一種小型醫(yī)療設(shè)備智能聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計研究

吳向群 譚志明 羅 敏 羅 玲 林桂平 鐘和銘

在信息技術(shù)高度發(fā)達的今天，醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備也日益先進，這是現(xiàn)代化醫(yī)院建設(shè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，多數(shù)醫(yī)療設(shè)備設(shè)計制造之初就已經(jīng)預(yù)留了具有高效的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸接口[1]，能方便地把數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院的數(shù)據(jù)中心，統(tǒng)一存儲，實現(xiàn)共享，方便各部門對其數(shù)據(jù)的調(diào)用查詢，并為相關(guān)醫(yī)療與研究提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究資料

1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀90年代，為適應(yīng)醫(yī)學(xué)發(fā)展的需要，英國的哈默史密斯醫(yī)院率先建設(shè)數(shù)字化圖像資料信息系統(tǒng)，成為世界首家數(shù)字化醫(yī)院[2]。隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等各種科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以患者為維度的全方位、全關(guān)聯(lián)的無紙化、無膠片化、自動化、智能化的全生命周期數(shù)字化醫(yī)療服務(wù)成為了現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的趨勢，其中數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備在其中扮演著重要一環(huán)，實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備的信息數(shù)字化采集、保存、共享、傳輸和處理，聯(lián)網(wǎng)傳輸并建立數(shù)據(jù)倉庫，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心，有助于醫(yī)院實現(xiàn)資源整合、流程優(yōu)化，降低運行成本，提高服務(wù)質(zhì)量、工作效率和管理水平。

隨著醫(yī)院信息化建設(shè)的深入，信息共享需求日益增長，醫(yī)療設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)傳輸成為數(shù)字化智慧醫(yī)院建設(shè)的一個亟待解決的重要科學(xué)問題。目前，由于大多醫(yī)院信息化建設(shè)缺乏頂層設(shè)計，對于整體醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)管理的理念存在一定缺陷，且此前信息技術(shù)水平發(fā)展程度不高，大多醫(yī)院在面對小型醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)利用需求時多以人工檢索患者索引號(如住院號)的方式，將小型醫(yī)療設(shè)備報告數(shù)據(jù)與患者基本信息、其他系統(tǒng)報告做匹配關(guān)系，以供臨床醫(yī)療、教學(xué)、科研、管理等方面使用，或者是由信息系統(tǒng)提供商提供點對點的接入或小規(guī)模的互操作整合。無論是人工匹配還是低互聯(lián)程度的互操作整合，都難以充分共享設(shè)備數(shù)據(jù)，無法充分發(fā)揮醫(yī)療設(shè)備的社會效益和經(jīng)濟效益，同時很大程度上制約著醫(yī)生綜合診治水平的提高，阻礙著醫(yī)院信息化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)以及我國數(shù)字化智慧醫(yī)院建設(shè)的步伐。

醫(yī)療設(shè)備的信息化建設(shè)可以為醫(yī)院提供優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)基礎(chǔ)，保障醫(yī)療設(shè)備使用的科學(xué)性與安全性[3]。在如今互聯(lián)網(wǎng)+時代推進醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備信息化建設(shè)進程，對提升醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)有很大的幫助，同時也為醫(yī)院的信息化、數(shù)字化以及智能化奠定了基礎(chǔ)。

我國近年來對醫(yī)療大數(shù)據(jù)的重視程度不斷提升，關(guān)于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的開發(fā)、利用有了明顯進步，其中包括發(fā)展迅速的組成大數(shù)據(jù)中心和知識庫構(gòu)建及服務(wù)技術(shù)[4]。不過，從整體上看，我國關(guān)于醫(yī)療大數(shù)據(jù)的研究還處在初步階段，研究醫(yī)療設(shè)備有關(guān)的數(shù)字化以及大數(shù)據(jù)開發(fā)，不僅存在機遇，也存在挑戰(zhàn)。

醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)院日常醫(yī)療工作中不可或缺的設(shè)備, 同時也反映著一所醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)水平。當(dāng)前, 醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備數(shù)量越來越多, 越來越高科技化[5]。從我國各大醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的使用情況來看，各種醫(yī)療設(shè)備為醫(yī)院的業(yè)務(wù)發(fā)展提供了有力的保障，各大醫(yī)院基本上都有影像系統(tǒng)，這些標(biāo)準 DICOM 接口的儀器都能方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，但是很多科室如耳鼻喉科、眼科及其它科室日常檢查設(shè)備由于接口的不統(tǒng)一、多樣性，以及一些設(shè)備沒有及時更新?lián)Q代，相對陳舊，沒有提供數(shù)字接口等原因，造成此類檢查設(shè)備所產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)無法利用起來，無法與全院信息系統(tǒng)互聯(lián)互通，形成儀器“孤島[6]”的現(xiàn)狀。

如今在醫(yī)院信息化建設(shè)進程持續(xù)推進的背景下, 各類信息系統(tǒng)開始先后配置至醫(yī)院中, 覆蓋了輸血、手術(shù)、病歷、醫(yī)保等各個環(huán)節(jié)。但醫(yī)院受到內(nèi)部系統(tǒng)標(biāo)準不統(tǒng)一、醫(yī)療設(shè)備接口不統(tǒng)一等因素的影響, 尚未實現(xiàn)信息互聯(lián)互通、數(shù)字化功能。針對這一問題, 為了能夠把醫(yī)院所有醫(yī)療數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一存儲、共享與利用, 必須解決所謂的信息孤島, 通過信息標(biāo)準化、數(shù)字化的建設(shè)方式, 確保醫(yī)院的醫(yī)療大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行, 推進醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備管理向數(shù)字化管理的方向全面轉(zhuǎn)型[7]。

1.2 研究目標(biāo)

本課題研究目標(biāo)就是利用目前國內(nèi)大中型醫(yī)院都在搭建互聯(lián)互通企業(yè)服務(wù)總線(ESB)[8]、臨床數(shù)據(jù)中心(CDR)[9-10]的契機，通過研究建立一套利用文字識別、后結(jié)構(gòu)化、電子簽名等技術(shù)，針對院內(nèi)由于各種原因沒有聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)尼t(yī)療設(shè)備(如耳鼻喉科的中耳分析儀、眼科眼底血管造影等)等科室日常各種小型檢查設(shè)備產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)通過特定端口以數(shù)字化的方式保存起來，當(dāng)需要的時候在授權(quán)下能夠快速調(diào)回使用，方便醫(yī)生操作及醫(yī)院對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與應(yīng)用。

本課題擬重點解決自動、手動導(dǎo)入檢查圖像這一關(guān)鍵問題，通過目前院內(nèi)集成平臺與小型儀器數(shù)據(jù)端口進行對接，支持科室內(nèi)儀器圖像和數(shù)據(jù)的自動導(dǎo)入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入失敗或無法自動獲取設(shè)備檢查圖像時，系統(tǒng)支持點擊重新導(dǎo)入和手工導(dǎo)入圖像數(shù)據(jù)兩種方式。

通過統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)结t(yī)院的數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)無紙化，實現(xiàn)統(tǒng)一存儲，實現(xiàn)共享[11]；及時有效地提供全信息調(diào)用查詢，并為相關(guān)醫(yī)療業(yè)務(wù)開展和科研大數(shù)據(jù)研究提供數(shù)據(jù)保障等目標(biāo)。

目前，較多學(xué)者研究醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)，將其應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的論證、購置、審核、入庫、安裝、使用、維護、維修、管理、計量、報廢等。本文根據(jù)醫(yī)院小型醫(yī)療設(shè)備的使用現(xiàn)狀及實際數(shù)據(jù)利用的需要，采用基于J2EE和B/S 模式的應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)，軟件系統(tǒng)各功能模塊采用插件形式建立一套小型醫(yī)療設(shè)備智能聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，可隨時按照需要裝卸相關(guān)插件且不需要重起服務(wù)即可生效，保證 24 小時不間斷提供服務(wù)；支持采集各種類型接口的設(shè)備數(shù)據(jù)(模擬、非 DICOM、網(wǎng)絡(luò)等)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用；系統(tǒng)用戶使用系統(tǒng)功能不受限，不需通過外部 USB Key 等方式進行注冊授權(quán)。

2 系統(tǒng)概述

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用基于 J2EE 和 B/S 模式的應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)，軟件系統(tǒng)各功能模塊采用插件形式[12]，可隨時按照需要裝卸相關(guān)插件且不需要重起服務(wù)即可生效，保證 24 小時不間斷提供服務(wù)；支持采集各種類型接口的設(shè)備數(shù)據(jù)(模擬、非 DICOM、網(wǎng)絡(luò)等)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成見圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)設(shè)計思路

模型系統(tǒng)擬采用IDEA或者Eclipse開發(fā)框架，采用PWP3 開發(fā)框架，基于Spring-MVC+Spring+SpringData的深度封裝，基于OSGI模塊熱插拔技術(shù)[13]，在不需要重啟系統(tǒng)的情況下，能夠動態(tài)裝載和卸載軟件模版。

2.3.1 技術(shù)特點 ①使用Ehcache 做數(shù)據(jù)緩存層，高速訪問頁面，當(dāng)開啟了緩存的情況下，頁面訪問一次的情況下，再次訪問可減少帶寬[14]。②基于Maven構(gòu)建項目，管理JAR和打包構(gòu)建，基于多Module方式，減少各模塊之間的耦合，見圖2。③使用SpringSecurity 控制權(quán)限，更加全而廣的控制權(quán)限[15]。④預(yù)防CSRF和XSS攻擊[16]。

圖2 項目目錄截圖

2.3.2 項目包圖及描述 項目分多個 Module，每個 Module 一個模塊，便于管理。見圖3。

圖3 Module列表圖

特點：①通過包的方式清晰的將controller、service、serviceImpl 等部分清晰管理每塊后臺功能。②通過包分模塊的方式，模塊下面再劃分類型，見圖4。③通過bundle的形勢將osgi熱插拔模塊管理起來，見圖5。

圖4 包分模塊圖

圖5 包分模塊圖

alo_base 表示公共部分message 表示消息發(fā)布管理。

report 表示報告，包含查詢報告和書寫報告staticReport 表示統(tǒng)計報表。

template 表示模板，其中包含模板類型和模版設(shè)計。

2.4 系統(tǒng)總體界面設(shè)計

系統(tǒng)的界面設(shè)計主要遵循輕量級、可擴展性、可維護性幾個原則。

項目總體使用 Easyui 的風(fēng)格，基于 JQuery 用戶界面，支持 HTML5，組件豐富，能夠滿足很多業(yè)務(wù)場景。

首頁使用 Layer 的方式，模擬 APP 圖標(biāo) LOGO 的方式，見圖6。界面分兩級界面，采用面包屑的方式，界面面層次圖，見圖7。

圖6 首頁

圖7 界面層次圖

2.5 系統(tǒng)模塊功能

系統(tǒng)的主要功能模塊有自動獲取患者信息及報告查詢、自定義模板功能、檢查報告書寫、分析設(shè)備效益情況、“隨醫(yī)拍”功能、數(shù)據(jù)智能分析與可視化展示、接口功能模塊、電子簽名、消息推送、拓展等功能。系統(tǒng)的功能模塊介紹見表1。

表1 系統(tǒng)功能模塊介紹表

2.6 功能邏輯圖及相關(guān)說明

系統(tǒng)的功能邏輯圖與相關(guān)說明見圖8、表2。

表2 醫(yī)療設(shè)備智能聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)功能模塊說明表

圖8 功能邏輯圖

3 應(yīng)用效果分析

目前我國各家醫(yī)院現(xiàn)有數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸接口的醫(yī)療設(shè)備，如X光、CT、MR、超聲，內(nèi)鏡、心電圖、核醫(yī)學(xué)等，都能夠接入各家醫(yī)院已有的臨床輔助診療系統(tǒng)，如檢驗、病理、影像、超聲內(nèi)鏡、心電圖、核醫(yī)學(xué)系統(tǒng)等，統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)结t(yī)院的數(shù)據(jù)中心，能實現(xiàn)統(tǒng)一存儲、實現(xiàn)共享，及時有效地提供院內(nèi)調(diào)用查詢。

本課題將研究通過安裝代理或者把醫(yī)療設(shè)備報告進行拍照，經(jīng)電子簽名后統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)轿以旱臄?shù)據(jù)中心；利用文字識別、后結(jié)構(gòu)化、電子簽名等技術(shù)，通過重點解決自動、手動導(dǎo)入檢查圖像這一關(guān)鍵問題，通過目前院內(nèi)集成平臺與小型儀器數(shù)據(jù)端口進行對接，支持科室內(nèi)儀器圖像和數(shù)據(jù)的自動導(dǎo)入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入失敗或無法自動獲取設(shè)備檢查圖像時，系統(tǒng)支持點擊重新導(dǎo)入和手工導(dǎo)入圖像數(shù)據(jù)兩種方式。將院內(nèi)科室日常各種小型檢查設(shè)備產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)檢查數(shù)據(jù)通過特定端口以數(shù)字化的方式保存起來，當(dāng)需要的時候在授權(quán)下能夠快速調(diào)回使用，方便醫(yī)生操作及醫(yī)院對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與應(yīng)用；通過統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)结t(yī)院的數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)無紙化，實現(xiàn)統(tǒng)一存儲，實現(xiàn)共享；及時有效地提供全信息調(diào)用查詢，并為相關(guān)醫(yī)療業(yè)務(wù)開展和科研大數(shù)據(jù)研究提供數(shù)據(jù)保障等目標(biāo)。

接入方式匯總所示(見圖9)，通過多達近十種數(shù)據(jù)接口聯(lián)網(wǎng)方式，方便地將院內(nèi)各種非標(biāo)準接入的醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)轿以旱臄?shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性、連貫性，是本文研究的創(chuàng)新之處，具有較高的研究價值和實用性。

圖9 接入方式匯總

隨著醫(yī)院信息化建設(shè)的深入，大數(shù)據(jù)時代下的信息共享需求日益增長，小型醫(yī)療設(shè)備的智能聯(lián)網(wǎng)傳輸將充分發(fā)揮醫(yī)療設(shè)備的社會效益和經(jīng)濟效益，同時將在很大程度上提高醫(yī)生的綜合診治水平，推進我院的數(shù)字化智慧醫(yī)院建設(shè)的步伐。

4 結(jié)論

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景之下，醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備信息化管理正在不斷地完善。加強對醫(yī)院小型醫(yī)療設(shè)備的信息化管理，通過應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)手段，統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)结t(yī)院的數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)無紙化，實現(xiàn)統(tǒng)一存儲，實現(xiàn)共享；利用信息化手段提高醫(yī)療生產(chǎn)力，減少常規(guī)醫(yī)學(xué)錯誤，為精準醫(yī)療奠定有力的基礎(chǔ)[17]；及時有效地提供全信息調(diào)用查詢。通過大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段進行醫(yī)療設(shè)備的信息化管理，從而避免形成“信息孤島”，提升醫(yī)院的精細化信息化水平，提高醫(yī)院整體的管理水平[18]。

通過對小型醫(yī)療設(shè)備的信息化、數(shù)字化管理，可以充分地掌握醫(yī)院醫(yī)療信息的實時狀態(tài)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性、連貫性，進而在根本上提升醫(yī)療設(shè)備信息化管理，為醫(yī)院提供優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)基礎(chǔ)，保障醫(yī)療設(shè)備使用的科學(xué)性與安全性，最終提升醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，加快數(shù)字化智慧醫(yī)院的建設(shè)步伐。