分布式醫療信息系統互聯技術

劉芳

南通市通州區人民醫院 信息科，江蘇南通 226300

分布式醫療信息系統互聯技術

劉芳

南通市通州區人民醫院 信息科，江蘇南通 226300

本文對目前醫療信息系統的各種互連技術進行了較為深入的討論，分析了各種互聯技術的優缺點，指出基于Web Services的互聯技術是目前最理想的技術。Web Services對于異步回調的支持非常簡單易用，其性能和安全性也非常出色。

醫療信息系統集成；Web Services；異步回調；HIS

0 前言

某醫院目前已經有了HIS系統、病案管理系統、LIS系統、PACS系統、知識管理系統、行政OA系統等多個子系統，信息化應用到了一個比較好的水平，但是各個系統之間信息交流不暢，系統之間的集成成為目前信息化工作的主要任務。

1 目前子系統之間的互聯方式

1.1 數據庫之間的互聯

兩個子系統數據庫服務器之間，相互開放一些數據庫表，按照雙方的約定，讓對方查詢和填寫。優點是：使用的技術最簡單，直接方便，信息傳輸的性能最好。缺點也很明顯：① 直接暴露了子系統內部的數據結構，數據不安全；② 分布式環境下，ODBC可能因為不同網絡和防火墻的阻礙而根本無法互聯。③ 接口程序和數據庫結構直接相關，無法通用，為互聯不同廠家的子系統就要重寫一套接口。數據庫之間直接互聯的示意圖，見圖1。

互聯的實例：HIS系統與病案系統的互聯就采用2個系統的數據庫直接連接的方法。HIS系統通過定時執行存儲過程將出院病人信息發布到病案系統的數據庫中。

1.2 編寫專用網關

通過1個專用網關作為兩個系統的連接點，2個系統在同1臺機器上各自運行一個應用程序，每一方都既作為數據的提供者也作為數據的請求者，相互傳遞的數據格式一般是雙方協商好的，也可以采用一些國家標準和行業標準的數據格式。

數據交換的方式可以有多種：

（1）可以通過操作系統兩個進程之間的Windows Message 傳遞數據；

（2）通過文件或者共享內存來傳遞數據；

（3）直接通過TCP IP來傳輸數據。如果通過TCP/IP的話，可以不要求2個程序一定要運行在1臺機器上，可以運行在物理上不同的計算機上，只要兩臺計算機的TCP協議能夠連通即可。

用專用網管互聯的優點是：接口不直接依賴于數據庫，安全性加強了；接口程序比較通用，將來可以復用。缺點是：子系統之間的集成只能依靠網關程序交換數據。非常死板。各子系統的服務器或者客戶端之間無法直接相互通信，在一些場合下，子系統間的實時通信和異步調用是必須的，但是單獨的網關程序很難勝任這種集成要求。采用網關互聯的示意圖，見圖2。

互聯實例：HIS系統和PACS系統之間的互聯。HIS與PACS工作在不同的子網中，設置1臺專用PC，這臺PC既可以連接HIS也可以連接PACS，在這臺PC上運行HIS網關程序和PACS網關程序，這兩個程序通過Windows Message消息通信以及共享內存區來相互提供數據。步驟是：首先一方有了新數據后先放到共享內存區，然后通過發送Windows Message通知另一方有新的數據要取，另一方在接收到消息后立即在共享內存區取這些數據并保存到數據庫中。

1.3 基于Web Services的互聯

每個子系統提供一組Web Services接口，提供者一般是1臺Application Server。就目前的編程技術和網絡技術而言，筆者認為這是最理想的系統之間的互聯方式。是今后系統之間互聯的主要方法，Web Services正是時下流行的企業級信息系統SOA架構的基礎。集成示意圖，見圖3。

從圖3可以看到，系統A的任何一臺工作站都可以訪問系統B的Web Services接口。用Web Services互聯的優點：

（1）就Web Services數據傳輸和調用訪問的網絡協議基于HTTP協議，本身數據的編碼協議是基于XML的SOAP協議，SOAP協議已經被納入了國際標準，因此Web Services可以跨越不同的操作系統、各種子網和防火墻而進行互操作。

（2）Web Services本身就是分布式的組件模型架構，徹底脫離對數據庫結構的依賴。

（3）調用Web Services 接口非常方便，其他子系統中的任何客戶端只要通過安全認證即可無障礙地調用本系統的所有授權Web Services 接口，擴展性極佳。

（4）Web Services 2.0支持異步回調，這是非常重要的特性，對于提高系統性能和降低網絡流量有非常重要的意義。

（5）數據格式采用XML格式，XML格式是自描述的語言，可以描述復雜的數據結構。

（6）通過長時間不懈的優化，目前Web Services在性能上也毫不遜色于COM+和CORBA等傳統的分布式編程框架。

1.4 Web Services接口的安全問題

為了保證兩個子系統的安全，提供Web Services接口的子系統這里簡稱服務者，使用Web Services接口的子系統這里簡稱客戶。服務者應該為客戶提供1個賬號，但是密碼應該是加密后的字符串。加密算法和密鑰都應該保密。由客戶先調用1個Web Services得到該帳號和加密后的密碼，將帳號信息和密碼信息編碼到SOAP頭中，調用服務者的Web Services接口。凡是SOAP頭中沒有合法賬戶和密碼信息的Web Services調用都將視為非法，服務者將不予理睬。這樣的安全性遠高于數據庫集成的安全性。

Web Services的傳輸協議可以配置成HTTPS訪問協議，并對傳輸的XML數據進行加密。

安全也要付出代價，HTTPS協議要慢于HTTP協議，XML數據的加密和解密也要耗費時間和CPU資源。

2 采用Web Services的互聯實例

下面通過一些互聯實例來分析 Web Services的優勢。

2.1 HIS系統與病案管理系統的互聯

HIS系統提供一系列Web Services接口，供病案管理系統調用。接口所提供的數據包括：提供出院病人基本信息和病人類型，住院時間、出院時間、疾病信息、費用信息、費用信息明細分類等。數據可以用XML格式編碼。

病案管理系統還將調用HIS的Web Services 接口，通知HIS系統哪些病人已經進入了病案管理系統。

2.2 HIS系統與PACS系統的互聯

HIS系統向PACS系統提供病人基本信息以及其他相關信息。PACS系統向HIS系統發送圖像，2個系統之間相互傳遞數據。

HIS系統開放1組提供病人基本信息的Web Services接口。

PACS系統向HIS系統開發查詢病人醫療圖像的Web Services接口。

一般情況下，PACS系統都會提供1個客戶端的圖像查詢和顯示的ActiveX組件，該組件可以方便地嵌入到HIS系統中，而且圖像查詢和顯示功能非常專業。筆者認為如果讓ActiveX通過Web Services去訪問PACS的圖像數據，這將是最好的解決方案。

2.3 HIS系統與數據查詢和輔助決策系統的互聯

數據查詢和輔助決策系統（簡稱DQDAS）是非常重要的子系統，該系統對HIS、LIS、PACS等系統產生的大量數據進行分析和匯總，為醫院的管理者提供極有價值的信息。

例如，藥品收入和醫技收入是醫院收入的主要組成部分，這兩部分收入的分布和明細以及相互之間的比例是醫院管理者高度關注的重要信息。

醫療費用發生的原始數據一般存放在HIS系統內，而DQDAS通過獲取原始數據并加載到自己的數據倉庫內，并為用戶生成相關的數據查詢視圖。

HIS系統提供的原始數據的粒度越細，DQDAS就能為客戶提供更多不同角度的視圖并允許用戶對數據進行深入的挖掘。

例如，如果HIS提供的藥品收入包含以下的分類信息，那么DQDAS將可以從以下視圖去觀察醫院的藥品收入：①就診類別：住院、門診、急診；② 病人類型：醫保、自費、農保、鎮保、離休等；③ 開處方或醫囑醫生；④ 就診科室；⑤ 醫保范圍或自費藥；⑥ 自負比例；⑦ 藥品類型：西藥、中成藥、中藥；⑧ 劑型：針劑、片劑、膠囊等。

HIS系統開放1組提供原始數據的接口，DQDAS系統通過調用Web Services接口獲取原始數據并裝載到數據倉庫中，同時這組接口也可以被HIS系統內的報表系統所調用。

2.4 HIS系統與LIS系統的互聯

LIS要向HIS系統查詢病人信息，HIS系統開放1組查詢病人信息的Web Services接口，這些接口和開放給PACS系統的接口是一樣的。

醫生工作站可以隨時查詢LIS的報告數據。LIS系統開放1組Web Services接口，供HIS系統的各個模塊所使用。門診醫生工作站、護士工作站、住院醫生工作站、甚至自助查詢都可以使用該接口來查詢LIS報告，HIS系統也不用專門存儲LIS的報告數據。使用LIS接口就像使用HIS系統的內部模塊接口一樣方便。Web Services使得2個系統互聯得如同1個系統。

2.5 Web Services異步調用的互聯和應用

一般情況下，Web Services 接口都是普通的同步接口，在某些場合下，我們必須采用異步回調的Web Services接口，即客戶端調用Web Services服務器接口后，繼續做別的事情，等待服務器對客戶端注冊的某個函數進行回調。同步調用和異步回調圖，見圖4。

本文設計的機器人化端口打磨裝備具有易便攜、體積小、自動化程度高、適應多種管徑的特點[8]。該裝備通過機械式夾緊方式使整機沿端口作周向轉動，需要具有一定的預緊力。為了驗證該打磨機器人的工作可靠性，制作了一臺樣機并進行現場試驗。在施加預緊力的作用下，配合主動輪和從動輪將打磨機器人固定在管道上[9-10]，開啟驅動電機和伺服電機進行打磨試驗[8,11]。

考慮以下的應用場景：醫生想在醫生工作站程序中瀏覽,重癥監護室中的每個病人的實時情況。這些實時信息主要是監護儀產生的心電監護數據，網絡系統要將監護數據的變化實時通知給HIS系統的醫生工作站。

醫生工作站查詢監護儀中數據的方式有2種：

（1）醫生工作站不斷輪詢重癥監護系統得到數據，這種方式非常低效，如果查詢數據的程序性能也低的話，這種方式將非常低效。

（2）事件通知方式，醫生工作站調用重癥監護系統的Web Services接口并要求獲得病人的相關數據，同時把醫生工作站顯示監護數據的函數接口注冊進去。當重癥監護系統有新的數據后，該接口會自動調用醫生工作站所注冊的函數接口，并把數據作為參數傳進去顯示在醫生工作站的界面上。

用Visual Studio 2005具體實現異步回調Web Services的步驟是：

（1）創建 數據服務 的Web Services 類， 例如類叫：CardiogramService。

（2） 用WSDL.exe為 CardiogramService 生成2個異步方法：BeginProvideCardiogramData 和 EndProvideCardiogramData.

（3）在客戶端程序中創建1個基于 AsyncCallback 的委托函數，委托函數的參數類型是IAsyncResult，在這個委托函數中編寫顯示數據的邏輯。

（5）服務器端有了新的數據后，會回調客戶端傳過來的委托，將數據傳給委托函數，委托函數將把數據顯示在客戶端界面上。

總之，Web Services的異步回調的方法很容易理解，也比較容易實現。

3 結束語

本文通過對幾種系統互聯的方法進行了分析，比較了它們的優缺點，顯示出通過Web services進行系統互聯的方法的優勢，特別是Web Services為我們提供了易于理解和簡單易用的異步回調方法，因此，它是系統之間互聯的最好方法。

Web services本質上是一種跨平臺的分布式軟件開發模型，通過Web Services調用，使得系統之間的互聯和系統內部的模塊調用是一致的，使得互聯過程非常自然，也非常容易實現。

在安全性方面，通過用戶身份認證，以及對用戶帳戶和密碼加密，采用HTTPS協議等措施，保證集成的安全性。

性能方面，隨著各大軟件公司對各自的Web Services底層庫的不斷優化，它的性能越來越好，并不遜色于COM+、CORBA、EJB等這些傳統的分布式軟件開發架構。

總之基于Web Services的互聯方法，是目前子系統間互聯的最好方法。

[1] Eric Newcomer,Greg Lomow.Understanding SOA with Web Services中文版[M].徐涵,譯.北京:電子工業出版社,2006.

[2] Joseph Bustos,Karli Watson.NET Web服務入門經典——C#編程篇[M].侯彧,譯.北京:清華大學出版社,2003.

[3] BRET HARTMAN,DONALD J.FLINN.全面掌握WEB服務安全性[M].楊碩,譯.北京:清華大學出版社,2004.

[4] 何齡修,讀顧城.基于Web Services XML-RPC的醫院HIS/RIS集成研究與實現[J].計算機工程與設計,2006(11):47-50.

[5] 李曉云,張建春,李昌青,等.基于IHE技術構架的醫療信息系統的連接點[J].醫療衛生裝備,2011,(4):92-93.

[6] 周慶利,何劍虎,劉軍.LIS與HIS集成研究[J].生物醫學工程雜志,2008(12):1294-1298.

Distributed Medical Information System Interconnection Technology

LIU Fang
Information Center, Tongzhou District People's Hospital of Nantong, Nantong Jiangsu 226300, China

This paper deeply discusses some methods that integrate with different medical information systems, and analyzes their advantages and disadvantages, then points out that the method based on Web Services is the best among these methods. Web Services support mechanism of Asynchronous Callback is simple and easy to use. The performance and security of Web Services are all very excellent.

integrate with different medical information system; web services; asynchronous callback;HIS

TP311

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.05.037

1674-1633(2012)05-0108-03

2011-12-08

作者郵箱：tzliufang@yahoo.com.cn