HL7系統集成下的醫療信息論文

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1hl7的發展與應用

醫療衛生信息化是國內外醫療衛生行業目前比較關注的話題，其核心是規范醫學數據格式，使醫療衛生信息系統能夠進行數據交換和信息共享。與發達國家相比，我國的醫療數據交換標準研究工作起步較晚，目前完全遵循HL7標準進行醫療信息系統集成的醫院、制造商為數不多［7］。醫院內部及醫院之間的信息系統不能實現互聯互通、信息共享，嚴重阻礙了醫療信息化的發展。因此引入HL7國際標準作為國內統一的醫療信息化標準對解決醫療信息化建設、實現醫療數據互聯互通意義重大。

2基于HL7的醫療衛生信息系統集成

國內在基于HL7標準的醫療衛生信息系統集成方面有了初步的實踐。文獻［8］介紹了北京世紀壇醫院在“持卡就醫，實時結算”的改造中利用HL7標準實現醫院和醫保部門的信息交換。文獻［9］談到國內外檢查儀器的生產廠商通過HL7標準規范儀器通訊接口來解決各種檢驗儀器接口的重用性問題，并保證數據交換的準確性。文獻［10］提到在不更改現有系統的前提之下，通過外掛中間件模式(HL7中間件、HL7引擎)解決醫院信息系統異構的問題。基于HL7標準進行醫療數據整合，實現了醫療信息系統內部及系統之間數據交換和信息共享，主要體現在系統間集成應用上，涉及的關鍵技術有HL7的本地化和基于HL7的醫療信息系統集成方式。

2．1HL7本地化

HL7本地化是當前醫療信息交換標準的研究熱點。HL7是美國開發的標準，與我國的文化、醫療模式存在一定差異。例如，美國人姓名有前綴、后綴等多種成分，在HL7協議中用字段將姓和名分開來存，而我國一般不會將姓和名分開。HL7協議中給每位病人設定賬號(accountnumber)，而中國則有公費、自費、醫保等多種類型。因此，國內在引入HL7進行醫療信息集成時，不能完全照搬HL7標準文件［11－12］。HL7協議中規定，消息是信息傳遞的最小單位，由段(segments)、字段(fields)、組件(components)、分隔符(delimiters)等元素組成。一條消息由多個段組成，而一個段由多個具有邏輯關系的字段組成，多種元素又構成了字段［13］。消息機制是實現消息傳輸、數據交換的關鍵技術，其主要功能是將應用系統的數據通過機制轉換為標準的HL7消息，然后按照機制規定的傳輸協議將HL7消息發送至接收系統，接收方對傳來的HL7消息進行驗證、解析，再轉化為應用系統的數據。HL7本地化就是要實現消息機制的本地化，它不需要在技術層面上進行改造，主要是對消息內容定義和編碼。臺灣地區大都通過單個消息來定義某一個接口，實現HL7的本地化。他們在進行轉診系統設計時，考慮到HL7中規定姓名字段與本地區命名存在差異，按照HL7的要求，將姓名分開處理［14］。這種方式依靠幾個大型廠商和幾家大型醫院就可以定下某個接口標準，在某些方面得到快速應用。日本己經建立起了本地化的HL7標準，簡稱MML［15］。國內一些醫院基于HL7標準進行醫院信息系統改造，不是對現有HIS系統進行大改造，而是設計HL7網關，實現系統間的數據交換和共享［16］。然而，國內醫療軟件廠商眾多，醫療信息系統復雜，如果僅依靠某幾個消息來定義接口，要編寫大量、繁雜的轉換程序，工作量非常大，所以這種方法可行但并不實用。目前我國將HL7改造成符合我國國情的HL7本地化標準庫，依據標準庫開發研制HL7消息構造器/解析器。消息構造器是參照HL7標準的數據結構，從一條HL7消息中抽取出有用的信息放到HL7本地化標準庫，最后完成HL7消息和HL7本地化消息的轉化。這個過程的逆向實現過程，就是消息解析器的工作過程。采用HL7本地化標準庫的方法，編寫工作量減小，轉換效率高，實現了基于國內的HL7標準，給我國醫療信息系統集成提供了標準數據格式。

2．2基于HL7的醫療信息系統集成

目前國內醫療信息系統集成大都依靠系統開發商提供標準接口，或直接讀取對方數據庫的數據，部分采用共用數據庫的方法。這些方法的優點是實現起來簡單、成本低，缺點是通用性、擴展性、安全性等方面存在不足。如果多個應用程序同時讀寫數據庫，難以保證系統的正確性，甚至可能導致災難性的后果［17］。以上集成方法很難滿足多樣化的醫療系統應用和頻繁的信息交換需求。HL7提供標準的API接口，可以簡化應用程序集成接口開發的復雜度和工作量，大大改善系統的安全性和擴展性。引入HL7進行醫療信息系統集成，可以采用HL7Ready和HL7Engine2種方式［18－19］。

2．2．1HL7Ready方式

這種方式是指現階段在設計或改造醫療信息系統時，充分考慮系統未來發展的需要，完全按照HL7標準設計應用系統的體系架構、數據對象、數據結構。因此，系統的各應用終端都可以接收和處理HL7消息，可以直接或通過中間件與相關軟件進行信息交換，在理論上可以達到系統和系統之間的實時交互，可以相互主動地在“需要的時候”獲取對方可以提供的數據信息［20］。當然，這種方式屬于理想的方式，適合在廠商開發新系統時，進行前瞻性的設計，有利于在多系統應用環境中的應用整合。HL7Ready的工作原理［21］如圖2所示。Send/Receivemodule(發送/接收模塊支持)采用TCP/IP通訊協議，通過Internet或3G網絡進行連接，負責HL7消息的發送和接受;HL7Resourcemodule(HL7資源模塊)支持各種實際應用的HL7醫療信息事件，如檢查醫囑、轉診、住院、出院等;HL7APImodule(應用接口模塊)提供符合HL7標準的應用接口，實現向其他醫療應用系統發送數據。采用HL7Ready方式整合醫療信息系統數據，從技術上看很好實現，但應用起來難度不小。首先，HL7中有不少內容與中國國情不符或有偏差，具體應用之前需要進行本土化;其次，以這種方式實現醫療信息系統集成花費大、時間長、不能很快投入使用;最后，國內已經形成自己的HIS系統，短時間內不可能推翻重新設計。

2．2．2HL7Engine方式

這種方式是對現有的應用系統進行集成，通過提供外掛程序(HL7引擎、HL7中間件等)負責編碼或者解析HL7信息，使應用程序之間能實現數據交換。HL7Engine是一組支持HL7通訊的過程調用函數或控件，應用系統按照HL7接口引擎的約定提供參數，模塊之間的通訊則由HL7接口引擎完成。這種方式是將整個醫療信息網絡的信息交換劃分為本系統內和各系統間兩類分別處理。HL7Engine并不干擾系統自身各部分正常工作，不會參與內部信息交換過程，也就不會對內部信息處理增加負擔，因此無須對既有程序代碼作任何改動［22］。只有當系統與外界發生信息交換時才進行數據格式轉換，充當翻譯角色，在內外部醫療信息交換中構建了一座橋梁。基于HL7Engine應用系統集成主要有兩種實現方法［23］(見圖3)。一種是采用點對點通訊方式以實現不同系統的對接;另一種是采用HL7服務器的方法，形成居于HL7接口的中心數據庫，這樣可以減少接口數量，提高系統可靠性。從原理上講，這2種方法都是在原有系統中增加一個HL7中間件，醫療系統通過中間件與其他系統或HL7服務器進行HL7消息交換。采用點對點的方法適合系統較少時使用。若系統增加時，所需的接口也將成倍提高，集成復雜度相應增加，導致成本過高。因此，可以采用HL7服務器的方法解決系統復雜度的問題。HL7服務器作為系統集成的中心結點，與多個子系統互連，大大減少多個系統互連的接口數量，但是HL7服務器本身的復雜度決定了這種方式只有在十分復雜、異構模塊眾多的情況下才使用。國內對基于HL7Engine的醫療信息整合進行了一些實踐。1996年北京大學人民醫院建成了國內第一個大型的醫院信息系統，醫院在進行HIS和RIS集成時，采用了點對點通信方式，在HIS端使用太平洋醫信公司的HL7引擎，在RIS端使用GE公司HL7引擎實現HIS和RIS系統的互連［24］。上海電力醫院信息平臺項目于2011年11月上線。該項目采用了HL7V2．4標準，以HL7Engine方式將上海電力醫院原有業務系統進行了基于HL7標準的改造，通過HL7引擎的處理使非標準的消息變成符合HL7標準的消息，從而實現了醫院各業務系統之間基于HL7的信息交換［25］。采用Engine方式實現系統集成，實現簡單，投入周期小，成本花費少，而且能夠很快發揮作用。雖然系統內的各應用模塊終端并不具有處理HL7消息的能力，無法實現系統與系統之間的實時數據處理，以及應用終端的查詢請求等功能。但就目前國內醫療狀況來看，此方式完全可以滿足國內醫療系統集成的需要，是一種簡單有效的方法。

3HL7在國內醫療信息系統的應用趨勢

3．1HL7版本的選擇

系統間互聯互通主要分為功能(語法)互聯互通性和語義互聯互通性。文獻［26］指出，功能互聯互通性是指兩個或多個系統間通過設定功能和定義報文結構進行信息交換的能力;語義互聯互通性指兩個或多個系統共享的信息能夠按原有定義被理解的能力，是信息共享的前提條件，涉及數據的整合、概念、術語、域模型和數據模型以及信息框架的一致性問題，確定信息的結構和內容。在HL7V2．x協議中，消息的編碼方式復雜繁瑣，不易閱讀;協議采用自然語言去描述觸發事件，缺乏明確的方法指導，而且數據域導致消息重定義和數據結構關系不明確，在實現語義互聯互通上面臨很大困難。HL7CDA提供一個基于XML的文檔架構，統一遵循RIM模型。一個CDA文檔由ClinicalDocument元素封裝，包含文檔頭(Header)和文檔體(Body)兩部分，CDA文檔中定義text部分的是人讀部分，entry則是機讀部分，更為符合醫護人員的認知。CDA文檔的詞匯集可以包含醫學術語等語義標準，從而實現語義上良好的互通性［27］。在進行醫療系統集成時，美國選擇兩種體系標準混合使用，因為HL7v2．x已經在美國醫療衛生系統中廣泛運用［28］，如果推倒后再重新按照CDA的標準來實施成本太高。HL7在國內應用并不廣泛，所以區域衛生的健康檔案、電子病歷標準、醫療信息系統中的化驗檢驗報告等需要大量文檔交互的系統，可以完全使用CDA。

3．2基于HL7集成方式的選擇

HL7Engine和HL7Ready是基于HL7醫療信息系統集成的2種途徑［29］。現階段，在國內醫院管理水平低、HL7的本地化程度不高的情況下，采用Engine方式是最可取的。即使未來標準發生了改變，包括HL7本地化以及未來采用HL7V3．0的XML格式編碼化，都只需通過修改外掛程序，就能滿足要求。這樣既可以不用對現有的應用系統進行大改造，又可以利用HL7的標準實現數據交換和共享，不失為一種簡便的方法。從長遠發展考慮，HL7Ready方式無疑是最好的選擇。因為它可以使醫院的相關醫療數據全面推行實現HL7標準，醫療信息系統無需再做多余的轉換或接口編寫，就可以實現完全的HL7數據交換。它是未來醫療信息系統集成的發展方向。因此，我們應該把HL7Ready方式作為未來重點研究的方向。

4總結

國內對HL7的研究和運用起步較晚，實際運用的案例不多。但是我國醫療信息化、醫療保險、社區醫療和區域衛生信息系統等，都需要標準化的支持。HL7作為國際公認的醫療電子數據交換標準，在國內也得到了認可。但是，HL7標準與我國的醫療模式、文化等存在差異，我們在引入HL7應用時，需要對它進行本地化改造，設計符合國情的HL7標準庫，可以給我國醫療信息系統集成提供標準的數據格式。國內醫療信息系統眾多，各自分離，而醫療業務需要系統間進行數據交換和信息共享，現階段采用HL7Engine方式比較合適，從長遠看，HL7Ready將代表未來研究的方向。

作者：吳壽剛1王曉華2工作單位：1.貴州大學計算機科學與信息學院2.貴州遵義醫學院醫學信息工程系