基于IHE XDSXCA的跨区域医疗信息共享交换系统设计

1、张凯杨媛媛朱燕杰孙健勇凌彤辉张建国摘要该系统是在遵循（）和（）技术规范基础上。采用（）和（）技术架构及网格概念。设计和开发的一种跨区域（）耍疗信息共享交换（）系统。系统由四个层次组件组成：一个市级注册中心（）；多个区级域注册中心，每一个对应相应的行政管理域；与域级注册中心相对应的多个文档存储池（）；以及提供病人基本信息的文档源代理（）。通过对该系统进行海量医疗文档数据发布、用户查询和图像提取等操作进行的压力测试和评估结果表明。该系统可用于中、大城市多区域、多医疗机构之间的医疗信息共享交换和医疗协同。关键词电子健康记录：。）（，一（）：（）（）（），：；，：；，。，。，（），引言区域协同医疗是进

2、入二十一世纪后，夕，发达国家为使用医疗信息技术（）解决医疗资源浪费、医疗效率基金项目：国家科技支撑计划重点项目（编号：）中国科学院上海技术物理研究所医学影像实验室，上海市玉田路号万方数据低下、医疗事故频发和医疗费用高昂等问题而提出和发展的一种新兴医疗服务模式。它首先是在区域内参与协同医疗的几家医疗机构中成立区域医疗信息组织（多个区域文档共享的影像电子病历系统（）设计和实现方案。换处理模式实现共享交换，使各种异构医疗系统产生的医疗信息可以在统一交换平台上进行。针对跨域共享，于年国际技术给出一个公共讨论版（，）规范简介医疗信息共享交换一般是在区域范围内进行，一个区域可包含一个或多个医疗联合体（或联

3、合域）。一个“联合域”一般由多个医疗关系密切的医疗机构组成。当区域协同医疗信息共享发生在一个联合域中的多个医疗机构之间（），称为“域内”共享；发生在不同联合域之间（，）的多个医疗机构之间，则称为“跨域”共享。针对各国区域医疗信息共享需求和建设所遇到的一些技术和架构设计方面的问题，国际（）技术框架（或称为“医疗联合域”（）制定医疗信息共享交换的规则和工作流程，其运作的关键技术支撑是建立区域医疗信息共享交换系统，即电子健康记录系统（），年给出了一个试用补充版本（）。该技术框架（）的核心是要求每个域的技术框架都要尽量符合规范，然后在它们之间构建“跨域交换桥梁”（）或称“跨域交换网关”（，）设计和构建

4、系统涉及的医学技术和信息系统繁多，而如何选择合适的技术架构（）是最为重要的，它将影向整个系统未来的发展方向、功能定位、系统“生命周期”的长短和运行成本。系统技术架构总体可分为三类：集中式（紧耦合模式）；分布式（松耦合模式）；混合式（即集中与分布相结合的模式）。年以后，随着我国医疗体制改革进程的加快，使用医疗技术发展区域协同医疗平衡和优化使用医疗资源成为主要的技术途径。其中，如何在大中城市（区域）构建系统成为医疗信息共享交换技术和应用发展的难点和热点。以上海为例，目前常住人口近万人，有多家医院提供医疗和保健服务，这多家医院由几个健康管理机构和所在区直接管理。我们将这些管理机构或区域定义为域（，）

5、，再使用规定的服务模式进行信息交换。当前，几乎所有国际医疗厂商和医疗系统集成厂商宣布其产品（将）支持一架构协议和相关标准瞄。某些国家在设计建设国家中甚至将（架构协议作为国家技术标准协议进行推广，如加拿大国家医疗健康信息共享项目（）将）（作为国家标准（）进行推广。虽然韦定了域内跨医疗机构（）文档信息共享交换技术框架协议，但它只是一个概念性方案，各个地区和国家的医疗体制和服务模式差异性很大，具体使用仍需“具体问题、具体分析”，达到个性化实现。）组织于年对域内跨医疗机构文档信息共享交换需求提出了一种新型医疗架构（，）协议和一系列相配套的医疗技术协议，其中核心系统架构协议是（，）。架构协议的核心思想是

6、：医疗小数据对象信息（文本类非图像类等）和所有信息的元数据采用集中模式存储共享交换，大数据对象信息（如图像类等）采用分布式存储共享交换。）（架构协议另一个特点是它对所有类型的医疗信息（结构化非结构化，对象非对象等）采用统的注册发布信息模型（）和交）。这些医院大多独立运行，病人信息孤立其中，因此迫切需要将每个域中的信息整合，并使医疗文档能跨域共享。这里给出了一种基于（）和系统体系架构与主要模块根据我国大中型城市卫生医疗服务体系特点，本系统基于（）的跨万方数据和技术框架，采取和体系结构，以满足共享中的事务灵活性及实现将来的可扩展性。和架构允许产生灵活、可配置和基于标准的服务，同时对定期和不定期的输

7、入事件具有灵活的处理特性。开发本系统要考虑许多因素：首先，设计上要遵循技术架构来实现域内跨医疗机构和跨域的图像和报告文档共享机制：其次，系统不仅要集成拥有和的医院，还要包含没有但有数字图像设备和的医院；第三，克服有限带宽和快速查询、提取响应等问题，采用基于的图像处理和现实技术：第四，权限访问控制、医疗数据完整性和真实性、日志。同时引入了网格概念，使整个系统对用户来说是一个超级和，简化系统的管理和控制。系统架构见图。图所示本系统包含，网格并遵循技术架构。系统由九个主要模块和通用服务组成。以及相关的医疗机构服务：另一种是市级中心的，作为整个市级的文档共享服务。针对域内的跨机构文档共享用例，系统遵循

8、技术规范实现。针对第二个跨域文档共享用例，设计了两种共享模型：一种是文档注册池收到提交集后将元数据注册到本域中的注册中心，然后从中取得病人跨域的全局标识符，并将相同的元数据注册到市级注册中心。这之后，如果域中的文档消费者要查询整个上海市的某个病人文档，可以通过病人标识符直接查询市级注册中心，获取所有来自不同域的共享文档元数据，然后去相应的文档注册池中提取所需文档。另一种是：如果域中的文档消费者要查询上海市某个病人所有共享文档，必须首先查询获取此病人在存放病人文档的相应域中的局域标识符，然后向相应域中的注册中心发起查询请求，组合查询请求的响应结果即为所有共享文档，最后去相应文档池中提取文档。管理

9、中心实现了技术规范中定义的角色，用来存储跨域病人索引信息。管理中心实现了技术规范中定义的角色，用来存储跨医疗机构病人索引信息。文档存储池主要实现技术规范中定义的文档存储池的角色，用来管理和存储提交的图像和报告文档，以便相应域内的提取。位于医院内部，主要作为图像和报告文档的提交源角色。工作站客户端通过系统来访问图像和报告文档，主要实现技术规范中定义的消费者角色。代理和网格代理用于和消息的转换，将多家医院的和集成进系统中。网格服务主要管理网格节点间的图像的数据流，如数据备份、图像传输、图像消息数据流的跟踪。安全服务主要提供图像和报告文档的访问控制、医疗数据完整性和真实性、日志。实现系统原型样机包含

10、三个域，每个域中有个局域的模块和一个总的市级模块。局域模块由以下部分组成：注册中心、文档注册池、多个代理节点和管理中心。市级注册中心主要功能是实现中定义的注册中心角色，并采用中注册中心模型来存储和管理提交的图像及报告文档的元数据。有两种类型的注册中心：一种是部署于局域中的，作为接入端为医院市级共享拚同平台模块包含注册中心和数据交换中心域闻交换交易管理中心。图展示了系统的网络连接和主要模块。通常，代理节点验证来自域闻交换接入端域网资源阈！域和的提交文档或图像的元数据，然后将其提交文档池中。在此过程中实现了的图像文档源角非域问交莰接入糍网瓷瘴翮两强源蚓域非域面嘶丽碉色。网格代理节点将远程医院的通过

11、存储或查询提取服务连接起来，将通过或匦囹圈圈圆圆圈圆圈图圈像电子病历系统架构图连接。图像文档消费者角色可以通过万方数据来访问多个域中的注册中心或者直接访问市级注册中心，从本域或其他域的文档注册池中提取文档或图像清单，从而进一步通过网格代理节点从其他医院的中提取图像。为在有限带宽下图像提取中获取快速的响应效果，在传输图像过程中采用渐现技术。消费者相应图像。如果共享的文档存在于多个域中，采用全局跨域查询流程，提供两种查询模型。第一种模型：文档消费者首先从中获取可能存在的域中的全局标识符，然后向相应域中的注册中心发起查询，再从相应文档注册池中提取病人的所有共享文档或图像清单，如是图像清单则采用上述方

12、法是在三个域的条件下进行的，可得出相同的结论。在两个网格代理节点之间的图像提取流程中，为获取更快的传输速度，开发了基于传输协议的传输机制，并用于消费者的图像提取流程中。表给出了在实验室环境下不同类型的图像的传输测试性能。表中现象的出现原因是提取图像有两部分，图像从到网格代理节点的传输和数据从一个网格代理节点到另一个的传输。总之，图像数据量越大平均传输时间越短。表不同类型的图像的传输速度测试结果压力测试的主要目标是比较两种模型的跨域的查询的性能。首先，向每个局域中的系统中提交注册万文档，使市级注册中心有万的文档元数据。其次，设计两种查询流程来测试两种模型的查询性能。如果共享文档正好在一个域中，则

13、直接查询本域中。在局域中的存储查询流程为：首先文档消费者查询管理中心来获取病人在本域中的全局标识符，然后通过的存储查询来查询本域中的注册中心获取文档元数据，最后从相应的文档池中提取图像或报告。如果文档消费者从文档池中获取图像清单，然后解码清单并从本地的网格节点通过来启动网格引擎从远获取图像。第二种模型：文档消费者获取本域的全局标识符，然后从管理中心中获取跨域的病人索引标识符，直接从市级注册中心中查询病人的所有共享文档，再从相应文档注册池中提取病人文档或图像清单，是图像清单则采用上述方法获取图像。图展示了两种查询流程跨两个域的查询的性能。四条曲线分成两组：上面一组的两条曲线是在模型下用户数从到个

14、的查询和提取的相应时间：下面一组的两条曲线是在模型二下用户数从到个的查询和提取的相应时间。通过图，可以看出随着查询和提取用户数目增多，系统的响应时间在下降。但第二种共享模型在相同的条件下明显优于第一种。图展示了相同的测试流程，但程，把图像数据通过路由到本地网格代理节点，然后推送给文档图病人文档分布在两个域中的两种查询模型的比较圈系统网络连接图和系统主要模块图病人文档分布在三个域中的两种查询模型的比较万方数据健康档案使用情况将纳入乡村卫生机构考核本刊讯月日全国农村居民健康档案试点工作现场会在江西崇义县召开，旨在探讨如何推进农村居民健康档案图文档注册中心控制台试点工作更好更快发展。根据会议精神。健

15、康档案的建立、使用和管理情况将作为乡村卫生机构年终考核的重要内容，并作为试点地区乡镇卫生院绩效工资和乡村医生公共卫生服务补助考核的重要依据。据悉按照深化医药卫生体制改革的总体部署和要求，到年底，以省为单位建立健康档案的农业人口数应不低于本省农图文档存储池中心控制台业人口数的；至年，农村地区居民图和图别展示了文档注册中心和文档存储池中心控制管理界面，有利于管理员进行文档元数据和文档内容的控制和管理。平台的探讨中国医院管理，（）：【，健康档案建档率要达到。乡村医疗卫生机构应及时记录、补充和更新档案资料，定期进行整理、核查、分析。以掌握辖区内农村居民的健康动态变化情况，有针对性地开展健康教育、预防、

16、保健、医疗和康复等服务。有条件的地方，可建立标准化电子健康档案。实现与疾病控制、妇幼保健、新农合管理、卫生机构管理等信息系统的互联互通，减少资源重叠和浪费。，结论本文给出了多域下的跨域协同共享医疗影像电子病历系统的设计和实现方法，改进了的跨域共享模型，并对其进行了压力测试。结果表明，市级注册中心结构的共享模型优于分布式的共享模型，达到了系统设计的参数要求。系统作为一个存在于传统程序和跨域健康信息系统之间的中间件，为终端提供集成的病人信息。病历信息可以存储在分布的多个文档注册池中，由中心节点集中管理。基于网格的图像存储与技术框架结合用于跨域的图像共享，能够加强跨域协作的数据流【】：一一（赵士洁）【：一【】北