基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療信息交換關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、HL7組織在醫(yī)療服務(wù)設(shè)備提供商的支持下誕生于1987年，它致力于將那些在醫(yī)療信息系統(tǒng)中傳輸?shù)哪承╆P(guān)鍵數(shù)據(jù)集合的格式和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化，并最終成功地將HL7標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展成為國(guó)際間通用的醫(yī)療信息交換標(biāo)準(zhǔn)。HL7組織遵循“作下去（just do it）”的大政方針——他們注重實(shí)際的結(jié)果甚于事前的全局性統(tǒng)籌——并且在這樣一個(gè)方針的指導(dǎo)下，于1987年發(fā)布了HL7標(biāo)準(zhǔn)草案，并于次年發(fā)布了HL7v2.0版本。在1994年，HL7v2.3標(biāo)準(zhǔn)被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（

2、ANSI）認(rèn)可，并于同年成為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。HL7v2標(biāo)準(zhǔn)中最顯著的特點(diǎn)就是引進(jìn)了“外部事件”，“觸發(fā)事件”，“觸發(fā)”，“消息”等概念，而應(yīng)用程序正是借助于這些完整的機(jī)制實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療信息在不同的應(yīng)用系統(tǒng)中的傳輸。事實(shí)上，HL7標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有明確定義所謂的傳輸協(xié)議，而主要是借助于“觸發(fā)事件”和“消息”實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。 XML的發(fā)展已將近十年，并且已經(jīng)逐漸成為INTERNET上一種數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)，W3C Recommendation Ext

3、ensible Markup Language（XML）1.0在1998年2月10日發(fā)布，針對(duì)XML的工作則在1996年左右就已開(kāi)始，而它根生于SGML也已經(jīng)有將近30年的歷史了。引領(lǐng)XML發(fā)展的設(shè)計(jì)原理發(fā)布于1996年8月25日。第一個(gè)工作草案發(fā)布于1996年9月14日，正是由于W3C（World Wide Web Consortium）的努力，XML為網(wǎng)上數(shù)據(jù)的共享和交換提供了標(biāo)準(zhǔn)的格式。XML Schema則是對(duì)一類(lèi)XML文檔進(jìn)行

4、約束、確定其結(jié)構(gòu)，元素、屬性、及數(shù)據(jù)類(lèi)型。及XML文檔中所使用的元素，實(shí)體，元素的屬性，元素與實(shí)體之間的關(guān)系的約束。XML Schema首先由微軟提出，已經(jīng)被W3C接受成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 XML格式的消息具有鮮明的層次結(jié)構(gòu)，具體到HL7消息來(lái)說(shuō)，HL7消息的事件名可以作為XML文檔的根元素。而HL7消息中的段，字段及其數(shù)據(jù)類(lèi)型則組成了XML文檔的元素。HL7消息通過(guò)DTD或者XML Schema對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行定義并最終轉(zhuǎn)化成可以在不

5、同系統(tǒng)之間交互的XML格式消息。2001年5月2日，XML Schema規(guī)范成為了W3C的正式推薦標(biāo)準(zhǔn)。這就意味著經(jīng)過(guò)三年多的發(fā)展，XML的Schema標(biāo)準(zhǔn)終于修成了正果。XML Schema的表達(dá)性和兼容性都強(qiáng)過(guò)DTD。同時(shí)，Schema中還定義了很多新機(jī)制，例如屬性和元素的繼承，自定義數(shù)據(jù)類(lèi)型以及更多的表達(dá)約束等。利用XML Schema進(jìn)行異質(zhì)數(shù)據(jù)源的合并已經(jīng)成為了越來(lái)越多人關(guān)注的焦點(diǎn)。 HL7定義了數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域中相應(yīng)“

6、事件”的傳遞內(nèi)容和傳輸順序，XML則是INTERNET上數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)。兩者的結(jié)合對(duì)于數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交換一定會(huì)產(chǎn)生巨大的作用。醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）間的“異構(gòu)”問(wèn)題由來(lái)已久，而業(yè)務(wù)的發(fā)展要求實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息的交換和共享。本課題引入了HL7標(biāo)準(zhǔn)，作為通訊雙方共同遵循的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，結(jié)合了XML技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)不同院所間醫(yī)療信息交換的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。 論文結(jié)合了當(dāng)前的研究背景及意義，首先介紹了國(guó)內(nèi)外醫(yī)療HL7信息標(biāo)準(zhǔn)化的研究現(xiàn)狀。接著

7、詳細(xì)分析了HL7標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)概念、實(shí)現(xiàn)方式以及HL7消息的語(yǔ)法和分類(lèi)。HL7可以應(yīng)用于多種操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境，也可以進(jìn)行多應(yīng)用系統(tǒng)間文件和數(shù)據(jù)的交換，所有不同平臺(tái)的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)通過(guò)HL7都可以順利溝通；采用HL7作為標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）與醫(yī)用儀器和設(shè)備可以做到完全的無(wú)縫聯(lián)接以及醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)信息的無(wú)障礙交換，為醫(yī)院內(nèi)部之間，醫(yī)院與醫(yī)院之間，醫(yī)院與相關(guān)機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)交換和資源共享奠定了基礎(chǔ)。 論文中還介紹了HL7在XML中的轉(zhuǎn)

8、換。數(shù)據(jù)庫(kù)的方法適合描述同構(gòu)數(shù)據(jù)即結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。而對(duì)醫(yī)療信息等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，因其異構(gòu)性和自描述性一直缺乏良好的表示及處理手段。HTML雖然是在Web上大量使用的一種方法，但HTML的標(biāo)志是描述如何顯示而非描述數(shù)據(jù)內(nèi)容，因而無(wú)法反映數(shù)據(jù)的性質(zhì)，不利于數(shù)據(jù)的傳輸、檢索、分析和挖掘，而XML適合于半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理要求。 在基于XML的HL7消息的構(gòu)建方法介紹中，本文以檢驗(yàn)信息中應(yīng)用極為廣泛的ORU＾R01消息為例，遵循HL7標(biāo)準(zhǔn)

9、的信息轉(zhuǎn)化為XML格式，建立了XML文檔。同時(shí)，成功解決了在創(chuàng)建XML Schema過(guò)程中出現(xiàn)的矛盾性問(wèn)題，并巧妙地利用組合結(jié)構(gòu)最終創(chuàng)建了一個(gè)有效的XML Schema模型。 論文第五章研究了通過(guò)轉(zhuǎn)出系統(tǒng)從醫(yī)院HIS和LIS等數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取資料并通過(guò)HL7 Gateway傳送到Referral Client的過(guò)程，并在此之中以HL7/XML為基礎(chǔ)，利用HL7/XML構(gòu)建算法，產(chǎn)生出符合HL7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的HL7/XML文件。研究是以J

10、SP搭配JavaScript方式來(lái)編寫(xiě)程序，并放在Web Server中，使用者必須通過(guò)Web瀏覽器來(lái)操作本系統(tǒng)。我們采用JDOM作為XML文檔的構(gòu)建/解析編程接口，使用XML Schema來(lái)驗(yàn)證文件的完整性與合法性，采用JDBC作為數(shù)據(jù)庫(kù)的存取方式，并選用Tomcat作為系統(tǒng)的web服務(wù)器。研究將以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為基礎(chǔ)，搭配客戶端與服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)編程語(yǔ)言，構(gòu)建出一套跨平臺(tái)與GUI操作界面的HL7/XML處理系統(tǒng)。就適應(yīng)性上來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)擁有較

11、高的適用性，只要操作的計(jì)算機(jī)上擁有瀏覽器，就可以進(jìn)行醫(yī)療信息交換的操作了。為了縮短開(kāi)發(fā)周期，我們選擇了Borland公司的JBuilder9作為編寫(xiě)程序的IDE（integrated Developing Environment）。JBuilder是一套Java所開(kāi)發(fā)出的軟件，它支持最新的web service技術(shù)，同時(shí)還提供了大量的web service實(shí)例，這些實(shí)例考慮到了各種簡(jiǎn)單的web service應(yīng)用，可以很輕松地找到與自己

12、所要開(kāi)發(fā)的應(yīng)用類(lèi)似的實(shí)例。JBuilder還可以快速整合復(fù)雜的開(kāi)發(fā)流程。JBuilder內(nèi)置數(shù)個(gè)向?qū)Ъ翱梢暬ぞ撸峁┝丝焖匍_(kāi)發(fā)以web瀏覽器為基礎(chǔ)，精簡(jiǎn)型客戶端的Java應(yīng)用程序。 但是，本文對(duì)HL7的研究主要集中在v2.3.1版本。HL7標(biāo)準(zhǔn)2.x版本消息的“豎線編碼方案”編碼緊湊，消息長(zhǎng)度短，但可讀性較差，靠消息本身，人工解讀是比較困難的。另外，HL7v2.x的定義缺乏專(zhuān)門(mén)的方法學(xué)的指導(dǎo)，觸發(fā)事件和數(shù)據(jù)字段皆采用自然語(yǔ)言描