基于三層C/S結構的HIS的設計與實現

許亮，王建新

（1．中南大學 信息科學與工程學院，湖南長沙410083；

2.湖南第一師范學院信息科學與工程系，湖南長沙410205）

基于三層C/S結構的HIS的設計與實現

許亮1,2，王建新1

（1．中南大學 信息科學與工程學院，湖南長沙410083；

2.湖南第一師范學院信息科學與工程系，湖南長沙410205）

研究并設計了一個基于三層C/S結構的醫院信息系統，并詳細介紹了其體系結構、網絡拓撲結構、系統軟硬件環境、功能結構和系統實現中的若干技術。

醫院信息系統；客戶機/服務器；三層模式

衛生部《全國衛生信息化發展規劃綱要(2003-2010年)》，明確提出了今后一段時期我國醫療服務信息系統建設的目標：三級醫院在全面應用管理信息系統的基礎上，要重點加強臨床信息系統的建設和應用，如電子病歷、數字化醫學影像、醫生和護士工作站等；有重點、有選擇地在三級醫院中先期建立10家信息化示范醫院，跟蹤世界醫院信息化發展的趨勢；對二級醫院、街道醫院和鄉鎮衛生院等也都提出了“要加快信息化建設步伐”的要求[1]。

醫院信息系統 (Hospital Information System)，是指利用計算機軟硬件技術、網絡通訊技術等現代化手段，對醫院及其所屬各部門對人流、物流、財流進行綜合管理，對在醫療活動各階段中產生的數據進行采集、存貯、處理、提取、傳輸、匯總、加工生成各種信息，為醫院的整體運行提供全面的、自動化的管理及各種服務的信息系統[2]。醫院信息系統是現代化醫院建設中不可缺少的基礎設施與支撐環境。

一、系統設計原則

（一）先進性和成熟性

建立醫院信息網絡系統應采用在國內具有先進性，符合當前技術發展，管理和醫療專業發展的方向的軟件產品；同時應確保系統和技術又是成熟的，盡量減少系統的風險。

（二）開放性和標準化

開放系統是九十年代用戶的強烈需求。綜合反映在可移植性、可操作性、系統獨立性和集成性。對計算機系統結構、硬軟件平臺、應用系統從選型、設計到開發，都充分考慮“標準和開放”的原則。留有各種相應的接口，使之具有靈活性和可擴展性。

（三）可維護性、可擴充性

軟件系統不僅應滿足當前應用的需要，而且保證了今后信息管理發展的需要，考慮未來的技術發展的需要。系統有充分的可擴充性，以利于今后技術和業務的發展。可擴充的范圍應包括應用系統軟件模塊，及其與主機、網絡、數據庫的適應性和可維護性。

（四）高可靠和實用性

應保證系統運行穩定可靠，有足夠的防錯、容錯措施。提供特殊情況下硬件和軟件的故障恢復措施。保證醫院業務的正常運轉，一旦系統故障，可自行進入切換或應急處理，以保證不間斷業務的正常運行。用戶界面方便易學，適合于業務人員操作使用。

（五）安全保密性

安全保密性是指數據在網絡上的安全可靠性、保密性和數據一致性。系統采用分級分層授權、功能分級使用等措施，以保證網絡系統的安全，操作系統的安全，數據庫系統的安全，數據的安全保密，應用系統的安全。

二、體系結構

兩層C/S軟件體系結構，即C1ient／Server(客戶機／服務器)結構是20世紀九十年代成熟起來的技術。其實質是將數據存取與應用程序分離，服務器(后臺)負責數據存儲、管理，客戶機(前臺)實現軟件功能，并完成前后臺的數據交互工作。隨著應用系統的大型化以及用戶對系統性能要求的不斷提高，兩層C／S模式的缺陷和不足越來越明顯。表現為：（1）數據庫性能低。兩層C／S模式中，DBMS需要為連接到服務器的每個客戶維護一個“session”，因此當用戶數目增加時，DBMS的性能將下降。（2）缺乏安全性。兩層C／S模式中，由于事務處理邏輯包含在客戶端應用程序里，這就有可能使得未授權用戶繞過客戶端的應用邏輯直接操作數據，對系統的安全性構成威脅。（3）升級維護困難。升級軟件開發好后，系統管理員必須到每個客戶機所在地進行軟件的升級安裝，造成系統管理和維護上工作量過大。

為了解決以上這些問題，三層體系結構在客戶端和服務器端增加一個中間層，把主要的業務邏輯轉移到中間層上，是一種比兩層C／S模式更為先進的體系結構。三層結構的計算機模型如圖1所示。

圖1 三層C/S模式

客戶層為第一層。是用戶與系統間交互信息的窗口，為以后的處理收集數據，向第二層的服務器組件層請示調用核心服務處理，并輸出結果。

服務器組件為中間層。這些組件由中間層管理，實現核心業務邏輯服務，包括了系統中核心的和易變的業務邏輯(算法、流程、模式等)，并將這些服務按名字廣播，管理并接受客戶的輸入，處理后返回結果。

數據層構成模型的第三層，即關系數據庫(DBMS)，負責管理應用系統的數據資源，對數據庫的讀寫和維護，完成數據操作，例如數據的更新和檢索。

基于三層客戶機/服務器模式的醫院管理系統，采用了中間件封裝的技術，合理劃分各層的功能，業務邏輯和表示邏輯分離，系統邏輯結構更為清晰、更安全、可維護性可擴展性更強、響應時間更快速、更易使用。

三、網絡拓撲結構

醫院信息系統的網絡拓撲結構包括三部分：(1)主干網。負責提供醫院內計算機主干通信服務；(2)工作組網。負責為樓宇或協同工作的計算機集合的網絡系統提供網絡互聯服務；(3)遠程訪問網。負責連接院外辦公地點或部門，向衛生、保險等機構提供疾病、死亡、醫療衛生保健情況等[3]。

結合醫院的實例，因為構建的網絡平臺將來還應用于醫院的PACS/LIS系統，而PACS對網絡的帶寬要求較高，所以主干網絡（包括服務器）采用千兆交換式以太網方案,分支網絡采用100兆快速以太網方案，100M交換到桌面。遠程訪問部分可以根據需要采用DDN或ISDN專線、光纖連接、撥號網絡、無線通信等不同形式。同時系統還可以采用路由及防火墻技術實現與Internet的安全連接，對外進行數據發布。

四、系統軟硬件環境

(一)服務器／客戶機軟硬件

1.服務器配置

中心主服務器為HP-DL380G5，備份服務器為HP-ML110G4，數據庫備份軟件為永思；

2.客戶機為長城品牌機，并且安裝了系統還原軟件。

(二)操作系統

1.服務器操作系統采用WindowsNT/2000/XP/ 2003，安裝、管理和維護方便：

2.客戶機操作系統使用2000/XP/2003，操作簡易，穩定性好，支持軟件眾多。

(三)開發工具

1.采用功能強大的面向對象的前端開發工具DELPHI，開發出的系統為32位應用程序，提供高保證穩定性和安全性；

2.服務器數據庫采用MSSQL-Server2000及ORACLE 9i。

五、系統功能結構

本方案的醫院信息系統軟件工程的總體設計，是以實現醫院全面的計算機網絡化信息管理為目標，實現包括醫院門急診管理、住院及病房管理、藥品管理、臨床診療信息（門診、住院、護士工作站）管理、檢驗管理、經濟核算管理、綜合統計管理、醫療物資管理、院長綜合查詢等全部功能。實現以病人為中心，以臨床診療信息管理為核心，以臨床診療信息管理為主的無紙化的數字化管理。以醫院的信息平臺（信息總線)作為基礎，將各種單項的管理系統(計費、庫管、預約安排等)、業務處理系統（LIS，PACS等)以及電子病歷系統構建在院級信息平臺之上，集合而成臨床信息管理系統(CIS)，在此基礎上建立綜合查詢與統計系統。

圖2 應用軟件建設模型

根據“總體規劃、分布實施”的原則，我們將整個應用軟件系統劃分成36個大系統，分四個階段完成，如圖2所示。

六、系統實現中的若干技術

（一）面向對象的程序設計技術

DelPhi6.0基于WINDOWS平臺的面向對象可視化軟件開發系統，是建立在一個真正面向對象的框架結構基礎之上的。我們先建立了一個基類庫，定義和設計窗體、控件、一些通用過程和應用邏輯等一組具有抽象功能的基本對象，將它們保存在一個或多個類庫中。其中每一個對象都設計成整個框架必需的部分。這基類庫將作為以后程序設計中軟件復用的基礎。

本系統在開發時，我們首先分析HIS開發的共同特征，建立了一個符合普通HIS需要的框架。其中包括各種可供繼承的菜單、窗口、公用函數、應用模板、模板窗口等，例如，窗口設計分成單數據窗口和主細數據查詢窗口。其中，單數據輸入的窗口是用于錄入、修改、刪除、查詢(只能瀏覽)的窗口，主細數據查詢窗口用于建立具有主從表數據查詢風格的窗口。此框架滿足了各種HIS的最基本的需要。在具體設計模塊時，根據功能需要從此框架的類中繼承或復制得到相應的子類，然后對功能和屬性進行修改和擴充。

（二）存儲過程

存儲過程在系統開發中是十分有用的，執行效率更高，安全性也更高。尤其對于一些復雜的數據統計，涉及到比較大的數據查詢查詢，或者需要關聯更新和刪除，采用存儲過程更可以起到事半功倍的效果。所以，要提高HIS的效率，存儲過程是一項不可忽略的技術。

在中西藥庫管理信息系統中，我們在設計時就采用了數據庫存儲過程技術。因為此模塊有一些業務處理的計算過程較復雜、涉及表較多。通過使用存儲過程，大大提高了系統的工作效率，減輕了網絡負擔。

（三）觸發器

我們可以利用DBMS提供的約束條件來保證簡單的數據完整性維護，而使用觸發器來實現更復雜的非標準型數據完整性檢查和約束[4]。另外還我們可以利用觸發器對數對據庫中相關的表進行連環更新、可以基于時間限制用戶的操作、可以基于數據庫中的數據限制用戶的操作、可以審計用戶操作數據庫的語句和同步實時地復制表中的數據等操作。

七、結論

本文所介紹的醫院信息系統，目前已經完成第一、第二階段的建設，已經以一個完整的系統投入使用。其特點主要有：(1)執行效率較高，有較強的數據處理能力、較快的查詢檢索速度。(2)且安全性較好，人機界面友好、操作靈活、方便，系統工作穩定。(3)考慮到今后系統的升級和擴展，與現有醫院系統及計劃籌建的醫院系統 (如HIS、RIS、LIS、PACS)的整合，本系統預留了擴展接口及相應的擴展程序，從而可以實現與其他系統的資源共享。

[1]中華人民共和國衛生部.全國衛生信息化發展規劃綱要(2003～2010)[EB/OL].[2010-06-12].http://www. moh.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/mohwsbw stjxxzx/s8553/200809/37871.htm.

[2]潘登.醫院信息系統的選擇及其實施[J].中國醫院, 2005,(1).

[3]楊俊杰,覃登念.醫院信息系統的設計與開發[J].湖北民族學院學報:醫學版,2000,(3).

[4]胡恩博.DBMS測試淺深[J].湖南第一師范學院學報，2009，（1）

Design and Implementation ofHospitalInformation System Based on Tri-tier C／SMode

XU Liang1,2,WANG Jian-xin1
(1.School ofInformation Science and Engineering,Central South University,Changsha,Hunan 410083;
2.Information Science and Engineering Department,Hunan First Normal University,Changsha,Hunan 410205)

The design and implementation of a hospital information system based on tri-tier C/S mode is discussed.The system structure,the network topology structure,software and hardware environment,the modules of system and related technologies are introduced and expatiated in detail．

hospital information system;client/server;tri-tier mode

TP311.52

A

1674-831X（2011）02-0129-04

2010-04-10

許亮（1982-），女，湖南岳陽人，湖南第一師范學院講師，碩士研究生，主要從事系統應用開發、信息安全技術研究；王建新(1969-),男,中南大學教授,博士,博士生導師,主要從事生物信息學,網絡優化理論研究。

[責任編輯：胡 偉]