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基于WebService的
基于WebService的
医疗机构间信息交换平台及其应用
作者:
刘宁
上海金仕达卫宁医疗信息有限公司
2002
基于webservice的医疗机构间信息交换平台及其应用
作者:
刘宁
本文论述了基于WebServeice的医疗机构间医疗信息交换平台的建设及其应用,从医疗机构间信息交换的现状分析到交换平台的方案论证,阐述了融合医疗信息交换与网络信息技术的交换平台在设计上的创新思路,并通过实例展示了该解决方案的成果转化前景。
目录
第一章:
医疗信息交换现状2
第二章:
方案技术分析2
方案内容2
技术难点3
系统目标特性4
主要技术指标6
技术水平7
第三章:
方案创新点分析8
区域性医疗卫生模式8
EC、DC、SC、SS的概念在系统架构中的应用8
应用WebServoce架构的数据交换中心10
使用技术国内外专利申请和授权情况11
项目完成后预期申请的发明专利11
第四章:
国内外研究概况12
第五章:
实施方案分析14
运营环境的基础建设14
各种标准的建立15
基本服务内容的建设15
第六章:
设备及环境支持17
第七章:
应用转化前景18
国内外应用或市场现状18
潜在用户、市场前景分析与风险预测18
经济效益与社会效益预测以及影响分析19
成果转化计划20
第一章医疗信息交换现状
目前国内已有较多医院已初步建立起医院信息系统(HIS),检验系统(LIS)和图像传输储存系统(PACS),已能初步产生数字化的病历文件,检验数据和医学图像。
另外社区医疗服务中心也已初步建立起医疗保健的数字化文件,包括个人健康档案。
但目前医院之间和社区服务中心之间以及医院与社区服务中心之间已建立的HIS,LIS,PACS系统各不相同,病人在各医疗机构间就诊期间其医疗信息(包括文字,数据,图像)不能相互传输,调阅和利用,给医疗资源造成浪费,并在一定程度上影响了病人的治疗效果。
第二章方案技术分析
一、方案内容
方案的主要内容包含以下四个方面:
1)电子病历标准;
2)医院间交换平台及标准;
3)与现有HIS的有机结合;
4)数据的分布式调阅。
其具体内容包括:
1)医疗信息交换构架标准,构架形成;
2)医疗信息交换格式标准,格式转换;
3)医疗信息交换储存标准,储存方式,硬件要求;
4)医疗信息交换代码标准,代码转换;
5)医疗信息交换传输标准,传输方式;
6)医疗信息交换显示标准,显示方式。
二、技术难点
1)、电子病历的标准。
医疗信息交换构架标准,必须适合所有医疗机构,符合国家医疗规范,符合医疗信息交换的基础;
2)、HIS信息的收集。
医疗信息交换格式,尤其是数据格式标准其数据项目多,变化大,难度大;
3)、医疗信息交换代码标准,数量大,包括基本信息代码,诊断代码,药品代码,手术名称代码,检查化验项目代码,材料器械名称代码等;
4)、医疗信息数据的交换技术,包括储存,传输,显示。
难度在于医疗信息要在医院局域网—公共网—局域网之间传输。
涉及不同数据库转换技术,WebService技术,XML技术,安全及认证技术;
5)、数据处理及交换技术难点:
A、数据逻辑集中、物理分布:
在这个服务网络中,数据仍然被保存在各个服务结点,对于这样一个Internet环境下的应用而言,数据库集中是无法想象的,Internet不可能永远稳定工作,其次如果采取数据库集中,骨干网上的流量也是无法接受的。
由于数据是物理分布的,而逻辑上只有一个合法版本的数据,因此我们需要有跨结点的分布式数据同步机制来保障数据的一致性。
我们将采用Internet环境下的标准应用集成技术WebService技术作为整个系统的基础架构。
B、数据同步的事务性:
当一个服务结点执行了某个事务之后,为了完成数据同步,我们需要把这个事务在其他相关的服务结点上也同样加以运行,由于数据之间具有关联性,因此在其他结点上的运行必须同样保证事务性。
由于整体架构采用的是WebService技术,因此我们主要要解决的就是Web服务的事务性问题。
C、通过交换中心的消息队列传输:
由于各个服务结点的联网状况比较复杂,很多结点都无法一直保持在线的状态,因此使用消息队列来传递事务将比较有效。
我们设置了一个用于交换事务数据的交换中心,在交换中心上为每个服务结点提供了In/Out消息队列。
交换中心是部署在Internet主干上的,因此只要服务结点连上了Internet,就可以通过交换中心收发包含事务的消息。
D、从数据库模式到逻辑数据模式:
整个系统的实施将分布走,首先,先将服务网络覆盖到HealthInside的客户,此时由于所有服务结点都是同构系统,因此我们一开始事务是基于数据库模式的,也就是归根于数据库表记录的增删改等。
随后将慢慢地延伸到其他公司的产品或解决方案,此时基于数据库模式的事务将不再有效,需要就市民的医疗保健记录及其操作制订基于XML的业务事务规范,所有的事务都将基于这样的格式进行传播,此时在各个服务结点就需要有一个从基于数据库模式的事务到基于XML数据模式的业务事务。
为了在这个转换过程中减少代价,降低风险,我们在一开始的基于数据库模式的事务消息交换时,同样使用XML来描述事务,使用Web服务架构来构建交换中心。
如此,待服务网络向其他类型的系统延伸的时候,对于服务网络而言,基本无需更新,工作量集中在每个服务结点的数据库模式向业务模式的转化,以及服务结点接入服务网络两大块。
前者是面向业务的,工作量无法节约。
而后者由于采用了Web服务架构,可以通过Web服务的规范协议方便地构筑系统交互。
三、系统目标特性
1)、系统建设目标:
A、建立较为完整实用的医疗信息交换标准
B、建立医疗信息交换平台
C、建立一个示范医疗信息交换模式,包括一家三级医院,二家区级医院,三家社区医疗服务中心。
2)、系统特性:
A、一致的逻辑数据:
对于每个市民而言,他的医疗记录和保健记录在逻辑上由这个服务网络统一管理,从任意的服务结点(任何医疗机构或是健康保健机构)获得的个人数据都应该是一致的,也就是说,从逻辑上,整个服务网络只有一个市民个人医疗保健信息数据库,而所有的服务结点都是这个数据库的客户端应用。
B、优秀的网络环境的适应性:
由于整个城市的基础设置,尤其是网络基础设施尚不是非常出色,虽然每个机构都能够连上Internet,但是除了一些比较大的机构,诸如综合性大型医院、专业医院、社区医院等能够使用宽带,并一直在线以外,相当多的机构还是在普遍使用拨号上网的方式。
同时有些机构的上网方式是能够获得公网IP的,而有些则没有公网IP。
从系统的实现角度来考虑,我们的服务网络需要满足这些复杂的网络环境。
C、机构系统的兼容性:
由于服务结点的数量巨大,其使用的平台和语言各不相同,这个服务网络需要能够容纳所有类型的服务结点。
D、开放的界面和接口:
由于这是一个公共服务,因此不仅个人用户能够方便地通过Web或者桌面应用查询个人的医疗保健信息,同时也需要提供非GUI的交互界面,以便使企业应用或者其他政府应用可以使用这个医疗保健网络服务所能提供的信息。
系统所具有的这些特性,使系统可以规范社区卫生工作信息内容和渠道,改进社区卫生信息传递、处理、储存的方式,实现办公、信息处理自动化和信息资源全社会共享;有机整合健康保健服务和电子商务服务,逐步实现网上在线健康促进医疗保健服务,提高社区卫生服务工作和管理效率,为社区居民提供更广泛、更便捷的社区健康服务。
同时满足卫生系统内不同层次的需求,包括决策管理部门、医疗卫生机构、社区卫生服务组织以及服务人群。
四、主要技术指标
1)、兼容性:
数据交换平台可兼容多种数据库系统。
系统与HIS信息共享,市疾控、妇儿系统数据上报和分布式业务联动;
2)、处理能力:
动态处理区县百万级人口保健、影像、治疗数据;
3)、扩充性:
经济方便地扩充到省、全国;
4)、综合性:
实现与公安、商业、医疗保险的对接。
五、技术水平
1)、国际上,Webservices技术的发展也正在处于起步阶段,行业应用尚不多,我们率先将其应用在医疗信息交换领域,具有行业的国际领先性。
2)、目前国际上的WebService技术的发展关注与互操作性和安全性,事务性在各大技术提供商的日程安排中,但大多尚未实施。
目前仅有HP的BTP一种Web服务事务性的实现,因此具有技术的国际领先性。
3)、我们采用XML格式作为医疗信息数据交换的标准格式,同时应用Webservices作为消息中间件的实现技术,同样具有国际领先性。
目前,Webservices在国内尚属于EmergingTechnology,相关重要成果非常少。
第三章方案创新点分析
一、区域性医疗卫生模式
1)、中文电子病历构架和交换标准
2)、医疗机构及医疗信息交换模式
3)、医疗信息标准代码及转换技术
4)、XML在中文医疗信息交换中应用
5)、WebService在中文医疗信息交换中应用
6)、医疗机构间医疗信息交换平台(软件)
7)、医疗机构间医疗信息交换平台(硬件)
8)、信息交换网络及身份认证技术在医疗中应用
二、EC、DC、SC、SS的概念在系统架构中的应用
1)、分区数据交换中心(EC):
在Internet主干部署的,ISP实施服务器托管的分区数据中心EC为整个系统体系的数据交换枢纽,它包含了全区中DC、各SC、各SS之间的数据同步、数据迁移、资料交换的全部数据。
EC的Web服务包括数据交换以及面向公共的数据服务,对于系统而言,使用的是WebService的界面,而对于公众而言,使用的是WebUI的界面。
2)、卫生局数据中心(DC):
部署在卫生局信息中心,它包含了全区各SC的数据的全集,各SC通过EC将数据汇总集中到DC。
该数据中心类似基于全区SC的数据仓库,但无需数据迁移和数据清洁等工作,可借鉴一般数据仓库构建的思想。
DC是业务数据、一级统计数据的使用者(不是生产者,没有维护权),二级统计数据的生产者(可以直接由一级统计数据或部分的由业务数据产生)。
同时,DC的运营方是作为整个系统体系的维护者和管理者的角色出现,因此DC将起到对全域的权限控制、代码发布作用。
3)、医院和社区服务中心(SC):
以三级医院、区级医院、乡镇卫生院、地段医院为业务数据的源发地。
SC是其所辖区域全部业务数据的生产者、使用者和维护者,一级统计数据的生产者。
SC严格隶属于DC,SC通过EC与DC进行数据交换。
妇幼保健院由于其特殊的地位,也当作SC并列看待。
4)、社区服务站(SS):
一般情况下是SC的下属机构。
是所辖责任区域业务数据的生产者、使用者,但不是维护者,也不产生一级统计数据。
SS严格隶属于SC,SS通过EC上与SC进行数据交换。
三、应用Webservice架构的数据交换中心
从外部的使用者的角度而言,Web服务是一种部署在Web上的对象/组件,它具备以下特征:
1)、完好的封装性,Web服务既然是一种部署在Web上的对象,自然具备对象的良好封装性,对于使用者而言,他能且仅能看到该对象提供的功能列表。
2)、松散耦合,这一特征也是源于对象/组件技术,当一个Web服务的实现发生变更的时候,调用者是不会感到这一点的,对于调用者来说,只要Web服务的调用界面不变,Web服务的实现任何变更对他们来说都是透明的,甚至是当Web服务的实现平台从J2EE迁移到了.NET或者是相反的迁移流程,用户都可以对此一无所知。
3)、协约的规范性,这一特征从对象而来,但相比一般对象其界面规范更加规范化和易于机器理解。
首先,作为Web服务,对象界面所提供的功能应当使用标准的描述语言来描述(比如WSDL);其次,由标准描述语言描述的服务界面应当是能够被发现的,因此,这一描述文档需要被存储在私有的或公共的注册库里面。
同时,使用标准描述语言描述的使用协约将不仅仅是服务界面,它将被延伸到Web服务的聚合、跨Web服务的事务、工作流等,而这些又都需要服务质量(QoS)的保障。
其次,我们知道安全机制对于松散耦合的对象环境的重要性,因此我们需要对诸如授权认证、数据完整性(比如签名机制)、消息源认证以及事务的不可否认性等运用规范的方法来描述、传输和交换。
最后,在所有层次的处理都应当是可管理的,因此需要对管理协约运用同样的机制。
4)、使用标准协议规范,作为Web服务,其所有公共的协约完全需要使用开放的标准协议进行描述、传输和交换。
这些标准协议具有完全免费的规范,以便由任意方进行实现。
一般而言,绝大多数规范将最终有W3C或OASIS作为最终版本的发布方和维护方。
5)、高度可集成能力,由于Web服务采取简单的、易理解的标准Web协议作为组件界面描述和协同描述规范,完全屏蔽了不同软件平台的差异,无论是CORBA、DCOM还是EJB都可以通过这一种标准的协议进行互操作,实现了在当前环境下最高的可集成性。
四、使用技术国内外专利申请和授权情况:
1)、WebService技术在医疗信息交换中应用属国际先进,国内领先
2)、XML在中文电子病历中应用属国际先进,国内领先
3)、基于WebService的医疗信息在医疗机构间交换平台属国内首创
五、项目完成后预期申请的发明专利:
1)、医疗卫生信息交换标准
2)、电子病历标准
3)、健康档案标准
第四章国内外研究现况
随着现代信息技术的不断发展,电子信息文化已渗透到社会生活各个方面,各传统产业,也在信息技术的影响下,不断地变化与发展。
1994年,美国东海岸北卡罗莱纳州Durkam城著名的Duke大学医疗中心,用SynDpticslattisCellATMSwitch设备,建成了一个ATM网络系统,称为“高级通讯医学应用系统”(AdvancedTelemedicineApplication),该系统可以使医学专家随时参加远程会诊,而且仅需几分钟。
美国国立医学图书馆(NLM)的MEDLARS系统,国立生物技术信息中心(NCBI)及包括欧洲分子生物学实验室的分子生物学数据库在内的许多生物学、医学数据库均可通过Internet提供的远程登录功能来查询,并不断扩充其数据库的容量,为医学工作者查阅相关专业的文献数据资料带来极大的便利。
电子病历系统(Computer-basedPatientRecordsystems,CPRs)—纸张医疗信息处理电子化。
90年代初,日本厚生省成立CRP开发委员会专门研究开发CPR。
目前,日本仅局限在HIS系统的研究开发中。
新加坡卫生部正在探讨把私人医师、区域医院和大规模医院的医疗服务联系起来,为新加坡人提供「一站式」综合医疗保健系统的可行性。
该系统将全国的病人病历全部储存在一个相当规模的电子资料库里,透过这种系统,病人的各种病历资料,从他到诊所求诊的那一刻起,便被储存到电脑的联网上,供各种层级的医疗人员使用。
其缺点是没有完全根据全科医学模式来设计该系统。
但是目前国外也很少有完整的基于WebService的医疗机构间的医疗信息交换平台及应用,更没有中文交换平台。
前几年,国内大多数投入使用的HIS多处于单机应用及部门应用阶段,如病案管理、收费系统及各种职能管理等。
这些系统信息的共享程度很低,并且没有上升到信息的整体分析阶段。
最近,面向市场的医院改革及社会发展对HIS建设提出了更高的要求,同时计算机技术的发展也为HIS的实现提供了可能,使HIS的建设走上了规模化发展的道路。
其主要特征是信息高度集成。
从1995年开始,我国各地医院已经逐步建立起医院信息系统,已经包含有门急诊、挂号、收费、药房、入院、出院结帐、护士工作站、医生工作站、化验系统、检查报告系统以及图像系统等。
还建有办公自动化和Internet网站,达到了初步信息化程度。
然而,目前已有的医疗卫生信息管理系统标准代码不一,数据库不一,开发工具不一,相互之间数据信息无法交换,造成资源浪费,数据不能共享。
既没能上升到信息的区域化分析阶段,更没有按健康的新理念综合医疗、预防、保健、康复、健康教育、计划生育技术服务与医疗卫生管理活动。
第五章实施方案分析
系统建设内容包括运营环境的基础建设,基本服务内容的建设,组织保障体系和运行机制的建设。
一、运营环境的基础建设
包括系统软件配置,网络构架建立和信息平台的开发。
1)、软硬件环境搭建
遵循区域规划,资源共享,保证运行的原则,在充分利用现有的设施基础上,以满足系统运行为前提,统一规划,填平补齐。
2)、网络构架建立
区域广域网的建立,单位局域网的搭建。
以光纤为通道,建立大型数据服务器。
3)、信息平台
信息平台结合卫生服务、卫生管理的业务合作自主开发健康保健服务与管理的应用软件。
主要由三个部分组成:
基础平台、业务平台和综合平台。
A、基础平台:
以中间件为核心,由实时处理(OLTP),数据存储和实时分析(OLAP)构成。
建立由基础信息平台、身份认证体系、基本交流协作平台、呼叫中心、基本信息仓库平台五部分组成,进行灵活的各种应用的开发。
B、业务平台:
此软件不是简单Web化的软件,是通过互联网实现远程租用模式的应用系统。
可采用软件租用和专业业务外包等方式,提供不同应用的软件包和应用平台,实现灵活的各种应用。
软件包由内容系统,业务系统和安全系统构成,提供离线和在线操作模式。
离线模式是客户端可以单独操作,在一定的时候,通过城域网进行数据交换。
C、综合平台:
提供信息的个性化界面,包括整合的个人应用平台、面向政府或机构的指挥平台、面向大众的索引平台。
二、各种标准的建立
中文电子病历构架标准,构架形成
医疗信息交换格式标准,格式转换
医疗信息交换储存标准,储存方式,硬件要求
医疗信息交换代码标准,代码转换
医疗信息交换传输标准,传输方式
医疗信息交换显示标准,显示方式
医疗信息交换模式
信息交换网络及身份认证技术标准
三、基本服务内容的建设
1)、建立三级医院和区级医院的医师工作站,能进行门急诊病人的基本信息、就诊信息,包括诊断、药品、病史等采集。
建立医院数据交换服务器,能进行病人门急诊就诊信息、住院信息、化验检查和医学图像的采集、贮存和交换。
2)、建立社区医疗服务中心的医师工作站,也能进行门急诊病人的基本信息、就诊信息,包括诊断、药品、病史等采集。
建立医院数据交换服务器,能进行病人门急诊就诊信息、住院信息、化验检查和医学图像的采集、贮存和交换。
3)、个体健康服务以社区居民健康档案为主线,公共卫生服务以社区机关、企事业单位等团体公共卫生档案为主线。
其网络服务内容主要包括:
社区疾病预防,社区医疗护理服务,社区保健服务,社区康复服务,社区建康教育,社区计划生育技术服务,社区卫生管理。
4)、站点建设情况:
三级医院以复旦大学附属中山医院为测试基地。
二级医院以上海市青浦县中心医院和上海市纺三医院(中山医院分院)为测试基地。
社区医疗服务中心以上海市嘉定区为测试中心,选择2-3个社区医疗服务中心和2-3个社区医疗服务点。
测试基地以光纤通道卫生专业网相连,以市、区和三级医院建立三级服务器进行数据交换。
第六章设备及环境支持
建立信息交换平台的软硬件环境包括:
一、初步建立医院信息系统(HIS)其中包括医生工作站,已经有条件可以采集病人的基本信息、诊断、药品、化验检查、医学图像、病史及住院出院小结等信息。
二、有建立从大型医院到社区服务中心医院信息管理系统的经验及有自主知识产权的软件,有建立健康档案和社区医疗信息交换的经验。
有建立WebService和XML平台的经验。
三、建立全市卫生系统专网,以供各医疗机构进行信息交换,已经初步建立了医疗信息系统的某些标准代码,如:
疾病诊断码、手术名称码、化验检查码、药品名称码、卫生材料码、基本信息码等,给数据交换打下了基础。
区卫生局已经初步建立了社区服务中心,信息系统和健康档案管理系统。
也是进行医疗机构间医疗信息交换的基础。
四、进一步完善医院门诊医生工作站,配合实现电子病历。
医院将进一步建立医学图像系统,作为医疗信息交换的基础。
医院间将建立光纤通道的专网,作为数据交换的通道。
卫生局将协调建立数据交换服务器(数据交换中心)作为数据交换的硬件平台。
课题申请单位承诺将购置必要的计算机终端,网络设备,建立医师工作站的房屋和设备条件,以及其它必要的硬件设备。
第七章应用转化前景
一、国内外应用或市场现状
目前,国内外医疗信息数据的共享多数局限在医疗卫生保健机构内部,或是医疗卫生保健机构向管理部门的数据信息上传,而横向的医疗卫生保健机构之间的数据传送、信息共享很少能够实现。
二、潜在用户、市场前景分析与风险预测
基于WebService的医疗机构间的医疗信息交换平台是卫生信息化建设和社区建设的重要组成部分,包括政府、社区、各级卫生机构三个层次,是卫生资源合理配置的要求。
同时,随着居民生活质量的不断提高,人们对医疗保健相应地提出了个性化服务的要求,希望能够获得从出生到死亡的全程全科的连续的健康保健服务;
本课题所研究的内容,既可以满足医疗卫生事业信息化发展的要求,充分保证了信息资源的共享,同时又能满足人民日益增长的对健康保健的需求,符合目前信息化与传统医疗行业发展的趋热。
就目前中国市场而言,全国行政区域划分为三级,第一级包括34个行政单位,即23个省、5个自治区、4个直辖市、2个特别行政区。
省级以下为地级、地级以下为县级,县以下为乡、镇。
我们所研制的基于Webservice的医疗机构间的医疗信息交换平台可以区县级为基本单位进行实施,然后可以根据实际情况将系统扩大到地、市、县,甚至全省或全国。
单就目前经济状况较好的以上海为中心的五省一市而言,区县一级的社区不下三百多个,以保守的估计,如三年内有百分之五的区县应用基于Webservice的医疗机构间的医疗信息交换平台,而后的发展将不可限量。
三、经济效益与社会效益预测以及影响分析
基于Webservice的医疗机构间的医疗信息交换平台社区建设的重要组成部分,包括政府、社区、各级卫生机构三个层次,以基层卫生机构为主体,全科医生为骨干,合理使用社区资源和适宜技术;围绕“保障生命安全、改善生存环境、提高生命质量、延长健康寿命”的社区健康保健的新理念,“以人为中心”,对病人、亚健康人、健康人进行全程全科的连续健康保健服务,实现了从“以病人为中心”的医疗模式到“人人健康”的融合诊疗、预防、保健、健康教育与计划生育技术服务为一体的全科医学健康促进服务模式,是一个集家庭健康档案、医院医疗管理、个人健康咨询服务、妇幼保健、行为危险因素干预、疾病预防及网上医疗服务于一体的全新观念的信息系统工程。
本课题的实施应用,可以实现的功能包括:
●实现医疗机构间医疗信息、数据和图像的实时传送,从一个医疗单位可以调阅在其他单位就诊的医疗信息,避免重复检查,实现资源共享;
●实施医院和社区区域卫生、健康信息从基层到区市“快速、准确、全面、可靠”的传输、汇总、分析、储存;
●建立区域卫生、健康信息数据库系统,实现信息资源共享,并向卫生系统和全社会提供各种相关的卫生信息服务;
●在紧急情况下,能及时利用该系统向上级应急指挥系统提供有关疾病控制、扑灭暴发疫情的决策服务;
●社区居民,企业事业单位及社会团体可利用电子化手段查询卫生信息,享受有关健康、卫生的特需服务;
●能够对卫生系统的各级各类员工,提供在线培训、在职教育及技术咨询;
●规范卫生服务,完成信息管理业务需求分析、信息管理规范和标准;
●促进卫生系统改变服务模式及管理模式,发挥有限资源规模效应,适应加入WTO和深化卫生改革的需要。
●顺应WTO,探索和形成信息化产业的新理念和新模式。
四、成果转
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