多任務(wù)高并發(fā)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的技術(shù)研究

張濤 李建 康永佳

北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 北京 100124

0 前言

隨著信息化的逐步深入，數(shù)據(jù)處理平臺(tái)每天都在幫助我們保存和處理各種數(shù)據(jù)信息，如臨床、銀行、保險(xiǎn)、管理、行政及檢驗(yàn)等系統(tǒng)。然而隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，各個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的通訊和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一也變得越來越重要。

醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)是一項(xiàng)信息密集型工作，而信息管理的自動(dòng)化極大地影響著衛(wèi)生服務(wù)運(yùn)行的效率。對(duì)于一個(gè)現(xiàn)代化醫(yī)院而言，在住院處、臨床實(shí)驗(yàn)室、放射科、財(cái)務(wù)處等部門通常都會(huì)安裝使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。每個(gè)不同部門使用的電腦軟件都不相同，那么這些軟件之間的交流和共享病人的數(shù)據(jù)就需要一種大家都懂的“語言”和說話規(guī)則，即一套完整的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，它通過具有一定標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而達(dá)到多系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享、信息交換的效果。因此，本文提出了多任務(wù)高并發(fā)處理平臺(tái)的概念，該概念廣泛適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。本文針對(duì)醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的需求，詳細(xì)分析研究了該平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，進(jìn)而給出其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

從美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的醫(yī)療發(fā)展過程來看，建立區(qū)域性的乃至全國(guó)范圍的多任務(wù)高并發(fā)醫(yī)療數(shù)據(jù)處理平臺(tái)是必然的趨勢(shì)，其最大的受益處在于個(gè)人健康檔案的形成。在現(xiàn)有醫(yī)療信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為醫(yī)生工作站添加標(biāo)準(zhǔn)檔案的文本輸入功能，一套健康檔案就形成了。當(dāng)然，這不僅僅是形式上的飛躍。在加入數(shù)字加密技術(shù)后，能夠保證檔案的錄入、存儲(chǔ)和傳輸過程絕對(duì)的安全性，從而形成了一套具有法律效力的電子病歷。

HL7(Health Level Seven)是醫(yī)療領(lǐng)域不同應(yīng)用之間電子數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，HL7標(biāo)準(zhǔn)可以規(guī)范臨床醫(yī)學(xué)和管理信息格式，降低醫(yī)院信息系統(tǒng)互連成本，提高醫(yī)院信息系統(tǒng)之間信息共享的程度。在美國(guó)及越來越多的歐洲國(guó)家，HL7被用作醫(yī)療系統(tǒng)中文字及數(shù)字信息的標(biāo)準(zhǔn)接口。而HL7在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還很少，這是因?yàn)槟依ㄡt(yī)院各管理模塊的綜合型HIS產(chǎn)品還是市場(chǎng)的主流。但是，隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)由管理為中心向以病人為中心的臨床信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，隨著數(shù)據(jù)量的增大和專業(yè)化細(xì)分的發(fā)展，以HL7標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)將成為必然趨勢(shì)。

1 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的概念及體系結(jié)構(gòu)的建立

1.1 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的概念

多任務(wù)高并發(fā)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)是一種為醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸及處理的平臺(tái)。它不同于傳統(tǒng)的衛(wèi)生醫(yī)療系統(tǒng)平臺(tái)，在于它為醫(yī)療模塊提供了通用的設(shè)計(jì)接口，并使用超大型存儲(chǔ)設(shè)備和嚴(yán)格的安全管理方案，可以同時(shí)進(jìn)行完整的并發(fā)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)高并發(fā)的醫(yī)療信息交換。本項(xiàng)目的研究目的旨在提出用于醫(yī)學(xué)海量數(shù)據(jù)處理的合理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和索引方式。解決醫(yī)療衛(wèi)生體系之中接口復(fù)雜、非標(biāo)準(zhǔn)化的問題，并進(jìn)行適度的方案試行，為建立較大規(guī)模的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供理論及技術(shù)依據(jù)。

多任務(wù)高并發(fā)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)是建立覆蓋地域范圍、面向全區(qū)居民服務(wù)的醫(yī)學(xué)影像服務(wù)體系，形成由醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)管理中心、骨干醫(yī)院、社區(qū)保健機(jī)構(gòu)和居民家庭的多級(jí)結(jié)構(gòu)信息化衛(wèi)生保健網(wǎng)絡(luò)。為逐步實(shí)現(xiàn)由以醫(yī)院為中心的醫(yī)療衛(wèi)生體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃用駷橹行牡尼t(yī)療保健體系建立結(jié)構(gòu)化基礎(chǔ)、形成以HL7標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)資源和基本的技術(shù)條件，為建立開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的居民電子病歷系統(tǒng)形成基礎(chǔ)。系統(tǒng)建成后，能夠在本人所在的醫(yī)療衛(wèi)生體系之間實(shí)現(xiàn)(就診患者)醫(yī)學(xué)檢查結(jié)果的兩級(jí)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程訪問支持下，快速、高效地?zé)o障礙數(shù)據(jù)訪問。為居民個(gè)人健康檔案的永久性官方存儲(chǔ)提供技術(shù)條件。

1.2 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)的建立

(1) 開發(fā)多任務(wù)高并發(fā)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)模塊覆蓋應(yīng)用此系統(tǒng)的各個(gè)醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)以及整體區(qū)域的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。包括應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)的全部醫(yī)療影像設(shè)備、管理系統(tǒng)軟件、管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、醫(yī)護(hù)人員工作站軟硬件設(shè)備等。整個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)處理中心的設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

圖1 區(qū)域數(shù)據(jù)處理中心的設(shè)計(jì)框架

(2) 在整體應(yīng)用模式上，區(qū)域性數(shù)據(jù)處理平臺(tái)即是在原醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)應(yīng)用模式的基礎(chǔ)上，增加區(qū)域多任務(wù)高并發(fā)數(shù)據(jù)處理中心，將下屬醫(yī)院全部的醫(yī)學(xué)影像及病例數(shù)據(jù)通過HL7標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匯總，而區(qū)域內(nèi)各個(gè)醫(yī)院也可以隨時(shí)利用多任務(wù)高并發(fā)方式調(diào)用這些數(shù)據(jù)以滿足診療、研究等工作的需要。每個(gè)醫(yī)院內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)和醫(yī)療模塊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

2 數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)

(1) 身份識(shí)別

醫(yī)護(hù)人員的身份識(shí)別、驗(yàn)證，用于保證系統(tǒng)操作者的記錄正確，責(zé)任人明確；就診者的身份識(shí)別，一方面用戶方便患者就診，保證接診快速、便捷，避免發(fā)生錯(cuò)誤；另一方面，確保診斷數(shù)據(jù)的原始性，即在是否有患者身份識(shí)別設(shè)備在場(chǎng)時(shí)，保存的診斷、處置數(shù)據(jù)會(huì)有所標(biāo)記，并且此標(biāo)記不可修改，保證診斷數(shù)據(jù)不會(huì)在患者不知情的情況下被篡改，保證患者利益。

(2) 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是數(shù)據(jù)處理平臺(tái)針對(duì)不同來源的醫(yī)療數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理、加入保真數(shù)據(jù)的過程。其功能包括：對(duì)于非HL7兼容設(shè)備產(chǎn)生的特定數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其可以被系統(tǒng)所兼容、存儲(chǔ)；對(duì)HL7兼容設(shè)備生成的數(shù)據(jù)加入保真數(shù)據(jù)信息以及區(qū)域數(shù)據(jù)處理平臺(tái)中特有的識(shí)別信息等數(shù)據(jù)。

(3) 使用超大型、高速存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換

數(shù)據(jù)處理平臺(tái)另一項(xiàng)基礎(chǔ)功能是對(duì)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)、診斷報(bào)告等檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理平臺(tái)所提供的跨醫(yī)院數(shù)據(jù)調(diào)用、在線會(huì)診、共享數(shù)據(jù)供醫(yī)學(xué)研究、教學(xué)等功能都是基于對(duì)這些檢查結(jié)果數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的。因此，用超大型、高速存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換是數(shù)據(jù)處理平臺(tái)各項(xiàng)擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

隨著國(guó)家醫(yī)療體制改革的深化，社會(huì)醫(yī)療保險(xiǎn)事業(yè)正在全面推行，醫(yī)保系統(tǒng)與醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS系統(tǒng))之間的信息交互勢(shì)在必行。本文從數(shù)據(jù)處理及信息安全的角度出發(fā)，提出了基于 HL7協(xié)議及數(shù)據(jù)流處理技術(shù)的多任務(wù)高并發(fā)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，并對(duì)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的技術(shù)進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)所不能達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)化超大型數(shù)據(jù)處理，希望能對(duì)不同的用戶提供參考。

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