面向區(qū)域醫(yī)療的圖像互操作系統(tǒng)設(shè)計

1、面向區(qū)域醫(yī)療的圖像互操作系統(tǒng)設(shè)計張小光 周天舒 劉海莉 李勁松浙江大學數(shù)字化醫(yī)療工程研究中心,310027,浙江大學關(guān)鍵詞 區(qū)域醫(yī)療 信息交換平臺 互操作 Web service摘 要 區(qū)域醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)提供了區(qū)域下多種醫(yī)學信息平臺數(shù)據(jù)的有效互通。隨著醫(yī)療機構(gòu)每年產(chǎn)生的愈加龐大的醫(yī)療信息,互操作將在區(qū)域醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來越重要的作用。主要介紹了面向區(qū)域醫(yī)療的圖像互操作系統(tǒng)框架,由區(qū)域醫(yī)療中心提供用戶認證服務和存放用戶的診療信息,用戶通過Internet登陸區(qū)域醫(yī)療中心進行訪問,若用戶想要查看詳細的診療圖像信息,則由診療醫(yī)院建立臨時圖像數(shù)據(jù)庫將相應的內(nèi)容向患者開放。1 引言現(xiàn)行的區(qū)域醫(yī)療信息系

2、統(tǒng),一般是在中心數(shù)據(jù)交換平臺的連接下,提供區(qū)域多種醫(yī)學信息平臺的有效互通1。中心服務器在嚴格安全的環(huán)境中,向各大授權(quán)機構(gòu)共享收集到的醫(yī)療信息。專家能集中查閱病人所有的病歷和檢查結(jié)果;同時,病人也能登陸自己的病歷,查看信息,輸入病癥情況。為了實現(xiàn)這一信息共享機制,需要建立區(qū)域醫(yī)療信息中心,并連接到各個門診,大型醫(yī)療機構(gòu)以及檢查中心。然而各醫(yī)療機構(gòu)每日產(chǎn)生的診療數(shù)據(jù)是龐大的,如果將所有的信息(包括電子病歷,檢查結(jié)果,檢查人,出院小結(jié)等信息均存入?yún)^(qū)域醫(yī)療信息中心的服務器,那么整個醫(yī)療信息系統(tǒng)將面臨巨大的負擔,而互操作技術(shù)可以有效地解決這一問題。由于在所有醫(yī)療信息中,醫(yī)療圖像占用資源最多,因此本文將主

3、要介紹圖像互操作系統(tǒng)。2 互操作為解決系統(tǒng)資源的合理分布和有效共享,實現(xiàn)對已有投資的有效保持,支持日益廣泛的協(xié)同工作的應用,需要各種互聯(lián)技術(shù)控制應用軟件在網(wǎng)絡(luò)計算機環(huán)境上運行,這就是互操作性(interoperability的基本需求?；ゲ僮餍允侵阜植际接嬎悱h(huán)境下兩個或多個軟件元素相互通信并協(xié)同完成任務的能力。它包括基礎(chǔ)層次和應用層次兩個層次的含義。基礎(chǔ)層次是指實現(xiàn)不同計算平臺之間的互聯(lián)和通信及協(xié)同完成任務;應用層次是指實現(xiàn)各計算平臺上的應用在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的互操作。要實現(xiàn)應用間的互操作性必須解決位置透明、通信機制透明和激活機制的透明性等問題,為此必須提供相應的實現(xiàn)機制,這些機制主要包括2: 自動

4、定位和通信機制自動定位服務方法在網(wǎng)絡(luò)上的物理位置,并自動地將客戶的請求(包括服務器的名字、服務方法的名字及參數(shù)等傳遞給服務器;服務方法執(zhí)行完成之后,將服務結(jié)果返回給客戶,并且保證客戶與服務器之間的同步; 抽象機制使互操作的軟件元素相互獨立,使它們與程序設(shè)計語言無關(guān),與實現(xiàn)細節(jié)無關(guān)及實現(xiàn)平臺無關(guān); 動態(tài)機制在客戶事先不知道服務器提供什么樣的服務的條件下,能夠動態(tài)地搜索可提供服務的軟件元素,動態(tài)地構(gòu)造參數(shù)和動態(tài)地構(gòu)造服務請求,并最終返回服務結(jié)果。3圖像互操作系統(tǒng)硬件構(gòu)架整個互操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺由區(qū)域醫(yī)療中心,各加盟醫(yī)院及患者用戶、小型診所等組成,它們之間通過寬帶網(wǎng)絡(luò)相連,系統(tǒng)的主要硬件構(gòu)架如圖1所

5、示。 圖1 圖像互操作系統(tǒng)硬件構(gòu)架圖中心的認證服務器提供患者的主索引,并對訪問者進行身份認證;數(shù)據(jù)服務器存放患者就診的最小量信息。出于安全上的考慮,醫(yī)院通常將其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的高速寬帶網(wǎng)隔離開,然后在醫(yī)院端放置一臺接口服務器,作為系統(tǒng)之間的連接橋梁。即醫(yī)院將需要上傳至數(shù)據(jù)中心的信息先存入接口服務器,由接口服務器將其轉(zhuǎn)換為HL7格式并上傳至數(shù)據(jù)中心3。若醫(yī)院或患者想要查看數(shù)據(jù)中心的信息,只要通過中心認證,就可通過Internet 連接到數(shù)據(jù)中心進行查詢。如果要進一步查看詳細的圖像資料,可經(jīng)數(shù)據(jù)中心向所在的診療醫(yī)院提出申請,而醫(yī)院接口服務器則提供第二次身份認證以確保醫(yī)院內(nèi)部數(shù)據(jù)安全,認證通過后

6、,醫(yī)院與訪問者可通過兩種方式建立連接,一是醫(yī)院通過接口服務器將所需信息存入數(shù)據(jù)中心,訪問者從數(shù)據(jù)中心查看信息;二是醫(yī)院將所需信息放入其接口服務器,直接建立臨時數(shù)據(jù)庫對訪問者開放,訪問結(jié)束后自動將臨時數(shù)據(jù)庫刪除?？紤]到速度方面的因素,本系統(tǒng)采用第二種方式。4圖像互操作系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 數(shù)據(jù)傳輸標準MML MML是利用XML語法記述的面向醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼Z言。本系統(tǒng)采用MML語言在醫(yī)院端和區(qū)域醫(yī)療中心之間進行數(shù)據(jù)傳輸。醫(yī)學標記語言MML (Medical Markup Language是不同醫(yī)療機構(gòu)間醫(yī)學信息交換的標準語言。1995年,這一語言在日本開發(fā)實現(xiàn)。自2.21版本后,MML使用可擴展標記

7、語言(XML eXtensible Markup Language作為元語言。最新的3.0版本,遵循HL7(Health Level Seven及臨床文檔結(jié)構(gòu)(CDA Clinical Document Architecture,包含了14個模塊及36個數(shù)據(jù)定義表。當前在中國,基于XML的完整醫(yī)療信息結(jié)構(gòu)標準并不存在。文獻Enhancement of MML Medical Data Exchange Standard for a Localized Chinese Version借鑒了MML語言的靈活性優(yōu)勢,在MML 3.0版本的基礎(chǔ)上,創(chuàng)建了中國本地化版本,使中國醫(yī)療機構(gòu)間的醫(yī)學數(shù)據(jù)交換成

8、為可能4。4.2 Web Service 是一種能夠被描述并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和調(diào)用的自包含、自描述、松散耦合的軟構(gòu)件,它描述了一組可以在網(wǎng)絡(luò)上通過標準化的XML 消息傳遞訪問的操作5。在Web Service體系中,所有的應用實體都被抽象成服務,其中包括三種實體:服務提供者、服務請求者和服務代理。在本系統(tǒng)中,區(qū)域醫(yī)療中心的數(shù)據(jù)服務器和各醫(yī)院的接口服務器都是提供服務的平臺,因此它們都可作為服務提供者;各加盟醫(yī)院、患者用戶和小型診所都需要請求進行數(shù)據(jù)交換,具備查找和調(diào)用服務的客戶端應用程序,是系統(tǒng)中的服務請求者;區(qū)域醫(yī)療中心內(nèi)存儲著各醫(yī)院可提供的服務描述信息,是Web Service體系中的服務

9、代理。Web Service涉及的技術(shù)規(guī)范包括XML、WSDL、SOAP和UDDI。WSDL是程序員描述WebService的編程接口;Web Service通過UDDI注冊自己的特性,其他應用程序通過UDDI 找到需要的Web服務;SOAP則提供了應用程序和Web服務之間的通信手段。WSDL、SOAP 和UDDI都建立在XML基礎(chǔ)之上。4.3 患者主索引 指在特定域范圍內(nèi),用以標識該域內(nèi)每個患者實例(Patient Instance并保持其惟一性的編碼6。區(qū)域醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)包含著多個醫(yī)療機構(gòu)和檢驗中心,通常各個醫(yī)療機構(gòu)對患者都有各個的編號方式,區(qū)域醫(yī)療信息中心需通過患者主索引將眾多數(shù)據(jù)源(每一個數(shù)

10、據(jù)源都包含有患者的重要信息整合到一起,通過對患者的相關(guān)記錄進行動態(tài)和智能的匹配和鏈接,將分散的信息庫集中到一個獨立真實的記錄系統(tǒng)。建立患者主索引有兩個途徑被動型和主動型: 被動型:在患者首次訪問完成后,查詢、匹配患者相關(guān)信息并且將相關(guān)信息集中到一個現(xiàn)有的ID 上,或者創(chuàng)建一個新的ID,是一個自動過程; 主動型:在患者首次訪問中,在患者與醫(yī)療服務人員進行互動時,系統(tǒng)應用EMPI 規(guī)則,即時對患者身份信息進行匹配。然而,通過整合EMPI 到工作流中使用戶快速獲得信息的方法在技術(shù)上仍然存在困難4.4 安全認證 目前,公鑰認證體系己逐漸成為網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)的主流,本系統(tǒng)利用數(shù)字證書來驗證訪問者的身份。

11、數(shù)字證書由認證中心發(fā)放并經(jīng)認證中心數(shù)字簽名,包含公開密鑰擁有者相關(guān)信息、頒發(fā)者(認證中心相關(guān)信息以及公開密鑰相關(guān)信息等。使用數(shù)字證書,通過運用對稱和非對稱密碼體制等密碼技術(shù)建立起一套嚴密的身份認證系統(tǒng),從而保證:信息除發(fā)送方和接收方外不被其它人竊取;信息在傳輸過程中不被篡改;發(fā)送方能夠通過數(shù)字證書來確認接收方的身份;發(fā)送方對于自己的信息不能抵賴。當前公認和廣泛采用的數(shù)字證書是X.509證書。在本系統(tǒng)中,采用了基于LDAP(輕量級目錄訪問協(xié)議的目錄服務系統(tǒng)來創(chuàng)建公托證書和CRL存儲庫。客戶端和服務端的認證過程通過SSL協(xié)議實現(xiàn)。5 總結(jié)逐漸完善的醫(yī)療數(shù)據(jù)交換標準,以及日益成熟的Web Servi

12、ce技術(shù)都為互操作系統(tǒng)提供了足夠的技術(shù)支持。基于本文提出的互操作系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架,目前已經(jīng)在.NET平臺上初步建立起了圖像互操作系統(tǒng)的主要框架,患者可以登陸區(qū)域醫(yī)療中心的網(wǎng)站查看自己的基本信息,也可以通過網(wǎng)頁查看詳細的診斷圖像。既能保證醫(yī)院之間信息的交換和共享,又能促進患者和醫(yī)院之間的溝通交流,提高患者的診療質(zhì)量。利用互操作,可大大減少數(shù)據(jù)中心交換平臺的負擔,從而降低對數(shù)據(jù)中心的投資以及日常維護所需的人力物力,對于促進醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展具有重要的實際意義。參考文獻:1 陳金雄,劉雄飛. 構(gòu)建基于標準化和中間件平臺的區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng). 中國醫(yī)療器械雜志,2006, 30(4.2 M. Howard Wi

13、lliams,Gavin Venters. Developing a Regional Healthcare Information Network. IEEE transactions on information technology in biomedicine,June 2001,Vol.5.3 A. Berler,S. Pavlopoulos. Design of an Interoperability Framework in a Regional Healthcare System. Proceedings of the 26th Annual International Conference of the I