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1、基于HL7的医疗信息交换平台的研究设计 密级 分类号 纽 UDC： 编号 基于HL7的医疗信息交换平台的研究与设计 THEDESIGNANDSTUDYoFHEAIJH EXCHANGEPLATFoRMBASEDoNHL7 学位授予单位及代码：量查堡王盘堂 f!Q!竖2 学科号业名称及代码；生翘医坐王程 fQ831地2 申请学位级别：亟主 研究方向：迸鱼匡堂丛登 研 冗 指导教师：重d熬撞 生：堕握塞 论文起止时问：垫!Q：2 2Q!：12 长春理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的硕士学位沦文，基于HL7的医疗信息交换平台的 研究与设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作
2、所取得的成果。除 文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写 过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名 垃k年1月丝捆 长春理工大学学位论文版权使甩授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版 权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕 士学位论文全文数据库和cNm系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学 位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进
3、行检索也可采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名 蔓f年月卫日 导师签名 2111年L月羔兰自 燃疑 摘 要 在医疗卫生事业的信息化建设和发展过程中，由于国内各个医疗机构对医疗 信息系统的广泛应用，所以医疗信息在医疗机构臼J的弛享越来越得到重视。医疗 信息交换平台的出现就是为医疗信息系统提供了一个沟通和共享的桥梁，同时也 为患者的就医开辟了良好的环境，还确立了以病人为中心的医疗模式。医疗信息 交换平台是咀医疗信息数据库为基础和网络数据传输为载体的信息共享平台。医 疗信息数据库和医疗数据传输的核心就是数据具有统一的标准，因此HL7标准 就成为医疗信息系统研究和发展的重点技
4、术。 本文是基于HL7的医疗信息交换平台的设计，主要完成的工作包括：首先 采用BS构架作为医疗信息交换平台的整体构架：其次医疗信息数掘库处理部分 的设计，该设计足按照DICOM标准丌发医疗信息数据库，以网络数据库来实现 数据的获取和存储功能能够确保数据的完整有效性；然后医疗信息传输部分的设 计，该设计是按照HL7标准对医疗信息数据标准化封装，使医疗信息交换平台 在数据传输方面具有较强的兼容性、可扩展性和可靠性；虽后整体平台的实现是 运用web服务技术来实现多级S用户对医疗信息系统的交互过程。 本文为医疗信息系统提出了一个完整医疗信息交换平台的解决方案。并实现 了医疗信息数据的标准化封装和传输、
5、医疗信息数据的处理、BS网络构建平台 的搭建和多级用户交互功能为国内医疗机构在信息化道路发展中提供了参考意 见。 关键词：医疗信息系统HL7BS数据库变换DICOM 1nformation system solution This a medicalinformation paperprovidescomplete exchangeplatform for Andit theinforcnationdata thein information realize system packaging hospital Informationdata networkconstructionand tra
6、nsmission，medical processing,BS a muirilevelusersinteractionunderthestandard Alsoit referebec protocol provides fortheconstmetionofinformation developmentin HL7BS Database DICOM Keywords：HIS Exchange 目 录 摘 要 Abstract 第一章绪 论。1 1I课题背景 1 12HIS在国内外发展现状 1 1-3医疗信息系统交换平台发展 2 l 4主要研究的内容 3 第二章核心技术研究一4 2IHL7总
7、体概况 4 22HL7技术简介 7 23XML在HL7中的应用 9 2 4平台构架的选择 11 第三章基于HL7的医疗信息交换平台的设计14 3 1基于HL7的医疗信息交换平台的总体设计 14 32基于HL7的医疗信息数据库的设计 15 33基于HL7的医疗信息传输的设计 24 第四章基于HL7的医疗信息交换平台的实现34 41权限模块设计 34 42多用户服务的具体实现 37 43平台安全 45 第五章总结和展望47 51总结 一47 52展望 47 致谢48 参考文献49 。1 第一章绪 论 l 11课题背景 随着国家再次医改的进行使得医疗信息系统正朝着更紧凑、更深入和更广泛的 方向发展。
8、尤其是针对看病难、看病贵的问题，也向国内各大医疗机构以及医疗信息 系统开发机构提出了新的发展要求。并强调了一定要通过实现“以病人为中心”的短 期目标，从而使“以疾病为中心”的长期目标的核心精神得以实现。由于信息时代社 会的不断发展，同时人们对健康的关注日益增多，使得人们对个人的医疗信息更加的 重视，而传统的医疗信息系统模式已经无法满足人们对数字化医疗的需求，对此国家 出台了报多政策，目的是为了增强对医疗信息化“又好又快”的发展“卜”1。使不同韵 医疗机构或者相同医疗机构内不同的部门间依靠现代网络技术实现医疗信息的实时、 安全和可靠的传输和兼容。可是依托于原始的医疗信息产业发展的医疗信息系统往往
9、 是以独立开发模式进行开发，使该系统具有特定的数据封装技术、信息的存储结构和 数据传输方式，这样使得不同开发环境的系统之问缺乏兼容性无法实现信息共享，从 而将医疗信息系统逐个的孤立起来严重的影响了医疗信息化的发展。再加上最早的 信息化建设中没有明确的信息标准化规定，使得医疗信息数据之间的交换变得更是苦 难重重。伴随着世界各国政府和相关科技组织对医疗信息标准化的建设，很快推出了 国际疾病分类和编码、人类医学系统术语、国际社区医疗分类和编码、Rccread临 床分类、国际社区医疗分类、HL7标准、DIc0M标准、医疗仪器设备分类和编码等标 准和协议”。这些技术都将推动医疗系统信息交换技术的迅速发展
10、，不仅能让医疗信 息系统之间实现信息的传递和共享，还能够将医疗信息化推广到不同的工作领域从而 推动整个人类健康卫生事业的迅猛发展“。本文是对基于HL7标准的医疗信息交换平 台研究和设计，目的是能够为医疗信息化发展提供一条新型的芨展思路，希望能够帮 助国内医疗信息化建设。 12 HIS在国内外发展现状 医疗信息系统 HIS 虢念最早就是在美国形成的，也是美国最早进行开发的。当 前世界上常用的医院信息系统都是由上世纪60年代美国权威的麻省总医院开发的 COSTAR医疗信息系统发展而来的。如果说60年代是医院信息系统的起步阶段，那么 70年代是医院信息系统的大跨步上升阶段全世界的发达国家都开始大力推
11、行对HIS 的研发和标准制定，也为日后医疗信息化发展奠定了雄厚的基石“”。在此基础上，美 国又迎来了HIS时代的飞跃，美国将研究的重点从医疗信息数据的存储和处理转向了 医疗信息数据传输技术的开发和推广上，同时在1987年创建了HL7组织井且创造历 史性的推出了医疗信息传输的标准HL7标准，该标准又将医疗信息化的步伐进一 步加快，推动了历史的发展。时间来到了2l世纪，在技术发展目益成熟的基础上美国 的医疗机构正全面的向完全的数字化医疗迈进同时将会在72014年建立美国所有公民 的共享电子病历档案”，。 虽然在上世纪70年代的时候日本开始了比较初步的医疗信息系统的发展，但是日 本大多的医院还是在8
12、0年代末期才着手发展医院信息系统的，与美国发展方式的区别 在于日本建设和发展的规模以及投入十分旮勺巨大。日本对HIS的发展路线是具有长远 的规划的，从开始发展就有了一个很高的平台，针对HIS的数据管理、网络传输和可 扩展增值三个方面进行辐射型框架的发展。而且也很快的实现了各个医院系统的整合 发展，实现了医疗信息数据传递和共享“。 虽然欧洲的医疗信息系统发展是在美国和日本之后才起步的，可是由于欧洲地域 性的特点也使得欧洲医疗信息化发展在很早的时候就朝着共享和传递的方向发展。欧 洲是在一块有限的地域上存在许多的国家在医疗信息系统出现之前国家之间在其他 的信息上就实行的是共享和传递的特点，从而决定了
13、欧洲医疗信息化区域性发展的一 个必然性。在丹麦的HIS系统Rcd System，它就管理着包括丹麦及其附近的70多 所大型医疗机构的医院信息系统，还有法国的HIS发展也实现了周边医疗机构的菇享。 在2l世纪初，英国也投资巨资目的是为了实现远程医疗保健服务技术的发展“。 在国内的医疗信息系统是在上个世纪80年代末90年代初才开始发展的，在发展 的初期国内的医院信息系统仅仅是在收费系统中应用，而病人的病历和检查结果还是 纸质的方式进行存档。到90年代末期国内的医院信息系统也进行了更新，更新的功能 包括：药物管理、患者挂号、院长查询以及护士工作站的基本功能，但是在功能上还 是比较有限仅仅是数据库和管
14、理软件的应用，并没有达到大规模的发展”“。现在国内 医院信息系统也开始按照以临床为基础，以患者电子病历为核心的发展模式进行建设， 并且致力于医疗信息的共享和传递发展。但是仅仅只有部分地区的部分医疗机构有先 进技术的数字化HIS系统现在国内也正在开发和推广HIS到广大医疗机构，并且将 农村医疗和社区医疗也列入HIS的管理范围之内，通过社区及农村合作医疗帮助HIS 建立全民的电子医疗病历。这也是我国未来医疗信息系统发展的趋势。 13医疗信息系统交换平台发展 医疗信息化事业的发展的目的就是以人为奉，将过去以医院为中心的就医形式转化 成以病人为中心的形式。在这个转变过程中不仅对医疗领域的硬件设施和软件
15、工具有 很高的要求外，同时又向医疗信息化工作提出了个为病人服务的要求，当然以病人 为中心是让患者花更少的镬更容易获得更优等的医疗服务。为了达到该要求就必须将 各个医院的硬件系统和软件系统通过一个中间系统连接起来，将HIS的作用发挥到极 致这个中间系统就是医疗信息交换平台，医疗机构将会借助网络将医疗服务带进人 们的生活t而且实现医疗信息的共享和传输。随着数据库技术和网络技术日新月异的 发展，为各级医疗机构提供了一种整合式的数字化医疗信息交换平台概念。“” 医疗信息交换平台的信息存储和管理系统是依靠数据库来实现的，而医疗信息数 据库的数据是由病历数字化后的数据构成的“”。20世纪末期美国、日本和欧
16、洲的一些 大型医疗机构已经开始建立医疗信息系统数据库并且将电子病历作为工作的核一tL,。在 英国曾经为跟踪观察孕妇的孕期信息，将电子病历卡应用于妇产科。与此同时荷兰的 阿姆斯特丹医学中心推出透析卡针对肾病病人和肾脏移植的病人的随时可以进行异地 透析。在中国的香港，医院管理局也推行病人电子病历卡目的是记录病人的完整检查 信息、诊断信息、治疗信息、医嘱信息和恢复情况。在中国国内通过多次的医疗改革， 也逐渐朝着以电子病历为核心的医疗信息系统发展，而且有众多医疗机构、医疗设备 供应商和大量的软硬件技术人员正在对该项工程进行紧锣密鼓的实施。“由于国内的 硬件和软件发展比起世界发达国家有一定的差距，而且中
17、国的基本国情决定了中国电 子病历全民化过程将是一段既艰难叉长远的道路。 医疗信息交换平台的基础就是计算机网络技术在医疗信息化中的应用，只有嘲络 才能实现信息在不同地区、不同机构和不同的科室进行交互和共享。网络在医疗信息 系统的应用主要集中在两个区域：广域网的应用和局域网的应用。“”广域网就是互联 网在医疗信息系统中的应用它实现了不同地区和不同机构之间的信息共享；而局域网 就是来实现医院内部科室间的信息管理和共享。而网络化在医疗信息交换平台上的应 用也是国内医疗信息系统发展的短板因为网络技术在国内的发展速度十分的缓慢， 无法满足医疗信息化建设的要求。还有就是国内还需要更多的医疗信息规范和标准的
18、建立这样多样化全面性的发展才能够促进国内医疗信息系统的长足进步。 14主要研究的内容 本文是基于HL7标准的医疗信息交换平台，开发该平台的主要目的是协助医疗信 息系统进一步的发展从而鹇挟现在国内医疗信息系统面临的一些不足。主要的设计 包括： 1按照DICOM标准构建医疗信息数据库，并且数据的获取和存储都通过网络数 据库来实现的，这样能够保证数据的完整和有效性。 2按照HL7标准将医疗信息数据进行标准化封装，使医疗信息交抉平台在数据传 输方面发挥兼容、可扩展和可靠性的优点。 3将BS构架作为国内的医疗信息交换平台的构架，并通过web服务实现不同级 别用户对医疗信息系统的交互，而且蛆本土化的界面设
19、计方式实现。 第二章核心技术研究 2I HL7总体概况 211 HL7简介 Level Health 院主持的一次会议上酝酿了HL7组织的诞生，同时形成了HL7医疗通讯标准。HL7 标准化是卫生信息传输协议的标准化，也是医疗领域内不同应用系统之间的通信传输 拂议。HL7综合了众多医疗设各公司使用软件的标准格式，它能够允许不同的医疗设 各和不同的医疗机构在不同的医疗信息系统之间进 i医疗信息的交换。目前最新版本 就是HL7v30版本。”“ 由于HL7标准的“一统江湖”促使了众多的医院、医疗机构、卫生组织还有医疗 设备生产厂家都纷纷的加入该组织从而进一步的实现医疗信息的一致性。而HL7组 织中还涵
20、盖了许多国家，其中发达国家的数量居多而且发展也十分的迅速：但在发展 中国家的情况不容乐观。仅包括：中国、印度和巴西，所以HL7标准在当地应用也将 会推动该地区的医疗信息事业的发展和进步。中国是2000年加入该组织，并成为了该 组织的成员，与此同时在国内进行有序的HL7标准本地化研究工作，而且在各大医疗 机构以及医疗设备生产商中进行大力的标准推广。通过10几年的发展，HL7标准已经 在中国获得了大家的认可并且有更多的研究团队和高校正在对HL7的本地化工作进 行研究，而且将其利用在国内大部分的医疗信息系统中。 HL7中的“L7”就是level Standards s剀也就是国际标准组织 Inter
21、national Organizations；ISO 开放式系统互联 OpenSystem 式的第七层应用层。但是HL7标准并不会遵循OSI应用层定义数据元素，它仅仅 依靠自己的抽象数据类型和编码规则来定义数据元素。“它具有通过对用户身份的安 全检查、身份的认证和产生具有逻辑性的数据进行交换的功能。而且HL7只是规定了 应用层的规范没有规范第一层到第六层的规则。也就是说HL7并没有规范信息的交流 平台这样就需要系统开发者自行对传输平台的开发，能够提高HL7在不同领域的运 用及强大的可扩展性。如图21是HL7协议栈和OSI协议栈的对比“一。 临床应用 1，-一-一 一 竺：竺竺 厂乏磊 厂i面函
22、 表示层 会话层 F际 j：!ii一 】，sPs二?” 一!竺堡二二二垫二二二二 1 f LAN WAN 链端层 一r一 物理屡 物理层 f 图21HL7协议和OSI协议栈具体对比关系 212 HL7标准目标 HL7标准是一种OSl应用层的协议，它主要用于各个卫生组织之间、各大医疗机 构之间、病人与医疗机构之间、医护人员与医疗机构之间和医疗机构、银行、保险公 司三者之间等的不同信息系统之间，实现医疗信息数据间交换的标准。它的总体目标 就是使整个医疗行业中的通讯化繁为简得以实现。下面为实现该目标的具体方式”： 1因为该标准的运用范围十分的广泛要能够达到所有用户的要求就必须提高标 准的兼容性，甚至
23、要以撮大的程度来提高兼容性。通过对个性化的数据库表、代码定 义以及消息段等手段来得以实现。 2标准还具有很强的可扩展性。这里的可扩展性包括两部分：第一部分是标准自 身的扩展，第二部分就是标准能够随着系统的更新而随时升级。 3标准必须能够支持在不同技术环境中实现医疗信息数据的交换并且还能运用 各种编程语言对其开发，而且该标准还能够在不同的操作系统上得到支持，还能够在 各种通信环境中实现通信。 4在通讯方式不仅能够实现多信息数据传输还要能实现单个信息数据的有效传 输。 5标准要成为在目前现有的各种产品的通信协议基础上，能够被社会和市场广泛 承认的工业标准。而且标准不能够仅仅集中在医疗信息系统的本地
24、化研究和设计当中， 这样做将大大损害了其他的标准的利益，所以要将标准建立在一个市场化的机制下进 行发展这样一定能够促进标准发展的长足进步。 6前面五点都是标准的短期目标，目的是如何让标准发展的更加完善、更加迎合 使用者。但是一定不要忽略标准的长期目标因为只有长期的目标才能够对标准的发 展起正确的指引作用，归根到底标准发展的目标就是制定一种完善的医疗信息数据交 换的协议或者标准。 21 3HL7标准应用范围 HL7标准的应用虽然十分的广泛，但是它并没有达到涵盖所有的医疗信息领域。 HL7标准仅仅包括了医疗信息的文本信息范畴，文本信息只是医疗信息数据一个部分。 HL7标准主要负责医疗行业中的涉及到
25、病人个人信息管理系统、放射系统、化验系统、 药房系统、财务系统、医嘱系统等系统和设备之间的通信过程中的数据标准化。“ 医疗信息数据还包括了生理信号数据和医学图像数据两大部分。生理信号数据和医 ICD。这些标准与HL7标准之间进行协同合作，同时为世界的医疗信息标准化事业服 务。九 HL7标准在医疗领域使用的范围如图22所示。 医疗保险 阁22HL7标准服务领域 22HL7技术简介 22l消息结构 1触发事件 触发事件就是基于HL7标准上，在医疗活动中某个现实中发生的事导致了系统之 问数据要进行交换的事件。比如：医生需要对患者进行诊断，这个时候就需要将该患 者的相关检验数据传送给医生的诊断系统中，
26、所以这个诊断请求，就是诊断的触发事 件。“”又如：患者本人想要通过患者系统查询自己诊断信息，于是导致查询的需要 此时医院信息系统将患者的诊断信息传输到患者查询系统，这个事件就称为患者查询 事件。HL7标准规定了各个系统之间传送的消息组台成了艟发事件。一个触发事件将 会对应一个特殊的消息类型，但是一个消息类型有可能对应了多个触发时间。例如： 患者个人的诊断消息类型，患者查询诊断结果对应了患者个人的诊断消息，但是患者 个人的诊断消息还能够用于医生间会诊以及护士遵循诊断信息进行对患者的护理中。 田 由面tj亩 区蓟薹丁由白 区工查E王查商 臣亚壶工兰叵蓝 图23触发事件的组成结构图 2消息 依照HL
27、7标准，消息被确定为医疗信息交换过程中最小的数据单元，消息是由一 系列的消息段组成，消息段是由一系列的字段组成，字段是由一系列成分组成成分 中就包括了一系列的子成分。 HL7标准还规定了消息是有一组消息类型进行描述的。消息类型是放在相应的消 息中的字段中，表现形式代码是三个大写的字母。“z”开头的消息段将会被储存目的 是被用于用户的自定义。“”这里介绍关于ADT的消息类型，该消息类型的用途是将病 人的入院、出院以及转院的信息在不同的系统内进行交换。一般的情况下，一个消息 仅仅会与一个触发事件进行对应的。 3消息段 HL7标准规定了一系列的消息段与该消息类型相对应。每一个消息段都是唯一的， 是因为每一个消息段都有一个属于自己的D。消息段D的定义规则是用此消息段的 最首位的三个字符为消息段名，同样以“z”开头的消息段将会被储存，其目的是被用 于用户的自定义。与此同时，消息段还包括可选消息段和必选消息段，其中某些消息 段能够重复的使用，还有些仅仅能够被使用一次。m1不同的消息段主要涵盖了不同的 医疗信息如病人的信息、就诊信息、医嘱等等，这些消息段都是不能够重复的因 为它们都具有每个患者的唯一特点但是每个消息都需要由一个消息头消息段开始 所以每个消息都会具各消息头消息段。常见消息段有消息头 MSH 、时间类型 EVN 、 患者的基本信息 PID 、患者的就诊信息 PVI 等。 4字
