現代軟件工程方法在醫療軟件開發中的合理應用＊

段 然

（第三軍醫大學西南醫院信息科，重慶 400038）

近年來醫療機構已廣泛部署了醫院信息系統（hospital information system，HIS），包括病理信息系統（pathology information system，PIS）、檢 驗 信 息 系 統 （laboratory information system，LIS）、影像歸檔和通信系統（picture archiving and communication systems，PACS）等HIS，大大提高臨床業務部門工作效率、規范了醫療流程。隨著各級醫療機構信息化建設的推進，醫療信息系統運行效率高、流程合理等優點開始體現，各級醫院都在HIS系統的基礎上開發適合自己醫院特色的醫療信息子系統，形成了各自的醫療管理軟件體系。過去由于HIS開發普遍采用自發式、作坊式、無序式等較落后的軟件開發方式，隨著軟件規模越來越大、軟件復雜度不斷增加和軟件需求量逐漸增大，HIS開發難度加大、效率低且不易管理等問題十分突出。隨著現代軟件工程思想在HIS開發中的推廣和應用，其高效率、模塊式開發靈活、團隊合作分工明確和易于維護等優點已經得到體現，滿足現代醫院醫療軟件開發的要求［1］。

1 現代軟件工程特點

現代軟件工程是運用現代科學技術知識構造計算機程序，對軟件開發、運作、維護進行系統化、規范化和可定量化的開發方法，也是將工程管理應用到軟件開發中的學科。現代軟件工程經歷了個體生產方式的程序設計、生產作坊方式的程序系統、軟件新方法和軟件工程等4個發展階段［2］，HIS開發采用軟件工程方式，與傳統方式相比具有以下優點：（1）適用性，在不同的HIS約束條件下，更易使用戶需求得到滿足。（2）有效性，能最有效地利用計算機的時間和空間資源。（3）可修改性，允許對HIS進行修改而不增加原系統的復雜性。（4）可靠性，能防止因概念、設計和結構等方面的不完善造成的醫療軟件開發失敗，并具有挽回因操作不當造成開發失敗的能力。（5）可理解性，軟件工程開發具有清晰的結構，能直接反映HIS的需求，有助于控制軟件復雜性，并支持軟件的維護、移植和重用。（6）可維護性，HIS投入使用后，能改正潛在的錯誤和進行性能優化，使其適應不同的醫療環境。（7）可重用性，把概念或功能相對獨立的模塊定義為一個軟部件，并組裝在信息系統的任何位置，從而可極大地降低開發工作量。（8）可移植性，能使HIS方便地從一個應用環境遷移到另一個環境。（9）可追蹤性，可根據醫療業務需求對軟件設計、程序進行正向和逆向追蹤［3］。

2 醫療軟件工程方法

軟件生命周期是軟件工程思想的重要概念，即軟件從開始開發到報廢的全過程，包括可行性研究和項目開發計劃、需求分析、概要設計、詳細設計、編碼、測試和維護等7個階段［4］。為了描述軟件生命周期的活動，又提出了瀑布模型、循環模型、演化模型、螺旋模型等多種生存期模型。針對醫療業務軟件開發的特點，醫療軟件生存期模型一般采用瀑布模型，該模型將軟件生存周期各活動規定為按線性順序連接的若干階段［5］，見圖1。

圖1 瀑布模型

基于瀑布模型的醫療軟件開發過程按階段順序展開，從問題定義、可行性研究、需求分析開始直到醫療軟件的運行和維護，每個階段都會產生循環反饋，開發過程中如出現問題則返回上一個階段并進行修改，最終開發出滿足醫療業務需求的軟件系統［6］。

3 案例分析

3.1 醫院PIS開發案例 開發PIS的目的是將病理報告分析流程納入醫院統一信息化平臺中，規范病理檢查工作流程，規范病理檢查數據并長期保存，以便在管理和科研工作中對數據進行深度挖掘和分析，提升病理工作的管理效能。該項目于2010年啟動，經過2次開發，2012年5月正式宣告失敗。在項目開發中，合作軟件公司據稱擁有成熟的PIS產品，派駐1名工程師到醫院進行開發和部署，派駐工程師與醫院技術部門工程師交換意見對軟件進行相關修改后，將軟件下發到病理科試用，病理科工作人員對于軟件的流程和功能非常不滿意，召開幾次協調會后，軟件公司派駐工程師先后幾次重新修改了PIS程序的部分模塊，但是始終達不到使用科室的要求，經過多次試用被退回后，始終沒能開始正常運行使用。后來軟件公司派駐工程師辭職，只能另換工程師到醫院進行開發部署。由于公司交接管理出現紕漏，新的開發工程師沒有以前開發程序的源代碼，也不了解程序的開發思路，無法進行后續開發，一切工作只能重新開始。不久派駐開發工程師也離職，經過長達1年多的時間，反反復復更換了多位派駐工程師，程序都無法完整的開發出來，最終只能以宣布開發失敗而終止合同。綜上所述，合作軟件公司在項目實施的各階段未按照現代軟件工程的思路管理和控制，項目管理混亂、開發者不能明確各自的開發任務和目標，嚴重影響了項目進度，最終該項目以失敗告終。

從該案例可總結出以下教訓：（1）缺乏統一安排和規劃，人員職責分工不明確。開發者之間缺乏統一安排和協調，對軟件規模和功能缺乏認識，沒有長遠規劃，導致重復開發、代碼冗余等問題突出［7］。（2）未按現代軟件工程思路做詳細的需求調研，導致需求分析不足。由于項目實施后開發者只與技術部門工程師交換意見，而沒有到最終用戶即臨床科室進行充分調研，導致軟件開發閉門造車，開發的軟件功能不能滿足臨床醫療業務需求。（3）開發任務沒有定量化。軟件工程規定軟件開發前必須將人員生產率、工作復雜程度、歷史經驗等因素定量化，而該項目開發過程中沒有量化各項任務，無條理安排開發進程導致任務分工不合理、開發時間延長等問題。（4）過分依賴過去經驗。由于有過去的類似開發經驗，開發者對現有項目不夠重視，導致開發人員配備不足、開發條理性差、團隊缺乏配合等問題。（5）開發人員不固定，軟件開發期間前后一致性較差。由于頻繁更換開發人員，新來開發者與前期工作缺乏銜接，導致開發工作缺乏連續性，項目完成時間和完成難度相應增加。

3.2 醫院監護系統開發案例 在經歷了PIS項目開發失敗的教訓后，通過及時總結經驗，在隨后的醫院監護系統開發過程中要求開發者嚴格按照現代軟件工程思想管理軟件開發過程和控制軟件開發進度。開發者首先對系統進行了可行性分析，再到最終用戶即臨床科室進行充分的需求調研，制定了詳細的監護系統需求分析計劃，明確了用戶對監護系統的使用要求和功能需求。系統按功能進行了模塊劃分，明確了各開發者的開發任務和開發進度，開發者再按統一的格式和規范進行功能模塊開發和接口開發，確保了各功能模塊結構清晰和完整統一。在系統測試階段，嚴格按照實際使用標準采集大樣本測試數據，設計各種應用場景并充分考慮各種可能的情況，盡可能在系統上線使用前發現問題和優化程序。在正式使用前對臨床用戶進行了強化培訓和試運行，減少了用戶因流程不熟悉導致的各種問題。本案例嚴格按照軟件工程思想進行軟件開發，保證了軟件質量的同時又提高了開發效率，并節省了大量開發成本。該系統已順利通過驗收并已在醫院臨床上推廣應用，取得了良好的效果。

3.3 對比分析 采用現代軟件工程方法對比分析前后兩次醫療軟件開發的案例，總結出如下經驗：（1）開發前要進行充分的需求分析和可行性研究，明確醫療軟件的功能和目標。明確用戶需求是軟件開發的前提，只有明確臨床用戶需求才能進行系統功能設計和下一步開發工作。因此，需求調研和可行性分析是開發醫療軟件系統極其重要和不可或缺的環節。（2）成立項目組，成員由醫院相關使用科室負責人、技術部門項目負責人、軟件公司項目經理、開發團隊工程師等組成，對醫療軟件開發工作進行統一部署和協調各類資源，保障任務有序進行。成立項目組是醫療軟件開發成功的保證［8］。（3）開發中要建立軟件工程體系，按照項目需求進行軟件構架和整體設計，將軟件細分為主體界面、功能模塊、后臺數據庫等幾部分，不同的軟件組成部分需要分工開發，大致可以分為主體框架程序、功能模塊程序（按照需求再分為幾個小功能模塊）、數據庫設計及建設、程序裝配和測試、美工等幾個開發小組，各小組做好自己的開發任務，最后整合裝配成完整的系統程序。（4）軟件正式在臨床部署前還要對用戶進行系統培訓，系統培訓能減少軟件使用中因操作人員流程不熟悉帶來的各種問題。在培訓和試運行過程中，用戶還能發現開發和測試人員沒有考慮到或測試出的不合理流程和操作，通過反饋問題進行進一步程序優化。

在醫療軟件開發中運用現代軟件工程思想，能夠開發出滿足臨床需求的信息系統，保證醫院臨床業務和管理工作的流程化和系統化，并能減輕管理部門的壓力，提高臨床工作效率。從采用軟件工程方法前后兩次醫療軟件開發成敗的案例中得到啟示，只有充分運用軟件工程思想進行軟件管理，才能保證軟件特別是大型軟件系統的成功開發并取得事半功倍的效果。

［1］ 楊俊志，楊帆，徐亞林.基于“軍字一號”工程的數字圖書館系統設計方案［J］.醫療衛生裝備，2012，23（2）：58－59.

［2］ 沙赫，軟件工程——面向對象和傳統的方法［M］.北京：機械工業出版社，2012：58－60.

［3］ 張凱.軟件工程與開發技術［M］.北京：清華大學出版社，2012：29－35.

［4］ 鐘珞，袁景凌.軟件工程［M］.北京：科學出版社，2012：66－70.

［5］ 曾宏旭，李初民.基于電子病歷的科間會診系統設計與實現［J］.重慶醫學，2011，40（35）：3568－3569.

［6］ 田柯，耿仁文，林凱程.院內會診存在的問題及對策分析［J］.現代醫院，2011，2（11）：110－111.

［7］ 王琳華.關于遠程醫療如何促進區域醫療信息化建設的思考［J］.重慶醫學，2011，40（35）：3574－3575.

［8］ 賈如冰，李甲辰，李成義.全院會診的精細化改進［J］.中國衛生質量管理，2011，18（3）：46－47.