醫院胸痛中心信息系統的需求分析與設計

廖 廓　楊惠予　潘 敢

胸痛是急診室患者就診常見的病情主訴，也是一種不容忽視的疾病“預告”，約占急診內科患者的5%～20%[1]。目前，在胸痛的診療上，普遍存在兩方面的問題：①由于胸痛相關性疾病涉及心血管內科、急診科、呼吸科、胸外科等多個學科，這就對各科室的協同配合度、院內的醫療數據交互的及時性都提出了比較高的要求；②患者就診延遲、院前救治缺失容易導致錯過患者的最佳搶救時機[2]。

隨著國家胸痛中心和各級醫院胸痛中心的建立，為以胸痛急診就醫的重癥患者提供了快速和規范的診療系統。而醫院胸痛中心的建設目標是要建立“在最短的時間內將急性胸痛患者送至具有救治能力的醫院接受最佳治療”的機制。我國ST段抬高急性心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI)救治現狀以及我國醫院胸痛中心認證工作委員會所確立的胸痛中心建設基本理念是，以具備直接經皮冠狀動脈介入治療(primary percutaneous coronary intervention，PPCI)能力的醫院為核心，通過對醫療資源的整合建立起區域協同快速救治體系，以提高急診胸痛患者的整體救治水平[3-4]。然而，在實際運行中胸痛患者在120救護車上的信息和檢查數據不能實時傳送到醫院，患者到達醫院內急診科、介入室、心血管病監護室(cardiovascular care unit，CCU)、心電圖、檢驗科、放射科等相關科室的檢查結果不能及時共享數據，各關鍵時間節點的記錄全部依靠紙質表格。為此，本研究探討醫院胸痛中心信息系統利用互聯網和物聯網技術手段，實現多學科部門及多醫院的聯動合作、資源整合和診療流程優化，為患者提供更加快速、高效的醫療救治，提高救治成功率[5-7]。

1　醫院胸痛中心系統的需求分析

軟件工程師與醫院胸痛患者救治流程圖中涉及的120救護車、基層醫院、急診科、心導管室、CCU以及醫技科室的醫務人員反復溝通，獲得胸痛中心軟件系統7個方面的功能需求：①實現胸痛患者在救護車上的醫療數據采集、傳輸至院內，院內外數據共享；②實現胸痛患者在基層醫院中醫療數據采集、傳輸至院內，院內外數據共享[8]；③實現胸痛患者信息院內數據共享；④實現醫院與胸痛中心之間的數據共享；⑤實現湖南省胸痛中心數據上傳至中國胸痛中心聯網網站；⑥實現統一的時鐘管理；⑦實現胸痛患者的數據統計分析(如圖1所示)。

圖1　胸痛患者救治流程圖

2　胸痛中心軟件系統設計及功能

2.1　醫院胸痛中心系統架構及關鍵技術

2.1.1系統技術架構及關鍵技術

本項目采用B/S、C/S架構設計，服務器端采用JAVA， C++語言，遵從標準的J2EE建設規范，MVC設計規范[9]。

具體技術棧包括：

maven維護項目構建工作

Spring生成bean組件處理組件依賴，AOP業務攔截處理事物處理和日志處理等工作

Springboot項目的統一啟動，打包，配置

Spring mvc服務器與瀏覽器數據交互的入口負責數據的發送接收，組織數據，響應請求工作，異常處理

Spring session項目的會話管理

Redis會話的存儲，分布式緩存

Shiro項目的權限管理，安全校驗

Mybaits與數據庫交互做增刪改查工作

Cache緩存業務熱數據

Kafka系統消息服務

Mongodb日志存儲查詢

Webservice接口通信服務協議

客戶端技術棧包括：

Html5，css3，less，ES6，Javascript，jquery，vue2，ajax，json，restfull，瀏覽器本地存儲，SPA單頁應用。

瀏覽器要求：

Chrome：V50+，firefox：V50+

數據庫：

Mysql master slave主從同步，讀寫分離

WEB服務器：

tomcat7+：系統應用服務器

Nginx：系統訪問入口，負責靜態資源存儲，負載均衡服務

服務器系統標準Linux系統，推薦Centos6.5+，docker虛擬化

2.1.2數據交換格式標準及接口規范

采用XML作為數據交換格式標準，并作為公共數據元描述標準。采用Web Service技術提供標準的接口規范。由于Web服務技術是基于標準和松散耦合的，這對于日后新建設系統的選型和遷移提供了很大的靈活性和擴展性。

2.1.3模型管理共享數據

采用基于主題的數據管理模型管理共享數據，基于主題對共享數據管理將更加方便。

2.1.4基于面向服務架構的多層架構設計

基于面向服務架構(service oriented architecture，SOA)的多層體系架構設計，是最成熟最科學的系統架構設計思想，是建立醫院胸痛中心信息系統SOA架構的技術標準[10]。本系統建設遵循相關技術標準，進行業務應用組件化和服務化，實現了松散型、低耦合的集成，相關的信息系統可以相互調用功能服務。SOA實施以根據胸痛中心具體業務目標和IT資源為指導，在建立公共組件服務的基礎平臺服務基礎上，以業務驅動服務和服務驅動技術為原則。

2.2　軟件系統功能架構

根據需求分析的結果，形成3級數據存儲的框架：①第1級，數據庫服務器放置在各胸痛中心醫院機房中，存放胸痛系統使用過程中醫院120救護車、基層醫院、急診科、心導管室、CCU以及醫技科室產生的實時數據；②第2級，數據庫服務器放置在省級數據中心，存放不同醫院采集的胸痛患者數據；③第3級，數據庫服務器就是中國胸痛中心聯盟網站的服務器，省級平臺的數據通過接口統一上傳至國家級數據中心。

根據胸痛患者的就診流程及涉及的醫療部門，在分析系統需求、搭建數據存儲框架的基礎上，將胸痛中心系統分為8個模塊：即胸痛省級數據平臺、救護車模塊、基層醫院模塊、急診科模塊、心導管室模塊、CCU模塊、院內維護管理模塊和數據統計質控模塊。系統數據存儲模塊如圖2所示。

圖2　三級數據存儲拓撲圖

3　胸痛中心系統的功能模塊

3.1　胸痛省級數據平臺

胸痛中心系統省級數據平臺支持海量數據存儲，對省內各醫院的胸痛患者數據進行存儲。并可提供統一接口，保證各醫院通過標準化的方式定時上傳數據；省級胸痛大數據中心能夠通過定時任務控制，支持自動和手動定時向國家胸痛中心上傳省內胸痛患者數據，可組織各級醫院專家跨醫院進行線上病案討論。省級數據平臺擁有功能完善的業務邏輯層，能夠定制查詢條件，對數據進行各種高級搜索；能夠對大數據分析結果進行可視化，支持常見餅圖、柱狀圖、曲線圖等統計圖表和定制化圖表的顯示及交互。建設胸痛中心門戶，為胸痛中心提供信息發布、宣傳、收集以及入駐醫療機構管理等功能。

3.2　救護車模塊功能

120移動急救車系統運行在醫院120急救車的平板電腦上，通過4G無線網絡或虛擬專用撥號網絡(virtual private dial-up networks，VPDN)模式實時進行數據傳輸。實現急救車上醫療器械采集的患者檢查、化驗數據實時傳送至醫院內分診臺工作站。急救車上配備的十二導聯心電圖機、肌鈣蛋白檢測儀以及現有監護儀等設備采集的患者檢查、化驗數據，利用4G無線網絡或VPDN技術實時傳輸到醫院胸痛中心服務器，并將相關數據實時轉發至分診臺工作站、CCU工作站、導管室工作站、胸痛指揮中心及胸痛系統手機客戶端，建立院前急救、院內搶救“綠色通道”。救護車模塊軟件界面如圖3所示。

3.3　基層醫院模塊功能

利用4G無線網絡或互聯網，實現基層醫院十二導聯心電圖機、肌鈣蛋白檢測儀以及現有監護儀等設備采集的患者檢查、化驗數據相關醫療器械采集的患者檢查、化驗數據實時傳至院級胸痛中心平臺，并將相關數據實時轉發至急診分診臺工作站、CCU工作站、導管室工作站、胸痛指揮中心和胸痛手機客戶端，建立院前急救、院內搶救“綠色通道”。現實基層醫院與上級醫院之間的音視頻同步遠程指導。

圖3　救護車模塊平板端界面圖

3.4　急診科分診模塊功能

針對自行前往醫院急診室的胸痛患者，分診臺工作站可實時采集和傳輸胸痛患者通過十二導聯心電圖機、肌鈣蛋白檢測儀等設備檢測的相關數據，通過醫院現有網絡，將檢測、化驗數據實時傳輸到醫院胸痛中心服務器，并同步傳送到CCU工作站、導管室工作站、胸痛指揮中心工作站等其他胸痛工作站和胸痛手機客戶端。同時，分診臺工作站軟件可以實時接收120移動急救車系統和基層醫院發送來的胸痛患者檢查和化驗信息，并支持院前急救電子病歷查看，建立胸痛“綠色通道”。當新的急救事件發生時，分診臺工作站軟件能自動提示及發出報警。急診科分診模塊軟件界面如圖4所示。

圖4　急診科分診模塊電腦端界面圖

3.5　心導管室模塊功能

導管室工作站軟件能實時地顯示通過移動急救工作站、分診臺工作站和CCU工作站采集的患者心電圖、肌鈣蛋白及生命體征等信息，可以了解急救過程中患者的有關信息，提前做好導管室準備工作，通過系統可以記錄患者到達導管室的時間、知情同意時間、簽署知情同意時間、啟動導管室時間、導管室激活時間、溶栓開始時間、急性心肌梗死介入治療救治時間(D-to-B)、球囊擴張時間及再灌注時間等治療信息和時間節點信息。

3.6　CCU模塊功能

工作站軟件可以實時接收移動急救工作站和分診臺工作站發送來的胸痛患者檢查、化驗信息，并支持院前急救電子病歷查看。

3.7　院內胸痛維護管理模塊功能

管理人員能定時上傳胸痛患者數據至省胸痛大數據中心，上傳的數據能兼容省級和國家級胸痛大數據中心的格式。系統保證了整個全院的各科室墻上掛鐘、胸痛工作站的PC、服務器和(或)應用系統時鐘自動同步，統一全院的救治時間。

3.8　數據統計質量控制模塊功能

對胸痛全流程進行質量控制，能自動檢查胸痛病歷的完整性和救治流程的規范性以及患者救治的及時性，系統能根據定義自動生成數據質控報告(以中國胸痛聯盟發布的15項指標為準)。

4　醫院胸痛中心系統的特點及優勢

4.1　胸痛中心系統的特點

(1)數據儲存三級架構，院內外數據保存至院內服務器，院內胸痛服務器數據實時上傳省級胸痛中心服務器，省級胸痛中心服務器可統一上傳至中國胸痛聯網服務器。

(2)各節點需要填報的數據可以動態選擇。

(3)各時間節點的值可以通過省胸痛中心統一設置，可以動態修改。

(4)時間采集通過物聯網的形式。

(5)統一的時鐘管理。

4.2　胸痛中心系統的優勢

(1)急診科、心導管室、CCU及醫技科室各個部門通過系統統一時鐘，不會產生時間上的邏輯錯誤。

(2)避免數據重復輸入，采用手工模式胸痛就診各環節必須先將診療數據記錄在表單上，填寫的紙質資料統一匯總后再登陸中國胸痛中心聯盟網站完成填報，每個患者至少30 min。使用胸痛系統軟件后，胸痛就診各環節診療數據通過系統填報形成電子數據，填報完成后可以自動上傳中國胸痛中心聯盟網站，每個患者可節約30 min。

(3)儀器數據動態采集，通過接口程序將十二導聯心電圖機、肌鈣蛋白檢測儀等醫療設備產生的數據，動態采集至胸痛系統軟件，避免人工輸入錯誤和提高輸入速度。

(4)時間采集通過物聯網的形式，胸痛就診需要記錄患者到達某地時間或者啟動導管室時間、開始知情同意時間、簽署知情同意時間、啟動導管室時間、導管室激活時間、溶栓開始時間、D-to-B時間、球囊擴張時間及再灌注時間等的時間節點信息，系統采用掃描患者腕帶或者感應手環形式采集時間數據，提供數據的快速性和準確性。

5　結語

使用胸痛系統軟件改變以往醫院獨立運行的模式，建立大、中、小醫院協同救治的新模式。以互聯網和物聯網技術手段，實現院內院外、院級之間都能得到胸痛專家團隊的指導[11]。優化和改進急診科、心導管室、CCU及醫技科等科室的工作流程。