基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院信息集成平臺建設(shè)與應(yīng)用*

黃 躍 魏 嵐 張 蕾 費(fèi)曉璐*

在信息時代飛速發(fā)展的今天，物聯(lián)網(wǎng)、云存儲、云計(jì)算等一大批新技術(shù)、新平臺、新概念以及新產(chǎn)業(yè)爆炸性地發(fā)展[1-2]。大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的信息化建設(shè)自20世紀(jì)90年代末起步以來，經(jīng)過近20年的建設(shè)，已建成上百個業(yè)務(wù)系統(tǒng)。但由于系統(tǒng)不同年代建設(shè)、業(yè)務(wù)分散，易導(dǎo)致缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和系統(tǒng)管理[3-4]。醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)采用了不同標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)模型或者實(shí)現(xiàn)方式，因系統(tǒng)的異構(gòu)性以及集成需求的不斷變化和增加，這種點(diǎn)對點(diǎn)的信息交換模式變得越來越復(fù)雜且難以維護(hù)，逐漸不能滿足日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)共享和交換。為解決醫(yī)療機(jī)構(gòu)IT系統(tǒng)“信息孤島”[5-8]問題，醫(yī)院信息集成平臺以面向服務(wù)的體系架構(gòu)(service-oriented architecture，SOA)為基礎(chǔ)，以醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及指南[9]為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)用程序之間實(shí)時交換信息，并可在系統(tǒng)之間相互調(diào)閱。

1 醫(yī)院信息集成平臺架構(gòu)

醫(yī)院信息集成平臺以SOA為基礎(chǔ)，為解決醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)部系統(tǒng)緊密耦合而研發(fā)的集成平臺，是傳統(tǒng)中間件技術(shù)與可擴(kuò)展標(biāo)記語言(extensible markup language，XML)標(biāo)準(zhǔn)、消息服務(wù)等技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，可以消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的應(yīng)用服務(wù)器協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)不同服務(wù)之間的通信與整合。

醫(yī)院信息集成平臺利用強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器技術(shù)及大量工具的最新特性，實(shí)現(xiàn)了跨Linux、UNIX及Microsoft Windows平臺的整合環(huán)境，提供通用的開發(fā)接口和用戶管理接口，并支持應(yīng)用開發(fā)、數(shù)據(jù)建模和匹配、結(jié)構(gòu)化查詢語言(structured query language，SQL)轉(zhuǎn)換以及聯(lián)機(jī)分析處理(online analytical processing，OLAP)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘功能，提供一個完整的平臺，用于功能性、可擴(kuò)展的報(bào)表發(fā)布、數(shù)據(jù)整合以及高效處理的數(shù)據(jù)倉庫解決方案。

平臺整體架構(gòu)采用以微軟SQLServer為中心的技術(shù)架構(gòu)，集成抽取-轉(zhuǎn)換-加載(extract-transform-load，ETL)技術(shù)、OLAP技術(shù)、報(bào)表技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和門戶技術(shù)，有效地保障了數(shù)據(jù)的時效性、準(zhǔn)確性和易用性。平臺整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 醫(yī)院信息集成平臺架構(gòu)圖

2 醫(yī)院信息集成平臺關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心基于符合國際和國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，綜合了醫(yī)療機(jī)構(gòu)主要部門：①業(yè)務(wù)系統(tǒng)，電子病歷(electronic medical record，EMR)、醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system, HIS)、影像歸檔及傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)以及實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)(laboratory information system，LIS)等；②管理系統(tǒng)，醫(yī)院資源規(guī)劃(hospital resource planning，HRP)系統(tǒng)、后勤系統(tǒng)、查詢系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)以及科研系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

采用智能化的雙向數(shù)據(jù)采集工具，將分散在不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)、異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的臨床數(shù)據(jù)，經(jīng)抽取、清洗、轉(zhuǎn)換及元素化后集中存入臨床數(shù)據(jù)中心，同時也為各醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的資源庫服務(wù)。目前數(shù)據(jù)中心主要包括運(yùn)營管理數(shù)據(jù)庫、臨床數(shù)據(jù)庫以及電子病歷非結(jié)構(gòu)化庫三部分。數(shù)據(jù)中心不僅滿足決策支持系統(tǒng)的指標(biāo)庫需求，同時還滿足患者全息視圖的應(yīng)用需求、遠(yuǎn)期業(yè)務(wù)系統(tǒng)直接從臨床數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢的需求以及科研對通用數(shù)據(jù)的查詢需求等。

2.2 ETL過程管理

數(shù)據(jù)集成是數(shù)據(jù)倉庫中的關(guān)鍵過程。ETL過程的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是數(shù)據(jù)倉庫解決方案中極其重要的一部分，ETL過程用于從多個數(shù)據(jù)源提取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，清理數(shù)據(jù)，然后集成這些數(shù)據(jù)，將其裝入數(shù)據(jù)倉庫中，為數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備。

ETL是數(shù)據(jù)抽取(Extract)、轉(zhuǎn)換(Transform)、加載(Load)的簡寫，貫穿了整個商業(yè)智能項(xiàng)目，是構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫最重要的一步。系統(tǒng)通過ETL過程將數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換和整合加載到數(shù)據(jù)倉庫中。ETL設(shè)計(jì)過程中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作大致可以分為數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)聚集和數(shù)據(jù)裝載6步[10]。ETL過程設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 ETL過程設(shè)計(jì)框圖

2.3 企業(yè)服務(wù)總線

企業(yè)服務(wù)總線(enterprise service bus，ESB)平臺以標(biāo)準(zhǔn)形式開放交互服務(wù)，通過中間層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，打斷系統(tǒng)間的緊耦合，使醫(yī)療機(jī)構(gòu)各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信更加原子化及公用化，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的插拔式接入。ESB平臺使用IBM提供的引擎為基礎(chǔ)，以Websphere消息隊(duì)列(message queue，MQ)為主要消息負(fù)載工具，采用多服務(wù)器分布式部署方式，將各個系統(tǒng)連接至平臺后，再通過平臺傳輸隊(duì)列將消息數(shù)據(jù)送達(dá)到目標(biāo)Websphere MQ，目標(biāo)系統(tǒng)從對應(yīng)Websphere MQ中取得數(shù)據(jù)消息，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。ESB架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 ESB架構(gòu)設(shè)計(jì)框圖

3 醫(yī)院信息集成平臺應(yīng)用

3.1 醫(yī)療管理監(jiān)控

醫(yī)生站、醫(yī)囑、EMR以及移動護(hù)理統(tǒng)一集成同窗部署，將原各系統(tǒng)一對一的接口模式改為各子系統(tǒng)面對集成平臺的多對一的接口模式，降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成的復(fù)雜度和業(yè)務(wù)應(yīng)用的維護(hù)成本，同時減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)的工作量和業(yè)務(wù)系統(tǒng)選擇的局限性。集成平臺實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的信息交換整合，使信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)充分的共享，實(shí)時數(shù)據(jù)中心供臨床隨時調(diào)閱，提升服務(wù)效率。同時，平臺對各接口進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)滯后等情況，可及時查找問題根源系統(tǒng)。

3.2 患者全息視圖

患者全息視圖是集成平臺患者數(shù)據(jù)的統(tǒng)一展示，提供患者在醫(yī)療機(jī)構(gòu)各個系統(tǒng)的就診數(shù)據(jù)于一體的可視化集成方案。提供當(dāng)前就診和歷次就診的所有臨床關(guān)鍵數(shù)據(jù)，支持功能的靈活配置、權(quán)限的集中管理及接口的靈活調(diào)用，提供對患者診斷、處方醫(yī)囑、手術(shù)麻醉、護(hù)理記錄、檢查檢驗(yàn)、病歷文書等數(shù)據(jù)一體化呈現(xiàn)，以及歷次就診數(shù)據(jù)對比方案，體現(xiàn)了以患者為中心的臨床數(shù)據(jù)可視化，保證臨床數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、及時且直觀的呈現(xiàn)，輔助提升醫(yī)療互聯(lián)互通的信息化管理。

3.3 互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康

通過自助機(jī)具和手機(jī)客戶端等多種途徑，優(yōu)化支付流程，改善結(jié)算模式。在保障信息安全的前提下，加強(qiáng)與醫(yī)保、銀聯(lián)及第三方支付機(jī)構(gòu)合作，為患者提供多種在線支付方式，減少排隊(duì)等候時間。推動實(shí)現(xiàn)居民電子健康卡、社保卡、醫(yī)保卡等多卡通用和脫卡就醫(yī)，推進(jìn)醫(yī)保異地就醫(yī)直接結(jié)算。自助檢驗(yàn)報(bào)告打印和膠片打印推動了無紙化的實(shí)現(xiàn)，節(jié)約膠片材料成本。

3.4 BI輔助決策

以商業(yè)智能技術(shù)和平臺數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，借助數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機(jī)分析處理和數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)，構(gòu)造醫(yī)療機(jī)構(gòu)輔助決策系統(tǒng)，以報(bào)表和圖表等多種形式從科室、時間、醫(yī)生等多角度、精細(xì)化地展示數(shù)據(jù)，共有報(bào)表233張，指標(biāo)386個，涉及門急診、住院、醫(yī)技工作量、護(hù)理、院感及重點(diǎn)監(jiān)控等10余類。平臺建立完善的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)指標(biāo)分析模型和運(yùn)營監(jiān)控管理模式，有助于各科室和職能部門優(yōu)化資源配置，為調(diào)整管理決策提供參考，提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)的運(yùn)營管理水平，從而提升醫(yī)療機(jī)構(gòu)的核心競爭力。

3.5 運(yùn)營管理

集成平臺整合醫(yī)療機(jī)構(gòu)已有運(yùn)營信息資源，使醫(yī)療機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“人財(cái)物”、“醫(yī)教研”、“護(hù)藥技”管理科學(xué)化、規(guī)范化、精細(xì)化和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)最大程度發(fā)揮醫(yī)療機(jī)構(gòu)資源效能，有效提升傳統(tǒng)HIS的管理功能，從而使醫(yī)療機(jī)構(gòu)全面實(shí)現(xiàn)管理的可視化，并宏觀上展示醫(yī)療機(jī)構(gòu)的運(yùn)營成果、運(yùn)營能力及資產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使預(yù)算管理、成本管理及績效管理科學(xué)化，使得醫(yī)護(hù)分開核算、三級分科管理、零庫存管理、多方支付以及供應(yīng)鏈管理等先進(jìn)管理方法在醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理中的應(yīng)用成為可能。

隨著平臺的建設(shè)與使用，為了更好地了解患者治療過程，對醫(yī)院流程進(jìn)行改進(jìn)，患者治療過程數(shù)據(jù)是集成平臺中不可或缺的組成部分，這部分?jǐn)?shù)據(jù)涉及到患者治療過程中設(shè)備的工程數(shù)據(jù)(質(zhì)量控制數(shù)據(jù)等)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)(設(shè)備檢查收入等)以及流程數(shù)據(jù)(檢查耗時等)等海量、動態(tài)和連續(xù)的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)采集來源客觀、采集數(shù)據(jù)真實(shí)且存儲數(shù)據(jù)有效，從而在現(xiàn)有集成平臺的基礎(chǔ)上達(dá)到對患者行為和設(shè)備評價等進(jìn)行客觀評價。

3.6 患者服務(wù)

通過建立完整的消息重發(fā)與告警機(jī)制，保證了醫(yī)療業(yè)務(wù)的連續(xù)性，減少了醫(yī)療系統(tǒng)故障率，有效地提高了醫(yī)護(hù)人員服務(wù)效率，在業(yè)務(wù)上優(yōu)化了門診流程、改善就醫(yī)環(huán)境，減少患者排隊(duì)輪候時間，提高就診效率和診療質(zhì)量，減少診療差錯率，提高患者就診滿意度[11]。通過平臺信息實(shí)現(xiàn)患者導(dǎo)航、分時就診等，有效控制患者流向，緩解就診壓力。

4 結(jié)語

醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息化建設(shè)的最終目的是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營，精益的管理和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[12-13]。通過醫(yī)院信息集成平臺來代替原來數(shù)量眾多的點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)接口，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息化建設(shè)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)與集成平臺的有效集成與信息共享，實(shí)現(xiàn)臨床信息一體化應(yīng)用，提升工作效率及臨床診療質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)有效監(jiān)管與科學(xué)決策，逐步推進(jìn)智慧醫(yī)院建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。