基于.NET平台和Cache数据库的结构化电子病历系统设计
基于.NET平台和CACHE数据库的结构化电子病历系统设计 1
1 系统体系结构 2
2 开发平台选择 2
3 插件式应用程序框架 3
4 病历模型结构图 3
5 数据接口模型 4
6 规则引擎 5
7 结语 5
【摘要】 电子病历(CPR)系统是医疗信息化的重要部分,在国外有不少广泛使用的系统,但不能通过汉化提高国内CPR水平,现基于.NET平台和Cache数据库提出一种结构化电子病历系统方案,主要创新点包括平台选择、病历模型结构、接口模型设计以及规则引擎的引入等。
【关键词】 结构化电子病历系统 病历模型结构 接口模型 规则引擎
电子病历(Computer-based Patient Record, CPR)是以病人为中心的信息集成,是医院所有业务系统的有机融合,能完整、动态地反映患者的医疗过程,是对个人医疗信息及其相关处理过程综合化的体现[1]。电子病历又称电子病人记录(EMR),现正向电子健康记录(EHR)发展。
《2007年中国医卫行业信息化建设与IT应用趋势研究报告》显示,电子病历、PACS、HIS系统的升级、完善和集成、信息安全等是2007年医卫行业信息化建设的投资重点[2]。目前不能通过汉化国外CPR软件提高国内CPR使用水平。首先,病历的组织结构、描述方式中外有别,国外的CPR系统不能完全适应国内的病历管理规范。其次,由于电子病历相关立法以及监督机制等方面的差异,国外CPR系统的设计理念和国内不一样。现国内的CPR要求将病历打印出来进行手工签名以起到法律效应。国外的CPR系统以表格或树形结构的方式录入数据,很难将计算机中的数据还原成"手工病历"。
因此,我们在认真分析了国内外CPR系统的基础上开发了基于.NET平合和Cache数据库的结构化电子病历系统。
1 系统体系结构
系统结构见图1。
数据访问层中对数据库的操作分两部分。访问组件在微软Enterprise Library中Data Access Application Block基础上修改,增加了对ODBC数据源的支持(因为目前.NET平台上还没有支持Cache的驱程),对Database抽象类功能进行扩充。图2所示的数据访问组件是以工厂模式[3]设计的,Database和DbCommandWrapper都是抽象类。客户端代码通过DatabaseFactory类创建Database实例。通过Cache提供的CacheObject访问Cache多维数组。
因病历输入过程中使用大量代码字典表数据,如诊断、症状、药品目录等。客户端在输入时都从数据库中读取,服务器负担很重,可用数据缓存方式加以解决。
2 开发平台选择
因国内医院普遍使用Windows操作系统,本系统基于Windows平台以WinForm程序为主,采用.NET平台进行开发。
数据库选择相对复杂。CPR系统中包括病历数据和其它基础数据。对于一般性数据可用关系型数据库进行建模、存储,而结构化处理后的病历数据就不能满足数据分析的需要。
病历本身数据量很大,再加上结构化处理时增加的描述符,最终数据会增加很多。基于共享需要,病历数据以XML格式保存[4],对它处理要用XQuery、XPath等技术。虽然主流关系型数据,如SQL Server、Oracle、DB2等都支持XML数据,但要提高数据查询效率,必须对数据添加索引。然而,病历数据的结构是动态的,不能有效建立索引。因而,将动态结构的数据分解为固定格式的明细数据。
在关系型数据库中,路径表示数据在病历结构中的位置。同步数据时借助路径来定位,分析数据时通过路径过滤。因为病历数据分解为明细数据后数据量非常大,相应的路径数量非常多,且查询数据时因缺乏必要的索引信息需遍历整个表。同时,值字段需要保存各种类型的数据,而字段类型只能是字符类型,在进行数据比较时要进行类型转换,查询的代价急剧上升。若能够提高数据遍历速度,并避免类型转换,将大大提高效率[5]。而这恰恰是Cache数据库的特点之一。
Cache数据库的核心是高效的多维数据引擎。通过内置的CacheObjectScript脚本语言,可以直接访问多维数据结构,这样可以获得最高的性能和最好的存储利用率。当有特别的或者专业的结构并且不需要提供对象或者SQL的方法来访问数据时,或者当要求尽可能高的性能时,直接的"global访问"是特别普遍的。
3 插件式应用程序框架
本系统客户端使用基于SmartClient技术的插件式应用程序框架,主要包括:①加载基本模块:基础框架类库定义接口IPlugin、IStartup模块程序实现接口,主程序通过PlugInHelper辅助类加载:②数据访问:基础框架类库定义接口IDataAccess,并实现SqlDataAccess,主程序通过DataAccessFactory访问数据库;③浮动窗口:主程序支持浮动窗口显示,基础类库定义DockingWindow,
DockingForm,DockingContent提供各模块类创建浮动窗口,例如工具窗口、病人列表等,在加载模块同时通过DockingHelper辅助类实现浮动窗口显示,并动态保存浮动窗口位置、显示方式,支持不同操作人员设置;④登录部分:采用基于角色方式的帐户管理,并加密处理,所有主程序加载的功能模块,都基于这个帐户的权限信息进行控制;⑤报表部分:提供统一的报表服务。
4 病历模型结构图
系统对病历数据处理分为3个部分:
数据访问部分负责处理和病历有关的数据存储操作。
ModelStorage组件负责处理数据库中数据与病历对象之间的转换、实际数据与查询数据之间的同步。
病历业务负责病历的内部逻辑。在EMRModel组件中完成病历对象维护、检查等工作。EMRWidget组件用来统一处理病历的展现及录入、病历对象数据与RTF文本之间的转换。
病历界面包括病历模板设置程序和病历录入组件。在病历录入组件中只负责和文字编辑有关的操作,数据的内部逻辑处理由EMRWidget组件完成。
病历模型的实现比较复杂,主要内容如下。
EMRNode为基本元素,表示病历内容,有三个继承类:EMREntity,EMRNativeText, EMRPackage。EMREntity表示数据实体,病历结构中最小输入单位,也是数据分析基本单位,可以是多个数据项的组合。如 "身高"数据,应同时包含"身高的值"和"身高的单位"两部分。EMRNativeText为原生文本,即以自然语言输入的文本。
EMRPackage为病历内容包,相当于文档结构中的目录,是个容器,可包含实体、原生文本或另一个包。
EMRDynamicMoleNode为嵌入式模板,即"主诉"、"现病史"这一层次内容,由EMREmbededMoleNode构成。
EMREmbededMoleNode为嵌入式对象,即"胸痛描述"、"头部检查"这一层次内容,由EMRObject构成。
EMRObject为元数据对象,即"发病时间"、"伴随症状"这一层次的内容,它由EMREntity构成,是病历结构中的最小显示单位。
另为在模型中表示表格对象引入EMRTable、EMRRow、EMRCelI三个类,分别对应表、表中的行和行的单元格记录。
5 数据接口模型
CPR系统是医院信息系统的核心,HIS、LIS、RIS、PACS等系统都需要与其进行数据交换。在CPR的应用范围提升以后,还会和其它系统进行数据交换。所以,CPR的数据接口定义非常重要。在医疗信息领域各种数据标准也非常多,其中影响最大、应用最广的是HL7协议。
目前国内系统真正支持HL7协议的很少,系统投入使用前要么花大力气改造与CPR联网的系统,要么根据对方要求定制CPR系统数据接口,因此,我们设计了自己的接口模型。
在接口中传输数据请求可分为两类:同步数据请求和读取数据请求[6]。由于同步数据请求发出后不需立即得到结果,可将这类信息放入一个异步消息队列,由专门的异步消息处理进程处理。而读取数据的请求需要实时处理。
定义接口首先
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