基于HL7标准的医疗信息交换关键技术研究

来源 :南方医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LinChu41
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HL7组织在医疗服务设备提供商的支持下诞生于1987年,它致力于将那些在医疗信息系统中传输的某些关键数据集合的格式和协议标准化,并最终成功地将HL7标准发展成为国际间通用的医疗信息交换标准。HL7组织遵循“作下去(just do it)”的大政方针——他们注重实际的结果甚于事前的全局性统筹——并且在这样一个方针的指导下,于1987年发布了HL7标准草案,并于次年发布了HL7v2.0版本。在1994年,HL7v2.3标准被美国国家标准局(ANSI)认可,并于同年成为美国国家标准。HL7v2标准中最显著的特点就是引进了“外部事件”,“触发事件”,“触发”,“消息”等概念,而应用程序正是借助于这些完整的机制实现了医疗信息在不同的应用系统中的传输。事实上,HL7标准并没有明确定义所谓的传输协议,而主要是借助于“触发事件”和“消息”实现信息的传输。 XML的发展已将近十年,并且已经逐渐成为INTERNET上一种数据交换的标准,W3C Recommendation Extensible Markup Language(XML)1.0在1998年2月10日发布,针对XML的工作则在1996年左右就已开始,而它根生于SGML也已经有将近30年的历史了。引领XML发展的设计原理发布于1996年8月25日。第一个工作草案发布于1996年9月14日,正是由于W3C(World Wide Web Consortium)的努力,XML为网上数据的共享和交换提供了标准的格式。XML Schema则是对一类XML文档进行约束、确定其结构,元素、属性、及数据类型。及XML文档中所使用的元素,实体,元素的属性,元素与实体之间的关系的约束。XML Schema首先由微软提出,已经被W3C接受成为一个标准。 XML格式的消息具有鲜明的层次结构,具体到HL7消息来说,HL7消息的事件名可以作为XML文档的根元素。而HL7消息中的段,字段及其数据类型则组成了XML文档的元素。HL7消息通过DTD或者XML Schema对数据格式进行定义并最终转化成可以在不同系统之间交互的XML格式消息。2001年5月2日,XML Schema规范成为了W3C的正式推荐标准。这就意味着经过三年多的发展,XML的Schema标准终于修成了正果。XML Schema的表达性和兼容性都强过DTD。同时,Schema中还定义了很多新机制,例如属性和元素的继承,自定义数据类型以及更多的表达约束等。利用XML Schema进行异质数据源的合并已经成为了越来越多人关注的焦点。 HL7定义了数字医疗领域中相应“事件”的传递内容和传输顺序,XML则是INTERNET上数据交换的标准。两者的结合对于数字医疗领域的数据交换一定会产生巨大的作用。医院信息系统(HIS)间的“异构”问题由来已久,而业务的发展要求实现医疗信息的交换和共享。本课题引入了HL7标准,作为通讯双方共同遵循的数据交换协议,结合了XML技术对实现不同院所间医疗信息交换的关键技术进行了研究。 论文结合了当前的研究背景及意义,首先介绍了国内外医疗HL7信息标准化的研究现状。接着详细分析了HL7标准的相关概念、实现方式以及HL7消息的语法和分类。HL7可以应用于多种操作系统和硬件环境,也可以进行多应用系统间文件和数据的交换,所有不同平台的医院信息管理系统通过HL7都可以顺利沟通;采用HL7作为标准的医院信息系统(HIS)与医用仪器和设备可以做到完全的无缝联接以及医学数据信息的无障碍交换,为医院内部之间,医院与医院之间,医院与相关机构之间的数据交换和资源共享奠定了基础。 论文中还介绍了HL7在XML中的转换。数据库的方法适合描述同构数据即结构化的数据。而对医疗信息等半结构化数据来说,因其异构性和自描述性一直缺乏良好的表示及处理手段。HTML虽然是在Web上大量使用的一种方法,但HTML的标志是描述如何显示而非描述数据内容,因而无法反映数据的性质,不利于数据的传输、检索、分析和挖掘,而XML适合于半结构化数据的管理要求。 在基于XML的HL7消息的构建方法介绍中,本文以检验信息中应用极为广泛的ORU^R01消息为例,遵循HL7标准的信息转化为XML格式,建立了XML文档。同时,成功解决了在创建XML Schema过程中出现的矛盾性问题,并巧妙地利用组合结构最终创建了一个有效的XML Schema模型。 论文第五章研究了通过转出系统从医院HIS和LIS等数据库中读取资料并通过HL7 Gateway传送到Referral Client的过程,并在此之中以HL7/XML为基础,利用HL7/XML构建算法,产生出符合HL7标准规定的HL7/XML文件。研究是以JSP搭配JavaScript方式来编写程序,并放在Web Server中,使用者必须通过Web浏览器来操作本系统。我们采用JDOM作为XML文档的构建/解析编程接口,使用XML Schema来验证文件的完整性与合法性,采用JDBC作为数据库的存取方式,并选用Tomcat作为系统的web服务器。研究将以网络浏览器为基础,搭配客户端与服务器的网络编程语言,构建出一套跨平台与GUI操作界面的HL7/XML处理系统。就适应性上来说,该系统拥有较高的适用性,只要操作的计算机上拥有浏览器,就可以进行医疗信息交换的操作了。为了缩短开发周期,我们选择了Borland公司的JBuilder9作为编写程序的IDE(integrated Developing Environment)。JBuilder是一套Java所开发出的软件,它支持最新的web service技术,同时还提供了大量的web service实例,这些实例考虑到了各种简单的web service应用,可以很轻松地找到与自己所要开发的应用类似的实例。JBuilder还可以快速整合复杂的开发流程。JBuilder内置数个向导及可视化工具,提供了快速开发以web浏览器为基础,精简型客户端的Java应用程序。 但是,本文对HL7的研究主要集中在v2.3.1版本。HL7标准2.x版本消息的“竖线编码方案”编码紧凑,消息长度短,但可读性较差,靠消息本身,人工解读是比较困难的。另外,HL7v2.x的定义缺乏专门的方法学的指导,触发事件和数据字段皆采用自然语言描述,数据字段间的结构化关系并不明确。而且,v2.x采用的是自下而上的设计方式,新版本为了兼容旧版本,把新加入的定义设置为“可选”,这就增加了标准的不确定性。所以,对HL7v3.0的研究应将成为我们今后研究工作的重点。另一方面,HL7的进一步发展还将面临其标准本地化的工作。
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