20110419-100 基于异构系统医疗信息集成的研究与进展

基于异构系统医疗信息集成的研究与进展 许庆① 徐静② 耿庆山①③ * 周毅②④ *基金项目：广东省科技 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目（项目编号：2010A030500011） 通讯作者：南方医科大学生物医学 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，510515,广东省广州大道北1838号 ①南方医科大学生物医学工程学院，510515,广东省广州大道北1838号 ②中山大学中山医学院生物医学工程系， 510080， 广州市中山二路74号 ③广东省卫生厅，510060 , 广东省广州先烈南路17 ④广东现代医院管理研究所，510180，广东省广州市越秀区惠福西路123号 摘 要 医疗卫生领域信息系统种类繁多、数据库结构各异、信息 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 不统一等 原因造成不同系统间信息交互困难。本文从异构系统的概念出发，介绍了异构系 统的异构特性，通过对系统集成架构的发展历史、企业应用系统集成方案的分类 以及分布式集成技术等多个角度的分析，指明 SOA的系统集成架构、Web服务企 业应用系统集成方案以及 Web Service的分布式集成技术是当前系统集成方向的 热点问题。最后讨论了利用 WMB和 WMQ技术实现这种以 SOA为理念，以 Web为技 术的集成方案和利用该技术实现的成功案例。 关键词 医疗异构系统 信息集成 SOA WMB\WMQ 1 医疗卫生信息化的现状和问题 随着国内医疗卫生信息化的发展，除乡镇级别医疗机构外，大部分医院均实 现了不同程度的信息化，少数医院已经实现了全院的信息化建设，国内医院信息 化建设呈现两头小中间大的状况，信息化成为现代医院发展的必然趋势[1-3]。医 院信息化已经从以“医院管理为中心”的医院信息系统（Hospital Information System，HIS ）向以“病人治疗为中心”的临床信息系统（Clinic Information System，LIS）进行转变。信息化建设使医院的工作效率、经济效益和社会效益 得到了显著的提升。但是，医院信息系统产品多样和医学信息化标准不统一已经 成为医院信息化建设的主要瓶颈[4]。 医院信息系统数量多且功能繁杂。医院信息系统作为最复杂的企业级信息系 统，有着自己独有的特点。医院信息系统包括医院信息管理系统（HIS）、图像 的存储与传输系统（Picture Archive Communications System ,PACS）、检验 信息系（Laboratory Information System ,LIS）、电子病历系统（Electronic Medical Record ，EMR）等，这些系统不可能完全由一家 IT 公司进行开发；同 时，医院信息化本身的过程又是渐进的、分散的,不同产品的数据格式、数据表 达以及信息交换等都需要进行必要的整合。“信息孤岛”[5]的存在对医院资源和 信息的共享和集成带来巨大阻碍，严重阻碍医院信息化的进一步发展。 医学信息化标准不统一成为制约医院信息化进程的另一瓶颈。医院信息系统 大多没有基于标准开发。没有医学信息的标准化，软件产品的大范围推广都很困 难，部门之间的信息交换难以实现[6-7]。当不同厂商的信息系统产品进入同一家 医院时，它们之间的信息交换与共享，以及与医院原有系统的交互变得更加困难。 标准化建设是一项庞大而复杂的系统工程，必须统一领导、统筹规划、各方参与、 分工合作进行。我国医学信息化标准问题在短期内难以得到根本解决。在很长一 段时间内，仍要解决标准不同的信息系统集成的问题。 总的来说，医院信息系统的产品繁多的特点以及和标准化等问题所造成的 “信息孤岛”，迫使信息系统集成成为医院信息化过程中面临着一个迫切和重要 的问题。医院环境下，如何去解决异构系统间的集成问题，采用何种集成方法就 变得非常重要。 2 医疗信息系统集成研究现状和一般方法 一般说来异构系统的异构性主要体现在六个方面：（1）计算机体系结构的 异构；（2）基础操作系统的异构；（3）开发语言的不同；（4）数据库管理系 统的异构；（5）数据格式的异构；（6）网络 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的异构。 2.1 异构系统集成架构的发展历史 企业级应用架构的发展经历了三个阶段：（1） 独立应用系统；（2）企业应用集成（Enterprise Application Integration， EAI）阶段；（3）面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA） 阶段[8]。 20世纪60至70年代，企业应用处于独立应用系统阶段。企业应用是一种简单 设计，其目的用来替代重复性劳动。大部分是独立的系统：有独立的数据库、应 用服务器、用户界面。但是，随着业务和信息的不断扩展，独立应用系统逐渐不 能满足企业对 IT的需求，主要表现在（1）建立新的应用系统的时候需要重新建 立一套新数据库，不同系统之间的相似数据不能重复利用，造成大量的信息冗余； （2）系统内有相似功能重复设计，相似功能存在于多个系统中，造成人力、物 力、财力浪费。 20世纪80至90年代，软件公司和集成商意识到企业应用集成的价值和必要 性。企业应用集成（EAI）是集成不同平台、不同方案构建的异构应用集成的一 种方法和技术。它的目标是：实现各个分离的系统间的相互通讯，消除信息孤岛， 实现信息的共享。从架构上看 EAI的实现有两种方式：Hub/Spoke方式和 Bus方 式[9]。Hub/Spoke 方式的弊端在于只有一个代理中心，当连接的应用种类增加或 者消息量增大时，代理中心的性能将成为整个系统的瓶颈，使系统的可扩展性变 得困难。而 Bus 结构使用一个中心总线，应用程序通过适配器（Adapter）将消 息发送给总线，总线负责消息的路由，接受方的应用程序也有自己的 Adapter来 转换接受到的消息。在 Bus结构中，加入新的应用变得很简单，可扩展性得到很 大的提高，但是应用程序方因为要附加适配器使得的负担加重了。 进入二十一世纪，IT技术不断发展，企业对信息技术的速度、灵活性以及对 变化的适应性越来越重视。灵活的业务流程决定了信息系统的架构也必须是随机 应变，在这种背景下，人们将视野转向更加先进的企业集成架构：面向服务的体 系架构（Service-Oriented Architecture，SOA）[10]，它是一个组件模型，着眼 于日常的业务应用，并将他们划分为单独的业务功能和流程（服务。SOA使用户 可以构建、部署和整合这些服务，且无需依赖应用程序机器运行计算平台，从而 提高业务流程的灵活性。 SOA具有两大优点：灵活性和敏捷性。可以对不同功能模块和系统进行集成， 并对变化的业务需求做出及时反应，这恰恰是医院信息环境中需要解决的问题。 从对已有方法的比较和实际的应用来看，采用 SOA进行系统集成具有很大的应用 优势。 2.2 企业应用系统集成方案的分类 确定集成架构后，接下来的工作是确定集成 方案，集成方案分类主要有[11]：（1）传统的集成方案；（2）基于平台的集成方 案；（3）基于 Web 服务的集成方案。 传统集成方案包括点对点集成、基于消息代理的集成、基于组件的集成、基 于中间件的集成。在某些方面，传统集成方案可能是一个最佳的解决方案，如两 个系统通过访问对方开放的接口进行信息交流，采用点对点的集成是一个快捷而 又投资成本小的方案。但是随着系统的增多，采用点对点的连接将形成一个非常 复杂的网状结构，这时就需要考虑采用消息代理或中间件平台来实现。但是，无 论哪种方案都是一种特定的解决方案。它们所采用的技术方法都特定于应用系统 和软件厂商，使用专有的技术，而不是开放的标准，使得不同集成技术实现的医 院应用集成系统之间不能互操作。 针对传统集成方案存在的复杂度高、各系统的耦合度高、对原有系统改动大 等缺点，提出了构建一个统一集成平台来集成各个应用系统的方案。集成平台与 各个应用系统之间形成一种星形的拓扑结构，各系统之间的信息交换通过各自开 发的适配器并由集成平台统一控制管理。各应用系统只需与集成平台集成，减少 了应用系统之间集成的耦合性，并且集成平台提供配置工具、监控工具等，提高 了系统集成的可维护性；还定义了多种接口，并支持 HL7标准化的连接，使之更 加符合国际标准。但是采用这个方案也存在不可克服的缺点：(1)需要构建一个 功能强大且费用昂贵的应用集成平台；(2)使用私有化的技术来连接医院的各个 系统，加之使用的消息传递方式等因素，使该方案不适合跨院际的应用集成。 为了解决跨院级的信息集成，提出了应用系统间应该走向一种互为服务关系 的道路。Web服务是近几年提出的一种新的面向服务的体系结构，为企业应用集 成技术提供了新兴的动力，是 SOA 的具体实现[12]。运用 Web Services 技术来实 现分布式企业应用集成系统将有助于解决分布式异构系统之间的企业应用集成 技术的不足。目前我国的 Web Services 在企业应用集成虽然取得一些进展，但 仍处于初级阶段，国内大部分企业尚未将 Web Services 技术纳入 IT 部门的技术 架构。因此，对于国内的开发人员来说，很有必要在研究 Web Services 技术的 基础上，对分布式集成技术进行一下回顾，并探索适合我国企业现状和未来发展 需求的 SOA方案。 2.3 分布式集成技术 目前在解决应用系统集成领域内，已有一些比较成熟的分 布式集成技术，例如：CORBA、COM／DCOM 和 EJB 等，并取得了广泛的应用，但 和新的分布式应用技术相比，有的实现复杂，有的受很多方面的限制[13]，但这些 方法都不能在较大程度上降低系统间的耦合度。 Web 服务技术正是为了解决分布式计算如何在因特网上高效率的运行这个问 题而产生的，现在各大公司对 Web服务的提供支持，Web服务成为真正实现应用 集成的较好解决技术，它是 SOA的具体实现。Web Service有两层含义：第一， 指封装成单一实体并发布到网上的功能集合；第二，指调用这些功能所获得的服 务。一个完整的 Web Service 除了其实现代码以外，还包括它的接口定义。接口 通常描述了该 Web Service 的功能和使用方法，客户端通过接口来调用 Web Service，Web Service 之间还可以组合成新的 Web Service[14-15]。Web 服务体系 结构是基于：服务提供者、服务注册中心和服务请求者)的交互操作。交互涉及 三个操作：发布、查找和绑定；三个核心技术：简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol，SOAP）、Web服务描述语言（Web Service Description Language， WSDL)和统一描述、发现和集成 (Universal Description、 Discovery and Integration， UDDI)[16]。 ①服务提供者（Services Provider）：从业务角度看它是指服务的所有者 它将自己的服务（包括功能和接口）进行一定描述并发布到注册服务器上，并且 对使用自身服务的请求进行响应。在发布操作中，它需要通过注册服务器的身份 验证，才能对服务描述信息进行发布和修改；②服务注册中介（Service Registry）：这是可搜索的服务描述注册中心，提供搜索服务。服务提供者在此 发布他们的服务描述。在静态绑定开发或动态绑定执行期间，服务请求者查找服 务并获得服务的绑定信息；③服务请求者（Service Requester）：从体系结构 上看它是指查找和调用服务的客户端应用程序，它利用 Service Registry 查找 所需的服务，然后通过分析从 Service Registry 中得到的服务绑定信息，对自 己的系统进行相应配置，进而远程调用 Service Provider 所提供的服务。 3 基于中间件技术的 SOA 集成方案选择与研究 3.1技术与方案的介绍 从应用系统集成架构的发展历史来看 SOA 是目前企业应 用集成领域最先进的体系结构，并得到了 IBM、BEA等众多 IT厂商的支持，并推 出了相应解决方案和相关产品，已日益成为行业应用集成标准。SOA 很适合于应 用在分布式、松耦合、异构平台的数字化医院，它充分利用已有的软件资源，彻 底解决“信息孤岛”的问题。所以，采用 SOA 框架信息化企业或构建数字化医院 是实现信息资源整合的最佳选择[17-18]。 企业服务总线（Enterprise Services Bus，ESB）是构建基于 SOA 解决方案 时所使用基础架构的关键部分，是由中间件技术实现并支持 SOA的一组基础架构 功能。WMB本质上就是一种服务“企业服务总线”的产品，它构建于 WMQ之上， 通过提供对多种平台、语言、协议和传输方式的支持，帮助客户迅速部署企业服 务总线，整合遗留应用，是构建 SOA架构的信息传输龙骨。WMB不改变应用的基 础数据生成，采用方便快捷的编程方式提供消息路由、格式转换、服务封装等功 能为企业互联提供了方便、快捷、安全的平台。而 WMQ为用户和应用开发人员提 供了一种直接，简单的手段以实现应用系统在不同操作系统平台之间稳定可靠地 传递，交换重要的数据和信息，确保消息不丢失/不复传。 SOA的相关核心技术还有 Web Services技术。从应用系统的集成方案的分类 来看，与传统的集成方案相比，基于 Web Services 的企业应用集成的优势重主 要有：(1)在接口统一方面，对应用系统接口进行统一封装，避免了资源的重复 部署；(2)在集成机制方面，为集成双方提供了一种松散耦合的机制，任何需求 方只需理解一种通用的对象接口，就可以集成并调用现有的 Web Services；同 时，即使在日后的运作过程中，当 Web Services 产生了接口上或是功能上的更 改，集成调用方也可以通过 Web Services 的描述性文档(WSDL)，及时地发现并 适应这样的更改。(3)在信息发现方面，Web Services 的面向服务架构中的 UDDI 注册中心，以 Web Services 的方式存放所有商业实体的信息和交互参数，企业 可以通过自发的无人参与的方式，发现并且集成新的商业合作伙伴及其提供的新 的 Web Services[19-20]。 3.2 应用举例 中山大学附属第一医院通过 MQ 实例的应用详细阐述了该医院在 重症监护系统与 HIS 系统之间的集成[21]。ICU 和 HIS系统之间交换信息是通过 MQ 的消息机制实现的，他们之间没有建立任何连接。原型系统基于 SOA 架构的 Web Service的方式实现相关的信息交换，通过 Web Service的方式将需要的信息以 标准的服务方式进行包装。其优点在于信息系统自身没有进行直接的物理连接， 其次，系统进行更改时，只需要将 Web Service 联入信息平台，信息系统不需要 更改，做到了系统之间的松耦合集成。郭天文在他的一篇 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 里，结合当前流行 的 XML、MB\MQ、WebService、等技术，搭建企业基础信息交互平台，为总公司 基础信息平台如何与子公司共享和同步提出了解决方案。目前各个单位的基础信 息交换平台运行稳定，它的成功搭建，降低了各系统基础信息的维护成本，保证 了基础信息的统一性、正确性，提高了基础信息的维护效率，为企业其他系统的 稳定运行提供了可靠的基础。 4 总结与展望 医院信息系统的发展是信息化发展的必然。本文从当前医疗卫生信息化的现 状和问题着手，指出异构应用系统集成是当前医院信息化过程中的一个迫切而又 重要的工作。结合异构系统的概念、异构系统集成架构的发展历史、企业应用系 统集成方案的分类以及分布式集成技术等多个方面的阐述，得出医院信息系统集 成中当前的热点模式：将 HL7标准引入到信息的消息交互中，借助一些中间件产 品，例如：WMB和 WMQ，采用面向服务架构（SOA）的模式和 Web服务的集成方案 来实现医院环境中，信息系统多而复杂、信息交互困难等众多系统集成问题[22-23]。 另一方面目前国内利用 MB和 MQ实现系统的集成有很多的成功案例，但是由 于涉及到一些企业核心的利益，关于这方面的文献不多，针对此现状，从理论研 究的角度探讨实现的可行性和方法将对广大的集成工作者提供一个思路。 参考文献 [1] 王军，李海渊，孟玉昆，等.医院信息化建设应把握的几个问题[J].中国数字医 学,2007,2(3):21-23. 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