基于大數據的醫院檢驗信息管理系統的設計與構建

張洋，章魯瑤，樊金宇，修云霞

（1.牡丹江醫學院附屬第二醫院檢驗科，黑龍江 牡丹江 157011；2.牡丹江醫學院，黑龍江 牡丹江 157011）

0 引言

醫院檢驗信息管理系統（Hospital Laboratory Information Management System,HLIMS）是基于網絡技術、數據庫技術等進行醫院實驗室信息管理的系統[1]。HLIMS系統在實驗室信息化過程中發揮重要作用，是實現醫院檢驗流程自動化，檢驗信息傳輸、存儲、分析的載體，尤其是大數據、人工智能、智慧醫療深入應用于醫學領域的今天，HLIMS系統技術更加智能化，功能更加完善，效率更高，極大地、深刻地決定了醫院的信息化發展水平。醫學檢驗大數據中蘊含著很多有價值的信息，通過對檢驗大數據分析，可以實現更精準的個體化醫療服務，且在疾病的預測、治療的智能化方面，大數據分析也可發揮重要的指導作用[2]。

HLIMS是醫院業務工作的基礎和業務支撐系統，HLIMS承擔著醫院的門診、住院的醫療輔助任務。隨著醫院的規模擴大、患者量增多，HLIMS自動化程度越來越高，HLIMS數據規模也越來越大，HLIMS管理與質量標準越來越嚴格[3]。在大數據背景下，HLIMS的智能化要求也越來越高。以高標準建設HLIMS是現代化的實驗室建設目標的必然要求。

1 大數據對醫學檢驗的應用分析

近些年來，伴隨著現代醫學技術的快速發展，醫學檢驗技術、設備也越來越先進。HLIMS系統實際是一個數據共享平臺，數據來源于各種檢驗設備，如生化分析儀器、血液分析儀器、血凝分析儀器、電解質分析儀器、電泳分析儀器、電發光分析儀器、化學發光分析儀器、全自動酶標儀器、免疫分析儀器、尿液分析儀器、尿沉渣工作站、細菌培養及鑒定儀器等[4]。HLIMS對上述醫學檢驗儀器的臨床檢驗結果進行存儲、數據傳遞、整理，并為患者提供查詢、打印服務，為醫生提供可靠的檢驗結果。檢驗大數據信息構成了患者的全部信息的六成以上，為疾病診斷、治療、監測、預后判斷提供重要的依據。而醫學科研與臨床應用的新技術如生物芯片、臨床基因檢測、遺傳性疾病的診斷、腫瘤的基因診斷、放射免疫分析、酶免疫分析等都為檢驗信息提供了海量數據[5-8]。應用數據挖掘技術對這些大數據進行分類、分析，對疾病的預防、治療、預后有著重要的意義。

2 HLIMS需求分析

2.1 功能分析

HLIMS功能需求須按照醫院的檢驗業務流程制定，功能模塊按照不同的用戶需求設定。系統按照不同分類用戶設定不同的權限。

（1）管理人員功能模塊：有權登錄HLIMS系統的人員應當包括系統管理員、醫生、護士、技師、檢驗科工作人員等。在用戶的管理人員模塊中[9-12]，系統管理員可以實現對用戶的信息進行管理，如注冊、修改、刪除等。普通用戶如醫生、護士、技師、檢驗科人員，具有管理人員的一般權限，如個人信息維護、查詢等。

（2）檢驗數據管理模塊：患者檢驗過程中，檢驗設備產生大量檢驗數據，這些數據經分析后，統一匯總至數據庫中。檢驗數據管理模塊對數據庫數據進行安全存儲和管理，以利于用戶查詢，檢驗數據管理模塊支持用戶審核報告并內置審核算法。

（3）質量控制管理模塊：醫院檢驗儀器數量龐雜且十分精密，需定期進行測試，以防止儀器不精準導致檢驗數據出現偏差。因此，在HLIMS中設置質量控制管理模塊。質量控制管理模塊的用戶主要是儀器管理技師，技師通過此模塊設置測試的范圍、閾值標準。儀器設備在長時間處理樣本量后，可能觸發質量控制模塊的危機閾值系統，實驗室信息管理系統通過質量控制管理模塊對醫院檢驗儀器的運行情況進行監控、數據統計、分析，在儀器閾值報警信號出現后，立即提示儀器管理員進行處理，并按照優先等級提示處理危急情況順序。

2.2 HLIMS系統的運行保障需求

（1）HLIMS運行性能：醫院檢驗數據量極大，一家普通三甲醫院的檢驗樣本量可達上萬條，HLIMS在處理如此海量的檢驗數據過程中，必須穩定運行，一旦出現宕機、崩潰，其結果將不堪設想，直接影響醫院的正常運行。因此，HLIMS系統在并發性、內存、響應時間等方面要性能優越，能保證系統在運行過程中，不出現問題。

（2）可擴展性：醫院HLIMS系統按照不同醫院等級需要設定不同的級別，但是在醫院檢驗業務量不斷擴大的情況下，HLIMS支持系統硬件升級、軟件升級，提供功能模塊擴充，數據容量擴展。

（3）系統的可維護性；HLIMS系統的搭建須考慮系統整體架構、接口、功能模塊的特征，在系統運行過程中的維護便利性。

（4）檢驗數據的安全性：HILIMS系統存儲、處理的數據都是患者的信息，涉及到患者的隱私權和倫理，檢驗數據的傳輸、存儲、查詢、修改等都關系到患者的權利，對檢驗數據應當采取不同等級權限來保護患者的信息安全。

3 HLIMS總體架構設計

HLIMS與醫院信息管理系統（Hospital Information System,HIS)是兩個系統，HLIMS與HIS保持數據交換、傳遞。HLIMS本身是一個獨立的信息管理系統，HLIMS在架構設計上采用傳統技術架構中的三層，如圖1所示。系統分為數據庫、支撐層、應用層等。HLIMS在實際應用中，通過檢驗設備提供數據，按照系統的預定功能實現數據采集、檢驗、報告形成、質量控制管理等。

圖1 HLIMS系統架構

4 系統關鍵技術實現

4.1 HLIMS的數據采集與傳遞協議

醫院的不同檢驗儀器設備由于廠家不同，可能通訊標準不同，因此，應按照統一的數據傳輸格式和交換協議處理。HLIMS本身就是一個數據交換、協同的平臺。檢驗設備的通訊協議采用雙向通訊協議，這種雙向通訊協議的優點是傳呼效率高，錯誤率低。

4.2 HLIMS數據庫配置

HLIMS數據庫采用SQL Server數據庫。這種數據庫最大的優點是采用電子連接備份方式，在斷電等特殊情況下，能夠快速恢復備份。電子連接備份后的數據能夠自動傳輸到數據中心。SQL Server數據庫在鏡像故障轉移中，可實現多組同時進行，多重保障系統正常運行。

4.3 HLIMS與HIS的集成

HIS是由住院系統、門診系統、HLIMS、Pacs等系統連接而成的綜合信息管理系統。HLIMS與HIS實現對接后，HLIMS中的數據可實現共享，醫院的工作站可實現對HLIMS中的數據進行查詢，輸入、自動更新數據、打印等。為確保HIS與HLIMS順暢連接，在接口設計上應考慮安全性因素，HLIMS與HIS數據共享時，必須基于數據的信息一致性、完整性。并且，HLIMS與HIS的信息傳輸必須確保實時性。HLIMS與HIS程序接口采用HL7標準，這種標準的優點是HIS與HLIMS信息跨平臺傳遞通暢，系統對接口自動調用，信息傳遞不存在延時，避免數據庫讀寫操作，增強了信息的一致性與完整性[13]。

5 結語

HLIMS是醫院信息化系統的重要組成部分，它與醫院的Pacs系統、HIS系統、醫院財務系統等共同組成醫院的業務運行系統。隨著大數據、人工智能、智慧醫院等現代信息技術和應用的快速發展，HLIMS系統將朝著物聯網、智能化、自動化的方向發展，不同系統間的高度集成性將成為重要的發展趨勢。