現(xiàn)代軟件工程方法在醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)中的合理應(yīng)用＊

段 然

（第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院信息科，重慶 400038）

近年來(lái)醫(yī)療機(jī)構(gòu)已廣泛部署了醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS），包括病理信息系統(tǒng)（pathology information system，PIS）、檢 驗(yàn) 信 息 系 統(tǒng) （laboratory information system，LIS）、影像歸檔和通信系統(tǒng)（picture archiving and communication systems，PACS）等HIS，大大提高臨床業(yè)務(wù)部門(mén)工作效率、規(guī)范了醫(yī)療流程。隨著各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息化建設(shè)的推進(jìn)，醫(yī)療信息系統(tǒng)運(yùn)行效率高、流程合理等優(yōu)點(diǎn)開(kāi)始體現(xiàn)，各級(jí)醫(yī)院都在HIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)適合自己醫(yī)院特色的醫(yī)療信息子系統(tǒng)，形成了各自的醫(yī)療管理軟件體系。過(guò)去由于HIS開(kāi)發(fā)普遍采用自發(fā)式、作坊式、無(wú)序式等較落后的軟件開(kāi)發(fā)方式，隨著軟件規(guī)模越來(lái)越大、軟件復(fù)雜度不斷增加和軟件需求量逐漸增大，HIS開(kāi)發(fā)難度加大、效率低且不易管理等問(wèn)題十分突出。隨著現(xiàn)代軟件工程思想在HIS開(kāi)發(fā)中的推廣和應(yīng)用，其高效率、模塊式開(kāi)發(fā)靈活、團(tuán)隊(duì)合作分工明確和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到體現(xiàn)，滿(mǎn)足現(xiàn)代醫(yī)院醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)的要求［1］。

1 現(xiàn)代軟件工程特點(diǎn)

現(xiàn)代軟件工程是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識(shí)構(gòu)造計(jì)算機(jī)程序，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)、運(yùn)作、維護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)化、規(guī)范化和可定量化的開(kāi)發(fā)方法，也是將工程管理應(yīng)用到軟件開(kāi)發(fā)中的學(xué)科?，F(xiàn)代軟件工程經(jīng)歷了個(gè)體生產(chǎn)方式的程序設(shè)計(jì)、生產(chǎn)作坊方式的程序系統(tǒng)、軟件新方法和軟件工程等4個(gè)發(fā)展階段［2］，HIS開(kāi)發(fā)采用軟件工程方式，與傳統(tǒng)方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）適用性，在不同的HIS約束條件下，更易使用戶(hù)需求得到滿(mǎn)足。（2）有效性，能最有效地利用計(jì)算機(jī)的時(shí)間和空間資源。（3）可修改性，允許對(duì)HIS進(jìn)行修改而不增加原系統(tǒng)的復(fù)雜性。（4）可靠性，能防止因概念、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)等方面的不完善造成的醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)失敗，并具有挽回因操作不當(dāng)造成開(kāi)發(fā)失敗的能力。（5）可理解性，軟件工程開(kāi)發(fā)具有清晰的結(jié)構(gòu)，能直接反映HIS的需求，有助于控制軟件復(fù)雜性，并支持軟件的維護(hù)、移植和重用。（6）可維護(hù)性，HIS投入使用后，能改正潛在的錯(cuò)誤和進(jìn)行性能優(yōu)化，使其適應(yīng)不同的醫(yī)療環(huán)境。（7）可重用性，把概念或功能相對(duì)獨(dú)立的模塊定義為一個(gè)軟部件，并組裝在信息系統(tǒng)的任何位置，從而可極大地降低開(kāi)發(fā)工作量。（8）可移植性，能使HIS方便地從一個(gè)應(yīng)用環(huán)境遷移到另一個(gè)環(huán)境。（9）可追蹤性，可根據(jù)醫(yī)療業(yè)務(wù)需求對(duì)軟件設(shè)計(jì)、程序進(jìn)行正向和逆向追蹤［3］。

2 醫(yī)療軟件工程方法

軟件生命周期是軟件工程思想的重要概念，即軟件從開(kāi)始開(kāi)發(fā)到報(bào)廢的全過(guò)程，包括可行性研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃、需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和維護(hù)等7個(gè)階段［4］。為了描述軟件生命周期的活動(dòng)，又提出了瀑布模型、循環(huán)模型、演化模型、螺旋模型等多種生存期模型。針對(duì)醫(yī)療業(yè)務(wù)軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，醫(yī)療軟件生存期模型一般采用瀑布模型，該模型將軟件生存周期各活動(dòng)規(guī)定為按線性順序連接的若干階段［5］，見(jiàn)圖1。

圖1 瀑布模型

基于瀑布模型的醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程按階段順序展開(kāi)，從問(wèn)題定義、可行性研究、需求分析開(kāi)始直到醫(yī)療軟件的運(yùn)行和維護(hù)，每個(gè)階段都會(huì)產(chǎn)生循環(huán)反饋，開(kāi)發(fā)過(guò)程中如出現(xiàn)問(wèn)題則返回上一個(gè)階段并進(jìn)行修改，最終開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足醫(yī)療業(yè)務(wù)需求的軟件系統(tǒng)［6］。

3 案例分析

3.1 醫(yī)院PIS開(kāi)發(fā)案例 開(kāi)發(fā)PIS的目的是將病理報(bào)告分析流程納入醫(yī)院統(tǒng)一信息化平臺(tái)中，規(guī)范病理檢查工作流程，規(guī)范病理檢查數(shù)據(jù)并長(zhǎng)期保存，以便在管理和科研工作中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析，提升病理工作的管理效能。該項(xiàng)目于2010年啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)2次開(kāi)發(fā)，2012年5月正式宣告失敗。在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，合作軟件公司據(jù)稱(chēng)擁有成熟的PIS產(chǎn)品，派駐1名工程師到醫(yī)院進(jìn)行開(kāi)發(fā)和部署，派駐工程師與醫(yī)院技術(shù)部門(mén)工程師交換意見(jiàn)對(duì)軟件進(jìn)行相關(guān)修改后，將軟件下發(fā)到病理科試用，病理科工作人員對(duì)于軟件的流程和功能非常不滿(mǎn)意，召開(kāi)幾次協(xié)調(diào)會(huì)后，軟件公司派駐工程師先后幾次重新修改了PIS程序的部分模塊，但是始終達(dá)不到使用科室的要求，經(jīng)過(guò)多次試用被退回后，始終沒(méi)能開(kāi)始正常運(yùn)行使用。后來(lái)軟件公司派駐工程師辭職，只能另?yè)Q工程師到醫(yī)院進(jìn)行開(kāi)發(fā)部署。由于公司交接管理出現(xiàn)紕漏，新的開(kāi)發(fā)工程師沒(méi)有以前開(kāi)發(fā)程序的源代碼，也不了解程序的開(kāi)發(fā)思路，無(wú)法進(jìn)行后續(xù)開(kāi)發(fā)，一切工作只能重新開(kāi)始。不久派駐開(kāi)發(fā)工程師也離職，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)1年多的時(shí)間，反反復(fù)復(fù)更換了多位派駐工程師，程序都無(wú)法完整的開(kāi)發(fā)出來(lái)，最終只能以宣布開(kāi)發(fā)失敗而終止合同。綜上所述，合作軟件公司在項(xiàng)目實(shí)施的各階段未按照現(xiàn)代軟件工程的思路管理和控制，項(xiàng)目管理混亂、開(kāi)發(fā)者不能明確各自的開(kāi)發(fā)任務(wù)和目標(biāo)，嚴(yán)重影響了項(xiàng)目進(jìn)度，最終該項(xiàng)目以失敗告終。

從該案例可總結(jié)出以下教訓(xùn)：（1）缺乏統(tǒng)一安排和規(guī)劃，人員職責(zé)分工不明確。開(kāi)發(fā)者之間缺乏統(tǒng)一安排和協(xié)調(diào)，對(duì)軟件規(guī)模和功能缺乏認(rèn)識(shí)，沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，導(dǎo)致重復(fù)開(kāi)發(fā)、代碼冗余等問(wèn)題突出［7］。（2）未按現(xiàn)代軟件工程思路做詳細(xì)的需求調(diào)研，導(dǎo)致需求分析不足。由于項(xiàng)目實(shí)施后開(kāi)發(fā)者只與技術(shù)部門(mén)工程師交換意見(jiàn)，而沒(méi)有到最終用戶(hù)即臨床科室進(jìn)行充分調(diào)研，導(dǎo)致軟件開(kāi)發(fā)閉門(mén)造車(chē)，開(kāi)發(fā)的軟件功能不能滿(mǎn)足臨床醫(yī)療業(yè)務(wù)需求。（3）開(kāi)發(fā)任務(wù)沒(méi)有定量化。軟件工程規(guī)定軟件開(kāi)發(fā)前必須將人員生產(chǎn)率、工作復(fù)雜程度、歷史經(jīng)驗(yàn)等因素定量化，而該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中沒(méi)有量化各項(xiàng)任務(wù)，無(wú)條理安排開(kāi)發(fā)進(jìn)程導(dǎo)致任務(wù)分工不合理、開(kāi)發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)等問(wèn)題。（4）過(guò)分依賴(lài)過(guò)去經(jīng)驗(yàn)。由于有過(guò)去的類(lèi)似開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)者對(duì)現(xiàn)有項(xiàng)目不夠重視，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)人員配備不足、開(kāi)發(fā)條理性差、團(tuán)隊(duì)缺乏配合等問(wèn)題。（5）開(kāi)發(fā)人員不固定，軟件開(kāi)發(fā)期間前后一致性較差。由于頻繁更換開(kāi)發(fā)人員，新來(lái)開(kāi)發(fā)者與前期工作缺乏銜接，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)工作缺乏連續(xù)性，項(xiàng)目完成時(shí)間和完成難度相應(yīng)增加。

3.2 醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)案例 在經(jīng)歷了PIS項(xiàng)目開(kāi)發(fā)失敗的教訓(xùn)后，通過(guò)及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在隨后的醫(yī)院監(jiān)護(hù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中要求開(kāi)發(fā)者嚴(yán)格按照現(xiàn)代軟件工程思想管理軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程和控制軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)度。開(kāi)發(fā)者首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了可行性分析，再到最終用戶(hù)即臨床科室進(jìn)行充分的需求調(diào)研，制定了詳細(xì)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)需求分析計(jì)劃，明確了用戶(hù)對(duì)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的使用要求和功能需求。系統(tǒng)按功能進(jìn)行了模塊劃分，明確了各開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)任務(wù)和開(kāi)發(fā)進(jìn)度，開(kāi)發(fā)者再按統(tǒng)一的格式和規(guī)范進(jìn)行功能模塊開(kāi)發(fā)和接口開(kāi)發(fā)，確保了各功能模塊結(jié)構(gòu)清晰和完整統(tǒng)一。在系統(tǒng)測(cè)試階段，嚴(yán)格按照實(shí)際使用標(biāo)準(zhǔn)采集大樣本測(cè)試數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)各種應(yīng)用場(chǎng)景并充分考慮各種可能的情況，盡可能在系統(tǒng)上線使用前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和優(yōu)化程序。在正式使用前對(duì)臨床用戶(hù)進(jìn)行了強(qiáng)化培訓(xùn)和試運(yùn)行，減少了用戶(hù)因流程不熟悉導(dǎo)致的各種問(wèn)題。本案例嚴(yán)格按照軟件工程思想進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，保證了軟件質(zhì)量的同時(shí)又提高了開(kāi)發(fā)效率，并節(jié)省了大量開(kāi)發(fā)成本。該系統(tǒng)已順利通過(guò)驗(yàn)收并已在醫(yī)院臨床上推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。

3.3 對(duì)比分析 采用現(xiàn)代軟件工程方法對(duì)比分析前后兩次醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)的案例，總結(jié)出如下經(jīng)驗(yàn)：（1）開(kāi)發(fā)前要進(jìn)行充分的需求分析和可行性研究，明確醫(yī)療軟件的功能和目標(biāo)。明確用戶(hù)需求是軟件開(kāi)發(fā)的前提，只有明確臨床用戶(hù)需求才能進(jìn)行系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和下一步開(kāi)發(fā)工作。因此，需求調(diào)研和可行性分析是開(kāi)發(fā)醫(yī)療軟件系統(tǒng)極其重要和不可或缺的環(huán)節(jié)。（2）成立項(xiàng)目組，成員由醫(yī)院相關(guān)使用科室負(fù)責(zé)人、技術(shù)部門(mén)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、軟件公司項(xiàng)目經(jīng)理、開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)工程師等組成，對(duì)醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)工作進(jìn)行統(tǒng)一部署和協(xié)調(diào)各類(lèi)資源，保障任務(wù)有序進(jìn)行。成立項(xiàng)目組是醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)成功的保證［8］。（3）開(kāi)發(fā)中要建立軟件工程體系，按照項(xiàng)目需求進(jìn)行軟件構(gòu)架和整體設(shè)計(jì)，將軟件細(xì)分為主體界面、功能模塊、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)等幾部分，不同的軟件組成部分需要分工開(kāi)發(fā)，大致可以分為主體框架程序、功能模塊程序（按照需求再分為幾個(gè)小功能模塊）、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及建設(shè)、程序裝配和測(cè)試、美工等幾個(gè)開(kāi)發(fā)小組，各小組做好自己的開(kāi)發(fā)任務(wù)，最后整合裝配成完整的系統(tǒng)程序。（4）軟件正式在臨床部署前還要對(duì)用戶(hù)進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，系統(tǒng)培訓(xùn)能減少軟件使用中因操作人員流程不熟悉帶來(lái)的各種問(wèn)題。在培訓(xùn)和試運(yùn)行過(guò)程中，用戶(hù)還能發(fā)現(xiàn)開(kāi)發(fā)和測(cè)試人員沒(méi)有考慮到或測(cè)試出的不合理流程和操作，通過(guò)反饋問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步程序優(yōu)化。

在醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)中運(yùn)用現(xiàn)代軟件工程思想，能夠開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足臨床需求的信息系統(tǒng)，保證醫(yī)院臨床業(yè)務(wù)和管理工作的流程化和系統(tǒng)化，并能減輕管理部門(mén)的壓力，提高臨床工作效率。從采用軟件工程方法前后兩次醫(yī)療軟件開(kāi)發(fā)成敗的案例中得到啟示，只有充分運(yùn)用軟件工程思想進(jìn)行軟件管理，才能保證軟件特別是大型軟件系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)并取得事半功倍的效果。

［1］ 楊俊志，楊帆，徐亞林.基于“軍字一號(hào)”工程的數(shù)字圖書(shū)館系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012，23（2）：58－59.

［2］ 沙赫，軟件工程——面向?qū)ο蠛蛡鹘y(tǒng)的方法［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012：58－60.

［3］ 張凱.軟件工程與開(kāi)發(fā)技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2012：29－35.

［4］ 鐘珞，袁景凌.軟件工程［M］.北京：科學(xué)出版社，2012：66－70.

［5］ 曾宏旭，李初民.基于電子病歷的科間會(huì)診系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.重慶醫(yī)學(xué)，2011，40（35）：3568－3569.

［6］ 田柯，耿仁文，林凱程.院內(nèi)會(huì)診存在的問(wèn)題及對(duì)策分析［J］.現(xiàn)代醫(yī)院，2011，2（11）：110－111.

［7］ 王琳華.關(guān)于遠(yuǎn)程醫(yī)療如何促進(jìn)區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)的思考［J］.重慶醫(yī)學(xué)，2011，40（35）：3574－3575.

［8］ 賈如冰，李甲辰，李成義.全院會(huì)診的精細(xì)化改進(jìn)［J］.中國(guó)衛(wèi)生質(zhì)量管理，2011，18（3）：46－47.