo nh l 7s t a n d a r d a b s t r a c t s i n c et h ed a t af o r m a t sa n dt h eh a r d w a r ee n v i r o n m e n t sv a r y b e t w e e nt h ee x i s t i n gh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m s ，t h e r em u s tc o m p l y w i t hs o m ek i n do fs p e c i f i cs t a n d a r d si nm a n yl a y e r st or e a l i z ec l i n i c a l d a t a e x c h a n g e t e r m s a n dc o d e ss h o u l d b es t a n d a r d i z e d ；s y n t a x w r a p p i n gt h ed a t am u s tb em u t u a l l yp a r s a b l e ，a n dt r a n s f e rp r o t o c o lo r e x c h a n g e m e d i as h o u l d b e c o n s i s t e n t a m o n gm a n yh e a l t h d a t a e x c h a n g es t a n d a r d sf o rt h et e x tc h a r a c t e r s ，h e a l t hl e v e l7 ( h l 7 ) i sm o s t s u c c e s s f u l al o to fd e v e l o p e dc o u n t r i e sa n da r e a sh a v ec o n s t r u c t e dt h e h o s p i t a li n f o r m a t i o ni n t e r c h a n g en e t w o r k b a s e do nh l 7 ；h o w e v e r ，t h e r e i s p o o re x p e r i e n c ea b o u th l 7a p p l i c a t i o ni nc h i n a t h i st h e s i s i s d e v o t e dt oi n v e s t i g a t es o m ek e yp r o b l e mi nh o s p i t a li n f o r m a t i o n i n t e r c h a n g eb a s e do nh l 7 。+ i nt h e p r o c e s s o fd e s i g i n go fh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，a n i m p o r t a n tp r o b l e mi st h a tt h ed a t ae x c h a n g i n gi ne a c ho t h e rh o s p i t a l i n f o r m a t i o ns y s t e m i ti sac o r ea p a r ti nt h eh o s p i t a li n f o r m a t i o nt h a tt h e i n t e r f a c eo fd a t ae x c h a n g e ，o nw h i c ht h i st h e s i si sf o c u s e d i nt h i st h e s i s ，t h r e ea s p e c t so fw o r ka r ed o n eb yat h o r o u g h r e s e a r c ho nt h ep r i n c i p l ea n di m p l e m e n t a t i o no fh l 7 f i r s t ，a d v a n c ea p l a no fh i sg a t e w a yb a s eo nh l 7b yat h o r o u g hr e s e a r c ho nt h eh l 7 1 1 1 s t a n d a r d s p e c i a l l y , d e e pr e s e a r c ho nt h ep r o c e s so fh l 7m e s s a g e p a r s e r b u i l d e r a tt h es a m et i m e ，b yr e s e a r c ho nc a c h 6d a t a b a s e ，a n d a d v a n c eap l a no fh l 7g a t e w a yb a s e0 1 1c a c h 6 a f t e r w a r d s d i s c u s st h e w e bs e r v i c e st e c h n o l o g y , a n dp u tf o r w a r dap l a no fr e m o t et r a n s f e r h l 7b yw e bs e r v i c e s i tm a k e st h eh l 7g a t e w a yi sm u c he a s i e rt o b u i l da n ds t r o n g e r a tl a s t ，ac o m p l e t ei m p l e m e n t a t i o ns t r u c t u r ei s p r o p o s e dw i t har e f e r e n c e di m p l e m e n t a t i o n t h i ss y s t e ms i m u l a t e st h e m e d i c a lm e s s a g e se x c h a n g i n gp r o c e s so f p a t i e n tm a n a g e rm o d u l ei nt h e h i s ，a n dg e t sam e t h o do fb u i l d p a r s eh l 7m e s s a g e t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a tt h eh l 7v 3g a t e w a yb a s eo nc a c h 6d a t a b a s ec a n b e a u t i f u l l ye x c h a n g em e d i c a lm e s s a g e sa m o n gh e t e r o g e n e o u sm e d i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m s 。i ti ss u r et h a t i ft h i sr e f c r e n t e di m p l e m e n t a t i o n s y s t e m i s p r o d u c t i v e ，i t w i l lm e e tt h en e e do fc u r r e n tm e d i c a l i n f o r m a t i o ne x c h a n g i n g ，s oi th a sg r e a ti m p l e m e n t a t i o nv a l u e i nt h ee n do ft h e s i s i ti s1 0 0 ki n t ot h ef u t u r et od e v e l o pa n d p r o b l e mo fh l 7 s p e c i a l l y , s i m p l er e s e a r c ho nt h el a s th l 7v e r s i o n 一一 v 3v e r s i o na n dl o c a l i z a t i o no fh l 7 k e yw o r d s ：h l 7 ，h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，c a c h 6d a t a b a s e ， ，e bs e r v i c e s i v 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 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科研成果。 对本文的研究做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责任由本人承担。 论文作者签名：造丝 e l 期：2 q 12 生! 旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：导师签名：期：2 q q 2 圭笪旦 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 第一章绪论 1 1 研究背景 1 1 1h i s 介绍 随着计算机与现代网络通信技术的发展，各种信息基础设施的建立，我们 正步入信息时代。信息化是当今世界科技、经济与社会发展的必然趋势，信息 化水平是衡量一个国家和地区现代化水平的重要标志。当今社会信息化进程迅 猛发展，网络技术已经对社会、经济和文化各方面产生重大影响，并改变人们 认识世界、思考世界的观点和方法。作为传统行业之一的医疗卫生行业，如何 面对网络时代带来的冲击，如何利用网络技术提高医疗卫生行业的管理水平和 服务质量，是每位医院管理者都无法回避的问题。为了提高医疗卫生系统信息 化应用的管理水平，提高医院的经济效益和社会效益，更多地了解国际医疗信 息化发展动态，及时吸收新的技术和管理经验，实现医院信息化建设尤为重要。 所谓信息化是指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之造福 于社会的历史过程。智能工具一般必须具备信息获取，信息传递、信息处理、 信息再生和信息利用的功能。医院信息化( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e mh i s ) 是 指通过计算机科学和现代化网络通信技术及数据库技术，综合利用医院各种管 理资源和病人信息，以提高医院综合实力和市场竞争力的过程。 国内医院的信息化建设也已经初见规模。一般的医院都不同规模地建立起 了医院信息系统( 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 ) ，两h i s 系统又包括以下 子系统： 门、急诊挂号子系统 门、急诊病人管理及计价收费子系统 住院子系统 药库、药房管理子系统 病案管理予系统 医疗统计子系统 陕西科技大学硕士学位论文 人事、工资管理子系统 门诊医生工作站系统 部分大型医院还建立起了医学图像存档传输系统( p i c t u r ea r c h i v i n ga n d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，p a c s ) 、检验信息系统( l a b o r a t o r yi n f o r m a t i o ns y s t e m ， l i s ) 、放射信息系统( r a d i o l o g yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，r i s ) 甚至其他的专科、 专病、专课题的信息处理系统( 如：病理卡片管理及病理科信息系统、血库管 理子系统、营养与膳食计划管理子系统、临床用药咨询与控制子系统，等等) 。 在一次看病的过程中，病人的信息可能需要在几个信息系统之间传递、共 享。例如，临床科室( h i s 系统) 医生需要病人到c t 科室( p a c s 系统) 进行 检查，然后再根据c t 科室医生的检查意见做最后的诊断，这样病人的信息就 必须能够在h i s 系统和p a c s 系统之间进行传递。但是如此众多的信息系统往 往来自于不同的生产厂商，不同系统内部可能采用了不同的数据结构、不同的 数据库( 如：o r a c l e 、微软s q ls e r v e r 、d b 2 、s y b a s e ，等等) 、不同的语言( 如： v b 、v c 、d e l p h i 、j a v a 、n e t ，等等) 。为了使得这些不同系统之间的信息能 够交换与共享，以消除系统之间的信息壁垒，则必须存在一个系统之间信息交 换地通信标准。 h l 7 ( h e a l t hl e v e l7 ) 就是这样一个成熟的并为国际上广泛承认的医疗信 息交换标准。 1 1 2 h l 7 简介 h l 7 ( h e a l t hl e v e ls e v e n ) 是8 0 年代末发展起来的基于国际标准化组织i s o 所公布的网络开放系统互连模型o s i 第七层( 应用层) 的医学信息交换协议。 h l 7 组织是美国国家标准委员会( a m e r i c a nn a t i o n a ls t a n d a r d si n s t i t u t e ， a n s i ) 认证的标准发展组织( s t a n d a r d sd e v e l o p i n g0 r g a n i z a t i o n s ，s d 0 s ) 。 h l 7 是该组织的名字，同时也是标准的名字。h l 7 标准对应于o s i 通讯模型 的第七层，即应用层t 2 1 。 如图1 1 为h l 7 协议栈与o s i 协议栈的关系： h l 7 目前已有1 5 0 0 多个会员，其成员包括：医院、专门组织及主要由医 疗顾问和厂商组成的产业代表。除了个人会员外，目前已有众多的赞助单位 及5 0 0 个团体会员。h l 7 的国际会员包括2 4 个国家和地区：阿根廷、澳大利亚， 巴西、加拿大、中国、克罗地亚、捷克、丹麦，芬兰、德国、希腊、印度、爱 尔兰、日本、韩国、立陶宛、墨西哥、新西兰、南非、西班牙、瑞士、中国台 2 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 湾、荷兰，英国。中国在2 0 0 0 年1 月以中国协作中心( h l 7c h i n a ) 的名义成为 h l 7 标准的国际会员。 国内医疗产业必须与国际接轨，医疗信息的交换与整合成为医院参与国际 化竞争的一个重要环节。然而，由于缺乏统一的医疗信息标准，医院内部的各 信息系统之间，不同医院的医院信息系统( h i s ) 之间，以及医院的医院信息系 统( h i s ) 与保险公司管理系统之间的信息交流成为瓶颈，各医院已经面临着成 为现代社会的信息孤岛的尴尬。所以符合h l 7 标准的医院信息系统将很快成为 各医院选择的目标。 脚 二二垂亟巫巫巫圣蔓亟 f i l 7 马8 u 删 器圈日围圉围 h l 7 协议栈 图1 - 1h l 7 协议栈与o s i 协议栈的关系 f i g i 一1t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nh l 7p r o t o c o ls t a c ka n d0 s ip r o t o c o ls t a c k hl 7 可以应用于多种操作系统和硬件环境，也可以进行多应用系统间文件 和数据的交换，所有不同平台的医院信息管理系统通过hl 7 都可以顺利沟通； 采用h l 7 作为标准的医院信息系统和医用仪器、设备可以完全傲到无缝联接和 医学数据信息的无障碍交换，为医院内部各子系统之间，医院之间，医院与卫 生行政部门之间的数据交换和资源共享奠定了基础。h l 7 定义了有关病人登记、 入院、出院和转院、保险、付费和付款人、医嘱和实验室检验结果、图像研究、 护理和医师观察资料、食嘱、药房医嘱、补充医嘱和主文件的数据传送的标准 詈 陕西科技大学硕士学位论文 化处理。 h l 7 并不是一个应用系统，更不是医疗信息系统的框架结构，表卜1 用于 帮助人们清晰h l 7 标准的概念。 表卜1h l 7 的概念 t a b l 1c o n c e p to fh l 7 h l 7 是什么：h l 7 不是什么： 基于h l 7 标准进行数据交换的基本原理：不同格式的应用程序数据，首先 按照h l 7 标准的语法规则转换成各个系统都可以识别的标准数据格式一一消 息，然后按照一定的网络传输协议，通过f t p t c p i p 等协议或e m a i l 传送到 接收方，接收系统在应用层上进行相应的应答并进行一定的有效性验证，消息 通过有效性验证后送到应用程序，再按照h l 7 标准的语法规则进行解析，将 消息转换为应用程序数据。其实现原理如图1 2 所示。 原始数据 语法 数据格式 数据传输 图卜2h l 7 标准的数据交换原理 f i g l 一2p r i n c i p l eo fh l 7d a t 8e x c h a n g e 4 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 从实现原理上不难看出，所有的信息交换都是将数据转换为标准的数据格 式，即h l 7 消息，进行传输和识别，消息是传递数据的基本单元。 在将近2 0 多年的发展中，h l 7 标准已经发展到了3 o 标准。如表1 2 所 示，h l 7 最新版本是v 3 0 ，但是，在大规模商业应用中，最新的版本是v 2 5 。 与v 2 x 不一样，v 3 是由多个域( d o m a i n ) 组成，每个域由独自的开发小组 进行开发，这些域都有自己的版本，目前已有部分域已经通过a n s i 的认证。 到目前为止，v 3 还没有完全作为一个整体正式发布，但已经处于开发的末期， h l 7 组织每半年对v 3 进行一次投票。 表i - 2h l 7 标准版本历史 t a b l 一2h is t o r yo fh l 7v e ts i 0 1 1 1 1 3 国内现状 我国医院信息化建设己经走过了2 0 多年，经历了单机用户、局域网用户 和目前的c l s ，b s 结构的一体化医院信息系统等几个阶段，许多医院都已经 建立了不同程度的医院信息系统。但直到2 0 0 1 年才开始有人提出了数字化医 院的概念，并开始在这方面进行探索。经过了几年的发展与摸索，国内一些大 型医院都在建设以病人为中心的医疗服务信息系统、医学影像贮存与传输系统 ( p a c s ) 、电子病历以及远程医疗等医院信息系统，如北京天坛医院、广东省人 民医院等。这为建设有中国特色的数字化医院做了有益的探索。 医疗信息系统是一个非常庞大的系统，随着各种应用的不断加深，国内医 院逐步建立了越来越多的医疗信息系统：临床信息系统( c i i n i c a li n f o r m a t i o n s y s t e m c i s ) ，图像存档与传输系统( p i c t u r ea r c h i v i n ga n d c o m m u n i c a t i o n s s y s t e m 。p a c s ) ，实验室信息系统( l a b o r a t o r yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，l i s ) ， 放射科管理信息系统( r a d i o l o g yi n f o r m a t i o ns y s t e m ，r i s ) ，办公自动化系 统( o f f i c ea u t o m a t i o n ，o a ) 。具有关资料统计，到2 0 0 3 年省级医院建设h i s 5 陕西科技大学硕士学位论文 的比例达到8 4 ，3 1 的医院使用了网络化信息系统，按照这一比例，全国1 6 0 0 0 多家县以上的医疗机构，应有5 0 0 0 家左右的医院建设了不同程度的h i s 系统。 我国在基于h l 7 标准的医疗信息交换技术上的研究只是刚刚起步。h l 7 中 国筹委会( h l 7c h i n a ) 于2 0 0 0 年1 月1 日成立，开始从事对h l 7 标准的推广和 本地化工作。2 0 0 1 年7 月，中国以h l 7c h i n a 的名义正式成为h l 7 的国际会 员，力求制定h l 7f o rc h i n a 的标准。目前中国对h l 7 的研究主要集中在h l 7 v 2 x ，中国的h l 7 协会2 0 0 5 年才完成h l 72 4 版的翻译工作。 当前，有很多国内外的公司正在开发h l 7 的产品，如h l 7 接口等产品相 比之下，国内医疗信息行业厂商在自身产品中运用到h l 7 的技术比较有限，大 部分产品主要是基于h l 7 v 2 x 版本，但是，已经有一些公司开始将h l 7 v 3 标准 作为研究重点，但并没有任何的商业应用。就作者所知，目前仅有p h i l i p s ( 中 国) 公司的麻醉系统、珠海友通的e r i s2 0 0 0 放射信息系统，g e 的影像系统等 少数产品有不同程度的应用。而更多的中小厂商仍处于关注技术发展、着手进 行技术储备的阶段。因此我国在h l 7 标准的本地化及实现技术上还需要做大量 的研究工作。 i i 4 国外现状以及h l 7 工具包及相关产品 国外的h l 7 标准发展比我国早，比较成熟，取得的成果也要多得多。美国 是h l 7 标准的发起国，发展的非常完善除美国以外的很多发达国家和地区己 经应用h l 7 标准建立起医疗信息交换网络。在亚洲，日本己经建立起了本地化 的h l 7 标准，简称m m l ；台湾地区也在h l 7 标准的应用方面比较深入，尤其是 在医院之间病人的转诊方面，成功地实现了医院之间病人病历资料的共享。 国外的h l 7 组织、医疗信息系统开发商、少数用户和个人在将h l 7 标准应 用于医疗信息交换上做了很多有意义的工作，但由于商业原因，大部分工作成 果都没有公开。本章主要介绍国外一些主要的h l 7 工具包和相关产品。 1 p r o t o g e n h l 7 p r o t o g e n h l 7 是g u n t h e rs c h a d o w 在德国柏林布明杰弗兰克林大学医 院( t h eb e n j a m i nf r a n k l i nu n i v e r s i t yh o s p i t a lb e r l i ng e r m a n y ) 攻读博士学位 期间开发的。p r o t o g e n h l 7 软件的主要功能是从h l 7 标准的文本文档自动 产生符合h l 7 标准定义的类，包括类的接口和类的卖现。他的工作主要包 括： 。 1 ) 通过一些工具( 用a w k 语言编写，a w k 是一个程序设计语言，可 6 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 以很容易地处理结构化的资料，并产生格式化的报告。) 半自动化的 从h l 7 标准的文本文档中提取有用信息到表中或能表达消息语法 的简单格式中。 2 ) 用p r o l o g 进一步处理从文档中提取的信息并产生c + + 代码。 3 ) c + + 代码经过编译、打包成c + + 类库，类的声明保存在头文件中， 提供开发h l 7 应用程序的开发接口。 p r o t o g e n h l 7 目前被许多应用h l 7 的信息系统开发商集成使用，它能 运行的操作平台是u n i x ( f r e e b s d ) ，g u n t h e rs c h a d o w 没有开发运行在 w i n d o w s 操作平台上的版本 2 h l 7 数据库开发 在德国，f r a n k o e m i g 开发了h l 7 的m i c r o s o f t a c c e s s 数据库，集成了 h l 7 v 2 t ，v 2 2 ，v 2 3 和v 2 3 1 等四个版本，并提供友好的用户界面接口， 通过数据库可以快速访问触发事件、消息结构、数据元素( 包括它们的成分 和子成分1 、数据类型及表中的可选值。目前这个数据库打包成不同的模块 面向市场，可以根据开发者的需要来进行相应的定制。f r a n ko e m i g 曾在 1 9 9 5 年l o 月德国的h l 7 用户研讨会上介绍了h l 7 数据库的结构和用 m i c r o s o f t a c c e s s 数据库的实现方法。他提出了集成以下h l 7 实体的数据模 型：事件、消息类型、功能域、段、数据元素、数据类型、成分、表和值等， 及把组合数据类型映射到数据库结构中的方法。 3 s y m p h o n i a 3 s y m p h o n i a 3 是新西兰o r i o n 公司开发的h l 7 软件开发工具包。它的 主要特点在于能够解析包括h l 7 、x m l 、h i p a a 、x 1 2 、e d i f a c t 、h c f a 、 a s t m 、n c p d p 及用户自定义格式等多种协议，直接产生符合协议定义的 a c t i v e x 对象作为编程接口，快速将工业标准转换添加到新的或己有的系统 中，实现多个异构系统的集成s y m p h o n i a 3 的智能映射工具可以把其中的 任何一种消息格式转换为其他另一种格式，实现广泛领域中的数据通讯。 它可以运行于多种操作平台上，在数据交换时具有加密功能，并且可以产 生消息的r t f ( r i c h t e x t f o r m a t ) 或h t m l 文档。s y m p h o n i a 3 宣称能够每小 时解析3 0 0 万条消息。它是目前中国台湾地区广泛应用的医疗信息交换工 具。 4 n e o t o o l s n e o t o o l s 是美国n e o t o o ld e v e l o p m e n t ，l l c 公司的h l 7 系列产品。该 公司成立于1 9 9 7 年，专门从事医疗健康领域软件产品的开发、咨询和培训， 7 陕西科技大学硕士学位论文 最新与微软公司合作开发的h l 7 加速器能够使微软公司的b i z t a l k s e r v e r 2 0 0 0 支持h l 7 v e r s i o n 2 x 的所有版本，n e o t o o l s 包括一系列软件开发 组件： 1 ) n e o e n a b l ef o r h l 7 ：h l 7 编码，解码的a c t i v e x 组件 2 ) n e o c o n n e e tt c p ：利用t c p i p 协议进行消息交换的a c t i v e x 组件。 3 ) n e o q u e u e ：异步消息排队组件。 4 ) n e o s e n df o rh l 7 ：发送消息组件。 5 ) n e o r e c e i v ef o rh l 7 ：接收和确认消息组件。 5 c h a m e l e o n c h a m e l e o n 是加拿大i n t e r f a c e w a r e 公司的产品。该公司主要致力 于开发集成到医疗信息领域的软件产品。在c h a m e l e o n 的演示程序中，在 消息解析时，人机交互的界面比较多，有许多功能需要手工操作如s e g m e n t s 的识别需要手工导入消息中相应s e g m e n t s 的定义等。 在本项目的开发过程中，使用到c h a m e l e o n ，作为一个参考工具。在 开发过程中，对于h l 7 标准的定义、规则的建立等都是参考了c h a m e l e o n 。 在测试过程中，也是使用c h a m e l e o n 对h l 7 消息进行跟踪、检测和对h l 7 消息解析校验。 6 m e d i 7 p a r s e r m e d 订p a r s e r 是美国e v e r s o l v e 公司开发的h l 7 解析器，主要提供h l 7 消息解析的编程接口 1 2 研究意义与目的 本研究的目的在于： 探讨h l 7 标准 h l 7 标准是现在最优秀的医疗信息交换标准，通过对h l 7 标准的研究， 可以为我国的医疗信息事业发展做出贡献。在研究h l 7 标准的同时，会 兼顾研究h l 7 v 3 标准的基本概念。 本研究通过对现有医院信息系统架构的研究，在此基础上引入h l 7 ， 来探讨如何在不改变现有架构的前提下，能够符合大部分系统的医院信 息系统h l 7 化的方法。 提出一个可行的、健壮的h l 7 网关实现架构 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 只有h l 7 能真正在实际环境中投入使用，才能很好的发挥它自身的 优势，为社会创造价值，所以需要一个优良、健壮的架构来构建h l 7 网 关。 本研究通过对现有医院信息系统架构的研究，在此基础上引入h l 7 ， 来探讨如何在不改变现有架构的前提下，能够符合大部分系统的医院信 息系统h l 7 化的方法。 探讨h l 7 本土化 通过对h l 7 的理解和吸收，结合现有国内医疗体系的特点，对h l 7 中不符合或者未考虑我国国情的部分，进行探讨和改造，提出h l 7 本土 化的意见。 提供简易的方法实现医疗信息的网际传输处理 现有医院信息系统一般限于局域网内部传输信息，很少涉及网际传 输处理，这既因网络传输处理、远程调用较为复杂，当然也与现有系统 之间无需交换数据有关。本研究旨在提供一种快速简易的方法，来实现 医疗信息的网际传输处理。 构建一套示范性的程序，供参考和使用 本研究将按上述的方法，构建一套实际可行的、示范性的程序。该 程序既可用于演示研究成果，作为未来医院信息系统构建的有效参考， 也可稍加改动，便可应用于现有系统。 1 3 研究方法 由于医院信息系统是一个非常庞大的体系，涉及入院、出院、转院、财务、 记账、检验、放射、药房、病历等众多子系统限于精力，本研究无法全面涉 及，因而将从医院信息系统中一个子系统着手，来探讨和实现这部分信息的h l 7 化，及网际传输处理方法 在现代h i s 系统中，病人身份信息是医疗信息中非常重要的一部分。它是 病人进入医院以后，是第一项需要登记的信息，也是h l 7 消息中包含的最多的 信息。在每个医院看病，都需要登记病人身份信息。现阶段，每个医院问的信 息无法共享，此类信息都是通过打印的表格传递。这样不但增加病人的就医成 本，浪费了时间，还增加错误的可能性。并且，在紧急状况下，往往无法及时 得到病人的基本信息，影响治疗。因而病人身份信息的共享和交换对于提高疾 病诊治的及时性和准确性，以及提高医疗服务水平有着重要的竟义。 9 陕西科技大学硕士学位论文 因此本研究选取病人身份信息作为研究的对象，对其h l 7 化，并利用x m l ， s o a p ，w e bs e r v i c e s 等技术来探讨其h l 7 文档的网际传输、处理方法。 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 第二章h l 7 技术探讨 2 1h l 7 标准的发展历史 1 9 8 7 年3 月，在宾夕法尼业大学医院的d r s a ms c h u l t z 主持的会议上， 确立了有医护工作者，销售商。顾问组成的工作委员会，参加者也有相互竞争 的设备厂商，它们有一个唯一的目标，就是在不同的计算机应用程序之间实施 公用的接口。这个委员会后来就成为著名的h l 7 工作组。它致力于是那些在 医疗应用系统中交换某些关键数据集合的格式和协议标准化。这个会议大约每 四个月都会在美国各地举行。h l 7 审核国际工作组在美国以外的很多国家都存 在，包括澳大利亚，德国，日本，荷兰，新西兰和加拿大。 h l 7 标准从1 9 8 7 年建立开始经历了将近1 5 年的发展，到目前为止，最新 的版本h l 7v 3 0 版还是一个标准草案。下面是该标准的一些发展简况： h l 7 组织成立于1 9 8 7 年，1 9 8 7 年发布了1 0 版，1 9 8 8 年发布了2 0 。 在1 9 9 0 、1 9 9 4 、1 9 9 7 、2 0 0 0 年则重点针对h l 7 标准的消息部分做了很多 重要的改进，并分别发布了2 1 、2 2 、2 3 、2 4 版。 同时，在1 9 9 9 、2 0 0 0 、2 0 0 1 年发布了h l 7 c c o w ( c l i n i c a lc o n t e x to b j e c t w o r k g r o u p ) 标准1 0 、1 1 、1 2 、1 3 版 1 9 9 9 年发布用于提供决策支持的知识库专家系统方面的标准a r d e n 语法 标准。 2 0 0 0 年发布基于x m l ( h t t p ：，w w w w 3 o r g ) 的诊疗文档结构( c d a ) 标 准 h l 7 工作组在1 9 9 4 年被a n s i 接纳为s d o ( 标准发展组织) 。 从1 9 9 4 年开始，所有h l 7 标准均成为“美国国家标准”在1 9 9 8 年起陆 续出版了标准实现的建议标准。 1 9 9 8 年发布对象( o b j e c tb r o k e r ) 接口，即针对o m g 的面向分布系统互连 标准c o r b a 的接口。 1 9 9 9 年发布通过e m a l l 的安全消息协议，1 9 9 9 发布根据h i p a a 的要求 提出的附加内容。 2 0 0 0 年发布了h l 72 0 版的x m l 编码( 即描述其x m l 格式的d t d ) 。 标准的最新发展： 陕西科技大学硕士学位论文 h l 7 标准的3 0 版目前正在加紧开发中，该标准将是一个里程碑式的标准， 它将在下列多个方面展现标准的使命：互操作性和不断变革。 提供比前一版本更多的合并触发事件和消息格式。 将使用对象的开发方法和使用r i m ( 参考信息模式) 方法建模。r i m 方法将 在该版本中发挥关键作用。 h l 7 词汇委员会将提供词汇描述标准，使得h l 7 消息转换成某种平台的 编码变得容易。 将消息开发框架( m d f ) 提供给标准开发者和应用者使用r o s e 工具对基 于标准的应用进行对象分析，并公开以r o s e t r e e 展现的一部分标准实例。 实现诊疗文档结构( c d a ) 的x m l 化，并使得应用得以建立在基于w e b 的 系统之上。 在一些新的领域进行初步的扩展，如：x m l 和w e b 技术的应用、词汇描 述、医学逻辑、工作站组件、检验室自动化、结构化文档、电子病历结构、人 员管理等等。 h l 73 0 版的最高使命是使得该标准得以近似于“即插即用”。 2 2 h l 7 标准的概念 2 2 1h l 7 标准的触发机制 1 h l 7 消息的事务和事件 h l 7 定义了多种事务，每种事务都完成医院系统的某一方面的服务。 这些事务包括；患者管理事务，医嘱录入事务，查询事务，账户管理事务， 观察报告事务，主文件管理事务，医疗记录信息管理事务，预约事务，患 者转诊事务，检验科自动化事务，个人管理事务等1 1 种事务。其中最常用 并且和我们的设计相关的是患者管理事务。 h l 7 定义了多种事务来完成医疗系统之间的数据交换，每种事务都可 以完成医院管理的某个方面。如入院事务，查询事务，观察报告事务等等。 每种事务中又包含多个事件，每个事件都完成事务的一个具体的方面。如 入院事务中就有入院事件，出院事件，患者转移事件等等。 2 h l 7 消息的触发机制 在真实的医疗世界中，一个事件产生了系统间的数据流动的需求，则 这个真实世界中的事件就称为触发事件。如触发事件a 0 1 用于通知一个病 1 2 基于h l 7 标准的医院信息系统网关的设计 人住院的信息，这条信息可以进入主a d t 系统，并向护理及各个辅助系统 广播：通知药房系统，一个病人入院，可以合理开药；通知护理系统，安 排护理计划：通知财务系统，为病人开户；通知饮食系统，提供饮食服务等。 触发事件应用于不同层次的数据粒度和相互之间的集成关系。比如： 大部分a d t 触发事件涉及单个对象( 如一个住院事件创建一条包含一个病 人或账户数据的消息) ，有一些a d t 触发事件则涉及多于一个对象之间的 相互关系( 如合并事件将会指定病人和账目信息的合并) ，还有一些a d t 触发事件则适合一些没有重大相互关系的集合( 如基于地域的查询，返回 仅仅在地理位置上临时相关的住院病人的集合) 。 2 2 2 标准的通讯模式 当消息从一个系统传到另一个系统时，在应用层上应有一个应答确认因 为仅仅知道下层的通讯系统能够保证消息的传送是不够的，还应该知道接收程 序在逻辑上是否成功地处理了数据，即处理的状态是成功更新还是出现错误 等。h l 7 标准的确认模式有两种：原始确认模式和增强确认模式。 确认：原始模式( a c k n o w l e d g e m e n t s ：o r i g i n a lm o d e ) 当非请求更新从一个系统发送到另一个系统，这个系统的确认模式规定它 必须在应用层水平上收到另一个系统的确认。这是因为系统不能确切地知道其 下层的通信系统能否保证信息的完整性传递。同样它也需要了解接收的另一个 系统的应用程序在逻辑应用层上其数据的处理是否成功。 确认将包含发送端系统所感兴趣的数据例如，当一个病人看护系统处理 一个触发事件一一为病人安排了实验室检查，它将送一个非请求更新给实验室 应用程序来标识病人，安排检验，以及关于这种安排的多种其它信息。而当这 个从属程序执行成功后，它将确认这个安排对于某些病人看护系统和它相应 的从属部门系统来说，确认同时将包括从属部门系统分配的从属识别号。 如果使用原始模式： a ) 对消息进行语法上的有效性验证及m s h 段内消息交换细节的验证如 果消息不合法，协议软件产生一个拒绝消息并返回发送端。如果消息通 过验证，继续下一步。 b ) 响应系统把消息传送给应用程序：创建一个响应消息或错误消息或拒绝 消息。 c 发送响应、错误或拒绝消息到发起端，发起系统把消息传送给发起应用 陕西科技大学硕士学位论文 程序。 确认：增强模式( a c k n o w l e d g e m e n t s ： e n h a n c e dm o d e ) 在增强模式下，h l 7 确认范例已经扩展到能区别接收确认( a c c e p t a c k n o w l e d g m e n t ) 和应用程序确认( a p p l i c a t i o na c k n o w l e d g m e n t ) ，同样也能区 分它们所要求的条件。