FHIR數據集成平臺研究及其在連續醫療中的應用*

唐春波，郭文明△，嚴靜東，蔡榮杰，楊小燕

(1.南方醫科大學網絡中心，廣東 廣州 510515；2.南方醫科大學南方醫院信息科,廣東 廣州 510515)

1 引 言

根據調查顯示，國內成人慢病患者占有率非常高，其死亡率高居榜首[1]。連續醫療護理方式在提高慢病患者生存質量，降低患者死亡率，降低醫療費用等方面有積極作用[2-5]。連續醫療依賴診療業務、信息和人際關系的連續[6]，具體實現基于角色間的信息流通。將院內和院外兩類不同診療護理領域的多方信息交互，是構建連續醫療生態圈的基礎。主要有信息流、技術流方面的挑戰。

從信息流看，醫院和家庭之間的診療信息流不能構成一個閉環?；颊咧荒塬@取紙質版出院醫囑、診斷報告等信息。醫生通常用電話隨訪等方式獲取患者院后診療信息。這些方式有易丟失、隱私泄露，執行效率低、可靠性低等缺陷。當患者轉院診療時，醫院和家庭之間信息流的斷裂，進一步影響醫院和醫院之間信息流的閉環。目前，多數研究集中于院間或院后家庭照護系統間的集成[7]，無法為“分級雙環連續醫療”提供一個信息交互平臺。

從技術上看，為解決異構系統集成的語法和語義互操作挑戰[8-9]，選擇HL7的V2、V3作為數據、消息模型，并綁定SNOMED(the systematized nomenclature of human and veterinary medicine,SNOMED )、LOINC(logical observation identifiers names and codes，LOINC)等術語系統。為解決異構分布系統消息通信問題，選擇SOAP(simple object access protocol，SOAP)WebService(大Web服務)為通用規范集成技術，XML為通用數據格式。從實踐來看，基于SOAP的大Web服務是一種緊耦合的重量級協議。其消息的封裝與解析給移動客戶端帶來負擔。HL7 V2標準技術老舊，不容易定制、擴展，消息不適合跨機構傳遞。V3定義了互操作的通用模型，但實例龐大，實施非常困難。在資源緊缺的連續醫療生態圈內采用這些技術和標準以達到數據交互目標，工作量大、效率低、投入大等。

FHIR(快速醫療互操作性資源)是HL7繼V2、V3后推出的標準規范。它將臨床概念細粒度模型定義為“資源”，結構見圖1[10]。資源由元素、敘述和擴展三部分構成。該標準規范具有如下特點：

(1) FHIR是面向開發者人員的：FHIR采用XML、UML等標準構建數據資源集合，以Web技術為通信基礎標準。開發者熟悉這些技術，容易上手。

(2) FHIR是面向Web的：FHIR采用REST(representational state transfer，REST) WebService構建分布式資源數據集成機制。

(3) FHIR是面向移動終端技術：REST API技術支持構建輕量級移動客戶端，非常適合院外移動健康護理。

FHIR標準是云計算、物聯網、移動醫療等技術、概念融合產生的適合于當代醫療信息化的一個新規范。

圖1 FHIR的資源結構

FHIR定義了三個與術語相關的資源來管理術語編碼系統的值集、術語概念間的映射和系統的命名空間。能支持與必要的術語系統進行相互引用，解決資源中涉及到的疾病、藥品、觀測指標等語義操作問題[11]。

本研究首先對平臺的關鍵技術和方法進行分析，并設計基于FHIR標準的數據集成平臺簡略架構。其次分析平臺的應用情景以及實際的布署環境和效果圖。最后指明設計方案的缺陷和不足，并提出進一步的研究方案。

2 方法

數據集成平臺涉及的邏輯功能組件多。在此，選擇幾個關鍵的組件進行研究。

2.1 資源模型的本地化

參考其它標準使用，對FHIR標準進行本地化處理，進而支撐連續性醫療數據集成平臺的搭建[12-13]。以Patient Resource為例，本地化一個資源，其示范見圖2：

圖2 FHIR的橫型本地化

其中，Patient Resources的name標簽添加FormerNameExt屬性以標識患者的曾用名，主要用于患者的交叉索引獲取完整的診療信息。添加PhysicalInformation Out屬性標記患者帶出院外的診療資料(如病歷、膠片)，該屬性用于提示醫生患者院外擁有的診療信息，非常適合院外診治活動。連續醫療領域的核心信息模型，如醫生、臨床報告、患者管理等“資源”均需進行一定配置，這里不一一舉例。

2.2 V2、V3、CDA等消息轉化為FHIR對象

當前醫院的醫療信息系統采用的都是非FHIR標準格式的信息模型，故當信息發送到數據集成平臺時需進格式轉化。轉化過程采用ETL(extract-transform-load，ETL)模式[14]。

以V2消息為例。平臺輸入適配器從外部接收需存入平臺的V2消息，信息提取器(V2.model.extractor)對其進行內容的提取，并使用XML解析編碼類將V2格式轉化為XML形式的數據結構。FHIR的適配器包含映射、過濾兩個組件。映射組件將V2的XML 格式數據轉為FHIR 資源的XML模型，該過程有個Validator類來驗證FHIR XML模型的有效性。過濾組件則進行數據清洗，保持轉化前后的數據一致性。當轉化為FHIR的XML格式時使用EMF(Eclipse Modeling Framework)框架[15]進一步轉化為FHIR類模型(POJO對象)，最終寫入數據庫。見圖3。

V3、CDA等其它的消息轉換過程類似。需要注意的是要申明需轉換消息的版本信息以使轉化順利進行。

2.3 安全邏輯類

數據集成平臺通過廣域網和其它系統進行對接，容易被黑客等攻擊。平臺采用SSL/TLS方式對HTTP進行安全增強外，并充分利用HTTP請求的Referer屬性以防止外連接。為此提供了http://******.edu.cn/Frame/Login.htm和http://******.edu.cn/Frame/MainDefault.aspx?uid2=*****作為可靠的請求頁面。同時為患者添加群、組兩個字段，即PatientRepSafe=(S,G,F)，其中S代表其它安全字段集合如角色，技術級別等。一般G和科室或者疾病對應，F則對應群里面的組。只有滿足G、F字段的醫護人員才能對患者的診療信息進行操作，這可以保護患者的隱私和信息安全。

2.4 FHIR對象數據存入數據庫

當非FHIR格式的消息轉化為FHIR類對象時，FHIR 構造器運用FHIR Java 參考實現(標準Java庫實現FHIR)生成FHIR序列化的數據結構(XML or JSON)存入數據庫。

其余邏輯類包含：(1)訪問與交互模塊。支撐可靠的Web服務客戶端，用戶能夠安全可靠的訪問資源并進行交付操作。

(2) 面向服務的應用程序接口(SOA API)。充分利用HTTP的可靠性和簡化的CURD交互風格以及可緩存的能力，提高交互的效率。

(3)業務流程管理模塊?？梢钥焖佟⒑啽闱也婚g斷的修改和補充成新的業務流程。能夠縮短服務集成的周期并降低投入。

圖3 系統架構模型

3 平臺實施與驗證

3.1 數據平臺在連續醫療護理生態圈的應用場景

連續醫療是醫生和患者從院內到院外的一個診療活動過程，并伴隨診療信息的流轉(含紙質版)。電子化形式的信息流轉見圖4。

圖4 數據集成平臺在連續醫療中的應用場景

過程如下：

(1) 患者在醫院配合醫生進行診療，產生個人診療信息，存儲在院內。

(2) 需連續診療的患者出院后，醫生將其信息推入院后云服務平臺。

(3) 醫生在家庭為患者進行診療，通過移動終端訪問平臺中的診療信息輔助診斷。

(4) 醫生將院后診療信息寫入PHR后推入院后云服務平臺。

(5) 平臺中診療數據供有權限醫院醫護人員和患者使用。

其中(1) 和部分(4)過程主要通過局域網(LAN)完成信息的傳輸，(2) 、(3)、(5)和部分(4)則通過廣域網(WAN)進行通信。通過這個院后數據集成平臺，患者在醫院和院外的診療信息形成一個閉環，為醫生提供完整的診療信息。不僅能提高診療質量和效率，還方便患者本身隨時了解自身的健康狀況。

3.2 平臺的應用實例

實際的數據集成平臺搭建在Window Server 2012系統(RAM為128GB)上，Web服務器為Tomcat 7.0.72。其實際效果見圖5：A圖為電腦端采用搜狗游覽器的顯示效果；B圖是移動客戶端的顯示效果，其環境為Android 4.0。試驗平臺布署在南方醫科大學網絡中心，與其對接的有南方醫院等機構。平臺試用三個月期間，相關科室醫生和患者均使用滿意。平臺能夠為院內外的醫生提供患者院內外診療信息，明顯提高其在院外診療服務的質量和效率。能夠支撐患者隨時隨地獲取診療信息。

圖5平臺支撐的客戶端使用效果，其中A為醫生使用電腦訪問平臺數據；B為移動終端訪問患者平臺內的診療信息

Fig5Theclientuseeffectsupportedbyplatform.theAisdoctorsusecomputeraccesspatient’sdiaguosisandtreatmentdatainplatform:andBusemobileterminals

4 討論與結論

針對連續醫療護理中，醫院和家庭的診療信息流無法閉環的挑戰。采用基于RESTful WebService 的 FHIR標準規范構建數據集成平臺連接各系統。由于使用FHIR作為核心的信息模型，擴展部分即本地化的一些屬性，會帶來語義無法統一問題。同時我們發現當醫生在院外為患者診治時，治療藥物的獲取方式是另外一個挑戰。目前設想的是由醫生和患者共同決定藥品提供商和物流提供商。這需要將兩個提供商的服務信息注冊到數據集成平臺，以供醫生和患者協商選用。其中涉及到的物流和信息流是下一步的研究方向。

本研究采用FHIR作為信息標準搭建平臺，與V2和V3相比，其數據細粒度更適合臨床信息的表達，并且實施快捷，資源投入較少。而以RESTful WebService為服務集成和應用機制能減輕移動終端的負擔。上述優勢使該數據集成平臺能夠很好作為醫院和醫院外醫療護理信息系統間相互溝通的橋梁，支持連續性醫療護理高效安全可靠的進行。