醫(yī)院信息集成平臺建設方案.doc

信息集成平臺建設方案1 建設需求一個完善的醫(yī)院信息系統(tǒng)通常由上百個子系統(tǒng)組成，牽涉眾多的專業(yè)領域。這么龐大的系統(tǒng)需要非常專業(yè)化的軟件開發(fā)分工，整合不同廠商有特色的專業(yè)系統(tǒng)是醫(yī)院信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，醫(yī)院信息化能夠取得成功必須保證各個系統(tǒng)的有效集成和數(shù)據(jù)的高度共享。然而這些系統(tǒng)通常是隨著醫(yī)院的發(fā)展需求逐步建設的，它們來源于不同的廠家，基于不同的技術，缺乏統(tǒng)一的信息交換標準，這些系統(tǒng)的集成整合已經逐漸成為醫(yī)院數(shù)字化發(fā)展亟待解決的主要問題。系統(tǒng)集成平臺的構建主要面向兩個核心問題：一個是為各種醫(yī)療應用提供統(tǒng)一的醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問服務，從而消除各種醫(yī)療應用系統(tǒng)與醫(yī)療數(shù)據(jù)中心的直接耦合性；另一個是為各種臨床信息系統(tǒng)提供系統(tǒng)集成服務，系統(tǒng)集成服務基于系統(tǒng)集成模型，通過HL7和DICOM等標準通訊協(xié)議為各種醫(yī)療應用系統(tǒng)提供集成服務，確保各個臨床信息系統(tǒng)在工作流整合的基礎上實現(xiàn)交互協(xié)作，從而以數(shù)字化的形式完成各項醫(yī)療業(yè)務。2 建設目標系統(tǒng)間的整合、集成和擴展一直都是制約醫(yī)院數(shù)字化發(fā)展的主要障礙，由于不同廠商之間的產品不兼容，使得醫(yī)院整體信息化步履維艱。通過建設一個規(guī)范的系統(tǒng)集成平臺，在IHE、DICOM、HL7等國際標準的基礎上，制定覆蓋醫(yī)療所有業(yè)務流程的系統(tǒng)集成規(guī)范，開發(fā)基于規(guī)范的系統(tǒng)集成平臺，為遺留的、當前的以及將來的系統(tǒng)提供了一個統(tǒng)一且標準的數(shù)據(jù)交換和工作流協(xié)同的平臺。3 信息集成方法信息集成方法有三，即應用集成、數(shù)據(jù)集成、界面集成，這三種集成方式各解決不同方面的問題。應用集成指應用程序之間實時或異步交換信息和相互調用功能，可以采用HL7消息，Web Service，CORBA，EJB，DCOM， RPC等標準，采用消息中間件，BPM等中間件實現(xiàn)；數(shù)據(jù)集成是指應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和共享，以及數(shù)據(jù)之間的映射變換，常采用ETL（Extract-Transform-Load）工具實現(xiàn)；界面集成含義是應用程序界面之間相互關聯(lián)引用合成，采用技術包括ActiveX插件、Portlet、IFrame等。協(xié)同應用從早期單純的點對點接口方式，發(fā)展到現(xiàn)如今的集成平臺方式。各種方式中： 點對點接口方式的復雜性在于要和不同的系統(tǒng)建立1：N的接口，假定有N個系統(tǒng)相互之間需要建立接口，則接口數(shù)為 N*(N-1)/2。 集成平臺方式中，在N個系統(tǒng)需要進行應用協(xié)同的情況下，只需要開發(fā)N個適配器接口即可，減少了集成平臺的系統(tǒng)負荷。由于醫(yī)院信息系統(tǒng)復雜性，我們根據(jù)不同的需求和應用場景，設計分別采用上述三種不同集成方法和手段進行信息集成。4 應用集成和醫(yī)技輔診科室信息系統(tǒng)（如PACS/RIS、LIS、MUSE等）的信息集成，這種場景，信息交互的數(shù)據(jù)量不大，實時性要求不高，且各信息系統(tǒng)各專業(yè)廠商實現(xiàn)方式相差較大，采用基于集成平臺的應用集成方式是最優(yōu)選擇。集成平臺體系結構如下圖所示，集成平臺對外提供支持多種方式的集成服務：包括WebService服務、TCP監(jiān)聽服務、文件監(jiān)測服務、FTP服務、SQL監(jiān)控服務等方式。醫(yī)院信息系統(tǒng)在國際、國內廣泛采用的有一套集成規(guī)范，即：醫(yī)療健康信息集成規(guī)范（IHE）規(guī)范。IHE規(guī)范未定義新的集成標準，而是采用了“標準協(xié)調”過程推動基于工業(yè)標準的醫(yī)療IT系統(tǒng)互操作性。在IHE中，消息傳遞采用的是HL7（2.x版本)標準，影像傳遞采用DICOM標準。本集成平臺的集成嚴格參照該規(guī)范進行：信息集成平臺在進行消息時采用HL7 2.4標準進行消息傳遞、在消息內部傳遞DICOM StudyUID，以滿足后續(xù)DICOM圖像應用時的需要。臨床信息集成用于對各臨床信息系統(tǒng)進行信息層面的集成事務處理。事務的定義參照IHE規(guī)范執(zhí)行，消息的交互標準參照HL7 2.4標準執(zhí)行。集成平臺內部引擎本身由Ensemble集成平臺基礎之上進行二次開發(fā)而來，依托Ensemble本身對各種適配器的支持，集成平臺對外能夠提供多種接入服務方式：TCP、文件夾監(jiān)聽、FTP文件監(jiān)聽、自定義WebService、SQL監(jiān)聽等形式。以更多接入方式進行各種不同方式集成各業(yè)務系統(tǒng)。集成流程以業(yè)務流程可視化、可編輯化對外提供工作流程的制定與使用。集成引擎基于標準的業(yè)務流程執(zhí)行語言（Business Process Execution Language）進行擴展應用，以描述交互應用。4.1 信息集成模塊與示例信息集成組件主要由以下幾部分組成Business Service業(yè)務服務、Business Process業(yè)務處理、Business Operation業(yè)務操作，這幾部分共同作用下，將集成事務與消息傳遞進行完成。其中，Business Service主要負責進行消息的監(jiān)聽與接收；Business Process負責全局的消息路由轉發(fā)、事務流程處理、消息匹配映射等工作職責；Business Operation負責將轉換完成、最原子化的一個操作，發(fā)送/調用信息集成的目標端。同時在三者相互作用下，消息的反饋準確的返回到Business Process，由Process來講反饋消息控制返回到消息發(fā)送方。示意圖如下（后續(xù)對該示例進行說明）：4.1.1 業(yè)務服務監(jiān)聽與接收在當今醫(yī)院中，存在各種各種的醫(yī)療業(yè)務系統(tǒng)，醫(yī)療業(yè)務系統(tǒng)的多樣性，就將導致與其集成時，接入方式的多樣性，如部分系統(tǒng)已實現(xiàn)TCP的發(fā)送傳遞；部分已實現(xiàn)文本輸出等。集成平臺作為醫(yī)院信息系統(tǒng)的中轉、適配角色，在接入方式的多樣性成為必要條件。如前所述，在這方面，集成平臺允許的接入方式有：TCP、FILE、FTP、SQL、SOAP(WebService)、HTTP、MAIL等多種方式與相應的適配器。在多種方式的接入過程中，將不同來源的消息通過統(tǒng)一的出口轉交給業(yè)務處理部分，由其進行路由住轉發(fā)、消息匹配映射、業(yè)務流程處理等相關的工作。在本示例中，EMRS通過WebService的服務監(jiān)聽（BS.WS.EMRWS）方式將消息內容傳遞進集成平臺，在通過驗證后，將該消息轉發(fā)給了業(yè)務處理模塊中的路由模塊。4.1.2 消息路由轉發(fā)在一些應用場景中，如電子病歷系統(tǒng)、重癥監(jiān)護系統(tǒng)、HIS系統(tǒng)三者進行信息傳遞時，部分信息是需要三者之間交互的，而部分信息僅僅需要兩者之間交互，這在消息轉發(fā)路由時，需要有一定的控制，起到閘門的作用。如：HIS系統(tǒng)進行入院登記時，需要將病人的信息發(fā)送到電子病歷系統(tǒng)與重癥監(jiān)護系統(tǒng)；而在重癥監(jiān)護系統(tǒng)采集到病人生命體征信息時，僅僅將此信息發(fā)送到電子病歷系統(tǒng)即可。因此，在集成平臺中，引入消息路由轉發(fā)的相關模塊就顯得比較重要。在本示例中，EMRCTLRouter這個消息路由者在接受到BS.WS.EMRWS的消息時，可能會轉發(fā)至EMRPlaceOrder、EMROrderCA、BadMessageHandle三個相關的處理模塊。而具體轉發(fā)至何模塊，由消息頭定義中的相關信息具體定義。消息路由者起到解析與轉發(fā)的作用。4.1.3 事務業(yè)務流程處理即時消息路由已經正確路由轉發(fā)了消息到準確的端點，但是在對應的端點內，還會有一些業(yè)務流程需要進行處理。如在EMRS下達一個新的Order的時候，需要的一定的情況下產生不同的業(yè)務流程分支：如該病人為門診病人或者住院病人，則有必要產生HL7 消息中的住院病人登記信息與門診病人登記信息：ADTA01與ADTA04。在本示例中，BPEMRPlaceOrder的內部業(yè)務流程如下，每一個結點代表著一次邏輯處理過程：4.1.4 消息匹配映射在一些情況下，消息的傳遞方并無必要產生HL7標準格式消息的情況下，如EMRS與集成平臺為內部互調時，雙方之間提供預定義的WebService的接口，以快速的開發(fā)與進行集成。此時便需要在WebService中定義的消息格式與標準HL7消息格式之間進行著匹配轉換的工作。而該轉換工作的處理調用是由事務業(yè)務流程處理模塊來發(fā)起調用的。4.1.5 終端消息發(fā)送在進行正確的消息格式轉換與業(yè)務邏輯處理，此時的消息已經成為一個符合終端系統(tǒng)需要的消息格式。在事務業(yè)務流程處理中，會將此消息投遞給相應的終端系統(tǒng)。在投遞消息完成工，事務業(yè)務流程處理模塊會進入等待反饋的狀況，等待終端系統(tǒng)反饋一個應答消息，以表示該消息在終端系統(tǒng)中被準確的處理。事務處理模塊收到該應答消息，并組織成發(fā)送端系統(tǒng)需要的消息格式，并作為應答系統(tǒng)，反饋至發(fā)送端系統(tǒng)。4.2 集成事務處理流程規(guī)劃上述主要針對集成平臺中各個模塊作用于應用場景進行了闡述，下面將以IHE規(guī)范中醫(yī)囑下達方醫(yī)囑執(zhí)行的完整業(yè)務流程為例，進行完整的集成事務流程描述。該流程反應了普遍的醫(yī)囑流程，多數(shù)院內的醫(yī)囑流程都可參照執(zhí)行，為醫(yī)院的信息系統(tǒng)集成方式提供良好的參考。本示例中，目標系統(tǒng)以PACS為例。另外，在院內經常出現(xiàn)的是在IHE規(guī)范中描述的：執(zhí)行者醫(yī)囑流程，即由醫(yī)囑執(zhí)行者（PACS系統(tǒng)中，為檢查科室）進行醫(yī)囑下達的過程并執(zhí)行的流程。如下圖所示：5 數(shù)據(jù)集成在實際業(yè)務應用中，日常醫(yī)院的HIS庫與ERMS庫之間存在較多需要高頻率、高性能要求的交互，如計價信息與藥品庫存等信息的實時共享等。針對這樣的應用場景，我們采用了ETL工具(GoldenGate)在數(shù)據(jù)庫底層進行的DB層同步方式。目前，醫(yī)院已經存在比較完整的醫(yī)療信息系統(tǒng)，這些醫(yī)療信息是以JW1H系統(tǒng)為基礎，增加醫(yī)院自己的需求發(fā)展而來。ERMS電子病歷系統(tǒng)是一個完整的獨立產品，他有他自己完整一套的系統(tǒng)架構和數(shù)據(jù)中心結構，而在系統(tǒng)架構和數(shù)據(jù)中心結構上醫(yī)院現(xiàn)有醫(yī)療信息系統(tǒng)和EMRS電子病歷系統(tǒng)都存在較大差異，這就決定了現(xiàn)有系統(tǒng)和EMRS電子病歷系統(tǒng)很難共用一個數(shù)據(jù)庫。可另外一方面，EMRS電子病歷系統(tǒng)和醫(yī)院現(xiàn)有醫(yī)療信息系統(tǒng)都是醫(yī)院系統(tǒng)不可分割的一部分，他們即有自己工作的重點，又有相互聯(lián)系和配合，只有相互無間的結合，才能快速、高效和正確地完成日常工作。應用EMRS電子病歷系統(tǒng)之后，醫(yī)院現(xiàn)有醫(yī)療信息系統(tǒng)的主要工作就會變成傳統(tǒng)意義上的HIS業(yè)務工作，如經濟管理、人員管理和物資管理等，而EMRS電子病歷系統(tǒng)主要完成以患者為中心的診療行為業(yè)務工作。兩者之間存在著千絲萬縷的關系，以醫(yī)囑業(yè)務舉例，如EMRS電子病歷系統(tǒng)下達、轉抄和校對醫(yī)囑之后，醫(yī)院現(xiàn)有醫(yī)療信息系統(tǒng)需要完成對應的業(yè)務操作，如醫(yī)囑擺藥和醫(yī)囑收費操作等，這就需要在這兩個系統(tǒng)之間同步數(shù)據(jù)信息，而涉及到同步的醫(yī)療業(yè)務往往涉及的醫(yī)療各個環(huán)節(jié)，如診療、藥房、收費、人員管理等，因此需要信息同步的數(shù)據(jù)量會比較大，而同時為了不造成醫(yī)療業(yè)務的延遲和脫節(jié)，也需要很高的實時性。在這種應用場景下已不適宜采用基于集成平臺的，通過消息交互的應用集成方式。消息集成方式，往往需要一個發(fā)起方和接受方，而發(fā)起方和接受方往往需要一些額外的支持，如發(fā)起方需要調用接受方提供的接口等，期間可能還涉及到一些負責的來回交互，最主要的是，消息集成在數(shù)據(jù)量很大的情況下，處理速度不是很快，因此，我們將通過數(shù)據(jù)集成的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，數(shù)據(jù)庫集成工具采用Oracle GoldenGate。醫(yī)院涉及到需要數(shù)據(jù)同步的包括兩個部分：HIS數(shù)據(jù)庫和EMRS數(shù)據(jù)庫。我們將采用GoldenGate實現(xiàn)HIS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和EMRS數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)雙向同步。其基本結構圖如下圖所示：從上圖我們可以看到發(fā)生在HIS數(shù)據(jù)庫上的相關數(shù)據(jù)變化通過GoldenGate實時同步到EMRS數(shù)據(jù)庫，而發(fā)生在EMRS數(shù)據(jù)庫上的相關數(shù)據(jù)變化通過GoldenGate也會實時同步到EMRS數(shù)據(jù)庫。其中具體的實現(xiàn)過程如下圖所示：從上圖我們可以看到數(shù)據(jù)同步的核心是GoldenGate，在HIS數(shù)據(jù)庫和EMRS數(shù)據(jù)庫上變化數(shù)據(jù)的捕獲、傳遞和復制都是通過他來完成的。當EMRS數(shù)據(jù)庫發(fā)生數(shù)據(jù)變化的時候，如EMRS下達、校對醫(yī)囑之后，此時運行在EMRS數(shù)據(jù)庫服務器上的GoldenGate將捕獲該功能業(yè)務對應的變化數(shù)據(jù)，并通過網絡傳遞到HIS數(shù)據(jù)庫，HIS數(shù)據(jù)庫接收到這些變化數(shù)據(jù)之后，運行在HIS數(shù)據(jù)庫服務器上的GoldenGate解析這些變化數(shù)據(jù)并應用到HIS數(shù)據(jù)庫，此時如擺藥程序就能看到相應的醫(yī)囑記錄并進行擺藥。反之HIS數(shù)據(jù)庫上的變化數(shù)據(jù)也是經過上述過程應用到EMRS數(shù)據(jù)庫。通過GoldenGate我們可以很好地實現(xiàn)了HIS數(shù)據(jù)庫和EMRS數(shù)據(jù)庫的之間的獨立和聯(lián)系，使他們各盡其職，分工明確，一起很好地共同支撐整個醫(yī)院的正常運營。5.1 GoldenGate概述Oracle GoldenGate軟件是一種基于日志的結構化數(shù)據(jù)復制軟件，它議決剖析源數(shù)據(jù)庫在線日志或歸檔日志取得數(shù)據(jù)的增量改變，再將這些改變運用到目標數(shù)據(jù)庫，從而完成源數(shù)據(jù)庫與目標數(shù)據(jù)庫同步。GoldenGate 能夠在異構的IT基本結構（包括幾乎一切常用操作系統(tǒng)平臺和數(shù)據(jù)庫平臺）之間完成大量數(shù)據(jù)亞秒一級的及時復制,從而在能夠在應急系統(tǒng)、在線報表、及時數(shù)據(jù)倉庫供應、買賣跟蹤、數(shù)據(jù)同步、集中/分發(fā)、容災等多個場景下運用，而我們采用的場景是數(shù)據(jù)雙向復制，GoldenGate雙向復制的工作原理如下圖所示：如上所示，GoldenGate在實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步的時候，主要涉及到三個重要進程：抽取進程、投遞進程和應用進程。1. 抽取進程：就是上圖Capture進程，該進程主要負責讀取數(shù)據(jù)庫對應的日志文件，將數(shù)據(jù)變化保存到隊列文件中；2. 投遞進程：也叫傳輸進程，該進程主要負責將源數(shù)據(jù)庫中產生的變化的隊列文件進過壓縮和加密等方式，通過網絡傳輸?shù)侥康臄?shù)據(jù)庫；3. 應用進程：也叫接納進程，該進程主要負責將投遞進程傳遞過來的源數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變化隊列文件解析出來，并應用到目的數(shù)據(jù)庫中。上述三個進程完成了從源數(shù)據(jù)庫到目的數(shù)據(jù)庫的單項同步，如果再加上從目的數(shù)據(jù)庫到源數(shù)據(jù)庫的相似的三個進程，就實現(xiàn)了源數(shù)據(jù)庫和目的數(shù)據(jù)庫之間的雙向同步。5.2 GoldenGate的特性1. 基于日志的實時數(shù)據(jù)復制：相比傳統(tǒng)依賴數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器和規(guī)則的方法來捕獲數(shù)據(jù)變化，GoldenGate采用讀取日志方式對源數(shù)據(jù)庫影響小很多，速度也快很多。如上圖所示，GoldenGate是通過數(shù)據(jù)日志挖掘的方式實現(xiàn)的。2. 事務完整性：GoldenGate只復制成功提交的事務，同時目標數(shù)據(jù)庫按照源數(shù)據(jù)庫的操作順序，而且，可以中斷可以自動恢復，這些保證了源和目標之間的事務完整性。3. 檢查點機制保障數(shù)據(jù)無丟失：GoldenGate的抽取和復制進程使用檢查點機制記錄完成復制的位置。對于抽取進程，其檢查點記錄當前已經抽取日志的位置和寫隊列文件的位置；對于投遞進程，其檢查點記錄當前讀取隊列文件的位置。上圖中，Capture、Pump和Devlivery將傳遞狀態(tài)存儲至checkpoint file確保其恢復性，檢查點機制可以保證在系統(tǒng)、網絡或GoldenGate進程故障重啟后數(shù)據(jù)無丟失?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸機制：GoldenGate用應答機制傳輸交易數(shù)據(jù)，只有在得到確認消息后才認為數(shù)據(jù)傳輸完成，否則將自動重新傳輸數(shù)據(jù)，從而保證了抽取出的所有數(shù)據(jù)都能發(fā)送到目標端。數(shù)據(jù)傳輸過程中支持128位加密和數(shù)據(jù)壓縮功能。6 界面集成對于醫(yī)學影像、心電圖波形數(shù)據(jù)，臨床醫(yī)生的需求是，不僅能瀏覽圖像和波形，還須有對其處理的要求，通常對應系統(tǒng)供應商提供了DICOM影像瀏覽器和心電圖瀏覽器，這些瀏覽器提供相應的工具來處理、管理、傳輸和轉換圖像和波形。針對這種帶專業(yè)處理功能的人機交互界面的應用程序，我們采用界面集成的方式，集成專業(yè)瀏覽器插件或應用程序。針對這種方式的場景，EMRS系統(tǒng)將采用界面集成應用的方式集成數(shù)據(jù)綜合瀏覽視圖，在臨床數(shù)據(jù)中心一節(jié)中已提到，該視圖采用組件化方式進行開發(fā)，實質是各類專業(yè)瀏覽插件的容器，支持對各種醫(yī)學影像（X-Ray、CT、MRI、超聲、胃腸鏡）、心電圖、監(jiān)護數(shù)據(jù)和麻醉監(jiān)護數(shù)據(jù)等在內的多種醫(yī)療數(shù)據(jù)的綜合閱覽分析。至于各專業(yè)瀏覽器插件內部的實現(xiàn)，可能又會采用應用集成的方式，但通常為了提高性能，和多媒體資料庫中心采用直連的方式獲取影像和波形。以DICOM影像瀏覽器組件為例，其內部采用DICOM標準進行醫(yī)學影像格式定義與交互傳輸。該模塊以OCX控件的方式實現(xiàn)，同時提供給集成事務處理模塊和醫(yī)護工作站使用。EMRS醫(yī)護工作站使用DICOM引擎主要實現(xiàn)從影像中心查詢和獲取影像等功能。6.1 DICOM影像應用流程規(guī)劃DICOM影像的顯示流程如上圖所示，主要由以下幾步組成：醫(yī)護工作站通過調用DICOM引擎，設置參數(shù)（Study UID或Study Type + Study