基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用研究*

曹 彤 王能才 辛 邁

簡 訊

基于Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用研究*

曹 彤①王能才②辛 邁②

目的：針對(duì)當(dāng)前醫(yī)院信息化建設(shè)中存在系統(tǒng)分散、軟件間兼容性差和數(shù)據(jù)共享難的弊端提出基于Web服務(wù)的解決方案，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息資源的整合及共享。方法：采用醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn)(DICOM)、醫(yī)療健康等級(jí)第7層(HL7)以及Web Service技術(shù)，通過搭建統(tǒng)一的醫(yī)院信息集成平臺(tái)來完成醫(yī)院管理信息系統(tǒng)(HMIS)、醫(yī)學(xué)影像歸檔及傳輸系統(tǒng)(PACS)和放射學(xué)信息系統(tǒng)(RIS)的集成。結(jié)果：基于Web Service的集成平臺(tái)能夠應(yīng)用復(fù)雜的異構(gòu)系統(tǒng)，支持自定義的適配器連接，降低了模塊間的耦合程度，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通用性，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性。結(jié)論：此集成技術(shù)的應(yīng)用，將極大提高醫(yī)院各系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、兼容性和工作效率，同時(shí)可降低醫(yī)院的運(yùn)行維護(hù)成本。

系統(tǒng)集成；資源共享；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

曹彤,男,(1970- ),本科學(xué)歷，高級(jí)工程師。蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院信息科，從事數(shù)據(jù)庫和醫(yī)學(xué)信息管理工作。

[First-author’s address]Information Department of Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Area Command, Lanzhou 730050, China.

信息化建設(shè)是現(xiàn)代智能數(shù)字醫(yī)院建設(shè)的重要組成部分，同時(shí)也是提高醫(yī)院管理工作效率和醫(yī)療工作質(zhì)量的重要途徑，是信息時(shí)代醫(yī)院發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。國內(nèi)醫(yī)院信息化系統(tǒng)在過去的10年間有了快速的發(fā)展，逐步建立了醫(yī)院管理信息系統(tǒng)(hospital management information system，HMIS)、臨床信息系統(tǒng)(clinical information system，CIS)、醫(yī)學(xué)影像歸檔及傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)、臨床實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)(laboratory information system，LIS)、護(hù)理信息系統(tǒng)(nursing information system，NIS)以及電子病歷(computer patient record，CPR)管理系統(tǒng)等，同時(shí)涉及了眾多的專業(yè)領(lǐng)域，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)及管理科學(xué)等[3-6]。然而，這些系統(tǒng)來源于不同的廠商，基于不同的技術(shù)方案，應(yīng)用不同的系統(tǒng)構(gòu)架，擁有各自的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，使得系統(tǒng)間未能很好地兼容，軟件容錯(cuò)性能降低，信息很難做到互聯(lián)互通，業(yè)務(wù)流程更不可能實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整，已經(jīng)成為我國數(shù)字化醫(yī)院發(fā)展的主要障礙[7]。為此，本研究通過采用Web Service系統(tǒng)集成技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一的醫(yī)院信息集成平臺(tái)，最大限度地對(duì)各系統(tǒng)的信息資源進(jìn)行整合，從而解決醫(yī)院各異構(gòu)系統(tǒng)間所導(dǎo)致的信息孤立、模塊間耦合難度大及軟件相互兼容性低的問題[8]。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本研究采用基于XML標(biāo)準(zhǔn)及Web Service的系統(tǒng)集成技術(shù)，參照IHE規(guī)范體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)框架，將醫(yī)院各個(gè)系統(tǒng)信息采用面向服務(wù)的架構(gòu)(serviceoriented architecture，SOA)技術(shù)進(jìn)行松耦合集成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)獨(dú)立的醫(yī)療信息子系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接[9-13]。集成平臺(tái)能夠連接不支持醫(yī)療健康等級(jí)第7層(health level seven，HL7)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療系統(tǒng)，具有開放的架構(gòu)和很強(qiáng)的可擴(kuò)展性[14]。整個(gè)集成系統(tǒng)由網(wǎng)關(guān)、RIS工作站、成像設(shè)備、PACS服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、影像瀏覽及報(bào)告工作站等組成。系統(tǒng)集成平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 醫(yī)院集成平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)示意圖

醫(yī)院患者的醫(yī)學(xué)影像采集是整個(gè)集成平臺(tái)正常運(yùn)行的起始點(diǎn)。醫(yī)院影像采集的方式有視頻采集、數(shù)字采集和膠片掃描，采用的成像設(shè)備包括B超、DSA、CT、MR、X射線機(jī)及PET等，采集過程由網(wǎng)關(guān)來完成[15]。系統(tǒng)采用醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通訊(digital imaging and communications in medicine，DICOM)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來完成PACS和圖像采集設(shè)備之間的傳遞。醫(yī)生可以根據(jù)患者的狀態(tài)對(duì)其進(jìn)行多次檢查，每次檢查生成對(duì)應(yīng)的序列，每個(gè)序列包含多幅圖像，PACS系統(tǒng)根據(jù)序列從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取患者的醫(yī)療信息。PACS系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)由光纖分布式數(shù)據(jù)接口網(wǎng)構(gòu)成，選用傳輸控制協(xié)議-互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(transmission control protocol-internet protocol，TCP-IP)。集成平臺(tái)將PACS、RIS、CIS和LIS連接在一起，RIS工作站檢查、跟蹤患者信息，與HIS的接口來完成PACS與HIS的數(shù)據(jù)交換。

2 數(shù)據(jù)傳輸格式及Web Service

可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)可以用來標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型，是一種允許用戶對(duì)自己的標(biāo)記語言進(jìn)行定義的源語言。其非常適合萬維網(wǎng)傳輸，提供統(tǒng)一的方法來描述和交換獨(dú)立于應(yīng)用程序或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。目前，XML已經(jīng)成為Web上使用的一種通用數(shù)據(jù)格式。由于其具有開放性和結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，使之能夠在用戶和程序之間任意交換數(shù)據(jù)，而不受平臺(tái)限制。XML文檔格式的管理信息可以很容易地通過超文本傳輸協(xié)議(hyper text transfer protocol，HTTP)傳輸，由于HTTP是建立在TCP之上的，故管理數(shù)據(jù)能夠可靠傳輸。XML還支持訪問XML文檔的標(biāo)準(zhǔn)API，如DOM，SAX，XSLT，Xpath等。XML能夠以靈活有效的方式定義管理信息的結(jié)構(gòu)。以XML格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不僅有良好的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，而且由于其為W3C提出的國際標(biāo)準(zhǔn)，因而受到廣大軟件提供商的支持，易于不同廠商產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交流。

Web Service是一個(gè)基于可編程web的應(yīng)用程序，可使用開放的XML標(biāo)準(zhǔn)來描述、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，用于開發(fā)分布式的互操作的應(yīng)用程序。Web Service技術(shù)，能使得運(yùn)行在不同機(jī)器上的不同應(yīng)用無須借助專門的第三方軟件或硬件，就可相互交換數(shù)據(jù)或集成。依據(jù)Web Service規(guī)范實(shí)施的應(yīng)用之間，無論所使用的語言、平臺(tái)或內(nèi)部協(xié)議是什么，都可以相互交換數(shù)據(jù)。Web Service是自描述、自包含的可用網(wǎng)絡(luò)模塊，可以執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)功能。Web Service減少了應(yīng)用接口的花費(fèi)，為整個(gè)企業(yè)甚至多個(gè)系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)流程的集成提供了一個(gè)通用機(jī)制。

3 基于Web Service系統(tǒng)集成技術(shù)

以往醫(yī)院信息化系統(tǒng)主要采用不同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的通信和整合，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的集成、基于消息代理的集成、基于組件的集成等。由于受網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的限制，這些集成技術(shù)很大程度上使用專用協(xié)議通過特別的端口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不能很好的支持客戶端和服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。

基于Web Service的系統(tǒng)集成作為當(dāng)前一種新的集成技術(shù)，在很大程度上解決了傳統(tǒng)集成技術(shù)在遠(yuǎn)程通信方面存在的不足。Web Service使用XML文檔進(jìn)行服務(wù)請(qǐng)求、服務(wù)描述和反饋結(jié)果，可以通過HTTP協(xié)議在Internet上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外，Web Service的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都是由W3C規(guī)定的國際標(biāo)準(zhǔn)，與操作系統(tǒng)和平臺(tái)無關(guān)，這對(duì)于異構(gòu)平臺(tái)的集成變得很容易。

4 Web Service集成技術(shù)在PACS系統(tǒng)中的應(yīng)用

考慮到系統(tǒng)要長期使用，穩(wěn)定運(yùn)行，不斷更新擴(kuò)展，因此，本課題將從整體性、實(shí)用性、可靠性和先進(jìn)性4方面對(duì)PACS與HIS的無縫連接進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)間的信息流的傳遞如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)間信息流傳遞示意圖

HIS中保存了患者醫(yī)療信息和醫(yī)院的管理數(shù)據(jù)，PACS中保存了患者的影像數(shù)據(jù)，RIS中保存了患者的醫(yī)療報(bào)告和就診過程。即：①從PACS到RIS數(shù)據(jù)傳輸包括檢查過程開始和結(jié)束的信息以及類型、部位、對(duì)比度和劑量等具體檢查過程；②從HIS到RIS數(shù)據(jù)傳輸包括患者的醫(yī)療統(tǒng)計(jì)學(xué)信息和醫(yī)院對(duì)各科室的管理信息；③從RIS到HIS數(shù)據(jù)傳輸包括患者的檢查報(bào)告和圖像信息；④從RIS到PACS數(shù)據(jù)傳輸包括患者的醫(yī)療信息和醫(yī)院管理數(shù)據(jù)的工作序列，以及患者以往的就診報(bào)告。

本研究在以上數(shù)據(jù)傳輸過程中，將RIS功能嵌入到PACS中，因此，PACS與RIS之間的數(shù)據(jù)傳輸在系統(tǒng)內(nèi)部完成。由于PACS和HIS兩者傳輸消息的語法不同、通訊協(xié)議的子集不同以及對(duì)消息和數(shù)據(jù)元素的解釋不同，其兩者集成的難點(diǎn)在于無統(tǒng)一信息交換的標(biāo)準(zhǔn)。按照PACS和HIS集成的程度，醫(yī)院運(yùn)用低層次集成和高層次集成兩種方法對(duì)醫(yī)院各系統(tǒng)進(jìn)行整合。

4.1 系統(tǒng)間低層次集成

在PACS和HIS間無開放接口或未開放其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，采用低層次集成方法將PACS和HIS集成，這種集成方案往往能夠?qū)崿F(xiàn)PACS和HIS的部分功能交互。低層次的PACS和HIS集成方法在醫(yī)院中常用在工作站集成和訪問終端集成。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠迅速完成安裝、易于實(shí)現(xiàn)、集成后的界面與原系統(tǒng)相同，易于醫(yī)院管理維護(hù)。

4.2 系統(tǒng)間高層次集成

高層次的集成方法指的是能夠建立HIS與PACS之間的完全接口，運(yùn)用這種集成方法可以實(shí)現(xiàn)所有PACS與HIS系統(tǒng)間的集成要求。要想實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的高層次集成，則PACS與HIS必須采用標(biāo)準(zhǔn)化的交互接口。本研究使用DICOM和HL7來解決HIS及其設(shè)備之間通訊的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和PACS及其設(shè)備之間通訊的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

在PACS的應(yīng)用中Web Service作為一種組件為系統(tǒng)間的應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)與服務(wù)。采用Web Service技術(shù)構(gòu)建接口平臺(tái)，通過XML在PACS與HIS系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，極大減少了交換數(shù)據(jù)時(shí)的復(fù)雜性，并使這些程序能被不同程序讀取。

整個(gè)集成平臺(tái)采用HL7、臨床文檔架構(gòu)(clinical document architecture，CDA)作為數(shù)據(jù)交換文件標(biāo)準(zhǔn)格式，通過簡單對(duì)象訪問協(xié)議(simple object access protocol，SOAP)進(jìn)行通信。該集成平臺(tái)充分吸收了B/S(瀏覽器-服務(wù)器)模式方便部署和C/S(客戶機(jī)-服務(wù)器)模式體驗(yàn)性好的優(yōu)點(diǎn)，將服務(wù)與操作相分離。交換接口的開發(fā)使用.NET完成，以IIS6.0作為Web S ervice服務(wù)器，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫使用Oracle9i。

5 結(jié)論

本研究通過Web Service技術(shù)對(duì)醫(yī)院各系統(tǒng)進(jìn)行集成，有效的解決了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的同步問題，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院各系統(tǒng)間的整合。基于Web Service的醫(yī)院信息集成平臺(tái)使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一封裝數(shù)據(jù)、行為和消息，在不同應(yīng)用環(huán)境下讓不同系統(tǒng)跨越平臺(tái)，各子系統(tǒng)的互聯(lián)互通，消除了信息孤島，為下一步智能醫(yī)院信息管理建設(shè)創(chuàng)造了條件。

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Research on system integration technology for hospital information construction based on Web Service/

CAO Tong, WANG Neng-cai, XIN Mai// China Medical Equipment,2014,11(12):1-3.

Objective:In view of the current existing in the construction of hospital information system, poor compatibility between the software, data sharing difficult shortcomings, puts forward the solution based on Web service to realize the hospital information resources integration and sharing.Methods:Using medical digital image communication standard (DICOM), medical layer 7 (HL7) and Web service technology, through constructing a unified hospital information integration platform to integrate hospital information system (HIS), medical imaging system (PACS) and radiology information system (RIS).Results:Based on Web service integration platform can apply complex heterogeneous system, support custom adapter connection, reduce the coupling between modules, improve the commonality of data, system have strong extensibility.Conclusion:The application of integration technology will greatly improve the hospital the system stability, security, compatibility and efficiency, and the hospital running maintenance costs were reduced.

System integration; Resource sharing; Web Service

1672-8270(2014)12-0001-03

R197.324

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.12.001

2014-06-09

國家自然科學(xué)基金(51165024)“電主軸角接觸球軸承摩擦學(xué)和動(dòng)力學(xué)耦合問題研究”；蘭州軍區(qū)醫(yī)藥衛(wèi)生科研計(jì)劃資助項(xiàng)目(CLZ11JB10)“基于Web Service實(shí)現(xiàn)銀醫(yī)一卡通系統(tǒng)”

①蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院信息科 甘肅 蘭州 730050

②蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730050