地市級三甲醫院信息平臺建設探討

周 毅 廖 廓

(湖南省湘潭市中心醫院信息科 湘潭 411100)

1 引言

隨著信息化的不斷發展，醫院信息系統建設遇到瓶頸，越來越多的系統需要共享和交換數據。無論是臨床診斷，還是運營和管理都需要輔助決策系統的支持。原衛生部在2011年發布《基于電子病歷的醫院信息平臺建設技術解決方案》，由于種種原因未引起足夠重視，近3年來隨著對信息互聯互通的要求越來越高，眾多醫院開始重視平臺的作用，特別是許多北上廣和沿海發達地區醫院參與美國醫療衛生信息與管理系統協會(Healthcare Information and Management Systems Society，HIMSS)評級，使信息平臺[1]的建設成為熱點。

湘潭市中心醫院自2000年啟動建設信息系統以來相繼建成醫院信息系統(Hospital Information System，HIS)，檢驗信息系統(Laboratory Information System，LIS)，醫學影像存儲與傳輸系統(Pictures Archiving and Communication System，PACS)，電子病歷系統(Electronic Medical Records，EMR)4大系統以及合理用藥、心電、超聲、體檢、自助等諸多系統。各個系統起初是獨立開展業務，逐漸由于臨床需要大多數開始和HIS做點對點的接口，不同時期、階段所做的接口方式各種各樣，有視圖、中間表、存儲過程、動態庫、Web Service等。眾多的接口維護困難，消耗HIS資源，容易造成數據庫的死鎖和某些業務的中斷。因此需要建設統一的信息平臺來整合眾多標準[2]不一的接口。此外醫院以往的信息化建設往往只注重數據的采集和存儲，未足夠重視管理和利用。新的電子病歷分級評價標準增加數據利用的角色，醫院信息互聯互通標準化成熟度評測也更加強調數據的共享和交換[3]，醫院需要對業務系統產生的大量數據經過清洗后存儲到數據中心。醫院的運營管理決策、臨床輔助診斷、教學和科研都需要臨床數據中心的支持。

2 信息平臺總體架構設計

2.1 系統環境

在4臺IBM3850宿主機上利用虛擬化技術VMware將硬件資源整合，共16個CPU、256核、1 024內存、20T硬盤，按需分配給各個應用，保證系統的高可用性和運行速度。操作系統為Windows2012server，數據庫使用目前最成熟的Oracle11G，利用JAVA技術開發平臺的各種應用系統和接口程序。

2.2 功能架構

按照《基于電子病歷的醫院信息平臺建設技術解決方案》、《醫院信息平臺應用功能指引》等文件，結合醫院信息化實際情況，設計醫院信息平臺總體功能架構[4]，見圖1。

圖1 醫院信息平臺總體功能架構

3 實現方法

3.1 信息集成平臺

3.1.1 概述 基于面向服務架構(Service-oriented Architecture，SOA)，遵循國際醫療健康信息交換標準HL 7,支持跨平臺功能windows、linux/unix等，通過集成平臺，建立標準化的交互體系，從生產系統、分析系統、接口交換等各層面都能夠產生標準化的數據和消息[5]。對所有接入的系統提出標準化和改造要求，將以往分散在各個業務系統中的信息交換整合到信息集成平臺中，見圖2。實現醫院各科室、職能部門之間信息的互聯互通，優化醫院服務[6]流程。

圖2 集成平臺

3.1.2 信息集成引擎 信息集成平臺的核心，承擔數據和消息的通訊以及傳輸功能，行業內最佳實踐是基于企業服務總線(Enterprise Service Bus，ESB)的方式，在服務的提供者和調用者之間搭建一個中間層，所有服務都連接到該層，將業務邏輯從運行應用程序的端點轉移到集中化、松耦合、動態執行的中間層，從而簡化應用系統隨業務變化而更新的過程[7]，解決傳統點對點模式連接所產生的許多問題，降低操作成本。使用集成[8]引擎實現系統間解耦合，避免信息系統綁架風險，使醫院掌握信息化主動權。

3.1.3 一體化開放平臺 針對第3方接入展開一系列的操作，包括對第3方開發者的授權、審核、接入環境的配置及具體操作。一體化開放平臺為第3方提供基礎技術文檔、平臺規則、接入指南、應用程序接口(Application Programming Interface，API)測試工具、錯誤代碼自查工具、bug反饋支持等。開放平臺的文檔由后臺從數據庫中提取關鍵信息而生成，可從后臺管理系統修改和刪除并同步更新到前端的文檔顯示界面。第3方開發者賬號申請和審核完成后，首先接入測試環境，測試順利通過后可接入正式環境。

3.1.4 一體化服務管理平臺 通過與信息集成引擎的對接可對各業務系統之間的交互內容、標準、規范、權限進行有效限制和管理，從而實現各業務系統之間的交互有效規范，確保安全性、有效性和可靠性。一體化服務平臺對集成平臺服務的生命周期進行管理，能夠對服務進行在線測試，對服務及其子服務進行新增、查看、發布、修改、刪除，減少接口的不必要調用以及協調廠商到現場溝通、聯調的復雜性。

3.1.5 一體化服務監控平臺 采用5層分布式結構設計，分別為數據采集層、緩沖層、處理層、存儲層和展示層。數據采集層負責采集各類原始數據并將采集到的事件和性能數據推送到緩沖層，處理層定時從緩沖層中提取進行分析處理，完成后將數據再推送到存儲層，展示層定時調用存儲層的查詢服務完成查詢并展示。如果在分析[9]處理的過程中產生告警，如某時刻某系統上傳數據持續過大，某個計劃中的數據同步沒有完成或某個業務系統中的數據交換失敗，監控平臺會將告警信息通過SOCKET推送到客戶端界面并短信通知管理人員。監控平臺至少包括平臺架構、服務交互、MQ，服務器、數據庫、網絡、異常監控，隨著需求變化還應不斷增加完善。

3.1.6 集成平臺接入包 包含信息數據標準化及規范、信息傳輸標準化及規范、信息交換格式標準化及規范等，支持國際、國家和行業標準。集成平臺接入包是信息集成平臺的重要組成部分，通過MQ的交互形式將交互數據傳送到需要數據的系統，業務[10]系統一次提供，重復使用，由平臺完成標準化、分發、組合的工作，充分實現接口復用和系統間的解耦合。MQ消息傳輸方式通過底層數據解耦合、增加冗余、雙機熱備、負載均衡等各種方式能夠降低HIS數據訪問量，使HIS效率、性能大大提升，為以后應用系統的擴展和新增降低風險。

3.2 醫院大數據服務平臺和數據中心

3.2.1 數據接入引擎 將醫院各個業務系統的數據取出，經過提取-轉換-加載(Extract-Transform-Load，ETL)建立標準結構的數據倉庫[11]，為數據分析做準備。在ETL過程的最佳實踐中數據操作大致可分為6步：數據抽取、驗證、清洗、集成、聚集、裝載。數據抽取捕獲源數據，數據驗證包括屬性的有效值、屬性在相關環境中的有效性，數據清洗是合并、類型和格式轉換、再分離，數據集成是將多個數據源聯合成統一的數據接口，數據聚集是收集并以總結形式表達信息，數據裝載即將數據移至中心數據倉庫的目標表。

3.2.2 數據中心 隨著電子病歷應用程度深入而不斷發展，其構成可分為3大部：運營管理數據庫、臨床數據庫、電子病歷非結構化庫。其中運營管理數據庫主要以醫院運營管理為核心而設計和建設的數據中心;臨床數據庫主要以患者為中心，在醫院范圍內制作的終生縱向多媒體記錄包含患者所有臨床數據[12]，可集成院內各科室級臨床信息系統(如醫囑、病歷、檢驗、心電、超聲)，實現所有臨床診療數據的整合與集中展現。運營管理數據庫和臨床數據庫一般存儲結構化數據，電子病歷非結構化庫一般存儲非結構化數據。數據中心的作用是為醫院運營決策支持系統、科研檢索系統提供數據，同時也為醫院互聯互通評測提供共享文檔數據集。

3.2.3 商業智能引擎 以一致性、標準的結構整理分類數據，實現數據整合，對整合的數據進行聯機分析處理(Online Analytical Processing,OLAP)建模，進行數據挖掘、數據鉆取、權限管理和多維報表展示。OLAP是醫院數據中心數據展現和分析的主要手段，用戶通過瀏覽器快速訪問各種可能的信息視圖，易于根據不同的分析指標測量值做出快速的摘要整理分析，洞察數據蘊涵規律。商業智能引擎能夠從不同維度對數據進行應用，如可從時間維度、患者視角、藥品維度等對同一個數據進行檢索和分析，也可為某一特定的應用提供專用主題。商業智能引擎報表展示能夠基于業務流程的不同角度分析出該報表數據不規范問題，實現基于維度的下鉆，基于數據粒度鉆取到科室、醫生等深層次數據。基于目前指標數據情況預測該業務流程走向，找出影響該業務流程最高權重的影響因素。

3.2.4 運營決策支持系統 包括日常運營基本監測、住院患者醫療質量與安全監測以及門診[13]，處方、住院、手術情況和抗菌藥物使用、醫保費用、藥占比等。通過整合醫院不同業務系統、不同來源的醫療臨床數據和管理數據，構建統一的綜合管理數據分析平臺，適時監測基本運行指標、住院患者病種、單病種質量、重癥醫學質量、合理用藥、感染控制6大類等級醫院評審中規定的指標，實現統一上報，能夠靈活地支持數據重組，利用界面展示工具快速產生所需報表，為持續改進和保證醫療質量提供數據和技術支撐，不僅在PC端實現，在移動端也能展現。

3.2.5 科研系統 對接入醫院業務系統的多元異構海量臨床數據進行獲取、存儲、處理與分析，構建單病種知識庫、醫學知識庫、分析模型庫等，同時提供數據樣本資源管理、預測及決策模型、數據分析算法庫、應用開發工具集等多種服務，為開展醫療大數據應用研究提供工具支持。科研平臺實現分布式文件存儲、分布式計算，具備容量動態擴容和容災能力，以及醫學數據多層次、多維度的安全保護措施。科研系統包括病歷的后結構化服務、基于語義的檢索、科研項目及數據管理、科研隨訪。病歷的后結構化處理是醫療大數據處理的核心，是在臨床大數據整合的基礎上結合語義分詞、深度學習技術將非結構化數據中蘊涵的信息進行挖掘，提取癥狀、結果集、陰陽性等關鍵信息，滿足臨床深層次的科研需求和數據分析。基于語義的科研檢索提供快速歷史病歷檢索、查看患者全息視圖及數據審批和導出，滿足回顧性和前瞻性的科學研究，提高科研效率。科研項目及數據管理提供便攜式課題管理、課題周期管理、CRF表單快速填寫、文獻及論文管理，幫助科教部門跟蹤科研全過程及預期產出。科研隨訪提供隨訪方式、隨訪ECRF表單等功能，協助科研工作者和醫生方便快速采集隨訪數據。

3.3 主數據管理平臺

3.3.1 主索引 根據醫療業務分析管理需要，采用復雜的算法對患者基本信息進行識別，利用概率統計學理論對主索引信息進行驗證和判斷，生成全院唯一的主索引，提供主索引的歸并、反歸并、人工處理功能，見圖3。主索引的基本原理是根據患者信息生成主索引號，使用主索引號貫穿整個信息平臺上的所有業務系統，主索引系統再通過主索引號關聯業務系統的歷史數據，最終實現所有信息的互聯互通[14]，解決業務系統存在的信息孤島問題。主索引算法還能判斷不同業務系統中同一職工、同一科室，主索引系統也存儲著同一職工、同一科室在不同業務系統中的關聯關系。

圖3 主索引管理系統

3.3.2 主數據 主要由值域管理和數據字典管理構成。值域指值域名稱和代碼在業務系統中的對應關系，如性別、國籍等。數據字典是數據庫的重要組成部分，存放主索引數據庫有關信息，包括主索引數據庫中所有模式對象的信息，如表、視圖、索引、簇等。主數據管理創建并維護整個醫院主數據的單一視圖，保證單一視圖的準確性、一致性和完整性，規范統計口徑，從而提高數據質量，實現全院基礎數據的同步和匹配，如臨床術語、服務單元、檢驗項目、檢查項目、醫囑、藥品信息、手術代碼、診斷代碼等。

3.4 門戶集成平臺

包括單點登錄和門戶集成。單點登錄統一管理和驗證來源用戶的權限，通過后臺的映射和權限隧道傳遞技術實現單點登錄，不必再登錄門戶整合的其他應用系統，同時支持第3方驗證，有效提高安全和效率。門戶集成將各種應用系統、數據、信息資源統一集成到醫院門戶下，根據每個用戶使用特點和角色將不同數據源獲取到的零散信息和數據聚集成一個完整的界面呈現給用戶，可以個性化設置，在一個界面框架自由切換和應用不同系統。

4 建設步驟與效果

4.1 步驟

醫院信息平臺建設技術高、難度大、周期長、投資多，其建設的成敗不僅關系到醫院信息化的持續發展，某種程度上來說還影響到醫院業務的正常開展，屬于醫院重大決策。醫院分3階段進行平臺建設，首先建設集成平臺，大數據服務平臺中的臨床數據中心和主數據平臺，然后建設其余部分，數據接入引擎、商業智能和運營決策支持，最后建設科研管理系統和門戶集成平臺。醫院信息平臺建設是一項復雜工程，在不斷推進的過程中勢必會對現有的業務系統進行升級和改造，溝通與協調在其中發揮著重要作用。信息管理部門是總牽頭部門，全院各個業務科室和職能科室配合。為達到數據集成和完整有效利用的要求，對業務流程會有不同程度的更改，業務系統也會隨之產生變化，需要所有相關科室從醫院整體利益出發做出相應改變。信息平臺項目是否成功，業務系統是基礎。平臺整合醫院各個業務系統，其自身的承受能力和穩定性顯得尤為重要，從規劃建設平臺開始就需要引起高度重視，在實施過程中要不斷進行壓力測試。

4.2 實施效果

通過信息平臺的建設，將以往各個系統一對一的接口模式改為各子系統與集成平臺多對一的接口模式，降低業務系統集成復雜度及維護成本，減少業務系統開發工作量，同時也避免將來選擇其他業務系統的局限性。通過建立標準的數據交換和集成將以往分布在各個業務系統之間的信息交換整合到集成平臺，實現醫院各部門之間的互聯互通，消除信息孤島，實現數據充分共享，以優化醫院業務流程，使患者以更少的費用和更短的時間得到更加優質的醫療服務，最大程度地方便患者就醫，同時也提供醫務人員各種維度的患者信息。在統一的信息平臺上進行數據深度挖掘和分析，臨床科研和教學水平逐步提高，醫院申請和獲得的課題數量大幅增加，論文數逐年增長，同時平臺也為醫院管理層的決策提供有力數據支持,減少主觀盲目性。

5 結語

醫院信息平臺建設一直遵循標準化原則，這是建設醫院信息平臺的出發點和落腳點，是實現院內以及院區之間互聯互通的基礎，信息化建設必須在業務流程、信息表示和信息交換、網絡協議、軟件結構、軟件平臺、安全體系等方面遵循統一的技術標準，才能達到不同系統間院區間互聯互通的要求，實現信息交換，資源共享[15]。醫院信息平臺建設有助于優化流程，提高患者滿意度；實現閉環管理，提升醫療質量；實現醫院精細化運營管理；提升科研管理能力，全面參與國家區域醫療信息化建設。