医疗卫生信息系统互联互通性综述

医疗卫生信息系统互联互通性综述摘要 本文对医疗卫生信息系统互联互通性标准及其典型应用进行了综述。 关键词 互联互通性 HL7 V3 CDA IHE XDS1 背景医疗卫生信息系统互联互通性是作为我国卫生信息化发展基础性、关键性技术问题而提 出的，是我国医疗卫生事业发展关键时期必须解决的技术问题。该问题的提出，是以新的健 康观为核心的医学模式转变和医疗服务质量提高的必然要求，也是我国卫生信息化发展的客 观趋势。一方面，随着医疗卫生事业的发展，医疗卫生信息共享需求越来越迫切，这些需求 包括居民个人健康管理、跨机构医疗卫生服务、公共卫生群体健康监测、卫生管理决策等； 另一方面，从我国卫生信息化发展历程来看，大体经历了计算机技术应用阶段和业务信息系 统建设阶段两个阶段，但由于各业务信息系统独立建设，标准不统一，造成“烟囱”林立， 信息不能共享；目前，我国卫生信息化建设已进入互联互通和信息共享共用的新阶段，部分 地区已开始试点。因此，研究医疗卫生信息系统互联互通性相关技术具有十分重要的意义， 其核心目标是实现以个人为中心的医疗卫生信息共享共用，基础和手段是实现医疗卫生信息 系统互联互通 1 。2 互联互通性概念文献 1 给出的互联互通性定义如下：互联互通性是指一个系统或应用软件能够正确使用 其他系统或应用软件产生的数据的能力。即系统之间能够传输数据，并且这些数据能够被准 确地理解。一般将互联互通性分为功能（语法）互联互通性和语义互联互通性。功能（语法） 互联互通性是指两个或多个系统之间通过设定功能和定义报文结构进行信息交换的能力。语 义互联互通性是指两个或多个系统共享的信息能够按原有定义被理解的能力。语义互联互通 性是信息共享的前提条件，涉及数据的整合、概念、术语、域模型和数据模型以及信息（数 据）框架的一致性问题，确定信息的结构和内容。从上述定义可知，互联互通性包括两层含 义，即功能互联和语义互通。3 互联互通性标准 医疗卫生信息系统互联互通性也是世界范围卫生信息共享研究的主要内容。目前，在世 界广泛应用的互联互通性标准大体上可以分为信息模型标准、信息语义标准和集成规范等 3 大类。3.1 信息模型标准信息模型标准侧重于医疗卫生信息模型的构建。当前，世界上应用最为广泛的信息模型标准是健康第7层协议(Health Level 7, HL7),包括HL7 V3和HL7 CDA R2等。HL7是美国国家标准协会( America National Standard Institute, ANSI )授权的从事医疗服务信息 传输协议及标准研究和开发的机构。目前 ,HL7 已经形成了一个国际性组织 , 成员几乎包括了 美国所有的主要医疗信息设备提供商。 HL7 现有会员 2 200多名, 代表着世界上主要国家和主 流技术的发展趋势。 HL7 的影响力已经波及到了澳大利亚、加拿大、中国、芬兰、德国、日 本、荷兰、新西兰、英国、印度、阿根廷、南非、瑞典、韩国等国家和地区。中国于 2000 年 初建立了 HL7 中国协作中心。 2,33.1.1 HL7 V3HL7 V3是HL7组织开发的医疗卫生信息系统互联互通性标准第3版。HL7 V3遵循统一的参考信息模型(Refere nee In formation Model，RIM),采用面向对象和自顶向下继承、精简、 限定和精细化的开发方法，使得 HL7 V3 相比以前的版本模型定义更加严谨，开发流程更为 规范，在世界各国得到广泛应用3 o HL7 V3信息模型分为3个层次，包括通用的参考信息模 型RM 领域信息模型(Doma in Message In formation Model, D- MIM)和具体的精细化信息模型R- MIM (Refi ned Message In formation Model)，这些模型互相关联一致，且具有相同的符号和基本结构，包含了 HL7V3消息定义；HL7V3采用可扩展标记语言(extensible markup Ianguage, XML作为消息的表达方式，通过加入数据和编码的方式形成 HL7的消息，这些消息 具有标准化的结构，包含了数据和语义信息，从而为实现医疗卫生信息互联互通性奠定了基 础。HL7 V3开发了一整套工具和方法用于实现 HL7 V3信息模型与XML格式限定Schema之间 的映射和相互转换，如 RoseTree、V3 Generator等。基于HL7 V3的医疗卫生信息互联互通 的关键环节则是HL7消息的构建和解析，可采用Web Service等技术实现4,5。3.1.2 HL7 CDA R2HL7 CDA是 HL7组织定义的临床文档构架(Clinical Document Architecture, CDA ), 目前最新版本为第2版。HL7 CDA的主要目的是为临床信息的交换提供一个统一的基于XML的文档架构。HL7CDA也是HL7V3的一个通用域，遵循统一的 RIM模型，其表现形式则是XML 文档。一个 CDA文档由Clinical Document 元素圭寸装，包含文档头(Header)和文档体(Body) 两部分。文档头的内容在元素 Clinical Document与structure Body之间，主要包括文档的 标识性信息；文档体包含临床文档报告的主要内容，可由结构化或非结构化的内容组成。结 构化内容包含在元素 structure Body 之间，可由一个或多个 section 组成， section 部分可 以嵌套。每个section包含一个text和多个entry。其中text部分是CDA文档中的人读部 分， entry 则是机读部分，其词汇集可以包含医学术语等语义标准，从而实现语义上的良好的互通性。 6,73.2 信息语义标准信息语义标准是医疗卫生信息互联互通性中非常重要的一类标准。这些标准被HL7 V3、HL7 CDA R2等信息模型标准所引用，以实现计算机语义识别。主要包括SNOMED CTLOINCICD 10 等。3.2.1 SNOMED CTSNOMED C全称是医学系统命名法一临床术语(Systematized Nome nclature ofMedicine Clinical Terms)，是一部经过系统组织编排的，便于计算机处理的医学术语集，是一个在世界范围内得到广泛应用的语义标准，3.6版的SNOME涵盖了大部分临床信息，共有术语 36 万余条，如疾病、症状、操作、微生物、药物等 8 。3.2.2 LOINCLOINC的全称是观测指标标识符逻辑命名与编码系统(Logical Observation IdentifierNamesand Codes), 提供了一套国际上比较通用的名称和标识码，主要用于实验室检验项目和 临床观测指标的命名编码 9 。3.2.3 ICD-10ICD 即国际疾病分类( International Classification of Diseases ,ICD)，是依据疾病的某些特征，按照规则将疾病进行分类，并用编码来表示的系统。目前最新版是第 10 次修 订的疾病和有关健康问题的国际统计分类，仍保留了 ICD的简称，并被统称为ICD-10。 我国已于 2002年开始推广使用 ICD-1010。3.3 集成规范集成规范是一种综合性的互联互通规范，它并不定义新的标准，而是综合集成现有互联 互通性标准，形成完善的、通用的解决方案。在医疗卫生领域应用比较广泛的集成性规范是 医疗企业集成 (Integrating Healthcare Enterprise, IHE)系列集成规范。它通过制定技术框架文件来对医疗业务流程进行规范化，把医疗业务流程的信息共享与互操作问题划分为不 同的领域，分别提供解决方案，每一个IHE领域都有一套技术框架。随着应用领域的不断扩 展，从最初的放射学领域发展到包括 IT 基础架构、心脏病学、实验室等 10个领域，各领域 技术框架不断充实完善，集成模式逐年增加11。其中IHE XD*-Lab集成了 HL7CDAR2及LOINC 标准，是跨实验室文档共享的集成规范 12 ；IHE 跨企业文档共享 (Cross-Enterprise Document Sharing, XDS) 集成规范提出了跨企业、跨区域医疗卫生信息共享的一整套方案，采用基于 Web Service 的面向服务的构架( Service Oriented Architecture, SOA )，支持灵活的分布 式存储架构，在业界具有广泛的影响力 13 。4互联互通实现 医疗卫生信息系统互联互通性的实现技术方案可分为两大类，即基于系统互联的方案和 基于信息共享的方案。基于系统互联的方案是为满足局部特定需求的基本的实现方案，随着 信息共享共用需求的广度和深度不断扩大，基于信息共享的方案逐渐成为医疗信息系统互联 互通的主流，典型的应用包括基于健康档案的区域卫生信息平台建设等。4.1 基于系统互联的方案 基于系统互联的方案主要探讨异构医疗卫生信息系统互联互通性的问题，实现方式是设计异构系统间基于HL7的标准接口或中间件，关键技术一是HL7消息的构建及解析，二是HL7 消息的传输。文献12、13对HL7 V3消息构建、解析与传输技术进行了探讨，文献14设计了HL7中间件，文献15、16则探讨了采用 WebService技术和面向服务构架(Service- Oriented Architecture, SOA )实现了 HL7消息传输的方法。4.2 基于信息共享的方案 根据信息共享的范围不同，基于信息共享的方案可以分为医院信息系统集成、跨医院医 疗协同、专业医疗信息集成、 基于健康档案的区域卫生信息平台和跨区域医疗卫生信息共享。 其中，基于健康档案的区域卫生信息平台和跨区域医疗卫生信息共享方案由于基于全领域医 疗信息共享的理念，因此代表了卫生信息化建设的目标和发展趋势，是医疗卫生信息系统互 联互通的最终解决方案。4.2.1 医院信息系统集成 医院信息系统集成的需求是医院信息化发展的结果。随着医院信息化程度的提高，在传 统的医院信息系统 (Hospital Information System, HIS) 基础上，又发展了多种临床信息系 统( Clinical Information System, CIS ) , 包括实验室信息系统( Laboratory Information System, LIS ) , 放射学信息系统 (Radiology Information System, RIS), 医学影像存储与传 输系统 (Picture Archiving and Communication Systems, PACS) 等。这些系统信息标准不统 一，信息交换存在着严重障碍，难以实现信息共享。为此，需要建立医疗信息系统标准体系 来实现医院信息的集成和共享。文献17给出了一个基于HL7的医院信息系统集成方案，该方 案以HL7数据网关为接口，采用SOA架构，分为底层资源层、服务数据集成中间件层、应用 服务及扩展层，同时提供了医院其它系统接口和第三方系统接口，各层的数据格式、消息格 式、接口等都符合基于 HL7 的数据标准交换协议。基于HL7CDA架构的电子病历系统是医院信息系统集成的另一种形式，电子病历采用HL7CDA R2标准规定的XML文档表示，其内容是从 HIS、LIS、RIS、PACS等系统中抽取出来的， 并转换为CDA格式的XML文档，一般以XML形式保存在数据库中，以浏览器/服务器 (Brower/Server,B/S)方式提供服务或以 WebService方式进行数据交换。电子病历的用户包 括患者本人、医生等，实现的功能包括电子病历信息共享以及在院内不同科室和不同医院间 的数据交换等。统一的电子病历有利于减少医疗差错、提高医疗服务质量和降低患者就医费5,6,20用。4.2.2跨医院医疗协同跨医院医疗协同采用IHE XDS实现，IHE XDS的基本构架包括文档注册库、文档存储库、病人标识交叉索引(Patient Identifier Cross-referenee Profile, PIX)中心等。文档注册存储过程如下：文档提交后首先在文档注册库进行注册，并将文档存入文档存储库，并获 得全局标识，通过PIX中心获得病人标识交叉索引，与文档相关联。文档提取过程是首先查 询PIX中心获得全局标识，并查询文档注册库，获得文档存储路径，然后到文档存储库调阅 文档。4.2.3专业医疗信息集成专业医疗信息集成的目标是实现专业医疗信息的互联互通性，IHE的医疗信息集成思路即是关注于医院不同专业、不同科室的不同特点，因地制宜地制定互联互通性解决方案。女口 用于实验室信息共享的IHE XD*-LAB、用于放射科的IHE SWF等。4.2.4跨区域卫生信息共享跨区域卫生信息共享采用IHE XCA实现，XCA采用多级分层式注册中心架构和 PIX+中心, 实现统一的全局标识查找，能够是吸纳跨区域卫生信息共享。参考文献1. 国家卫生部基于健康档案的区域卫生信息平台建设指南M.2009年5月2. 周庆利，江川.HL7与医院信息化J.现代医院.2004,4(8):95-963. http:/www.hl7.org4. 基于健康档案的区域卫生信息平台建设技术解决方案(业务篇).人民卫生出版社.5. 兰圣伟，李立宏.HL7 V3 开发体系和我国医疗信息标准化建设.中国医院管理J，2006，26( 4)：40-426. 梁秀娟，孙震.基于HL7 CDA标准和XML技术在电子病历系统中的应用.中国数字医学J ,3(3):21-247. 杨鹏,刘丹红，等.基于HL7 CDA门诊电子病历的设计与实现.8. http:/www.ihtsdo.org/s no med-ct/9. http:/LOINC.org/10. 11. 郑建立，钟国康，等.IHE互操作性实现机制的研究中国医学计算机成像杂志，2009,15(2):189-19412. 孙凯,薛颜波.基于LOINC及XD-LAB的跨实验室报告共享13. 张凯，杨媛媛.基于IHE XDS/XCA的跨区域医疗信息共享交换系统设计14. 胡延平，后国超，刘建伟.HL7 Version 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