医疗行业数据交换与共享技术方案.docx

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医疗行业数据交换与共享技术方案

医疗行业数据交换与共享

技术方案

1方案概述

1.1背景

随着我国医疗卫生事业的发展，国内的医疗信息化建设已经取得显著成果，绝大部分三级医院和部分先进的二级医院信息化程度都已很高。

主要的医疗业务信息化系统包括HIS（Hospitalinformationsystem，医院信息系统）、EMR（Electronicmedicalrecords，电子病历系统）、PACS（Picturearchivingandcommunicationsystem，医学影像存档与通信系统）、LIS（Laboratoryinformationsystem，检验信息系统）、UIS（Ultrasoundinformationsystem，超声信息系统）、ECGIS（ECGnetworkinformationsystem，心电网络信息系统）、PEIS（Physicalexaminationinformationsystem，体检管理信息系统）、其他业已建设完成或在逐步建设中的各类信息化系统等。

上述信息化系统的建设，完成了医疗信息化过程的第一个步骤，逐步实现医疗业务数据的信息化采集与存储。

医疗信息系统地不断深入应用，使得医院对医疗信息化的渴求已经从简单的医疗业务数据采集与存储发展到了对医疗业务数据的共享与交换，并逐步向医疗业务数据的分析与挖掘方向延伸。

由于医疗信息化过程是一个漫长的逐步发展逐步演变的过程，所以造成了医疗业务系统之间存在着种种的差异。

医院的各个医疗业务信息化系统由不同的应用程序开发商分别在不同的时间进行设计、安装部署，数据定义及存储方式有着各自的特点。

这些都给医疗业务数据的共享与交换带来了一定阻碍。

这些医疗业务系统存在着体积庞大、内容繁杂、业务规则复杂等特点。

从整体上来看这些医疗业务系统间存在以下区别：

1）系统开发商不一致；

2）硬平台不一致；

3）开发语言不一致；

4）数据格式不一致；

5）通讯协议不一致。

所以各个医疗业务子系统在开发部署时并未考虑到其他相关联业务子系统间的相关性，并未考虑到为其他业务子系统提供适合的数据共享与交换方式。

从而导致了在各个医疗业务子系统间无法进行数据交换、数据共享。

对于各个医疗业务子系统来说，从各自的角度出发，维护管理了许多不该由自己来进行维护管理的基础性数据。

同时又由于没有顺畅的渠道去获取需要的相关数据，导致医疗业务系统间无法进行联动，共享医疗业务数据，存在的问题如下：

1）数据重复输入；

2）数据重复存储；

3）数据无法共享；

4）系统维护难度大；

5）医务流程分散于各系统中；

6）整合各系统的难度很大。

随着医院的发展，信息化的需求在改变，业务处理流程也在随着信息化的进展而发生变化。

在原有的分散模式下，各医疗业务子系统无法很好地适应业务处理流程的变化而变化，每次业务流程的变换均需要针对业务流程进行有针对性地再次开发，造成系统维护的困难。

虽然医院已经针对各医疗业务部署实施了相应的信息化系统，实现了医疗业务的信息化处理。

但是总体来说这些医疗业务系统的部署实施反而造成了一个个的“信息孤岛”，限制了医疗信息化的程度和医疗信息化的效果。

随着医院对医疗信息化需求的转变，要求在这些医疗业务子系统间进行数据共享与交换，进一步整合各个医疗业务子系统，构建统一的医疗业务平台。

结合医疗行业信息化的特点，提出了“医疗行业数据交换与共享”解决方案，打破存在于医院中的各种"信息孤岛"，使得医院信息化发展进一步迈入数据交换与共享平台，进一步挖掘医疗数据的作用。

1.2参考规范

1）WS/T303-2009卫生信息数据元标准化规则

2）WS/T305-2009卫生信息数据集元数据规范

3）WS/T306-2009卫生信息数据集分类与编码规则

4）WS365-2011城乡居民健康档案基本数据集

5）基于健康档案的区域卫生信息平台建设指南

6）基于健康档案的区域卫生信息平台建设技术解决方案（试行）

2需求分析

2.1交换内容

目前，医院各信息系统中需要交换与共享的数据大致可以分为运营类信息和医院管理类信息。

其中，运营类信息需要进行交换和共享的主要内容有：

主要来源于门诊、药房、医技科室、医生站、护士站等业务。

内容包括门诊业务信息（门急诊流量、挂号、门诊收费、科室及医师工作量、病人资料、处方用药等）、住院业务信息（病人费用、住院病人统计分析、死亡病人统计分析、床位使用状况、用药情况统计等）、病案首页业务信息（分科医疗费用、诊断质量、手术质量、登记统计表、疾病分类、年龄分类、单病种质量控制、部分病种费用、死亡分类情况、产科情况统计，就诊病人来源、病案质量情况等）、药品业务信息、医技业务信息、医疗保险信息、处方医嘱信息、科研教学信息、疾病发病信息、病人死亡信息、医院卫生统计报表、医疗资源信息等。

其中门诊业务信息、住院业务信息、病案首页业务信息是医院医疗业务共享信息的主要组成部分；

医院管理类信息需要交换和共享的内容为：

医疗服务费用信息，大型设备使用信息和医院财务、人事、后勤管理信息等。

2.2功能需求

从服务的角度来看，数据交换与共享平台必须具备消息传输、数据整合、服务集成和流程驱动的功能。

从管理的角度看，数据交换与共享平台必须具备一定的管理功能，这些管理功能为客户端的接入、交换的数据标准、各种业务规则等。

1）消息传输

以消息的机制建立接入业务系统和数据交换与共享平台的数据传输通道可以较好的满足应用对于交换的各类需求，例如：

异步的数据交换需要、可靠的数据传递等，因此消息传输的实现目标必须在能够实现各类的不同的系统间的信息通讯。

2）数据整合

医疗信息的管理和决策支持的应用需要以格式规整和高质量的基础数据作为支撑。

而这些数据通常是由接入的各个系统来提供的，但各系统能够提供的数据在结构和质量方面存在较大的差异，通过采用数据整合可以收集、整理数据，形成数据高度集中的数据中心，为决策支持提供数据服务。

3）服务集成

就各个业务系统的整合而言，服务集成必须满足：

支持对于webservice的集成，数据交换和共享平台采用统一的服务调用接口完成对各个业务系统提供的服务调用，支持对于服务请求和反馈的日志功能。

4）流程整合

当数据校核和共享平台连接了医院的业务系统和其他外部系统后，有些信息的处理可能需要一个较为复杂的过程控制，在这种过程中需要把多种数据的处理操作按照某些业务规则连接起来，实现业务规则的可视化建模和业务过程的可视化运行监控。

5）管理功能

数据交换和共享平台负责医院各业务系统和外部系统之间大多数的数据交换，接入节点的数量比较多，而每一个系统能够提供的医疗信息资源也存在不小的差异，因此必须管理和组织好这些交换的节点，使得交换可以有效、可靠的运行。

3总体建设方案

3.1实现思路

3.1.1交换方案比选

实现医疗业务系统间的数据交换，有多种方案可供选择：

1）修改各医疗业务子系统

在各医疗业务子系统间直接进行点对点信息共享交换。

2）建立医疗业务中间数据库

各医疗业务子系统将数据存储于中间数据库，医疗业务子系统通过中间数据库进行信息共享交换。

3）建立医疗数据交换平台

整合医务流程，构建统一的信息共享交换平台。

以上3种医疗数据交换方案分别采取3种不同的策略来实现医疗数据交换。

点对点的信息交换模式，通过原有医疗业务信息系统，按照各个系统间的数据交换需求进行系统改造，系统间耦合度过高，每增加一个需要交换的系统，都需要对相关联的所有系统均进行改造，工作量巨大。

中间数据库模式，通过将数据集中存储的方式进行数据交换，要求各业务子系统采取相同的中间数据库，将数据集中存储于中间数据库中；各业务子系统直接访问中间数据库来实现数据交换，无法对数据安全及业务流程进行控制。

医疗数据交换平台的方式，是通过建立独立于各业务子系统之外的数据交换平台，实现数据交换服务，为各业务子系统提供数据共享和交换服务。

医疗数据交换平台建立了医疗业务子系统间的数据交换标准和平台，为医疗业务子系统提供数据交换服务。

医疗数据交换平台除了提供数据交换服务外，还提供公用的基本医疗信息服务，将分散于各业务系统中、被不断重复实现的基本医疗业务服务进行剥离整合，提供公用的服务。

通过实施医疗数据交换平台可实现：

（1）医疗数据交换标准化，规范化业务系统间的数据定义，实现业务数据标准化。

（2）医疗业务基本服务组件化，将基本的公用服务进行剥离整合，形成基本的公用服务。

（3）医疗业务流程控制，可根据业务流程变化动态调整业务子系统间的数据流向。

3.1.2技术优势

数据交换平台提供了统一的方式来实现医院信息系统的集成，这种方式的优势有：

1）连接标准化

数据交换平台支持HL7。

2）降低了系统搞合度和集成的难度

由于应用系统只需要与数据交换平台集成，从而减少集成应用系统之间的稠合水平，可以将某一个应用系统的部分或全部进行替换而不影响其他应用系统-数据交换平台提供的配置工具，可以轻易配置好系统之间的集成-并且定义了多种接口，多种通讯协议和消息协议，使得各种异构系统之间的连接更加简单，降低了开发的工作量，减少重复开发。

3）实现数据共享

可以将分散建设的若干应用系统内的部分数据进行整合，综合统一的数据存储应用服务，使多个应用系统进行信息/数据的传输及共享，提高信息资源利用率，保证数据时效性、真实性，安全可靠性。

4）提高系统的扩展性

数据交换平台的最大优点体现在它的可扩展性上，任何一个系统的下线或者上线不会直接影响到其他系统，方便多个应用系统间的集成。

从这一点上讲，对于医院这样需要不断完善、新系统不断增加的状况来说无疑具有重要意义。

5）提高了系统的可维护性

一方面由于接口数量减少了，维护起来相对容易;另一方面由于数据交换平台提供了监控工具，可以追踪系统里的每一个消息，可以及时发现问题并纠错，维护更加方便，这也提高了集成的质量。

6）便于管理

由于所有系统都通过数据交换平台来集成，医院只要管理好集成平台与应用系统之间的关系，不用再协调各厂商之间的关系。

3.2总体架构

数据交换与共享平台属于系统服务软件，它连接不同的业务系统，为其提供连接和协同工作的功能，简化不同业务系统之间的通信，具备多元融合、一体化和多业务，支持多种协议。

以各类信息交换为核心的数据交换平台，通过建立底层结构来联系横贯整个医院的异构系统、应用软件、数据库资源等，支持不同处理业务、不同软硬平台对不同结构数据交互的要求，满足各种医疗信息系统、办公自动化、内外门户网站的需求，以及其应用系统之间无缝地共享和交换数据的需要，将不同系统各自独立的数据源连接整合起来，实现数据的交换和共享。

数据交换与共享平台主要由以下三个核心子系统组成：

图1.数据交换共享平台架构图

●中心交换子系统

采用面向服务的架构（SOA）理念，通过基于内容的路由和方便的数据转换引擎，实现传统消息和Web服务调用的统一处理。

中心交换子系统由中心交换传输子系统和中心交换管理子系统组成。

●前置交换系统

数据交换前置机担负着从业务系统的数据抓取、数据转换、数据封装和从中心子平台的消息监听、消息处理等功能。

●共享信息库

是存储数据交换过程中经由数据交换与共享平台的业务数据的存储介质，其作用是积累交换过程中的业务数据，为以后建立在数据交换与共享平台基础上的应用提供数据来源。

3.3数据交换与共享基本模型

数据交换与共享平台主要是基于国际国内标准，结合XML、J2EE、WebServices等技术，完成不同业务应用系统间的业务协同，建立起可供数据交换与信息共享的中心系统，实现跨部门、跨地区、跨平台、跨系统的信息交换与共享。

我们可以将数据交换与共享平台的交换模式分为两类，即分布模式和混合模式。

3.3.1分布模式

分布模式即各应用系统通过数据交换与信息共享平台的前置机（即标准中的端交换节点）来交换数据，实现点到点的数据交换。

应用系统将消息传递到自身对应的数据交换前置机，由前置机再将消息通过WebServices调用的方式传递到目标应用端的前置机，由目标应用端的前置机进行数据接收的具体操作，如图：

图2.分布交换示意图

3.3.2混合模式

混合模式是指各应用系统既可以通过数据交换与共享平台的前置机进行点对点的数据交换，也可以经由数据交换与共享平台进行数据信息交换。

如图：

图3.混合交换示意图

如图所示，我们可以看出：

数据交换与共享平台的交换的混合模式，与标准中的混合模式少有差别。

在标准的描述中，各系统是通过共享信息库交换数据，这实际上是一种类似数据大集中的模式；而数据交换与共享平台的数据交换模式，则是由数据交换与共享平台来交换数据，并将交换的数据按照业务规则“漏”入共享数据库。

因此，共享数据库也可以看作交换体系的一个接入系统，即一个交换节点。

但是，我们认为这种方式是符合标准的，而且更增加系统灵活性。

3.3.3数据交换与共享平台交换流程模型

数据交换与共享平台具体工作流程如下图所示：

图4.数据信息共享与交换平台交换体系示例图

说明：

1．数据交换与共享平台源数据前置应用：

数据交换与共享平台源数据前置应用是通过前置适配引擎根据源数据MAPPER对应关系文件和其他前置适配引擎配置文件提取、格式化数据信息，并传递消息机制数据信息。

♦源数据应用系统前置适配器扫描获得所需交换共享的数据信息；

♦将交换共享的数据信息格式化为标准的XML通讯文件；

♦将交换共享的数据信息XML通讯文件通过消息通道传送至指定消息队列；

♦前置应用取数据、格式化XML通讯文件、通讯都是根据源数据MAPPER对应关系文件和其他前置适配引擎配置文件关联。

2．数据交换与共享平台应用：

数据交换与共享平台的消息队列在获得XML通讯文件后即需要对其进行解析，根据数据交换与共享平台目录体系、交换体系规则进行数据处理。

♦系统根据目录体系规则，结合XML通讯文件自身定义，将数据交换与共享平台核心共享数据库所需要的数据字段值“漏”到核心共享数据库内；

♦系统根据交换体系规则，结合XML通讯文件自身定义，根据目的地数据应用系统的数据格式要求，将XML通讯文件转换格式，以符合目的地数据应用系统需要；

♦将符合目的地数据应用系统需要的新的格式的XML通讯文件传送至另一指定消息队列。

3．数据交换与共享平台数据交换格式模型

由源数据应用系统的前置机引擎扫描或抽取源数据并转换、封装成标准的XML消息体，并通过前置机根据目标地址交换到目标地，在目标地的前置机引擎将标准的XML消息体解包、解析并转换成目标系统的所需数据格式，这是数据交换与共享平台系统的数据交换格式模型，如下图所示：

图5.数据交换格式模型

3.4与内部业务系统的交换方式

在前面的章节中，我们已经提到了，数据交换与共享平台对外提供了WebServices、JMS、SMTP、FTP、文件、定时器等交换服务的方式，在这些方式中，可以分为被动交换方式和主动交换方式两种类型。

3.4.1被动交换方式

被动交换方式即交换平台被动地接受外部业务应用系统的交换请求，其中WebServices、JMS、SMTP、FTP、文件及中间库是属于被动交换方式。

此方式中应用系统与交换平台的交换机制如下图所示：

图6.被动交换方式

3.4.2主动交换方式

主动交换方式即数据交换与共享平台主动探测外部业务应用系统数据的变化，并主动发起数据交换的流程，如图：

图7.主动交换方式

3.4.3交换方式建议

3.4.3.1WebServices方式

对于实时性要求很高的数据交换，建议对业务系统进行改造，当业务发生时，调用数据交换与共享平台的WebServices接口，实现数据的实时交换。

3.4.3.2数据库触发方式

对于实时性要求很高的数据交换，同时业务系统无法进行改造，可以通过在数据库中配置触发器，编写脚本的方式。

当业务数据变化时，激活触发器，并进行数据的交换。

3.4.3.3定时方式

对于数据交换实时性不高的业务，可以通过定时轮询的方式，检测业务数据的变化，并启动相关数据交换流程进行数据交换。

3.5与区域卫生信息平台的交换方式

3.5.1逻辑架构

在医疗机构部署前置机，医疗机构将内部业务系统（HIS、CIS、LIS、PACS、RIS等）相关业务数据进行标准化和规范化整理后，统一上传到医疗机构前置机数据库；依托前置机数据交换系统，将医疗机构标准数据打包上传至区域卫生信息平台数据中心数据库。

医疗机构前置机逻辑架构如下图所示：

3.5.2数据上传的内容和要求

结合各医疗机构内部已经成熟应用的系统（HIS、CIS、LIS、PACS、RIS等）的情况，区域卫生信息平台要求各医疗机构提供的业务数据包含如下内容：

序号

表名

1

《门急诊诊疗服务基本表》

2

《门急诊诊疗服务就诊记录表》

3

《门急诊处方主表》

4

《门急诊处方明细表》

5

《门急诊收费明细表》

6

《门急诊结算记录表》

7

《住院登记服务基本表》

8

《住院医嘱主表》

9

《住院医嘱明细表》

10

《住院费用明细表》

11

《住院费用结算记录表》

12

《住院病案首页》

13

《门急诊/住院手术麻醉记录表》

14

《门急诊/住院放化疗、介入、植入等治疗记录表》

15

《门急诊住院用血记录表》

16

《门急诊住院转诊记录表》

17

《实验室检验报告表头》

18

《实验室检验结果指标表》

19

《实验室检验细菌结果表》

20

《实验室检验药敏结果表》

21

《医学影像检查报告表》

22

《健康体检主记录表》

23

《健康体检分科记录明细表》

24

《健康体检明细表》

上表描述的24张业务表，医疗机构根据每天实际业务数据的产生情况，定时把相关数据上传到医院前置机数据库。

医疗机构在上传数据时，需要遵守以下要求：

1）医疗机构只能上传新增数据和已经上传过但是经过修改的数据，不允许重复上传的相同的记录；

2）数据上传前必须经过医疗机构内部审核，已经上传数据不允许删除；

3）上传的数据，要求记录每条数据的提交时间以及记录的状态（标识清楚是新增的记录和修改过的记录）；本标准通过两个数据项约束：

提交时间和记录状态（“i”表示新增记录，“u”表示修改过的记录）。

3.5.3医疗机构数据提交方式

医疗机构提交数据的方式为定时批量式。

定时批量式提交的采集数据包含两部分内容：

部分字典数据和医疗业务数据。

定时批量式提交采集数据，要求医疗机构内部信息系统自动生成数据并定时批量提交到前置机中约定的库数据表中。

特别需要说明：

医疗机构内部信息系统在编制提交采集数据的程序逻辑时，不要将提交采集数据的操作逻辑嵌入到医疗机构内日常医疗业务流程中，即不要将提交采集数据成功与否作为日常医疗业务流程是否可继续流转的必要条件，而作为一个单独的处理程序逻辑予以定时单独运作。

在前置机上建立数据库，并预先创建数据表的表结构。

所有的表根据功能的不同向医疗机构内相关信息系统开放不同的权限。

在提交数据时，医疗机构信息系统需要按照数据采集时点要求，定时批量的将生成的采集数据填入对应的数据表内。

请注意要求：

医疗数据明细项目内容需在医疗机构日对帐结束后上传；明细项目内容必须每天上传，若需修正，则修正后以同样方式再次上传。

3.5.4数据上传的时间点

如上文所述，医疗机构通过内部信息系统自动生成数据并定时批量提交到前置机数据库。

医疗机构信息系统应每天提交业务运营数据、患者基本信息、就诊履历信息、检验报告信息、住院病案等当天的增量数据。

医疗机构应按照全市统一的数据交换时间规划，在每天固定时间准时将完成业务运营数据和诊疗数据等提交到前置机数据库，前置机也遵循全市统一的规划，每天定时进行数据整合、匹配的工作，在完成数据整合、匹配后，区域卫生信息平台数据中心将从医疗机构的前置机标准数据库采集相关医疗业务数据。

举例说明如下表：

序号

整合名称

处理频次、时间点

1

医疗机构数据上报过程

每日处理；每日00:

00时开始，并在01:

00结束

2

前置机端整合过程

每日处理；01:

30时开始，04:

00时结束

3

前置机到数据中心的数据交换过程

每日处理；04:

00时开始，06:

00时结束

4产品概述

针对电子政务、企业级应用集成中的数据交换和业务集成问题，结合EAI/ETL领域的先进设计思想和业界知名产品的优点，分析EAI/ETL领域的发展趋势，设计开发了“数据交换与共享平台”产品，以满足电子政务、医疗、教育、金融、电信等应用集成领域数据交换和共享以及业务集成等方面的需要。

本产品是企业级的信息交换与信息整合产品，可以应用在数据共享与交换、数据抽取转换（ETL）、数据仓库建设、信息同步、信息合并、历史数据迁移等领域。

4.1技术实现框架

数据交换与共享平台的交换体系由中心交换子平台、数据交换前置机和共享信息库组成，如下图所示：

图8.数据交换与共享平台系统框架

中心交换子平台是数据交换与信息共享平台交换体系的核心，它承担着数据交换过程中的主要处理工作，如消息监听、消息处理、异常处理、流程管理、监控管理、参数管理等功能。

前置机系统是一个小型的交换中心子平台，也称作数据交换的节点。

它的功能主要是完成消息的处理、数据的转换和封装。

在网络环境畅通的条件下，前置机是可变成虚拟的；但在存在物理隔离或者防火墙的环境下，前置机将是物理的实体，它为应用系统间的数据交换与信息共享的实施，提供了可行与可靠的实现方案。

共享数据库是存储数据交换过程中经由数据交换与共享平台的业务数据的存储介质，其作用是积累交换过程中的业务数据，为以后建立在数据交换与共享平台基础上的应用提供数据来源。

在下面的章节中，我们将对数据交换与共享平台各子部分别作详细的描述。

4.2中心交换子系统

数据交换与共享平台按照应用层次的要求，由接入层、内容处理层、数据处理层，如图所示：

图9.中心交换子系统结构

从整体上来看，平台主要是在JCA国际规范基础之上，结合XML、J2EE、WebServices和JMS等技术标准，汲取了国内外的建设经验，采用集中式的交换应用服务器和可定制的智能连接适配器（Adaptor）、面向服务的框架结构体系（SOA），实现对各业务应用系统的有机整合，建立起可使跨部门业务应用系统之间进行“沟通”的数据信息交换与共享平台。

4.3前置交换子系统

前置机子系统主要由Mapper和Engine两大部分组成，如下图所示：

图10.前置交换子系统结构

其中，Mapper是一个由Java开发的C/S模式的系统。

主要用来实现数据转换过程中转换关系的定制。

通过读取源数据和目标数据的数据结构，结合系统的拖拽、内置函数等功能，实现从源数据到目标数据的转换关系定制。

Engine前置交换子系统的核心，系统中业务流程的集成、数据的转换、消息的路由、插件的部署等功能都是在应用集成服务器中实现的。

主要由企业服务器总线、数据交换处理部件（包括适配器和交换子系统）、运行支撑环境、规则库、管理组件（包括管理服务器和管理工具）等组成。

4.3.1交换流程管理

系统具备可视化方式创建业务流程的能力，用户可以通过简单的拖拽来定制业务流程，屏蔽了具体的实现细节，使用户能集中有限的精力来关注于业务层面上的应用。

如图：

图11.数据交换流程定义

同时，系统具备业务流程扩展的能力