基于HL7的电子病历交换模型的研究

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摘  要      卫生单位的网络互联和数据的共享已成为全球医疗卫生信息化的发展趋势，电子病历的应用是卫生信息化建设和达到信息共享目的的关键。本文提出了基于HL7/XML技术的电子病历系统的解决方案，通过HL7接口引擎将医院的电子病历信息集中到卫生局数据中心，实现了电子病历的共享。
      关键词      电子病历 HL7 接口引擎 医院信息管理系统
1    引言
      电子病历是指将传统的纸病历完全电子化，并超越纸病历的管理模式，提供电子贮存、查询、统计、数据交换等。由于纸质病历不能主动地提醒医护者注意某些情况，如检查结果异常、药物禁忌、病人对碘或青霉素等药物过敏，这种局限性直接影响了病人的医护质量。此外，在医学研究和制定计划时，要求病人数据必须是清晰的，结构必须是严密的，并容易被合法地查阅，纸质病历在这些方面常常难以达到要求。很显然，对大量纸质病历进行回顾性研究是十分困难的，许多数据已丢失或无法应用。与传统的纸质病历相比，电子病历有它无可比拟的优点，非常适合现代医疗卫生事业迅速发展的需要。
      医院的信息系统往往是由多家产品逐步构建而成。不同时期、不同技术水平的系统彼此结构差异很大，各系统之间的信息难以共享。传统的应对之策是通过建立公共数据区或开放数据表的方式，这种方法必须修改各自系统的源代码，无形中增加了厂商和医院双方的风险，而且效率相当低。随着应用系统的增加，不同系统间出现了网状互联态势。这时，系统间的一对一接口已不能实现高效数据交换，统一的输出标准数据格式将成为用户对软件系统越来越迫切的需求。HL7正是这样一个标准的数据传输协议。
2  HL7简介
      HL7（Health Level Seven，健康信息交换第七层协议）组织是一家非盈利性质的世界性组织，主要从事卫生保健环境临床和管理电子数据交换的标准开发。 HL7也是这个标准的名称，“Level Seven”的意思是ISO-OSI第七层（应用层），HL7组织参考了国际标准组织ISO（International Standards Organizations），采用开放式系统互连OSI（Open System Interconnection）的通讯模式，将HL7纳为最高的一层，也就是应用层。自1987年第一版诞生以来，发展迅速，1988年通过v2.0版，1994年出版v2.2版。这个版本得到了美国国家标准化协会（ANSI）的认可，并逐渐在北美、欧洲、日本和澳大利亚等一些医院中使用。1996年又发布了v2.3版。现在，最新的版本基于XML的3.0版本的草稿已经公布了。通过XML描述文法语义取代之前以分隔符为主的方法，并定义其标签（Tag），增加HL7编译的定义，以扩展医疗信息交换的能力，对于3.0以后的版本，我们可简称为HL7/XML。
      HL7是医疗领域不同应用之间电子数据传输的协议，是由HL7组织制定并由ANSI批准实施的一个行业标准。它主要的目的是要发展各型医疗信息系统间，如临床、保险、管理、行政及检验等各项电子资料的标准。HL7从HIS（Hospital Information System,医院信息管理系统）接口结构层面上定义了接口标准格式，并支持使用现行的各种编码标准，如ICD-9/10、SNOMED等。HL7采用消息传递方式实现不同模块之间的互连，十分类似于网络的信息包传递方式。每一个消息可以细分为多个段、字段、元素和子元素。
     HL7可以规范临床医学和管理信息格式，降低医院信息系统互连成本，提高医院信息系统之间信息共享的程度。在美国及越来越多的欧洲国家，HL7被用作医疗系统中文字及数字信息的标准接口。而HL7在国内的应用还未见报道，这是因为囊括医院各管理模块的综合型HIS产品还是市场的主流。但是，随着医院信息系统由管理为中心向以病人为中心的临床信息系统(CIS)转变，随着专业化细分的发展，以HL7标准实现系统互连将成为必然趋势。
3  基于HL7的电子病历交换模型
3．1 总体技术实现方案
      本文针对电子病历所面临的问题，结合国内外已有的研究成果，提出了基于XML的电子病历交换模型，使用HL7接口引擎(Interface Engine)将卫生局下属各医院及各医疗机构的电子病例、门诊信息等医疗信息数据提取出来并用XML语言表达出来，并传输到电子病历系统，然后用电子病历系统来管理电子病历文档，提供电子病历的浏览，访问安全，统计和辅助决策分析，共享等服务。体系结构图如下：

图1 电子病历交换模型体系结构图

      本系统的主要思路是按照数据集成的方式，将各个HIS系统中的数据按照“以病人为中心”的原则重新加以转换和组织，通过HL7引擎上传到数据中心的数据库中。其中各个HIS系统保持原有的工作流程不变，仍然分别存储在各自独立的关系数据库中，要上传的数据一旦产生，首先放到医院的前置服务器中，前置服务器是为了储存要上传的数据，以区分不用上传的数据。当前置服务器中数据触发了上传的条件，如设定一天中的某个时刻上传数据或数据已经不再变更可以立即上传。HL7引擎将数据打包为以XML描述的HL7消息，并通过Send模块发送到数据中心，由部署在数据中心的HL7引擎的Receive模块接收，进行解包工作，并存储到数据库中3．2  HL7接口引擎
HL7接口引擎的工作原理如下图：


图2：HL7接口引擎工作原理
      ●Send/Receive module（发送/接收模块）：
       支持TCP/IP通讯协议，HIS系统向数据中心发送电子病历信息，信息格式为符合HL7标准的字符串格式。数据中心接收并解析HL7信息，将解析后的信息存到数据中心的数据库中，完成后回复发送端一个ACK确认信息，确认信息已经发送成功。
　　●HL7 Adaptor module（转换模块）：
       实现字符串格式数据与XML格式之间的相互转换，对信息格式进行检查验证，保证发送/接收病历数据的正确完整。
　　●HL7 API module（应用接口模块）：
       提供符合HL7标准的应用接口，医疗应用系统可以调用接口函数，按照HL7标准格式填写参数，实现向其他医疗应用系统发送数据。该模块也可以调用符合HL7标准的Windows组件应用程序，将医疗信息数据传递给医疗应用系统，实现接收其他医疗应用系统的数据。
　　●HL7 Resource module（HL7资源模块）：
       支持各种实际应用的HL7医疗信息事件，如检查医嘱、转诊等。
　　●Mapping module（对照模块）：
      提供翻译对照功能，可以按照医疗应用系统进行定制。

      对于HL7接口引擎的概念，可以这样理解，它是一组支持HL7通讯的过程调用函数或控件，应用程序按照HL7接口引擎的约定提供参数，模块之间的通讯则由HL7接口引擎完成。在国外发达国家中，目前主流的医疗信息整合技术为“HL7/XML接口引擎”，它是整合多种技术合成的医疗信息整合技术，用以转译各种医院信息系统数据至符合HL7标准的XML信息格式，以实现各种医疗卫生信息系统之间的信息共享与交换。
       要深入了解HL7接口引擎的原理，我们还是必须要从数据通讯这个方面来研究。在数据通讯方面，有两种层次的数据交换应用。第一层次数据交换应用，是对现有信息进行处理，只是"交换"现有的系统中存在的信息数据。第二种层次的是基于不同系统之间进行整合的数据通讯，其目的达到不同系统之间的无缝连接而进行的数据通讯和数据交换应用。在这个层次的数据交换不仅要交换各种结果信息，同时还要交换各种过程信息，从而达到系统之间的交互目的。
       基于以上两个层次的数据交换方式，对应基于HL7的数据交换也存在两种方式。一种“HL7 Engine”方式，主要目的是使得用户原有正在使用运行的且不能替换的系统具有HL7的通讯能力。另一种是“HL7 Ready”方式则是在整个系统中，在各个应用终端已经对HL7的接口协议进行了设计和处理，各个终端都应当可以接收和处理HL7消息，并进行相关的处理。在理论上可以达到系统和系统之间实时的交互运作，可以相互主动地在"需要的时候"获取对方可以提供的数据信息。
4  结束语
      本系统解决了传统模式存在的异构系统集成困难的问题，从而降低了医院和软件厂商的风险，提高了系统集成工作效率，扩大了医院信息系统的应用范围。
      本系统的目的是要将一个区或者是一个市的所有医院的电子病历信息收集到卫生局的数据中心，使得病人可以从网上查看自己以前的病历信息，医护人员在病人的允许下可以对病人的病历做出修改，卫生局管理人员在去掉敏感信息后可以统计各种病情的发生情况。由于只考虑HIS系统跟数据中心的数据交互，所以本系统采用HL7 Engine方式，并不考虑系统间的实时过程交互，HIS系统可以设置每小时或每天来上传数据，所以数据中心的数据并不一定是最新的。如何实现HL7 Ready方式，作者将对此问题进一步研究深化本文的工作。



参考文献：
1         张福林.跨医疗体系信息交换标准HL7入门手册 2005
2         深圳市医学信息中心（2003年8月），深圳市卫生信息网完整解决方案（MHII）方案建议书V1.0b
3         曾霓, 李包罗. 基于XML及内容管理平台的电子病历模型. 2004
4         Michael Mrissa ,Djamal Benslimane and Chirine Ghedira,Zakaria Maamar, A Mediation Framework for web services in a    Distributed Healthcare Information System  2004
5         HL7标准2.3版本说明书， http://www.hl7.org
6         HL7国际组织网站，http://www.hl7.org
7   HL7台湾地区网站，http://www.hl7.org.tw
8   XML台湾资讯网，http://www.xml.org.tw