HL7系統(tǒng)集成下的醫(yī)療信息論文

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1hl7的發(fā)展與應(yīng)用

醫(yī)療衛(wèi)生信息化是國內(nèi)外醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)目前比較關(guān)注的話題，其核心是規(guī)范醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)格式，使醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的醫(yī)療數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)研究工作起步較晚，目前完全遵循HL7標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行醫(yī)療信息系統(tǒng)集成的醫(yī)院、制造商為數(shù)不多［7］。醫(yī)院內(nèi)部及醫(yī)院之間的信息系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享，嚴(yán)重阻礙了醫(yī)療信息化的發(fā)展。因此引入HL7國際標(biāo)準(zhǔn)作為國內(nèi)統(tǒng)一的醫(yī)療信息化標(biāo)準(zhǔn)對解決醫(yī)療信息化建設(shè)、實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)互聯(lián)互通意義重大。

2基于HL7的醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)集成

國內(nèi)在基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)集成方面有了初步的實(shí)踐。文獻(xiàn)［8］介紹了北京世紀(jì)壇醫(yī)院在“持卡就醫(yī)，實(shí)時(shí)結(jié)算”的改造中利用HL7標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院和醫(yī)保部門的信息交換。文獻(xiàn)［9］談到國內(nèi)外檢查儀器的生產(chǎn)廠商通過HL7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范儀器通訊接口來解決各種檢驗(yàn)儀器接口的重用性問題，并保證數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性。文獻(xiàn)［10］提到在不更改現(xiàn)有系統(tǒng)的前提之下，通過外掛中間件模式(HL7中間件、HL7引擎)解決醫(yī)院信息系統(tǒng)異構(gòu)的問題。基于HL7標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行醫(yī)療數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療信息系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換和信息共享，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)間集成應(yīng)用上，涉及的關(guān)鍵技術(shù)有HL7的本地化和基于HL7的醫(yī)療信息系統(tǒng)集成方式。

2．1HL7本地化

HL7本地化是當(dāng)前醫(yī)療信息交換標(biāo)準(zhǔn)的研究熱點(diǎn)。HL7是美國開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，與我國的文化、醫(yī)療模式存在一定差異。例如，美國人姓名有前綴、后綴等多種成分，在HL7協(xié)議中用字段將姓和名分開來存，而我國一般不會(huì)將姓和名分開。HL7協(xié)議中給每位病人設(shè)定賬號(accountnumber)，而中國則有公費(fèi)、自費(fèi)、醫(yī)保等多種類型。因此，國內(nèi)在引入HL7進(jìn)行醫(yī)療信息集成時(shí)，不能完全照搬HL7標(biāo)準(zhǔn)文件［11－12］。HL7協(xié)議中規(guī)定，消息是信息傳遞的最小單位，由段(segments)、字段(fields)、組件(components)、分隔符(delimiters)等元素組成。一條消息由多個(gè)段組成，而一個(gè)段由多個(gè)具有邏輯關(guān)系的字段組成，多種元素又構(gòu)成了字段［13］。消息機(jī)制是實(shí)現(xiàn)消息傳輸、數(shù)據(jù)交換的關(guān)鍵技術(shù)，其主要功能是將應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過機(jī)制轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的HL7消息，然后按照機(jī)制規(guī)定的傳輸協(xié)議將HL7消息發(fā)送至接收系統(tǒng)，接收方對傳來的HL7消息進(jìn)行驗(yàn)證、解析，再轉(zhuǎn)化為應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。HL7本地化就是要實(shí)現(xiàn)消息機(jī)制的本地化，它不需要在技術(shù)層面上進(jìn)行改造，主要是對消息內(nèi)容定義和編碼。臺(tái)灣地區(qū)大都通過單個(gè)消息來定義某一個(gè)接口，實(shí)現(xiàn)HL7的本地化。他們在進(jìn)行轉(zhuǎn)診系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到HL7中規(guī)定姓名字段與本地區(qū)命名存在差異，按照HL7的要求，將姓名分開處理［14］。這種方式依靠幾個(gè)大型廠商和幾家大型醫(yī)院就可以定下某個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)，在某些方面得到快速應(yīng)用。日本己經(jīng)建立起了本地化的HL7標(biāo)準(zhǔn)，簡稱MML［15］。國內(nèi)一些醫(yī)院基于HL7標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行醫(yī)院信息系統(tǒng)改造，不是對現(xiàn)有HIS系統(tǒng)進(jìn)行大改造，而是設(shè)計(jì)HL7網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享［16］。然而，國內(nèi)醫(yī)療軟件廠商眾多，醫(yī)療信息系統(tǒng)復(fù)雜，如果僅依靠某幾個(gè)消息來定義接口，要編寫大量、繁雜的轉(zhuǎn)換程序，工作量非常大，所以這種方法可行但并不實(shí)用。目前我國將HL7改造成符合我國國情的HL7本地化標(biāo)準(zhǔn)庫，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫開發(fā)研制HL7消息構(gòu)造器/解析器。消息構(gòu)造器是參照HL7標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從一條HL7消息中抽取出有用的信息放到HL7本地化標(biāo)準(zhǔn)庫，最后完成HL7消息和HL7本地化消息的轉(zhuǎn)化。這個(gè)過程的逆向?qū)崿F(xiàn)過程，就是消息解析器的工作過程。采用HL7本地化標(biāo)準(zhǔn)庫的方法，編寫工作量減小，轉(zhuǎn)換效率高，實(shí)現(xiàn)了基于國內(nèi)的HL7標(biāo)準(zhǔn)，給我國醫(yī)療信息系統(tǒng)集成提供了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。

2．2基于HL7的醫(yī)療信息系統(tǒng)集成

目前國內(nèi)醫(yī)療信息系統(tǒng)集成大都依靠系統(tǒng)開發(fā)商提供標(biāo)準(zhǔn)接口，或直接讀取對方數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，部分采用共用數(shù)據(jù)庫的方法。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)起來簡單、成本低，缺點(diǎn)是通用性、擴(kuò)展性、安全性等方面存在不足。如果多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)讀寫數(shù)據(jù)庫，難以保證系統(tǒng)的正確性，甚至可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果［17］。以上集成方法很難滿足多樣化的醫(yī)療系統(tǒng)應(yīng)用和頻繁的信息交換需求。HL7提供標(biāo)準(zhǔn)的API接口，可以簡化應(yīng)用程序集成接口開發(fā)的復(fù)雜度和工作量，大大改善系統(tǒng)的安全性和擴(kuò)展性。引入HL7進(jìn)行醫(yī)療信息系統(tǒng)集成，可以采用HL7Ready和HL7Engine2種方式［18－19］。

2．2．1HL7Ready方式

這種方式是指現(xiàn)階段在設(shè)計(jì)或改造醫(yī)療信息系統(tǒng)時(shí)，充分考慮系統(tǒng)未來發(fā)展的需要，完全按照HL7標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的體系架構(gòu)、數(shù)據(jù)對象、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因此，系統(tǒng)的各應(yīng)用終端都可以接收和處理HL7消息，可以直接或通過中間件與相關(guān)軟件進(jìn)行信息交換，在理論上可以達(dá)到系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)交互，可以相互主動(dòng)地在“需要的時(shí)候”獲取對方可以提供的數(shù)據(jù)信息［20］。當(dāng)然，這種方式屬于理想的方式，適合在廠商開發(fā)新系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)行前瞻性的設(shè)計(jì)，有利于在多系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境中的應(yīng)用整合。HL7Ready的工作原理［21］如圖2所示。Send/Receivemodule(發(fā)送/接收模塊支持)采用TCP/IP通訊協(xié)議，通過Internet或3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，負(fù)責(zé)HL7消息的發(fā)送和接受;HL7Resourcemodule(HL7資源模塊)支持各種實(shí)際應(yīng)用的HL7醫(yī)療信息事件，如檢查醫(yī)囑、轉(zhuǎn)診、住院、出院等;HL7APImodule(應(yīng)用接口模塊)提供符合HL7標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用接口，實(shí)現(xiàn)向其他醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。采用HL7Ready方式整合醫(yī)療信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從技術(shù)上看很好實(shí)現(xiàn)，但應(yīng)用起來難度不小。首先，HL7中有不少內(nèi)容與中國國情不符或有偏差，具體應(yīng)用之前需要進(jìn)行本土化;其次，以這種方式實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息系統(tǒng)集成花費(fèi)大、時(shí)間長、不能很快投入使用;最后，國內(nèi)已經(jīng)形成自己的HIS系統(tǒng)，短時(shí)間內(nèi)不可能推翻重新設(shè)計(jì)。

2．2．2HL7Engine方式

這種方式是對現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行集成，通過提供外掛程序(HL7引擎、HL7中間件等)負(fù)責(zé)編碼或者解析HL7信息，使應(yīng)用程序之間能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。HL7Engine是一組支持HL7通訊的過程調(diào)用函數(shù)或控件，應(yīng)用系統(tǒng)按照HL7接口引擎的約定提供參數(shù)，模塊之間的通訊則由HL7接口引擎完成。這種方式是將整個(gè)醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)的信息交換劃分為本系統(tǒng)內(nèi)和各系統(tǒng)間兩類分別處理。HL7Engine并不干擾系統(tǒng)自身各部分正常工作，不會(huì)參與內(nèi)部信息交換過程，也就不會(huì)對內(nèi)部信息處理增加負(fù)擔(dān)，因此無須對既有程序代碼作任何改動(dòng)［22］。只有當(dāng)系統(tǒng)與外界發(fā)生信息交換時(shí)才進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，充當(dāng)翻譯角色，在內(nèi)外部醫(yī)療信息交換中構(gòu)建了一座橋梁。基于HL7Engine應(yīng)用系統(tǒng)集成主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法［23］(見圖3)。一種是采用點(diǎn)對點(diǎn)通訊方式以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的對接;另一種是采用HL7服務(wù)器的方法，形成居于HL7接口的中心數(shù)據(jù)庫，這樣可以減少接口數(shù)量，提高系統(tǒng)可靠性。從原理上講，這2種方法都是在原有系統(tǒng)中增加一個(gè)HL7中間件，醫(yī)療系統(tǒng)通過中間件與其他系統(tǒng)或HL7服務(wù)器進(jìn)行HL7消息交換。采用點(diǎn)對點(diǎn)的方法適合系統(tǒng)較少時(shí)使用。若系統(tǒng)增加時(shí)，所需的接口也將成倍提高，集成復(fù)雜度相應(yīng)增加，導(dǎo)致成本過高。因此，可以采用HL7服務(wù)器的方法解決系統(tǒng)復(fù)雜度的問題。HL7服務(wù)器作為系統(tǒng)集成的中心結(jié)點(diǎn)，與多個(gè)子系統(tǒng)互連，大大減少多個(gè)系統(tǒng)互連的接口數(shù)量，但是HL7服務(wù)器本身的復(fù)雜度決定了這種方式只有在十分復(fù)雜、異構(gòu)模塊眾多的情況下才使用。國內(nèi)對基于HL7Engine的醫(yī)療信息整合進(jìn)行了一些實(shí)踐。1996年北京大學(xué)人民醫(yī)院建成了國內(nèi)第一個(gè)大型的醫(yī)院信息系統(tǒng)，醫(yī)院在進(jìn)行HIS和RIS集成時(shí)，采用了點(diǎn)對點(diǎn)通信方式，在HIS端使用太平洋醫(yī)信公司的HL7引擎，在RIS端使用GE公司HL7引擎實(shí)現(xiàn)HIS和RIS系統(tǒng)的互連［24］。上海電力醫(yī)院信息平臺(tái)項(xiàng)目于2011年11月上線。該項(xiàng)目采用了HL7V2．4標(biāo)準(zhǔn)，以HL7Engine方式將上海電力醫(yī)院原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的改造，通過HL7引擎的處理使非標(biāo)準(zhǔn)的消息變成符合HL7標(biāo)準(zhǔn)的消息，從而實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間基于HL7的信息交換［25］。采用Engine方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)簡單，投入周期小，成本花費(fèi)少，而且能夠很快發(fā)揮作用。雖然系統(tǒng)內(nèi)的各應(yīng)用模塊終端并不具有處理HL7消息的能力，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，以及應(yīng)用終端的查詢請求等功能。但就目前國內(nèi)醫(yī)療狀況來看，此方式完全可以滿足國內(nèi)醫(yī)療系統(tǒng)集成的需要，是一種簡單有效的方法。

3HL7在國內(nèi)醫(yī)療信息系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢

3．1HL7版本的選擇

系統(tǒng)間互聯(lián)互通主要分為功能(語法)互聯(lián)互通性和語義互聯(lián)互通性。文獻(xiàn)［26］指出，功能互聯(lián)互通性是指兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)間通過設(shè)定功能和定義報(bào)文結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息交換的能力;語義互聯(lián)互通性指兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)共享的信息能夠按原有定義被理解的能力，是信息共享的前提條件，涉及數(shù)據(jù)的整合、概念、術(shù)語、域模型和數(shù)據(jù)模型以及信息框架的一致性問題，確定信息的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。在HL7V2．x協(xié)議中，消息的編碼方式復(fù)雜繁瑣，不易閱讀;協(xié)議采用自然語言去描述觸發(fā)事件，缺乏明確的方法指導(dǎo)，而且數(shù)據(jù)域?qū)е孪⒅囟x和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系不明確，在實(shí)現(xiàn)語義互聯(lián)互通上面臨很大困難。HL7CDA提供一個(gè)基于XML的文檔架構(gòu)，統(tǒng)一遵循RIM模型。一個(gè)CDA文檔由ClinicalDocument元素封裝，包含文檔頭(Header)和文檔體(Body)兩部分，CDA文檔中定義text部分的是人讀部分，entry則是機(jī)讀部分，更為符合醫(yī)護(hù)人員的認(rèn)知。CDA文檔的詞匯集可以包含醫(yī)學(xué)術(shù)語等語義標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)語義上良好的互通性［27］。在進(jìn)行醫(yī)療系統(tǒng)集成時(shí)，美國選擇兩種體系標(biāo)準(zhǔn)混合使用，因?yàn)镠L7v2．x已經(jīng)在美國醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用［28］，如果推倒后再重新按照CDA的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施成本太高。HL7在國內(nèi)應(yīng)用并不廣泛，所以區(qū)域衛(wèi)生的健康檔案、電子病歷標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)療信息系統(tǒng)中的化驗(yàn)檢驗(yàn)報(bào)告等需要大量文檔交互的系統(tǒng)，可以完全使用CDA。

3．2基于HL7集成方式的選擇

HL7Engine和HL7Ready是基于HL7醫(yī)療信息系統(tǒng)集成的2種途徑［29］。現(xiàn)階段，在國內(nèi)醫(yī)院管理水平低、HL7的本地化程度不高的情況下，采用Engine方式是最可取的。即使未來標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了改變，包括HL7本地化以及未來采用HL7V3．0的XML格式編碼化，都只需通過修改外掛程序，就能滿足要求。這樣既可以不用對現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行大改造，又可以利用HL7的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享，不失為一種簡便的方法。從長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，HL7Ready方式無疑是最好的選擇。因?yàn)樗梢允贯t(yī)院的相關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)全面推行實(shí)現(xiàn)HL7標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療信息系統(tǒng)無需再做多余的轉(zhuǎn)換或接口編寫，就可以實(shí)現(xiàn)完全的HL7數(shù)據(jù)交換。它是未來醫(yī)療信息系統(tǒng)集成的發(fā)展方向。因此，我們應(yīng)該把HL7Ready方式作為未來重點(diǎn)研究的方向。

4總結(jié)

國內(nèi)對HL7的研究和運(yùn)用起步較晚，實(shí)際運(yùn)用的案例不多。但是我國醫(yī)療信息化、醫(yī)療保險(xiǎn)、社區(qū)醫(yī)療和區(qū)域衛(wèi)生信息系統(tǒng)等，都需要標(biāo)準(zhǔn)化的支持。HL7作為國際公認(rèn)的醫(yī)療電子數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)也得到了認(rèn)可。但是，HL7標(biāo)準(zhǔn)與我國的醫(yī)療模式、文化等存在差異，我們在引入HL7應(yīng)用時(shí)，需要對它進(jìn)行本地化改造，設(shè)計(jì)符合國情的HL7標(biāo)準(zhǔn)庫，可以給我國醫(yī)療信息系統(tǒng)集成提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式。國內(nèi)醫(yī)療信息系統(tǒng)眾多，各自分離，而醫(yī)療業(yè)務(wù)需要系統(tǒng)間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享，現(xiàn)階段采用HL7Engine方式比較合適，從長遠(yuǎn)看，HL7Ready將代表未來研究的方向。

作者：吳壽剛1王曉華2工作單位：1.貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息學(xué)院2.貴州遵義醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程系