（生物医学工程专业论文）基于web的医院信息系统交互平台设计与实现.pdf

a b s t r a c t w i t ht h ei n t r o d u c t i o no fh i s ，m e d i c a lt r e a t m e n t q u a l i t y a n d h o s p i t a l m a n a g e m e n tw i l lc h a n g eal o t , a n dt h el e v e lo ft h et r a d i t i o n a lm e d i c a lt r e a t m e n tw i l l b ei m p r o v e dg r e a t l y a n dt h ep l a t f o r mt oe x c h a n g eh o s p i t a li n f o r m a t i o ni n a u g u r a t e sa n e wk i n do fs e r v i c ep l a t f o r m s i t ，w h i c hi sr e a l l yp a t i e n t c e n t r e d ，c a no f f e rd o c t o r s a n dp a t i e n t sa ni n t e r a c t i v ee n v i r o n m e n t t h ed e s i g no fi n t e r a c t i v ep l a t f o r mo fh i sb a s e do nw e bm a i n l yi n c l u d e st h r e e a s p e c t so fw o r k ：f i r s to fa l l ，i ta c c o m p l i s h e st h ec o l l e c t i o na n ds t o r a g eo ft h e i n f o r m a t i o ni nh o s p i t a lc l a n ) ，a n di t p a c k a g e sa n dt r a n s m i t st h et e l e m e d i c i n e i n f o r m a t i o n ( i nw a n ) i nas t a n d a r dw a y t h o s ee n s u r et h a tp e o p l ec a na c c e s st h er a w d a t ai na ne f f e c t i v ew a y t h e n ，a c c o r d i n gt h ed i c o mi n f o r m a t i o nm o d e l ，i tc l a s s i f i e s a n ds t a n d a r d i z e sd a t a a n di ta c c o m p l i s h e su n i t e dm a n a g e m e n tt od a t at h r o u g hs q l s e r v e r2 0 0 5d a t a b a s es e r v i c e s l a s t l y , i to f f e r su s e r sa ni n t e r a c t i v en e t w o r kp l a t f o r m a n dh a n d l e sd a t ao nr e a lt i n ei na ne f f e c tw a yb yu s i n gw e bs e r v i c e s t h ep a r t i c u l a r c o n t e n ti n c l u d e s ： 1 i ts e l e c ti i sa n de s t a b l i s h e saw e bs e r v i c ep l a t f o r ms ot h a tp a t i e n t s 、d o c t o r sa n d m a n a g e r sc a no p e r a t et h eh o s p i t a li n f o r m a t i o no nr e a lt i m eb u ti nd i f f e r e n t p r i o r i t y a n dt h ed e s i g no fi n t e r f a c ea n dt h ed e t a i lo ft h eo p e r a t i o nh a v eb e e n l o c a l i z e d ，w h i c hi sa c c o r d i n gt ot h eh a b i t so ft h ep u b l i c l a s t l y , t h ep a p e rd o s e s o m ep r e l i m i n a r ye x p l o r e st od a t as e c u r i t y i tc l a s s i f i e su s e r sa c c o r d i n gt ot h e i r r a n k s ，a n di te n c r y p t sa n dt r a n s m i t sd a t ab yu s i n ge n c r y p t i o na n dc e r t i f i c a t e m e t h o d s 2 i tp e r f e c t sh i sd a t a b a s er e f e r r i n gt ot h ed i c o mi n f o r m a t i o nm o d e l s oi tc a n p e r f o r m a n c ea sap a t i e n t c e n t r e dd a t a b a s es y s t e m ，a n de n s u r et h a tt h ed a t a b a s e c a nb eu s e de f f i c i e n t l ya n dp r a c t i c a l l y 3 bu l t r a s o n i cs c a n n i n gi sa ne x a m p l et oe x t r a c ta n ds t o r a g et h ei n f o r m a t i o no ft h e e q u i p m e n t sw h i c ha r en o n n e t w o r kd e v i c e s i t s o l v e st h ep r o b l e mo fc o e x i s t e n t b e t w e e nt r a d i t i o n a la n a l o ge q u i p m e n t sa n dm o d e md i g i t a le q u i p m e n ta n dt h e p r o b l e mo fd i s a g r e e m e n to fi m a g ei n t e r f a c e sf r o md i f f e r e n tc o m p a n i e s 4 t e l e m o n i t o ri sa l le x a m p l et op a c k a g et h ed a t ab a s e do nh l 7i n f o r m a t i o nm o d u l e a n dt r a n s m i td a t ab a s e do nt r a n s m i s s i o nr e g u l a t i o no fn e ts e r v i c ef r a m e w o r k t h ew o r kp r o v i d e sa ni n t e g r a t e db l u ep r i n to ft h ei n t e r a c t i v ep l a t f o r md e s i g no f h i sa n dc a r r i e so u tt h ew o ko f t h eg a i no ft h eo r i g i n a ld a t a ，d a t am a n a g e m e n ta n d t h e s e tu po ft h ew e b p l a t f o r m t h ew o r kp r o v i d e san e wi d e a lt os a y et h ep r o b l e mo f t h e o p a c l t yo ft h eh o s p i t a li n f o r m a t i o na n dc o m p l e t ed i g i t i z a t i 。n 。f h o s p i t a li n f o m a t i 。n a l s 。 i tp r o v i d e sar e f e r e n c eo f t h eh i s d e v e l o p m e n t 。 k e y w o r d s ：h i s ，h l 7 ，d i c o m ，、e b ，p l a t f b m l ，i n t e r a c t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得鑫鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 一繇卅札蝴期：溯年月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盔苤堂：有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 签字日期：力积年多月r 日 翩魏钆 签字日期：分删若年z 月，日 第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论 2 0 世纪中后期的网络、信息发展将世界带入到数字时代，无数数字化应用 随之诞生。医院信息管理作为与人类生活息息相关的产业也必然随之发生着改 变，医学模式转变和数字化管理理念渐渐形成并成为主导，人们对信息化医院【l 】 的期待越来越高。 2 0 世纪6 0 年代初，美国便开始了医院信息系统( 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 ) 的研究。著名的麻省总医院开发的c o s t a r 系统是6 0 年代初开始并发 展到今天成为大规模的临床病人信息系统。随着计算机技术的发展，7 0 年代， h i s 进入大发展时期，美日欧各国的医院，特别是大学医院及医学中心纷纷开发 h i s ，成为医药信息学的形成和发展的基础。7 0 8 0 年代，美国的h i s 产业已有 很大发展。1 9 8 7 年，美国就组织了对“卫生信息传输标准”这一战略技术的开 发与推广，从克林顿总统时代开始，美国展开了一系列的立法，要求医疗机构尽 快进入数字时代。布什总统在2 0 0 4 年众议院的年度国情咨文中专门强调医院信 息系统建设，要求在1 0 年内，确保绝大多数美国人拥有共享的电子健康记录， 并史无前例地设立一个新的、级别仅低于内阁部长的卫生信息技术协调官员职 位。 日本的h i s 开发和应用从7 0 年代初开始。多数日本医院是8 0 年代以后开始 进行h i s 工作的，但发展十分迅猛，规模相当大，是以大型机为中心的医院计算 机系统。当前日本的h i s 总的趋势是系统化、网络化、综合性，开始走自上而下 的开发路线，一般都有大型机作为中心、支撑整个系统工作，并尽量采用微机和 网络技术，投资规模大，数据从发生源直接输入计算机。到1 9 9 1 年统计有近l o 家实现或基本实现此种方式。支持诊疗的功能在不断加强，系统2 4 小时运行。 不少软件是医院和计算机公司联合开发的，一些大公司也开发了一些通用的医院 信息管理软件包。 欧洲的h i s 发展比美国稍晚，大多数是7 0 年代中期和8 0 年代开始。欧洲 h i s 的特点是实现了一些区域信息系统。如丹麦的r e ds y s t e m ，管理7 6 所医院 和诊所。法国第八医疗保健中心实现了能管理三所大医院和三所医药学院的一体 第一章绪论 化信息系统( g r e n o b l ei n t e g r a t e dh i s ) 。随着初级卫生保健工作的发展，欧洲各 国区域性医院计算机网络将实现。2 0 0 5 年春，英国卫生部签署了一份为期l o 年， 价值5 5 亿英镑的合同，支持发展电子病历、网上预约、网上处方，以及用数字 图像取代x 光片，使远程病情咨询成为可能，将造福于英国全部病人和1 0 0 万医 护人员。欧洲委员会第五个框架计划实施的重点，是放在支持信息化远程医疗保 健应用与服务技术【2 】的进一步发展与研究上。 医院信息系统的引入对于医疗质量、医院管理都会带来根本的变化，极大的 改善了传统的医疗状况： l 。对病人服务更加周到，医患关系更加密切。 2 及时准确全面地为临床医生提供病人信息。 3 加强了医院质量管理，增强医疗质量意识。 4 更有效地管理和利用资源。 5 信息资源发掘将给医院带来不可估量的财富。 6 为临床循证管理决策提供科学数据。 我国医院信息系统( h i s ) 从8 0 年代末期逐步发展起来，至今大致可以分为以 下三个时期： 1 第一个时期：8 0 年代末至9 0 年代中期h i s 分别经历了从单机收费系统阶段 到网络收费系统阶段，系统仅仅以收费为主，终端使用d o s 操作系统，操作界 面为数字录入。 2 第二个时期：9 0 年代末到本世纪初，h i s 在之前的基础上增加了挂号、药房、 院长查询、护士工作站等功能，主机使用w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r w i n d o w s n t 操作系 统，s q ls e r v e r 、o r a c l e 等时髦的数据库技术大量使用，开始提供有限的统计数 据。 3 第三个时期：在前两个时期基础上，以临床为核心、以电子病历为基础的 h i s 设计理念深入发展，临床数据来源于临床设备，信息点之间实现了数据的实 时反馈。 虽然h i s 在中国也有了长足的发展，但是大部分医院并没有让病人品尝到数 字化医院所带来的好处【3 1 ，虽有些改变，但是长时间的排队、信息不透明等现象 还是让诸多患者和家属不满，伴随着医院信息系统的不断改进和发展，用户( 包 括病人和医护人员) 希望能从医院信息系统中更快、更多、更直接、更方便的获 取更为实时、准确和有用的信息。病人最关心的是自己的病情是否得到准确的记 录；医生给与什么样的处方；处方执行需要遵循的医嘱；以及药物的价格、疗效 和使用注意事项。而医护人员关心的是病人病理信息的获取；医嘱是否得到有效 的执行；如何获取诊断历史纪录以便进行病理研究等等。 第一章绪论 本课题以满足各种用户对医疗信息的获取为目的，完善医院信息系统数据 库，建立基于w e b 的医院信息系统交互平台。 1 2 医院信息系统交互平台发展 伴随着医疗事业的飞速发展和医疗体制的改革，使得衡量一个医院的综合水 平高低，不再仅仅局限于软、硬件的建设上，更要比“服务 1 4 】，越来越多的患 者，需要迅捷、方便地得到医院的各种各样的医疗信息。为了顺应时代的潮流， 适应现代社会的迅猛发展，满足广大群众的多样化看病需求，各类各级医院纷纷 借助于先进的i n t e m e t 客户服务平台为患者提供优质的交互平台服务。 医院信息交互平台1 5 】，是集i n t e r n e t 网站、计算机通信集成、计算机网络、数 据库等技术于一体，为各医疗服务机构开辟了一种新的服务平台，为实现全院信 息的彻底数字化。 数据库是医院信息交互平台的数据来源，而数据库的数据则来自电子化的病 历数据 6 】，上世纪欧、美、日一些大医院在建立医院内部的h i s 之后开始大力推 广、普及电子病历的应用工作。英国已将电子病历的i c 卡应用于孕妇孕期信息、 产程启示及跟踪观察。荷兰阿姆斯特丹医学中心对肾病患者和器官移植病人使用 电子卡启示病人透析情况，且病人可持卡异地透析。香港医院管理局的患者卡 ( p a t i e n tc a r d ) 启示病人完整的医疗过程，包括医生检查、检验结果、x 片、c t 片m t i 片及处方等。同时，这些国家和地区己经成立了专门的研究机构，把e m r 作为一个重点课题研究，组织医疗单位实施和普及。目前我国已有一批医院建立 起医院信息系统，具备了向电子病历发展的基础，已有一些医院和个人开始了电 子病历的研究和实验，国家信息技术和通讯设施的发展己经为此提供了基本条 件，有众多的医护人员和工程技术人员对这项工程表示出相当高的热情和积极 性。然而距离完整的电子病历系统有很长的路要走，几乎所有医院使用的病历还 是记录在纸张和胶片上，医疗信息数据库还不够健全和完善。 网络是用户与医院信息系统交互的渠道，日本在7 0 年代末就提出“共享的 医院信息系统( s h a r e dh i s s m s ) ”的设想，到8 0 年代末9 0 年代实施了”国立 大学医院医疗信息远程传输网络系统计划”；在欧洲共同体也有类似的计划：欧 洲健康信息网络战略计划。美国的医院之间计算机网络互连已有很大的发展，形 成了许多医院信息系统的区域网和广域网。国内互联网技术也飞速发展，各大医 院也基本实现了院内无限制局域网与外部有限制广域网连接( 主要出于安全性考 虑) 。 基于以上两个发面的发展中国医院信息交互平台建设的瓶颈实际上在于医 第一章绪论 院信息化程度的不足，以病人为中心的医院信息建设的思想未形成。造成这种瓶 颈的原因很多： 1 国内医疗信息软件技术发展不够成熟，政府技术投资不足，医疗信息专业的 i t 人才匮乏。 2 人们对电子病历的认识不够，对传统方式依赖，对医院信息化的要求不够强 烈。 二 3 法律以及安全策略不够成熟，需要长时间的完善。 4 缺乏统一的h i s 建设规范和技术标准，国际先进h i s 系统中国化进程又很缓 慢。 1 3 本文研究内容 本文基于对现有国内医院信息系统发展现状的了解，设计基于w e b 的医院 信息系统交互平台，基本解决或完善国内医院信息系统的不足，设计主要任务： 1 全网络化平台，任何用户根据自身的用户级别可以通过各种网络终端访问 自己所需要了解的信息。 2 数据的收录完全通过在线数据库实现，保证数据的实时、可靠。 3 数据库设计依据d i c o m 标准、数据传输依据h l 7 标准、界面设计尽量遵 循本土习惯，充分发挥各种国际医疗信息标准在不同方面的优势，使系统尽量达 到可靠、兼容、方便、易接受。 基于以上内容本论文包括以下章节： 第一章介绍医院信息系统发展及医院信息系统交互平台的现状。 第二章概述基于w e b 服务医院信息系统交互平台总体方案设计，方案包含 了硬件支撑的架构，平台实现所必须的软件服务与标准规范两部分，其中软件服 务与规范的实现是本方案设计的重点，主要包含了数据库服务、w e b 服务、网络 传输规范和信息标准化规范。 第三章主要叙述交互平台下各种医疗信息的获取、整合和管理。首先参照 d i c o m 信息模型实现数据的组织规范化和层次化，借助s q | s e r v e r2 0 0 5 数据库 管理组件对数据进行统一管理，然后分别以传统b 超为例实现医院非网络化、 非标准化接口设备的交互与信息存储，以远程监护仪为例实现远程数据标准化与 规范化传输。 第四章主要叙述w e b 平台上各级别用户与信息的交互以及网络安全性尝试。 病人、医护人员、管理员分别拥有不同的信息交互级别，病人可以查看自己的以 往病历、各科室医生的基本信息、医嘱等信息；医护人员可以查看自身以及参与 第一章绪论 诊断的病人治疗信息，还能够对病人进行医嘱，对历史数据进行研究；管理员可 以进行用户管理、数据库管理以及系统维护。 第五章总结本方案，并展望医院信息系统交互平台发展趋势。 第二章医院信息交互平台设计方案 第二章医院信息交互平台设计方案 h i s 的长足的发展与医疗信息交互平台的滞后的矛盾影响了医院信息系统的 服务质量，为了能够给医院管理和用户提供详实、可靠、准确、直观、全面、实 时的数据，必须建立一个各种级别用户都能够访问的医院信息系统信息交互平 厶 口o 2 1 交互平台架构 硬件是系统的载体和支撑，软件的实现需要完善的硬件基础，对于医院信息 系统交互平台，信息操作【7 】一般包括：数据的采集，数据传输，数据录入、存储、 打印和浏览，数据备份和管理等。对应这些操作，硬件上则需要各种检测仪器( 如 心电图机、b 超) 、采集卡( 用于非标准化接口设备) 、网络设备、数据库服务器、 数据存储器材( 包括磁盘阵列和其他存储介质) 等。 图2 1 是本交互平台的硬件架构，针对现在各医院的基本设施主要添加了无 线以太网和g p r s 网络服务器，使各种检测设备直接网络化或者通过p c 实现网 络化，用户能够使用任何一种网络终端连接到w e b 服务器，从而使各种检测信 息、诊断信息能够实时得到存储和获取。数据传输主要通过以太网和g p r s 实现， 其中g p r s 因其移动性作为无线终端( 如p d a 手机等) 的传输渠道；而以太网 ( 包括8 0 2 3 8 0 2 1 1 ) 都是用于医院内部各设备以及与其他主干网络的数据传输， 保证数据传输的可靠和带宽。 平台中传输的信息按其性质可以分为五类：二维或三维的影像、视频信息( 如 b 超、m 刚、c t 等) ；一维波形信息( 如心电、脉搏波等) ；文本检查数据( 如体 温、血压等) 及诊断信息；医生、护士、病人、药物及设备等基本信息；标准化 h l 7 消息文件。医院检测设备信息直接或间接通过采集设备由医生有选择的上传 到w e b 服务器上，w e b 服务器再将数据按照特定结构存储到数据库中。诊断、文 本信息、医嘱信息由医生直接通过w e b 上添加到数据库中；医氮护士、病人、 药物及设备等基本信息由管理员通过w e b 或者直接添加到数据库中。h l 7 消息文 件是遵循h l 7 数据传输规范封装的结构完好的x m l 文件，用于不同系统或者系统 与远程设备之间的数据传输。 第二章医院信息交互平台设计方案 图2 - lh i s 交互平台硬件支撑 数据存储作为数据的最后一环，决定了数据长期的可靠性和安全性。医院数 据库不同于普通小企业数据库，每天面临大数据量和访问量，如何满足了医院数 据随机存取和同步使用要求，如何降低管理成本，如何促进数据整合和协作，如 何提高服务级别，如何保证数据的安全可靠是医院数据存储必须解决的问题。本 系统方案采用虚拟化技术( v t l ) i s l , 用磁盘阵列模拟磁带库，为应用提供速度 像磁盘一样快、容量却像磁带库一样大的存储资源。传统磁带库具有数据容量巨 大、价格低廉和安全可靠等优点，但存在备份恢复速度慢、磁带库机械故障频繁 以及需要复杂的维护管理工作等缺点。虚拟磁带库通过磁盘阵列来仿真原来的磁 带库，很好地克服了上述缺点。原来使用传统磁带库进行数据备份或者归档的用 户，在没有v t l 的情况下，数据备份是“d 2 t ( d i s kt ot a p e ) ”，采用了v t l 之后就 变成了“d 2 d 2 t ( d i s k t o d i s k t o t a p e ) ”。并不会因为采用v 1 l 而增加任何工作，只 是备份与恢复的效率显著提高了。而且，由于传统磁带库系统的运转频率大幅度 降低，使得故障率也随之降低了，同时各份磁带的维护管理工作也大大简化了。 第二章医院信息交互平台设计方案 2 2 核, b a g 务及实现规范 硬件架构平台的基础，但由于医院信息系统的发展，各大型医院的硬件基础 设施已基本完善，软件设计才是重点。为实现医院信息系统交互平台，本设计使 用w e b 服务实现了平台的搭建，使用数据库服务实现了数据的管理，遵循h l 7 消息规范实现了数据的封装，遵循h l 7 的数据传输规范实现了数据兼容传输。 它们之间关系如图2 - 2 所示 2 2 1w e b 服务 幽2 - 2 核心服务与实现规范关系 w e b 服务器也称为w w w 服务器，主要功能是提供网上信息浏览服务p 】。现 在使用最多的w e b5 e l v c r 服务器软件有两个：微软的网络信息服务器i i s 和 a d a c h e 。实际上w e b 服务器传送页面使浏览罂可以浏览，然而应用程序服务嚣 提供的是客户端应用程序可以调用的方法，即w e b 服务器专门处理h t t p 请求， 但是应用程序服务器是通过很多协议来为应用程序提供商业逻辑。 w e b 服务器可以解析h m 协议。当w e b 服务器接收到一个m 1 甲请求，会 返回一个h 丌p 响应，如送回一个h t m l 页面。为了处理一个请求w e b 服务 器可以响应一个静态页面或图片，进行页面跳转或者把动态响应的产生委托给 一些其它的程序例如c g i 脚本，j s p 脚本，s e r v i e t s ，a s p 脚本，服务器端j a v a s c r i p t ， 或者一些其它的服务器端技术。无论进行何种请求，服务器端的程序通常产生一 个h t m l 的响应来让浏览器可以浏览，过程如图2 - 3 所示。 图2 - 3w e b 服务工作原理 第二章医院信息交互平台设计方案 w e b 服务器仅仅提供一个可以执行服务器端程序和返回( 程序所产生的) 响应 的环境，而不会超出职能范围。服务器端程序通常具有事务处理，数据库连接和 消息等功能。虽然w e b 服务器不支持事务处理或数据库连接池，但它可以配置 各种策略来实现容错性和可扩展性，例如负载平衡、缓冲。 在u n i x 和l i n u x 平台下使用最广泛的免费h t l 甲服务器是w 3 c 、n c s a 和a p a c h e 服务器，而w i n d o w s 平台n t 2 0 0 0 2 0 0 3 使用i i s 的w e b 服务器。在 选择使用w e b 服务器应考虑的本身特性因素有：性能、安全性、日志和统计、 虚拟主机、代理服务器、缓冲服务和集成应用程序等。 本平台设计涉及多种i t 技术，考虑到系统的兼容性，w e b 服务器选择了 m i c r o s o f t 的i i s ，服务器平台为w i n d o w s2 0 0 3s e r v e r ，数据库选择s q ls e r v e r2 0 0 5 ， w e b 网站设计使用a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 技术。i i s 是一种w e b 服务组件， 其中包括w e b 服务器、f t p 服务器、n n t p 服务器和s m t p 服务器，分别用于 网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等方面，使得在网络( 包括互联网和 局域网) 上发布信息变得简单。 a s p 技术i lu j 是微软1 9 9 6 年1 1 月推出的w e b 应用程序开发技术，它既不是 一种程序语言，也不是一种开发工具，而是一种技术框架，使用微软的产品就能 编写它的代码，能产生和执行动态、交互式、高效率的站点服务器的应用程序。 运用a s p 可将v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t 等脚本语言加入到h t m l 中，可快速完 成网站的应用研究程序，无需编译，可在服务器端直接执行。容易编写，可使用 普通的文本编辑器编写，脚本只在服务器上而不是客户端运行，a s p 所使用的脚 本语言都在服务端上运行，用户端的浏览器不需要提供任何别的支持，这样大提 高了用户与服务器之间的交互的速度。此外，它可通过内置的组件实现更强大的 功能，如使用a d o 可以轻松地访问数据库。 2 2 2 数据库管理服务 数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库】，并为多种应用服 务，数据的存储独立于使用它的程序，对数据库插入新数据，修改和检索原有数 据均能按一种公用的和可控制的方式进行。使用数据库可以带来许多好处：如减 少了数据的冗余度，大大地节省了数据的存储空间；实现数据资源的充分共享等 等。此夕 ，数据库技术还为用户提供了非常简便的使用手段使用户易于编写有关 数据库应用程序。因此要合理整合交互平台所有的数据，必须借助数据库管理技 术。 对于数据库服务器【1 2 】需要在服务器上安装开放数据库互连( o d b c ) 组件， o d b c 是微软公司开放服务结构中有关数据库的一个组成部分，它建立了一组规 第二章医院信息交互平台设计方案 范，并提供了一组对数据库访问的标准a p i 。这些a p i 利用s q l 来完成其大部 分任务。o d b c 本身也提供了对s q l 语言的支持，用户可以直接将s q l 语句送 给o d b c 。一个基于o d b c 的应用程序对数据库的操作不依赖任何数据库管理 系统( d b m s ) ，不直接与d b m s 打交道，所有的数据库操作由对应的d b m s 的 o d b c 驱动程序完成。不论是s q ls e r v e r 、f o x p r o 、a c c e s s 还是o r a c l e 数据库， 均可用o d b ca p i 进行访问。o d b c 以统一的方式处理所有的数据库【l 引。 在d i c o m 标准中定义了以患者( p a t i e n t ) 、研究( s t u d y ) 、序列( s e r i e s ) 、 图像( i m a g e ) 四层信息模型，四个层次分别对应了有关类型信息的生成阶段和 不同来源，而这四次结构对应的四个生成阶段正是医院进行诊治所经历的四个过 程：挂号、科室就诊、检查、检查结果报告。因此在数据库设计方面遵循这四层 结构，即构架清晰又符合医院的正常诊治过程。 2 2 3 信息标准化规范 信息标准化的主要目的是为了实现数据共享和方便数据的录入和转移，通过 标准化的封装使信息具有统一的结构。h l 7 ( h e a l t hl e v e ls e v e n ) 标准组织是一 家非盈利性质的国际性组织，主要从事卫生保健环境临床和管理电子数据交换的 标准开发。h l 7 汇集了不同厂商用来设计应用软件之间界面的标准格式1 14 1 ，它 允许各个医疗机构不同的系统之间进行一些重要资料的通讯。因此将h l 7 作为 信息标准化的实现规范。 基于h l 7 标准的信息交换中，消息是系统间传递信息的最小数据单元，是 一组消息段按顺序定义的逻辑组合，每个消息段可包含若干字段，字段可以进一 步分解为成分和子成分，h l 7 v 3 将可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e x m l ) 作为首选的消息编码语言，这与先前的“竖线编码 相比明显具有更 好的规范性和可读性。h l 7 编码规则描述了如何在字段里对不同数据类型进行编 码以及什么时候可以对单个字段进行重复使用，规定消息格式由数据字段组成， 这些字段可变长，由字段分隔符分隔。数据字段被合并成称为段的逻辑组。段是 由段分隔符分隔的。每个段以3 个字符开始，是为了在消息中进行识别。段可以 定义为必需的，或可选的，也可以允许重复定义。通过和它们关联的段中的位置 可以在消息中创建单个的数据字段。所有的数据都表示为来自一个可选字符集的 可显示字符i b j 。 x m l 是一种结构化描述语言，它不仅是一种标识语言，还是一种可以定义 描述对象结构的元语言。它是国际互联网联盟( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ， w 3 c ) 开发的用于网络环境下进行数据交换、数据管理和网页设计的新技术。 x m l 虽然也和h t m l 一样同属标记语言，但x m l 可让用户通过标识来描述数 第二章医院信息交互平台设计方案 据的结构( 即树结构) ，并且根据描述数据的需要随意制定不同的标记，使之成 为一个完整的信息体系。x m l 使用者可按需创建新的标记，这些标记通过x m l 的文档类型定义( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ，d t d ) 来定义。d t d 是一系列关于 元素类型、属性、实体和符号的定义，它定义了文档所需的标记，比如可在文档 里使用的元素类型，这些元素之间的联系，还可能声明元素的属性，但属性是元 素的“元数据，而不是元素包含的内容。另外，一个实体就像是一个缩写，被 当作一些文本或一些数据的缩写来使用。x m l 文档可以在它的文档类型声明里 声明该文档遵循某个x m ld t d 。通过声明，我们可以控制在x m l 文档中使用 哪些标记符号，它们应该按什么次序出现，哪些标记符号可以出现在其他标记符 号中，哪些标记符号有属性等。因此x m l 具有的扩展性就是用户可以自己设计 d t d 扩展元素标志，而不是局限于若干固定的元素标志来体现。 x m l 主要特点有以下几个方面1 1 6 j ： 1 可扩展性：x m l 是设计标记语言的元语言，而不是h t m l 这样的只有一个 固定标记集的特定的标记语言。 2 可读性强：x m l 由若干规则组成，这些规则可用于创建标记语言，标记语 言中的各种标记符号以文本形式出现，成对使用；允许标记符号制定者按易 于理解的形式来设计，具有相当的自释性。无论是应用程序读取还是人工读 取，都比较容易。 3 自描述性：x m l 文档通常包含一个文档类型声明，不仅人能读懂x m l 文档， 而且计算机也能处理。x m l 文档中的数据可以被任何能够对x m l 数据进行 解析的应用所提取、分析和处理，并以所需格式显示。x m l 表示数据的方 式真正做到了独立于应用系统，并且这些数据能重用。 4 数据的多样显示：x m l 的突出特点是数据内容与描述数据显示方式的信息 相分离，x m l 文档只描述数据内容本身及其结构，其定义的数据允许指定 不同的显示方式，使数据可以按最适合用户阅览的方式表现出来。针对x m l 样式表开发的标准被称为可扩展样式表语言( e x t e n s i b l es t y l es h e e t l a n g u a g e ，x s l ) 。通过使用x s l ，可以将x m l 文件转换成h t m l ，或其它 格式的文档。x s l 能使w e b 浏览器直接根据用户的不同需求改变文档的显 示方式。 5 数据集成：互联网上存在大量的、各种平台的数据库，彼此之间相互兼容的 可能性非常小，对这些数据库同时进行搜索在以前是非常困难的。如果数据 库以x m l 文档形式存在，或者是非x m l 文档类型数据库但可以通过x m l 转换工具转换为x m l 文档类型数据库，就可以很容易地将来自不同源的结 构化数据组合在一起。 第二章医院信息交互平台设计方案 6 数据的可重用性：x m l 文档只描述数据内容及其结构以便数据在网络上进 行交流和处理。不同的数据使用者可以从同一批结构化的数据中将其关心的 那一部分数据提取出来，用于各自的目的。x m l 能够成功的一个关键就是 其蕴涵的将数据内容与数据的应用分开从而提高效率的思想。 2 2 4 信息传输规范 h l 7 消息传输协议规定了各种为交换h l 7 基本内容、消息和文件的信息传 输使用方、法【1 7 j ，包括m l l p 、s o a p - - w e b s e r v i c e s 和e b x m l 。这些传输规范不 被底层传输构架内容限制，传输底层架构用于描述信息模型、消息和关于h l 7 合成消息集合的交互作用。传输规范主要实现将发送者的消息有效载荷( h l 73 0 的合成消息或者h l 72 0 的合成消息) 传给接收者。 e b x m l 消息封装的目的是为了在消息处理接口或者e b x m l 消息服务器 ( e b x m lm s h ) 之间为h l 7 消息和其他内容以及其他的潜在的消息格式提供一个 安全、灵活的传输。e b x m l 支持可靠的通讯、编码、鉴别和数字签名，在各种 底层的传输如h t t p 、s m t p 和t c p f i p 上进行信息交换。 网络服务框架( w s p ) 的目的是在使用一般网络服务之下的标准时提供执行 的指导方针，从而促进想使用h l 73 0 消息的执行用户之间良好的协同工作能力。 m l l p 协议的用途是不仅提供一个最低要求的o s i 会议层构架协议，同时还 提供一个最低要求的可靠传输协议。如果考虑安全性，附加的协议和技术将在 m l l p 之上建立分层，以完成目的。 一般情况下特殊技术是不支持h l 73 0 的，无论是执行还是传输，这三个传 输规范的存在不会成为对某种特殊技术的认可或排斥，他们仅仅认可那些容易建 立或者对h l 7 领域有特别意义的技术l l 引。这三个规范中都可以用来交换h l 7 内 容，三种方式针对不同的传输环境和安全性要求，传输双方需要评价这些传输以 及他们的特色和局限性，从而决定哪个传输对于双方的特殊需求最为适合。表 2 1 提供了三个传输协议所有特征的比较，包括可选特征。 表2 1 传输协议特征比较 f e a t u r e ， e b x m l w e bs e r v i c e sm l l p a d d r e s s i n g y e s y e sn o r o u t i n g y e sy e sn o r e l i a b l em e s s a g i n gy e sy e sy e s 第二章医院信息交互平台设计方案 f e a t u r ee b x m 毗w 色bs e r v i c e s m l l p i n o r d e rd e l i v e r yy e sy e sy e s a t - m o s t o n c ed e l i v e r y y e sy e sy e s s e c u r i t y y e sy e sn o i n t e g r i t y y e sy e sn o c o n f i d e n t i a l i t y y e sy e sn 0 n o n r e p u d i a t i o n y e sy e sn 0 a u t h o n z a t i o ny e s y b sn o ? a u t h e n t i e a t i o ny e sy e sn o a u d i t i n g y e sy e sy e s e n e r y p t i o n y e s y e s n o h l 7v 2s u p p o r t y e sn 0y e s 2 3 小结 本章对交互平台涉及的技术作了简要的叙述。硬件方面完备了现有医院信息 系统设施，在原有的有线以太网基础上添加了无线以太网和g p r s 设备和g p r s 服务器，使得医疗设备和用户终端都实现了网络功能；同时加强了医疗数据库存 储介质的建设，使用虚拟磁盘技术对数据进行存储和备份。软件提出了采用b s 模式为各种用户提供w e b 和数据库服务，而数据标准化及传输协议遵循h l 7 协 议规范。 第三章信息的获取与管理 第三章信息的获取与管理 交互信息的获取为交互平台提供数据来源，数据库管理为交互平台提供规范 化的数据管理。设计以传统b 超为例，实现对医院检测信息的获取与存储；以 远程监护仪为例实现远程数据标准化及传输的规范化，既包含了远程数据传输和 存储又包含医院局域网内信息存储；既包含了图像信息存储又包含了文本、一维 波形数据的存储，对平台信息的获取具有普遍性。在数据进行规范化的整合和管 理时，遵循d | c o m 信息模型进行数据库表设计。 3 1 数据库对信息的整合与管理 数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。 使用数据库可以 带来许多好处：如减少了数据的冗余度，节省数据的存储空间；实现数据资源的 充分共享等等。此外，数据库技术还为用户提供了非常简便的使用手段使用户易 于操作。数据的存储独立于使用它的程序，对数据库插入新数据，修改和检索原 有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。s q ls e r v e r t l 9 1 是一种典型的关系 型数据库管理系统，它使用t r a n s a c t - s q l 语言完成数据操作。s q ls e r v e r 是开放 式的数据库，相对于m y s q l 、o r a c l e 等数据库技术，体现出设计简单、安全、稳 定和功能强大，并且全图形界面，和w i n d o w s 结合紧密，兼容性好，继s q ls e r v e r 2 0 0 0 以后，s q ls e r v e r2 0 0 5 加入对x m l 元素的支持，这使得s q ls e r v e r2 0 0 5 成为本系统中数据库整合和管理的最佳工具。 3 1 1 数据库设计的依据 虽然已经有了s q ls e r v e r2 0 0 5 管理工具，但是要发挥数据库管理数据的优 越性，必须要对数据库进行良好的设计，使数据达到以下要求： 1 尽量减少数据的重复，使数据具有最小的冗余度。 2 提高数据的利用率，使众多用户都能共享数据资源。 3 保持数据的完整性。这对某些需要历史数据来进行预测、决策的部f - j ( 如统计 局、银行等) 特别重要。 4 对同一数据描述方法的一致性，使数据操