（机械电子工程专业论文）基于Web的健康信息收录与安全传输系统.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 随着网络技术和计算机技术的快速发展，健康管理的概念深入人心，为实现以用户 为中心的健康信息管理模式的目标，开发基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统具 有十分重要的意义。 深入探讨了基于w 曲的应用系统开发过程及其相关技术，结合实际工程项目中的 功能与安全需求，运用计算机网络通信、数据库、动态网页、x m l 、w e bs e r v i c e 及其 安全等相关技术，设计了系统的解决方案。重点解决了系统的体系结构、问卷自动化生 成、个人健康信息安全传输等关键问题。 选用基于n e t 框架的体系架构和s q l 数据库进行系统开发，根据健康信息调查问 卷的特点，提出了项目类别与细项多层存储结构实现自动化问卷设置，并运用a s p n e t 的t a b l e 控件实现了自动化问卷展现，页面中控件动态加载和组织，从而使系统具有较 高的通用性、实用性和高效性。 为实现健康信息管理系统间个人健康信息的传输，在比较了几种方法的优缺点后， 系统选取了基于x m l 和w e bs e r v i c e 的解决方案，在确定个人健康信息文档的结构后， 应用x m l t c x t w r i t e r 类制作文档。考虑到个人健康信息的隐私性和信息传输中的安全性 特点，采用文档部分加密处理保证关键信息的不可见性，并应用x m l 数字签名方法保 证了信息的完整性、可靠性和不可否认性。为实现对个人健康信息文档的进一步处理， 使用x q u e x y 和d o m 查询解析文档，并采用事务处理实现了个人健康信息的数据库存 储，保证了多表数据更新的一致性。 目前基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统功能已经实现，经过实际应用表明， 系统方案设计合理，解决问题的措施可行。 关键词：自动化问卷；x 址；加密；数字签名 基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统 h e a l t hi n f o r m a t i o ni n p u ta n ds a f et r a n s m i s s i o ns y s t e mb a s e do nw e b a b s t r a c t t h ec o n c e p to fh e a l t ha d m i n i s t r a t i o nh a sb e e na c c e p t e db yp e o p l ei nt h er a n g eo ft h e w h o l es o c i e t yw i t ht h ed e v d o p m e n to fn e t w o r kt e c h n o l o g ya n dc o m p m e rt e c h n o l o g y i ti s v e r yi m p o r t a n tt od e v e l o pt h eh e a l t hi n f o r m a t i o ni n p u ta n ds a f et r a n s m i s s i o ns y s t e mb a s e do n w e bw i t ht h eg o a lo f e s t a b l i s h i n gh e a l t hi n f o r m a t i o na d m i n i s t r a t o rw i t ht h eu s e r sa si t sc e n t e r h a v i n gp r o b e di n t o t h e c o u r s ea n dr e l e v a n tt e c h n o l o g yo fa p p l i c a t i o ns y s t e m d e v e l o p m e n tb a s e do nw e bt h o r o u g h l y ，a c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o na n ds a f e t yd e m a n di nt h e r e a lp r o j e c t , i t 删e v e sd e s i g n i n gs y s t e m a t i cs o l u t i o nb yu s i n gt e c h n o l o g ys u c ha sn e t w o r k c o m m u n i c a t i o n , d a t a b a s e ，d y n a m i cw e bp a g e ，x m l ，w e bs e r v i c ea n ds a f e t yc t e i ts o l v e s e s p e c i a l l yt h ek e yp r o b l e ms u c ha ss y s t e m a t i cs y s t e ms t r u c t u r e ，a u t o m a t i cq u e s t i o n n a i r e ， t r a n s m i s s i o no f p e r s o n a lh e a l t hi n f o r m a t i o n b yu s i n gt h es y s t e ms t r u c t u r eb a s e do n n e tf r a m e w o r ka n ds q ld a t a b a s et oc a l t yo n s y s t e m a t i c a ld e v e l o p m e n t , t h i ss y s t e mp u t sf o r w a r dm a n y - l a y e rs t o r e ds t r u c t u r eo fc a t e g o r i e s a n dd e t a i li t e m st or e a l i z ei n s t a i l i n go ft b ea u t o m a t i cq u e s t i o n n a i r ea n da l s or e a l i z er e v e a l i n g t h ea u t o m a t i cq u e s t i o n n a i r eb yu s i n gt h ec o n t r o l t a b l e ”o f a s p n e tw h i c hr e a l i z e sd y n a m i c l o a d i n ga n do r g a n i z i n gc o n t r o l si nt h ep a g e ，m a k e st h es y s t e mh a v eg r e a t e rg e n e r a l i z a t i o n , p r a c t i c a b i l i t ya n de f f i c i e n c y i no r d e rt or e a l i z et h es a f et r a n s m i s s i o no f p e r s o n a lh e a l t hi n f o r m a t i o nb e t w e e ns y s t e m s ， i tc h o o s e ss o l u t i o nb a s e do nx m la n dw e bs e r v i c ea f t e rc o m p a r i n gt h ea d v a n t a g ea n d d i s a d v a n t a g eo fs e v e r a lm e t h o d s i ta d o p t sx m l t e x t w r i t e rc l a s st o n l a k ed o c u m e n ta o e r a s c e r t a i n i n gt h ed o c u m e n ta r c h i t e c n l r eo f p e r s o n a lh e a l t hi n f o r m a t i o n i te n c r y p t ss o n l ep a r t s o ft h ed o c u m e n tt oe l l s u r ek e yi n f o r m a t i o ni n v i s i b l ea f t e rc o n s i d e r i n ga b o u tt h ep r i v a c yo f p e r s o n a l h e a l t hi n f o r m a t i o n t h es y s t e mu s e sd i g i t a ls i g n a t u r et oe n s m et h ei n t e 面t y , r e l i a b i l i t ya n dn o n - n e g a t i o n t or e a l i z ef u r t h e rd i s p o s a lo f p e r s o n a li n f o r m a t i o nd o c u m e n t , i t u s e sx q u e r ya n dd o m t 0i n q u i r ea n da n a l y s ed o c u m e n t i tu s e s 缸a n s a c t i o nt os t o r ep e r s o n a l h e a l t hi n f o r m a t i o nt oe n s u r es a m e n e s si nr e f r e s h i n gd a t a c u r r e n t l y ，h e a l t hi n f o r m a t i o ni n p u ta n ds a f et r a n s m i s s i o ns y s t e mh a sb e e nr e a l i z e d s y s t e mo p e r a t i o ni n d i c a t e st h a tt h ed e s i g no f t h eo v e r a l ls c h e m eo f t h i ss y s t e mi sr a t i o n a la n d t h em e 蜘r eo f s o l v i n gp r o b l e m si sf e a s i b l e k e yw o r d s ：a u t o m a t i cq u e s t i o n n a i r e ：x m l ：e n c r y p t i o n ；d i g i t a ls i g n a t u r e i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 大连理工大学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用 规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工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，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论 文。 作者签名：圣亟：盐 导师签名 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 研究背景和意义 随着计算机技术和网络技术的发展，信息化的概念己经深入人心【1 1 ，人们越来越习 惯于利用计算机和网络来提供和得到各种服务。健康管理行业同其它行业一样受到了这 股浪潮的冲击。传统的模式已经越来越不能适应数字化时代的需要，而且随着人们生活 质量的逐步提高，对健康信息服务也提出了更高的要求。 医疗信息化的时代已经到来，信息管理的计算机化、网络化和数据库化将是现代化 医疗必不可少的基本条件。通过健康信息管理系统( h i s ) 的建设和运用，可以支持健康管 理的相应工作，完成信息系统各部门之间的信息传递翻。 在传统的医疗领域中，健康用户的健康信息一般是以文字病历的形式在各单位存 储，没有得到统一的管理，这些健康信息在不同的单位之间的交换通常是采用信件、传 真、电子邮件等低效的方式完成 3 1 ，在一定程度上影响了健康信息的共享。因此开发以 健康用户为主体的个人健康信息传输功能成为一种必要。本文根据健康信息系统的实际 需求，论述了利用现有的w e b 和数据库技术以及先进的w e bs e r v i c 与x m l 安全技术 通过设计和构架实现用户健康信息收录与安全传输系统的开发。 1 1 1 医疗信息化的发展 目前大多数医疗中心采用的是病床管理和财务管理，也就是“以管理为中心”的系 统，最重要的管理信息基本没有使用。在我国医疗信息化二十多年的发展中，历经了单 机单任务、p c 机+ f o x b a s e + 局域网+ 部门级信息系统，直到c ，s 、b s 结构的一体化医 院信息系统。在二十世纪八十年代，主要应用在数据的统计、住出院用户的统计等较为 简单的统计管理工作和财务上的应用。在九十年代初期，随着p c 机的普及，系统全部移 植到p c 平台上，应用也从批量的统计处理推到了用户端，收费已经纳入了系统，但仍然 以管理为中心；九十年代中期，开始开发了面向业务层面的h i s 系统，系统提供了对临 床和一级科室的支持，应用从“以管理为中心”转向。以用户为中心”，数据的采集可 以实时进行，系统实现了高度的集成。目前，已经开始应用住院部的信息管理和门诊系 统。 国内的医疗信息化发展已经有二十多年的历史了，目前我国很多医院建立的h i s 系 统还仅仅停留在以财务为重点，包括挂号、收费等流程上，而涉及为用户服务的信息化 很少【4 】。 基于w 曲的健康信息收录与安全传输系统 所以目前大多数医院及诊所的计算机应用水平总的来说还是处于m i s 系统的初级阶 段。这些计算机管理系统都是前几年开发的，其主要问题在于： ( 1 ) 系统的开发思路和方法没有完全摆脱以往陈旧的医院经营管理模式。 ( 2 ) 现有系统大都围绕“财务为中心”工作模式设计的，不适应现阶段条件下以用 户为中心的医院管理要求。 ( 3 ) 其系统的结构和功能远远不能满足现阶段对医疗系统的需要。例如与出台不久 的医疗保险制度的接口，对医院成本核算和控制提出的新要求，对医院企业化管理的要 求，以及对医院质量监控和管理要求等。 限于当时m s 系统开发环境和条件，其系统结构、系统工具、数据库选择、开发平 台等方面都比较低，不能适应迅速发展的计算机技术、通讯技术、信息技术的要求【5 】。 现在应用的h i s 软件基本上都采用基于c l i e n t s e r v e r 的体系结构【们。近年来，医疗技术、 计算机技术、通讯技术、信息技术突飞猛进的发展，为h i s 系统的开发提供了很好的环 境和工具。 随着近几年来x m l 和w e bs e r v i c e 技术的日趋完善与成型，医疗领域中数据交换技 术应用的越来越广范，在临床应用方面，美国卫生信息传输标准( h e a l t h l e v e ls e v e n ) 做 了大量工作。h e a l t h l e v e ls e v e n 是由美国国家标准局( a n s i ) 批准颁布实施的医疗卫生机 构及医用仪器、设备数据信息传输标准。自1 9 9 0 年2 1 版正式颁布以来，它在医疗卫生 机构，特别是医院的影响力日益广泛。2 0 0 0 年9 月，该组织发布了通过x m l 进行临床文 档信息交换的医疗行业标准一一临床文档体系( c l i n i c a ld o c u m e n ta r c h i t e c t u r e ，c d a ) 。 c d a 采用x m l 技术作为描述档案结构的基础，通过制定d t d 作为数据定义的标准，其 中的语义定义则借助于参考信息模式( r e f e r e n c ei n f o r m a t i o nm o d e l ，赳m ) 和编码词汇表 ( c o d e dv o c a b u l a r i e s ) 。在c d a 标准中，根据病历信息的结构化程度，依次划分为三级： 档案首页( l e v e l o n e ) 、基本档案内容( l e v e l t w o ) 和详细档案内容( l e v e l t h r e e ) 。目前， c d a 对l e v e lo n e 的结构进行了详细的定义。2 0 0 1 年1 2 月，发布了完全基于x m l 编码的 版本3 。在2 0 0 2 年，c d a 已通过a n s i 标准，随后，美国国家生命健康统计委员会( n c v h s ) 把h e a l t hl e v e ls e v e n 确定为临床文档体系的核心标准。这些努力和进步，都为医疗行业 采用x m l 技术实现电子文档奠定了坚实的基础【7 】。 1 1 。2 健康信息管理系统的发展历史 医疗信息化的主要目的是健康信息管理系统的应用，它的发展是随着健康信息管理 系统的发展而发展的。健康信息管理系统就是基于i n t r a n e t 的技术在现代化健康管理中 的最新应用【引。 大连理工大学硕士学位论文 计算机在医疗机构的应用已有近四十年的历史。6 0 年代初，美国便开始了健康信息 管理系统的研究。麻省总医院开发的著名的c o s t a r 系统于6 0 年代初开始运行，发展 到今天己成为大规模的临床信息系统。7 0 年代，随着计算机技术的发展，健康信息管理 系统进入大发展时期，美日欧各国的医院，特别是大学医院及医学中心纷纷开发健康信 息管理系统，成为医学信息学形成和发展的基础。纵观美国的健康信息管理系统发展历 史，大致可以分为三个阶段。6 0 7 0 年代，健康信息管理系统的功能主要集中在医院行 政管理上。但据1 9 7 2 年c o l l e n 的报告，到那时为止，尚没有一个能全面解决医院管理 的计算机系统。7 0 8 0 年代，健康信息管理系统在继续完成和实现医院管理信息数字化 的同时，开始面向医学信息的处理领域，像医疗处理系统、实验室系统等，1 9 8 5 年美国 全国医院数据处理工作调查表明，1 0 0 张床位以上的医院，8 0 实现了计算机财务收费 管理，7 0 可支持挂号登记和行政事务管理，2 5 有了较完整的健康信息管理系统。8 0 年代后期至今，研究者又把重点放在了用户床边系统( b e d s i d ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，b s ) 、 医学影像归档和通讯系统( p i c t u r ea r e h i v m ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，p a c s ) 、电子病 历( c o m p u t e rb a s e dp a t i e n tr e c o r d ，c p r ) 1 9 , 1 0 l 、统一医学语言系统( u n i f i e dm e d i c a l l a n g u a g es y s t e m ，u m l s ) 等方面。健康信息管理系统正在经历着小型化( d o w n s i z i n g ) 、 智能化( i n t e l l i g e n c e ) 和集成化( i n t e g r a t i o n ) 的改造过程。 日本的健康信息管理系统起源于7 0 年代初期，但大多数日本医院的健康信息管理 系统是8 0 年代以后开始引进的，而且发展十分迅猛，规模相当大，往往以大型机为中 心，如北里大学医院的m m 3 0 9 0 双机系统。当前日本健康信息管理系统的总体发展趋 势是系统化、网络化、综合化，走自上而下的开发路线，一般以大型机作为中心，支撑 整个系统工作，并广泛采用微机和网络技术。不少系统是医院和计算机公司联合开发的， 也有些医院自己开发，如北里大学开发了h i s 系统，开发费用( 硬件设备除外) 为3 亿4 千万日元( 约合人民币1 3 0 0 万元) 。 欧洲的健康信息管理系统发展比美国稍晚，大多数是7 0 年代中期和8 0 年代开始的， 其特点是实现了一些区域性的健康信息管理系统。如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学院的区域性信息系统一 g r e n o b l ei n t e g r a t e dh i s 。随着基础医疗机构的发展，欧洲各国都将实现区域性的医院计 算机网络口1 1 。 在我国，计算机7 0 年代末期就进入了医疗行业，当时以m m 的m 3 4 0 小型机为主， 只有少数几家大型的部属综合医院和教学医院拥有，如北京协和医院、北京肿瘤医院、 3 0 1 医院等，当时主要应用于科研和教学，还没有应用于健康信息管理系统。8 0 年代初 期，随着苹果p c 机的出现和b a s i c 语言的普及，一些医院开始开发一些小型的管理软 基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统 件，如工资软件等。8 0 年代中期，随着p c ) ( t _ 2 8 6 的出现和国产化，以及d b a s e l l i 和 u n i x 网络操作系统的推广，一些医院开始建立小型的局域网络，并开发出基于科室的 小型网络管理系统，如住院管理、药房管理等。进入9 0 年代，n o v e l l 网和f o x b a s e ， f o ) ( 1 艰o 数据库日益盛行，完整的医院信息网络管理系统的实现已经成为可能，于是一 些有技术力量的医院开始开发适合自己医院的健康信息管理系统。一些计算机公司也不 失时机地进入医学信息学领域，如l i p 公司( 与解放军3 0 1 医院合作) 、i b m 公司、m i e r o s o f t 公司、浪潮公司等等，这些公司对国内健康信息管理系统的发展起了很大的推动作用。 近十年来，全国各大医院纷纷上马各种规模的健康信息管理系统，有全院性的医院 信息管理系统，也有解决医院局部数字化问题的专门健康信息系统，如住院信息管理系 统、门诊信息管理系统、医院药品信息管理系统、病案首页管理和健康统计系统、病房 护理信息管理系统、p a c s 系统、检验科信息系统、放射科信息系统等。这些健康信息 管理系统的建成和应用促进了医院管理水平的提高，并产生了一定的社会效益和经济效 益。 但是，长期以来，由于我国在医学信息学领域的研发远远滞后于国际先进水平，加 上健康信息管理系统领域中缺乏对开发的有效理论指导，导致健康信息管理系统的发展 处于无序状态。具体表现为1 1 2 j ： ( 1 1 系统成功率低：相当数量的医院把资金投下去，很长时间内，除了建设网络、 买机器之外，根本没有把整个系统建起来、用起来。所以看不到医院效率与效益的提高， 与期望值相去太远，最后医院和开发商都不满意。 ( 2 ) 医院信息化水平较低：相对于我国的政府上网工程、企业信息化、金融行业信 息化来说，我国医院管理信息化水平还很低。总体来说，大部分医院还只能在财务、人 事、划价和收费等环节实现信息化管理，绝大部分医院没有进行深层次的应用。此外距 离医疗保险支付结算、实现区域卫生服务体系、信息增值也都还有较大差距。系统的应 用层次低，软件对窗口业务的支持较为完善，但对于数据的深加工、整理、分析和最终 支持医院的决策功能很弱。实际上，信息系统最大的用处就应该表现在对于高层管理人 员的决策支持上。多数医院信息系统无法从根本上满足医院的深层次需要，只有少量医 院进行了较深层次的应用探索和完善。比如广东省人民医院的门诊信息系统、解放军总 医院的病房电子病案和三层药品管理系统、上海东方肝胆医院的麻醉系统、北京大学人 民医院的基于自学习知识库的临床电子病历系统。福州军区总医院的p a c s 系统，以及 北京协和医院的全成本核算系统等。解放军总医院信息中心计划在信息结构化、医生移 动工作站、医院之间病历共享等方面做进一步的工作。 大连理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 系统标准化水平低：软件的通用性和灵活性差；从信息表达的分类代码，到信 息处理的流程、接口、习惯、算法直到报表的内容、格式均缺乏统一的规范与标准。软 件产品的商品化程度低，通用性和灵活性差，各医院一再要求软件供应商进行客户化的 改造，甚至包括一些伤筋动骨的变化，是系统失败的主要原因之一。最后，无论院方还 是软件供应商都是一肚子怨气，都有一种上当受骗的感觉。 ( 4 ) 系统集成度低：医院往往成了信息孤岛，在我国的众多医院里，绝大部分信息 仍然通过纸介质和手工来传播。这就使得众多先进的医疗设备成为彼此隔离的信息孤 岛。 ( 5 ) 系统的安全性差：系统一旦全面投入运行，整个医院的正常工作秩序常常会因 为系统的死机与瘫痪而陷入混乱。系统在业务高峰期或者累积的海量数据不断增加的情 况下，过慢的响应速度也使操作员和院内管理者怨声载道，技术支持人员战战兢兢、如 履薄冰。 ( 6 ) 医院的管理发展迟缓：实际上，同一个软件可能在甲医院运作十分成功，而在 乙医院却全面失败，其原因绝不只在计算机技术上，更在于医院的管理水平与风格。信 息系统的成功实现与医院管理水平之间有辩证关系。信息系统的成功实现为提高医院的 管理水平开辟了道路，提供了高效的工具，但信息系统的成功实现又依赖于严格的高水 平的医院管理。 ( 7 ) 内部i t 力量薄弱：特别是医院内部的i t 技术人员极其缺乏，无法对h i s 系统 的正常运行提供有质量的，甚至是起码的技术支持与服务。 ( 8 ) 开发商缺乏经验：把问题看得过于简单或者是受互连网泡沫经济的影响，。味 地不计成本，降低售价，千方百计地追求市场份额的扩大，企图一举卷进风险投资，以 解决公司资本经营的困境。 1 1 3 健康信息管理系统的实现目标 在当前阶段健康信息管理系统的实现目标是： ( 1 ) 实现以用户为中心的经营管理1 1 3 】 以用户为中心的医院经营管理模式是当前h i s 发展的方向。作为现代化医院管理基 础的健康信息管理系统( h i s ) 不仅要在系统设计思想、开发目标和服务对象等诸方面明 确以用户为中心，而且应该在系统结构、数据组织、功能模块设置，以及管理方式方法 上具体体现以用户为中心的管理思想和服务模式。 ( 2 ) 实现与医疗保险制度接轨 基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统 随着医疗体制的深化发展，各种医疗保险制度相继出台，医疗保险机构直接参与医 院的监控管理，这对提高医院的管理水平及社会服务意识是十分重要的。h i s 系统必须 具有更强的适应能力，实现与全民医疗保险制度接轨。国外的社会医疗保障体系和医疗 保险制度比较成熟，我国的社会医疗保险制度还刚刚起步，而且由于我们国情不一，在 具体的保险规定和方法上还有差异。 d ) 建立健全的成本核算和控制体系 在医药分家趋势的冲击下，医院在激烈的市场竞争条件下赖以生存的基础是降低医 院成本，建立严格的费用控制体系。在面向用户的健康信息管理系统中要达到对医院的 每个职能部门，每个医生，每个健康用户，每种治疗，每种药品，每一项治疗服务进行 成本核算和控制，要实行对每一个付款人( 医疗保险公司，企业，个人) 分别进行费用核 算和控制，并能在用户的整个治疗过程中随时进行结算和控制，以保证医院的有效收益。 完善的成本核算及控制体系还应该包括对医疗保险制度规定的监控，医疗保险有效期的 监控，保险公司允许支付的最大费用控制，并及时发出警告信息，向付款入催款等。 ( 4 ) 加强医疗过程的监控，提高医疗服务质量 在激烈的市场竞争中关键在于应用最新医疗技术，提高医疗服务质量。随着计算机 技术、通讯技术的发展，特别是多媒体技术的发展，为l | 缶床信息的采集和传送，以及临 床信息系统的开发提供了很好的环境和工具。新系统不仅能采集和存储实验室中来自例 如c t 、核磁共振( n m 鼬、b 超等医疗设备的影像信息，并能从各部门的工作站实时调 用这些影像信息。新的h i s 系统在覆盖医院的全面管理过程中对医生、护士各职能部门 都有明确的要求和责任，在每个健康用户的治疗过程中都会留下各自的工作痕迹，便于 加强医疗过程的监控和检查，h i s 系统通过i n t r a n e t 网络，以客户机服务器 ( c l i e m s e r v e r ) 方式，采用最新的医疗技术，提高医院的医疗服务质量。 ( 5 ) 加强对健康信息交换技术的研究，建立起健康信息交换网络 随着医疗信息化的发展，在不同的医疗单位出现了各种各样的健康信息管理系统， 同时对于同一个医院来说，不同的部门也有不同的予系统，怎么让用户的资料在不同的 信息系统之间共享? 因此，用户的健康信息在各个部门、各个系统、上下级、和保险公 司之间的交换成为必要。这是h i s 发展的一个更高层次的方向1 1 4 】。 健康信息的交换涉及到两个层面的需求： 首先在使用同一个系统的各个用户之间交换资料，健康用户、家庭医生、医院、保 险公司和医生联合会( m c o ) 都需要获得用户的最新完整的资料。例如用户在不同的医 院就诊时的资料将会存储在医院自己的系统当中。当保险公司要得到这些资料的时候， 将会和医院进行沟通。在流程中的各个部分都会互相交换用户的健康信息。 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 另外一个层次是异构系统之间互相交换用户的数据。由于在异构的健康信息管理系 统之中，数据的存储格式和表达方式各不相同，硬件环境参差不齐，信息很难在系统之 间直接交换。要实现异构信息系统之间的数据交换，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。 以前，电子数据交换( e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ，e d i ) 是商业组织之间交换数据的 标准，但是e d i 技术的费用非常豹昂贵，许多资金都浪费在购买特定的软件和硬件上了， 只有大公司和政府部门才有完全实现e d i 能力的资源，e d i 的灵活性比较差，任一商业 组织对系统中的信息区区域稍作修改，系统即需要大幅的修改1 1 5 】。 新的健康信息交换技术的出现和发展将会大大地促进h i s 的发展。h i s 的应用范围不 仅仅是一个单位或者是一个部门，将会出现和其他h i s 系统交换的接口，甚至于多个单 位共用的系统的出现。同时h i s 的架构不仅仅是c s 架构，将会整合上b s 架构，甚至是 分布式多层体系结构的运用。同时也会制订出一系列的健康信息交换标准，来规范健康 信息交换的格式。 1 1 4 健康信息管理系统发展趋势及关键技术问题 健康信息管理系统在今后一段时间内将会出现一个飞速发展的时期，主要体现在以 下几方面： ( 1 ) 集成化。随着数字化程度的提高，各类健康信息应用专业性越来越高，健康信 息管理系统的分类会越来越细，各类专业健康信息管理系统的集成将会成为数字化医院 建设中面临的一个最大问题。 ( 2 ) 区域化。为实现健康用户使用电子病历的目标，数字化医院的范畴将逐渐从一 个医院往外拓展到医院集团、整个区域，乃至全社会内所有医院的信息系统网络。 ( 3 ) 标准化。各类通讯标准( 如d i c o m ) 将进一步发展，满足更多的工作流集成的需 要，i h e 集成框架也会越来越被各类信息系统所支持。基于x m l 的健康信息标准会有 很大发展，并已广泛应用于在各类健康信息管理系统彼此间交换数据。 ( 4 ) 智能化。以医疗信息数字化为前提，各类基于信息处理技术以及专家知识库的 医疗智能决策会进一步发展，为诊断和治疗提供越来越多的支持【1 6 1 。 综合的一体化健康信息管理系统经过几十年的发展，积累了丰富的经验，是适应医 疗卫生事业的需求和发展的产物，也是计算机软硬件技术的发展和进步的产物。就其内 涵和功能来说，决定了这种系统必须是一个大规模的计算机网络，是多个子网络系统互 连的集成式系统，必须与院外的区域网和广域网连接，才能充分发挥系统的作用。可以 说，新一代健康信息管理系统的核心技术就是信息集成。 基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统 目前国内的健康信息管理系统还处于起步阶段，基础还很差。尤其在理论上缺乏指 导，系统研发的投入比较盲目，大量低水平的重复开发造成资源的极大浪费。为使我国 健康信息管理系统能够有序地发展，适应当前发展趋势，有针对性地进行系统理论基础 的研究势在必行，主要包括以下几个关键问题的研究： ( 1 ) 集成模型研究。目前虽然存在一些医疗通讯标准，但事实上由于对标准的支持 程度不同，造成实际系统启用时不能集成的情况很多。随着今后健康信息管理系统的分 类细化，该问题将更加严重。因而在通讯标准基础上进一步研究集成模型很有必要，即 把医院抽象为功能上独立的多个基本单元，并从涉及的3 类集成( 工作流集成、数据集 成、用户界面集成) 要求出发，定义各个单元为完成自身医疗业务所必须具备的接口， 从而对健康信息管理系统开发时的集成功能设计提供理论指导。 f 2 ) 体系结构研究。随着数字化医院区域化的发展，整个医疗网络系统将是一个由 各种健康信息管理系统相互作用着的很庞大的拓扑结构，因此会衍生很多问题，如电子 病历数据如何进行分布，如何保证整个拓扑结构中数据访问的安全性，各系统之间如何 以及何时进行传输等等。体系结构的研究将从解决这些问题着手，为数字化医院的规划 提供理论指导。 ( 3 ) 医疗智能化应用平台研究。数字化医院的最终目的之一就是通过各类健康信息 的数字化整合，为健康信息处理和智能决策提供一个开放性的应用平台，即医疗智能化 应用平台。它通过提供一系列数据高速传输、数据挖掘、数据检索、计算机可视化等技 术支撑，为各类相关健康信息的有机融合、分析，以及智能决策等智能化应用提供开放 性的应用平台。 ( 4 ) 个人信息档案x m l 应用体系研究。要实现健康用户个人信息档案保存的目标， 势必要求有一种标准化的个人信息档案数据格式，x m l 内在的灵活性和开放性使之成 为定义个人信息档案数据标准的格式首选【l ”。相应地，在x m l 个人信息档案数据标准 上，需要有针对x m l 数据的一整套编辑、阅读，传输、转换的应用体系，该应用体系 的研究将为个人信息档案的研发提供应用基础。 采用x m lw e bs e r v i c e 体系结构实现健康信息传输技术具有很多优势，以x m lw 曲 s e r v i e 蟹方式提供现有应用程序服务，可以构建新的、更强大的应用程序，并利用x m l w 西s e r v i c e 作为构造块。 w e b 服务请求以x m l s o a p 格式封装的消息【ls 】，基于开放的互联网标准，如m 1 甲、 x m l 和s o a p 。利用这些开放的标准，w c b 服务就能跨网络地将应用程序功能交付给 任何类型的客户，交付到任何平台上。w 曲服务能够以独立于平台的方式将应用程序逻 辑作为可按u r i 寻址的资源暴露给任何客户。由于w c b 服务是自描述的，所以客户端 一8 一 大连理工大学硕士学位论文 计算机不再需要c o m 样式的类型库信息，也不再需要用d c o m c n f g e x e 实用程序对分布 式应用程序进行配置。客户端在结合了用于通讯和数据格式化的开放的w e b 标准后， 就会动态查询w c b 服务信息，获得描述特定x m lw e b 服务支持的位置及接口的x m l 文档。这些开放的标准使w e b 服务对不同的操作系统、对象模型和编程语言来说都是 一样的。w e b 服务对于互异系统都是可访问的，并且由于h t t p 和x m l 无处不在，对 应用程序传输操作性的支持己经达到了空前水平1 1 9 】。 w e b 服务使用了以x m l 编码的消息，而不是应用程序间二进制的通讯方法。由于基 于x m l 的消息传递机制用于数据交换，在w e b 服务实现和客户端间出现了更高层次的抽 象。这样客户端只需要知道w e b 服务的位置、签名方法和返回值，而不必知道其它任何 关于w e b 殴务的情况。另外，大多数w e b 服务都通过h t t p 暴露和访问，而几乎所有的防 火墙都允许使用h t t p 8 0 端口的通信通过，这就解决了防火墙问题刚。 一个安全的x m lw e bs e r v i c e 的核心是安全基础结构，m i c r o s o f i 提供了广泛的技 术，如果把这些技术与总体安全保护计划结合起来，健康信息管理系统就可以有效地保 护其i t 结构的安全。 确保x m lw e bs e r v i c e 客户端与服务器之间的连接安全是最关键的。根据网络的范 围和传输操作的活动配置文件，我们可以通过多种技术来达到这一目的。最流行也最广 泛使用的三种技术为：基于防火墙的规则、安全套接字( s s l ) 和虚拟专用网络( v p n ) 阱】。 1 2 本课题的应用价值 随着健康信息化需求的增加和互联网的迅速发展，健康信息化从“局域网络系统” 转变到“互联网络系统”，健康信息化从“以管理为中心”向“以用户服务为中心”的 方向发展。当完成健康信息管理系统，实现自动化问卷以及多系统间健康信息传输的功 能后，理疗师就能够及时地获取用户的完整的和最新的健康信息，并及时与用户进行沟 通，以便及时就个人具体情况给用户制定相应的执行计划，使用户能时时了解自己的身 体状况并进行改进计划。 订l 以及w e bs e r v i c e 等新兴技术的迅猛发展不仅使得个人健康信息文档的体系结 构更加合理，而且为数据的传输与接受提供了有利的保障。采用先进的w e b 服务安全 性设计也使得多系统间能可靠的实现多系统间的连接与传输，使得用户对健康信息传输 的安全性感到放心。 1 3 论文的研究任务 本课题要求开发一套基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统，本系统是与北京 博益健康管理有限公司合作开发的健康信息管理系统中的子系统。本课题的研究基础是 基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统 健康信息管理系统的服务管理平台，该平台实现了健康管理中心，用户之同的服务分配 与服务使用功能，随着业务的开展，提供给用户使用的服务问卷种类也日益繁多，系统 间健康信息安全传输的需求也越来越迫切。因此实现自动化问卷设置与展现，以及个人 健康信息系统间的安全传输是本课题中的核心内容。 为使繁杂的调查项目能满足智能化的问卷组合的需求，则需要数据库建表进行层层 关联的设计并使用动态先进的控件和组件进行展现。为使健康信息管理系统的个人健康 信息能够进行有效安全的传输，需要应用相关先进的w e bs e r v i c e 技术进行整合，并结 合w e bs e r v i c e 安全性设定传输个人健康信息文档，另一方面，由于网络的不安全性和 可中断性所带来的不稳定因素，为了提高系统的效率和安全性，对传输的个人健康信息 文档进行部分加密、数字签名等处理，以保证系统间的安全可持续传输。 本课题的提出来源于实际工程项目，根据实际需求，本课题将完成以下主要研究任 务： ( 1 ) 基于w e b 的系统体系结构设计方案以及问卷自动化生成功能设计，技术方案的 选择。 ( 2 ) 系统中个人健康信息文档的结构设计、生成与实现。 ( 3 ) 个人健康信息文档传输的安全性设计，部分加密处理。 ( 4 ) 个人健康信息文档数字签名方法的研究与实现。 ) 个人健康信息文档查询与解析方案的确立以及后台事务实现数据库存储。 1 4 论文的内容安排 本文介绍了基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统的设计思想、总体框架设计、 系统通用性的设计和实现以及系统安全性的设计和实现。 论文的组织结构如下： 本论文在第一章讨论了本课题的研究背景和意义，阐述了选题在健康信息管理系统 这一领域的发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和研究成果，通过与中外研 究成果的比较和讨论说明了本课题的实际应用价值和意义。 本论文在第二章进行了系统体系结构设计，并确定了系统的运行环境和开发工具， 实现了问卷自动化生成功能。 第三章根据个人健康信息在h i s 间传输的需求，在比较了几种方案后，选定了基于 x m l 的传输解决方案，参考了s o a p 简单对象访问协议和个人健康信息内容后，采用 x m l t e x t w r i t e r 类的方法制作了个人健康信息文档，考虑到实际传输过程中的部分信息 隐私性的问题，采用对文档部分信息进行加密的方法实现了文档加密。 大连理工大学硕士学位论文 第四章结合w e bs e r v i c e 安全性理论，通过与传统签名的比较，选取了x m l 数字 签名技术对个人健康信息文档进行签名处理，有效地保证了信息的可靠性和不可否认 性。 在第五章中，对个人健康信息文档的查询与解析技术进行了深入的研究，采用 x q u e r y 和d o m 文档对象模型对文档进行查询解析，并运用事务处理技术实现了信息 的数据库存储，保证了数据更新的一致性。 最后对全文的工作进行总结，并对下一步的研究工作进行展望。 基于w e b 的健康信息收录与安全传输系统 2 系统总体方案设计 2 1 系统体系结构设计 2 1 1b s 开发模式与c s 开发模式的比较 基于w e b 的信息系统目前主要有两种结构模式，一种是c s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式，另 一种是b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式【2 2 】。 c s 模式是一种分布式计算模式，通过将任务合理分配到c l i e n t 端和s e r v e r 端，降 低了系统的通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势，它将应用一分为二，服务器 负责数据管理，客户机完