基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院檢驗(yàn)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建

張洋，章魯瑤，樊金宇，修云霞

（1.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江 牡丹江 157011；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院，黑龍江 牡丹江 157011）

0 引言

醫(yī)院檢驗(yàn)信息管理系統(tǒng)（Hospital Laboratory Information Management System,HLIMS）是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等進(jìn)行醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室信息管理的系統(tǒng)[1]。HLIMS系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室信息化過(guò)程中發(fā)揮重要作用，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)院檢驗(yàn)流程自動(dòng)化，檢驗(yàn)信息傳輸、存儲(chǔ)、分析的載體，尤其是大數(shù)據(jù)、人工智能、智慧醫(yī)療深入應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的今天，HLIMS系統(tǒng)技術(shù)更加智能化，功能更加完善，效率更高，極大地、深刻地決定了醫(yī)院的信息化發(fā)展水平。醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)大數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著很多有價(jià)值的信息，通過(guò)對(duì)檢驗(yàn)大數(shù)據(jù)分析，可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的個(gè)體化醫(yī)療服務(wù)，且在疾病的預(yù)測(cè)、治療的智能化方面，大數(shù)據(jù)分析也可發(fā)揮重要的指導(dǎo)作用[2]。

HLIMS是醫(yī)院業(yè)務(wù)工作的基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，HLIMS承擔(dān)著醫(yī)院的門(mén)診、住院的醫(yī)療輔助任務(wù)。隨著醫(yī)院的規(guī)模擴(kuò)大、患者量增多，HLIMS自動(dòng)化程度越來(lái)越高，HLIMS數(shù)據(jù)規(guī)模也越來(lái)越大，HLIMS管理與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格[3]。在大數(shù)據(jù)背景下，HLIMS的智能化要求也越來(lái)越高。以高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)HLIMS是現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)目標(biāo)的必然要求。

1 大數(shù)據(jù)對(duì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的應(yīng)用分析

近些年來(lái)，伴隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)、設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)。HLIMS系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，數(shù)據(jù)來(lái)源于各種檢驗(yàn)設(shè)備，如生化分析儀器、血液分析儀器、血凝分析儀器、電解質(zhì)分析儀器、電泳分析儀器、電發(fā)光分析儀器、化學(xué)發(fā)光分析儀器、全自動(dòng)酶標(biāo)儀器、免疫分析儀器、尿液分析儀器、尿沉渣工作站、細(xì)菌培養(yǎng)及鑒定儀器等[4]。HLIMS對(duì)上述醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的臨床檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳遞、整理，并為患者提供查詢、打印服務(wù)，為醫(yī)生提供可靠的檢驗(yàn)結(jié)果。檢驗(yàn)大數(shù)據(jù)信息構(gòu)成了患者的全部信息的六成以上，為疾病診斷、治療、監(jiān)測(cè)、預(yù)后判斷提供重要的依據(jù)。而醫(yī)學(xué)科研與臨床應(yīng)用的新技術(shù)如生物芯片、臨床基因檢測(cè)、遺傳性疾病的診斷、腫瘤的基因診斷、放射免疫分析、酶免疫分析等都為檢驗(yàn)信息提供了海量數(shù)據(jù)[5-8]。應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、分析，對(duì)疾病的預(yù)防、治療、預(yù)后有著重要的意義。

2 HLIMS需求分析

2.1 功能分析

HLIMS功能需求須按照醫(yī)院的檢驗(yàn)業(yè)務(wù)流程制定，功能模塊按照不同的用戶需求設(shè)定。系統(tǒng)按照不同分類(lèi)用戶設(shè)定不同的權(quán)限。

（1）管理人員功能模塊：有權(quán)登錄HLIMS系統(tǒng)的人員應(yīng)當(dāng)包括系統(tǒng)管理員、醫(yī)生、護(hù)士、技師、檢驗(yàn)科工作人員等。在用戶的管理人員模塊中[9-12]，系統(tǒng)管理員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的信息進(jìn)行管理，如注冊(cè)、修改、刪除等。普通用戶如醫(yī)生、護(hù)士、技師、檢驗(yàn)科人員，具有管理人員的一般權(quán)限，如個(gè)人信息維護(hù)、查詢等。

（2）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊：患者檢驗(yàn)過(guò)程中，檢驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生大量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)分析后，統(tǒng)一匯總至數(shù)據(jù)庫(kù)中。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全存儲(chǔ)和管理，以利于用戶查詢，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)管理模塊支持用戶審核報(bào)告并內(nèi)置審核算法。

（3）質(zhì)量控制管理模塊：醫(yī)院檢驗(yàn)儀器數(shù)量龐雜且十分精密，需定期進(jìn)行測(cè)試，以防止儀器不精準(zhǔn)導(dǎo)致檢驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。因此，在HLIMS中設(shè)置質(zhì)量控制管理模塊。質(zhì)量控制管理模塊的用戶主要是儀器管理技師，技師通過(guò)此模塊設(shè)置測(cè)試的范圍、閾值標(biāo)準(zhǔn)。儀器設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間處理樣本量后，可能觸發(fā)質(zhì)量控制模塊的危機(jī)閾值系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)通過(guò)質(zhì)量控制管理模塊對(duì)醫(yī)院檢驗(yàn)儀器的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，在儀器閾值報(bào)警信號(hào)出現(xiàn)后，立即提示儀器管理員進(jìn)行處理，并按照優(yōu)先等級(jí)提示處理危急情況順序。

2.2 HLIMS系統(tǒng)的運(yùn)行保障需求

（1）HLIMS運(yùn)行性能：醫(yī)院檢驗(yàn)數(shù)據(jù)量極大，一家普通三甲醫(yī)院的檢驗(yàn)樣本量可達(dá)上萬(wàn)條，HLIMS在處理如此海量的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)過(guò)程中，必須穩(wěn)定運(yùn)行，一旦出現(xiàn)宕機(jī)、崩潰，其結(jié)果將不堪設(shè)想，直接影響醫(yī)院的正常運(yùn)行。因此，HLIMS系統(tǒng)在并發(fā)性、內(nèi)存、響應(yīng)時(shí)間等方面要性能優(yōu)越，能保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，不出現(xiàn)問(wèn)題。

（2）可擴(kuò)展性：醫(yī)院HLIMS系統(tǒng)按照不同醫(yī)院等級(jí)需要設(shè)定不同的級(jí)別，但是在醫(yī)院檢驗(yàn)業(yè)務(wù)量不斷擴(kuò)大的情況下，HLIMS支持系統(tǒng)硬件升級(jí)、軟件升級(jí)，提供功能模塊擴(kuò)充，數(shù)據(jù)容量擴(kuò)展。

（3）系統(tǒng)的可維護(hù)性；HLIMS系統(tǒng)的搭建須考慮系統(tǒng)整體架構(gòu)、接口、功能模塊的特征，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)便利性。

（4）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性：HILIMS系統(tǒng)存儲(chǔ)、處理的數(shù)據(jù)都是患者的信息，涉及到患者的隱私權(quán)和倫理，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、查詢、修改等都關(guān)系到患者的權(quán)利，對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)采取不同等級(jí)權(quán)限來(lái)保護(hù)患者的信息安全。

3 HLIMS總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

HLIMS與醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（Hospital Information System,HIS)是兩個(gè)系統(tǒng)，HLIMS與HIS保持?jǐn)?shù)據(jù)交換、傳遞。HLIMS本身是一個(gè)獨(dú)立的信息管理系統(tǒng)，HLIMS在架構(gòu)設(shè)計(jì)上采用傳統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)中的三層，如圖1所示。系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)庫(kù)、支撐層、應(yīng)用層等。HLIMS在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)檢驗(yàn)設(shè)備提供數(shù)據(jù)，按照系統(tǒng)的預(yù)定功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、檢驗(yàn)、報(bào)告形成、質(zhì)量控制管理等。

圖1 HLIMS系統(tǒng)架構(gòu)

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

4.1 HLIMS的數(shù)據(jù)采集與傳遞協(xié)議

醫(yī)院的不同檢驗(yàn)儀器設(shè)備由于廠家不同，可能通訊標(biāo)準(zhǔn)不同，因此，應(yīng)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式和交換協(xié)議處理。HLIMS本身就是一個(gè)數(shù)據(jù)交換、協(xié)同的平臺(tái)。檢驗(yàn)設(shè)備的通訊協(xié)議采用雙向通訊協(xié)議，這種雙向通訊協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是傳呼效率高，錯(cuò)誤率低。

4.2 HLIMS數(shù)據(jù)庫(kù)配置

HLIMS數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)。這種數(shù)據(jù)庫(kù)最大的優(yōu)點(diǎn)是采用電子連接備份方式，在斷電等特殊情況下，能夠快速恢復(fù)備份。電子連接備份后的數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)在鏡像故障轉(zhuǎn)移中，可實(shí)現(xiàn)多組同時(shí)進(jìn)行，多重保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.3 HLIMS與HIS的集成

HIS是由住院系統(tǒng)、門(mén)診系統(tǒng)、HLIMS、Pacs等系統(tǒng)連接而成的綜合信息管理系統(tǒng)。HLIMS與HIS實(shí)現(xiàn)對(duì)接后，HLIMS中的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)共享，醫(yī)院的工作站可實(shí)現(xiàn)對(duì)HLIMS中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，輸入、自動(dòng)更新數(shù)據(jù)、打印等。為確保HIS與HLIMS順暢連接，在接口設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮安全性因素，HLIMS與HIS數(shù)據(jù)共享時(shí)，必須基于數(shù)據(jù)的信息一致性、完整性。并且，HLIMS與HIS的信息傳輸必須確保實(shí)時(shí)性。HLIMS與HIS程序接口采用HL7標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是HIS與HLIMS信息跨平臺(tái)傳遞通暢，系統(tǒng)對(duì)接口自動(dòng)調(diào)用，信息傳遞不存在延時(shí)，避免數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)操作，增強(qiáng)了信息的一致性與完整性[13]。

5 結(jié)語(yǔ)

HLIMS是醫(yī)院信息化系統(tǒng)的重要組成部分，它與醫(yī)院的Pacs系統(tǒng)、HIS系統(tǒng)、醫(yī)院財(cái)務(wù)系統(tǒng)等共同組成醫(yī)院的業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、智慧醫(yī)院等現(xiàn)代信息技術(shù)和應(yīng)用的快速發(fā)展，HLIMS系統(tǒng)將朝著物聯(lián)網(wǎng)、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，不同系統(tǒng)間的高度集成性將成為重要的發(fā)展趨勢(shì)。