医院业务与数据整合数据中心设计研究

　　摘要：使用基于数据库级的成熟的集成软件工具, 满足医院环境下的数据转换要求。通过分析数据库的日志文件来实现数据同步转换, 从而大大提高了数据的实时性、大大降低系统集成难度。实现基础业务与综合业务分离, 提高了基础业务系统的稳定性, 并适应医院不断变化的综合业务需求。通过分析集成平台的应用, 理顺数据仓库数据架构, 最终形成适应各医院需要统一的数据中心平台数据架构。

　　关键词：集成平台; 数据中心; 数据接口;

　　Abstract：In order to satisfy the hospital environment data conversion, we can base on database level of the integrated software tools.By anylizing the log file database to realize data synchronization conversion, which can greatly improve the data of real-time, reduce the system integration difficulty, also achieve to separate basic business and integrated business and improve the operational stability of the system.Though anglicizing the application of integration platform, straightening out data structure of the data warehouse, schema of data center platforms eventually meets the needs of hospitals.

　　Keyword：Integration platform; Data center; Data interface;

　　1、引言

　　由于我国新医改不断深入, 医院与社会对医院综合信息资源处理与应用的需求不断提高, 各种多业务数据并发处理过程越来越复杂。原医院内各系统间的数据交换模式, 极大地阻碍了信息共享与区域数据交换及医院信息系统的发展。通过医院数据中心建立, 理顺各业务系统关系、减轻业务系统数据压力与维护负担。从根本上解决信息孤岛, 不同异构系统间数据标准, 有效地解决了医院内部各应用系统间数据传递与区域数据共享。

　　2、建立医院数据中心的意义

　　数据中心是企业的业务系统与数据资源进行集中、集成、共享、分析的场地、工具、流程等的有机组合[1]。它将不同业务系统之间需要共享的信息、综合业务系统与区域共享需要的业务数据, 按行业标准转换明文方式长期存贮在一个数据仓库中。目前医院各业务系统大部分是采购不同厂商的产品, 造成各系统无统一的数据采集标准。另外, 各业务系统随着用户应用不断深入产生新的业务需求:如质控、CA认证、闭环医疗等, 将这些应用需求不断加入到基础业务系统中, 势必造成基础业务系统数据量不断膨胀, 造成基础业务系统的可维护性与运行效率越来越差。而建立医院数据中心的目的就在于解决医院各业务系统之间数据交换与传递问题, 通过医院数据中心, 实现大数据量、多用户同步数据交换。

　　3、数据中心的设计

　　3.1、Web Service接口模式分析

　　Web Service是由企业发布的完成其特定商务需求的在线应用服务, 其他公司或应用软件能够通过Internet来访问并使用这项在线服务。目前各医院实施的集成平台的接口方案大多建立在Web Service在线应用服务基础上。以下为Web Service服务的数据接口流程如图1。

　　3.2、数据中心集成架构

　　医院主要业务系统如HIS、PACS、LIS、EMR及其相对应的数据库是医院运营的核心。综合信息处理业务如病历质量控制、闭环医嘱、CA认证、医生门户、病人综合信息分析与展示、以电子病历为基础的科研、教学、信息挖掘与院长决策等数据信息也需要通过建立数据中心来获取。数据中心主要由数据接口、数据转换平台与数据仓库组成。目前医院各系统数据接口类型分析有数据库、Web Service、HL7、DICOM。HIS、LIS、PACS等系统无集成平台的接口方案, 大都采用中间表来实现的。LIS或PACS系统与设备的数据接口则多使用Web Service传递信息和另外一些医疗设备, 如心电、重症监护则使用HL7标准进行数据交互。

图1 Web Service数据接口流程图

　　3.2.1、数据分散交互模式

　　目前医院中实施集成平台方案都使用一种分散交互模式, 各系统按HL7标准设计信息交换文档, 通过Web Service进行交换数据, 图2为集成平台数据交换流程。

图2 集成平台数据交换流程图

　　在实际业务中, 如HIS系统办理入院, EMR得到病人入院信息。按数据分散交互模式, HIS为主动发起方推送病人入院信息, EMR为被调用方, 集成平台轮询接收HIS发起的信息。在此过程中定期轮询与XML文档转换都需要一定时间完成, 交互效率大为降低。

　　目前在医院广为应用的Ensemble集成平台, 就是建立在此基础之上。加入了平台开发层与平台管理层, 以适应HL7交互转换标准等需求[3], 图3就病人信息新增Ensemble处理流程进行说明。

　　因医院系统多由不同公司开发, 使用上述数据交互方式需要各公司在需要进行信息交互的系统节点上, 按统一交换标准修改系统传递或接收交换信息。若由于医院需求变更时, 系统必须重新修改, 造成数据集合难度大, 灵活性差。

　　3.2.2、数据集中交互模式

　　数据集中交互模式是将各系统需要交互的数据通过统一的ETL或ELT接口模式 (Extract取出→Transform转换→Load加载) , 实时同步、转换、保存到数据中心平台的数据仓库中, 各业务系统需要其它业务系统的数据, 是通过标准的数据仓库得到的。此方案实现了统一的同步数据转换配置方案, 减少了系统间构造与解析XML文档环节, 提高了工作效率。对于设备与系统间的信息传递, 不能直接传递到数据仓库中, 需要通过各子系统完成数据转换后传递数据仓库。

图3 病人信息新增Ensemble处理流程

　　CDA是以单一病人的纵向临床文档交换为目的的, 它是描述临床文档结构和语义的文档标记标准。不适应在医院内部实时高效的, 大数据量数据交换。可想而知, 若将医嘱、处方、病人入院等关系型简单的数据传递, 通过CDA文档构造与解析进行交互, 大大降低系统运行效率。而对医院中病人检验检查申请、结果与电子病历格式等非关系结构文档可以按CDA架构进行传递与保存。这些文档可以由各系统构造完成, 或由数据中心的数据适配转换集中完成。CDA运行流程如图4所示。

图4 CDA运行流程

　　3.3、基于专业数据整合方案的接口方法

　　由于数据中心与各业务建立在两个不同的数据库, 在方案设计时, 必须考虑传递过程中的高度可靠性、事务一致性与实时性的数据同步。并且必须支持在医院大业务量, 多用户同时并发操作下的数据同步、转换与响应时间。Oracle数据集成套件是一套综合数据管理组件, 可用于构建、部署和管理企业数据集成解决方案。支持企业数据架构师对数据进行统一和管理, 以及将数据分发到企业应用程序和编排的业务流程中。Oracle数据集成套件采用了Oracle的核心技术, 是业界功能最强大且最轻量级的数据集成解决方案[4]。

　　3.3.1、Oracle的数据整合工具

　　Oracle的数据整合工具Golden Gate TDM为用户提供异构环境下交易数据实时捕捉、变换、投递, 主要支持异构数据库环境下的变化数据同步。具有高性能、可扩展、高可靠等性能。它是通过分析数据库的日志文件来实现数据同步的。Golden Gate将数据变化转化为自己的格式, 直接通过TCP/IP网络传输, 无需依赖于数据库自身的传递方式, 而且可以通过高达9∶1的压缩率对数据进行压缩, 可以大大降低带宽需求。在目标端, Golden Gat可以通过交易重组, 分批加载等技术手段大大加快数据投递的速度和效率, 降低目标系统的资源占用, 可以在亚秒级实现大量数据的复制, 并且目标端数据库是活动的。Oracle工作示意图如图5。

图5 Oracle工作示意图

　　3.3.2、Oracle Data Intergrator

　　Oracle Data Intergrator提供了具有划时代意义的、完全基于Java的E-LT引擎、能够满足所有最重要的数据集成要求。其新一代的提取、加载和转换 (E-LT) 体系结构, 充分利用了不同的关系数据库管理系统 (RDBMS) 引擎来处理和转换数据。这种方法优化了性能和可扩展性, 简化了数据中心体系结构, 并降低了解决方案和维护成本。Oracle Data Intergrator流程如图6。

　　由此可知, 使用Oracle数据集成套件, 实现的数据集中交互模式, 通过分析数据库的日志文件来实现数据同步转换、加工, 从而大大提高了数据的实时性、大大降低系统集成难度、提高了业务系统的稳定性。

图6 Oracle Data Intergrator流程图

　　3.4、数据中心存贮架构分析

　　医院数据中心是医院各业务系统的数据集合, 它不是各业务系统数据库简单的数据集合。主要是为医院各业务系统与区域医疗信息共享提供数据, 为基于数据中心综合应用系统的需求服务。区别于以病人健康资料档案为中心的区域数据中心平台建设。

　　3.4.1、关系与非关系数据类型并存

　　因医院数据中心来自医院各业务系统, 数据繁杂, 必须从数据中心综合应用与区域病人健康档案建立的需求出发, 将灵活的存贮结构与快速定位查询兼顾考虑。将非结构化、查询机率少的数据保存到XML类型字段中, 将各医院中经常使用的数据保存到关系型字段中。

　　3.4.2、数据标准转换与电子病历数据整合

　　目前非关系的电子病历数据由于受到系统环境的制约, 各产品之间的电子病历存贮差异巨大, 完全不符合CDA文档交换标准, 也不能脱离各自的系统环境进行电子病历展示。

　　通过数据中心的数据转换, 将电子病历的展示格式与数据整合到符合CDA标准的转换文档, 并保存到数据仓库中的XML类型字段中。使此文档可以完全脱离各自系统的制约, 达到区域数据交换与数据挖掘的需求。

　　3.4.3、数据离线保存

　　为了适应数据长期保存与CA认证明文进行数字签名要求, 数据中心保存的数据必须脱离各业务系统的数字字典与格式字典的支持, 以明文形式保存到数据库中。

　　保存在XML类型字段中文档必须符合CDA标准, 并可以在广泛可得的配置了XML的浏览器中浏览和打印, 并且是由一般的用标准XSLT语言编写的转换样式转换。这类文档主要是申请报告单与相应格式、门诊住院病历信息与显示格式。由于数据仓库中的数据为长期海量保存, 需要数据库系统支持分区数据文件离线功能, 支持并行查询运算功能。病人的信息如图7所示。

图7 病人基本信息表

　　4、医院数据中心应用分析

　　数据中心的数据仓库建立之后, 不仅可以为各业务系统互通信息, 还可以在此基础上建立各种综合业务应用系统, 提供高效地、大信息量地、过去单系统无法实现的应用服务, 为医护人员提供全方位的医疗信息服务。在此数据中心的应用系统架构应为B/S架构, 以适应医护人员通过宽带网进行访问的需求。

　　4.1、医疗质控管理

　　质控不单指病历书写质量控制, 还包括过去体现在LIS系统中检验结果质量控制;在医嘱开立环节的质量控制;临床路径质控;检查结果质控;闭环医嘱执行过程控制;还有输血、手术、护理等。将这些信息进行分析, 综合展示给各类医护人员, 实时为患者医疗安全提供保障。

　　4.2、CA认证

　　随着医院信息化的不断深入, 医疗服务逐渐走向无纸化。CA认证 (身份认证、带有时间戳的数字签字) 是医疗信息系统正常运行的重要保障。

　　在医院信息系统中需要电子签章与CA认证的数据大部分与病人在医院就诊时所产生的资料有关, 如门诊处方、住院医嘱、病人病历、知情同意书等。这些以多种形式保存在数据库中。将CA认证的签名封装在数据中心系统中, 在数据仓库中, 对明文文档进行数据签名, 不对基础业务系统进行改造, 降低了业务系统的存贮量与维护量, 降低了签名文档失效的风险。

　　4.3、闭环医嘱

　　闭环医嘱是对医嘱从开立、执行到结束整个过程监控管理。其数据来源于医院各基础业务系统, 按常规实现方法, 必须在各系统执行与医嘱相关的过程中, 将信息写入医嘱过程控制表, 从而加大了各业务系统的存贮与维护负担。

　　将闭环医嘱过程控制中产生的信息封装在数据中心系统中, 设计出各类医嘱的执行流程。对各业务系统处理医嘱的数据库日志进行分析, 得到相关信息写入医嘱过程控制表。实现不修改业务系统的基础上完成闭环医嘱信息的采集。

　　在医生工作站与PDA的医嘱表中显示每组医嘱的执行进程, 若需要本系统执行的医嘱, 用红底字提示医护人员执行。闭环医嘱执行过程如下表1、表2所示。

　　4.4、医生门户

　　医生门户是代表当代先进电子病历系统的具体体现。这些信息在某个系统是孤立的, 但对一个患者来说, 多个孤立信息综合分析就会对病人疾病诊断与治疗产生重大的意义。通过医生可定制的医生门户, 大信息量综合显示各系统医生关注的信息, 有力于医生快速掌握分析本人管辖病人的病情。医生门户包括科室门户、病人门户和专业门户。

　　4.5、院长决策

　　院长决策系统是建立在全院大数据量、大信息量综合分析的结果展示。建立在数据中心的自定义院长决策系统, 可以充分满足医院管理者对信息系统的要求也越来越高。医院管理者利用该系统, 可以找到对医院发展至关重要的业务信息, 为医院的科学管理提供支持, 及时分析问题, 查找原因, 调整资源, 有助医院更快地健康发展。

表1 医嘱

表2 临时医嘱

　　4.6、综合病人信息展示

　　综合病人信息展示系统是近几年来发展起来的, 是按病人时顺轴, 对病人诊疗事件进行图形曲线分析。此系统为医护人员直观的分析方法, 为医护人员全面掌握病人情况提供了一种新的手段。

　　4.7、数据挖掘

　　依据数据中心标准字典, 建立基于数据中心的病人综合资料搜索引擎, 为医护人员提供更多、质量更好的科研数据。

　　4.8、区域与远程医疗平台接口

　　将病人资料按CDA标准, 定时、完整、安全地将病人档案资料传递给区域医疗信息或远程医疗平台。