“后關系型”數據庫Caché在HIS中的應用研究

康世英

（咸陽師范學院信息工程學院，咸陽712000）

“后關系型”數據庫Caché在HIS中的應用研究

康世英

（咸陽師范學院信息工程學院，咸陽712000）

通過分析國內外HIS（Hospital Information System）系統的現狀，指出我國現有HIS系統的主要問題，并以這些問題為前提對HIS系統作了深入研究。分析了后關系型數據庫Caché在HIS中的應用優(yōu)勢，并給出了基于后關系型數據庫Caché的HIS架構，最后，以科室管理為例給出了詳細的設計過程。

后關系型；Caché數據庫；醫(yī)院信息系統；Web服務

1 引 言

醫(yī)院信息系統（HIS）在國際學術界被公認為新興的醫(yī)學信息學（Medical Informatics）的重要分支。HIS就是應用計算機和網絡通信等高科技手段對醫(yī)院內大量信息進行數字化管理的現代信息系統，它能提供全院的經濟運行狀態(tài)、醫(yī)療質量狀態(tài)、工作質量狀態(tài)等，以及獲取各部門的信息反饋，從而使各部門的管理者進行計劃決策、組織實施、協調控制。

2 目前我國HIS發(fā)展現狀

根據衛(wèi)生部統計，國內有17000多家縣以上的醫(yī)療機構，有5000多家醫(yī)院建設了HIS。但是多數HIS還是以單純的經濟核算為核心的收費及經濟管理初級階段的信息系統，實際上達不到真正意義上的HIS。而較為完整的HIS應是以管理為核心的信息系統，包括醫(yī)院內部所有信息，如收費、病案、藥品管理、財務、經管、職能科室、總務后勤、醫(yī)技等等，其范圍大，信息量多。完整的HIS系統既要為醫(yī)院管理服務，又要為臨床科研及教學服務，既包括基層窗口實時業(yè)務處理，又包括中高層信息綜合與分析，應當是通過全面聯網，實現基于成本核算的現代經營管理和基于提高醫(yī)療質量的現代醫(yī)院主題管理的系統。

3 我國HIS中存在的問題及原因

HIS系統大多存在如下一些共同問題：只能做些初級的事務處理，模仿原有的手工工作流程，而缺乏對所采集數據的整理分析；基本上都是使用一個主服務器的規(guī)模，若同時在線的用戶數量太多，服務器就有些不能滿足了；主要功能還只是著眼于完成醫(yī)院收費和財務管理方面的工作，還不能完整的覆蓋患者就醫(yī)和醫(yī)院管理的每個環(huán)節(jié)，造成數據采集不完整，進而影響HIS系統的功能和運行效率；數據庫里的數據量增長過快，幾個月就要做一次數據清除，這樣已經積累的信息也就隨著垃圾數據一起被“請”出去，清除數據后還要因此停機重新做索引，這也會影響系統的正常運行［1］。

而產生這些問題的很重要原因是數據庫選用。目前大多數HIS系統所采用的是Oracle，SQL Server等關系型數據庫［2，5］。關系數據庫對于有些行業(yè)中的應用來說是個很好的數據庫，但是對于數據復雜的醫(yī)療行業(yè)就不是最佳選擇了。因為關系數據庫主要適合于數據關系比較簡單的場合，所有數據要存進關系數據庫中，都要拆分成二維的關系表格，否則就不能存儲。但現實世界的數據很難分解為這種簡單的行列結構，結果就產生了大量的表，表和表之間的關系就變得很難記憶和表達。行列結構是簡單，但是留給程序完成的外連接、存儲過程、觸發(fā)器就不是這么簡單了。另外，關系數據庫里的關系表格的結構事先需要定義，結果不僅在表格結構擴展變動時會有麻煩，而且特別是實際上并沒有數據存儲的空表也會白白占用一部分數據存儲空間，這種浪費和占用數據空間的直接影響是造成醫(yī)院信息系統在使用中數據會動態(tài)增長過快的重要原因。

4 “后關系型”數據庫Caché應用于HIS中的優(yōu)勢

4.1 多維數據模型

通過使用高效多維數據模型存儲技術來替代傳統的二維表，只要少量的磁盤讀寫就能完成數據訪問和更新。降低I／O意味著應用程序運行得更快。

Caché數據庫的核心是高效的多維數據引擎。通過內置的CachéObjectScript腳本語言，可以直接訪問多維數據結構，這樣可以獲得最高的性能和最好的存儲利用率［3］。

由圖1可以看到，用戶可以通過多種方式（對象，XML，關系（SQL），Global，可以根據用戶習慣或者歷史原因進行靈活選擇）創(chuàng)建數據定義和輸入、修改數據；相反地，也可以用這些方式提取和分析數據?？梢钥闯觯瑹o論是表還是持久化對象，都是以同一種方式（Global）保存于數據庫中，只是在訪問時通過不同的機制將它們投影（Project）成為對象或是關系的形式［4］。

4.2 Caché的事務處理

快速查詢中，通過使用事務型位圖索引技術，使用者能夠快速搜索大型數據庫——通常查詢成百萬記錄只需要不到一秒時間，這種數據庫上運行的主要是用于處理事務的系統。Caché的事務型位圖處理允許在實時更新的數據上進行實時數據分析。

圖1 Caché存儲體系

4.3 Caché的分布式應用

當使用不斷增加時，Caché里的企業(yè)緩存協議（ECP）允許任意增加應用服務器。每個增加的應用服務器都好像在使用本地數據庫一樣。因此如果磁盤吞吐量成為瓶頸，可以采取增加數據服務器的措施，并且數據庫可在邏輯上分區(qū)。如果一個數據服務器死機并重啟，或者出現暫時的網絡斷連情況，應用服務器仍可以繼續(xù)進行處理，而用戶除了能感受到一點延遲之外沒有什么影響。

5 Caché在HIS中的應用

系統采用B／S和C／S相結合的三層架構，即從下到上為數據層、業(yè)務邏輯層和表示層（如圖2所示）。這種面向服務的層次架構可以實現所有數據信息的集中存放和統一管理，安全可靠，而且還能有效提高系統的可擴展性和可靠性。系統開發(fā)時，將所有模塊都集中在一個命名空間HIS下。建立命名空間的主要工作就是建立與數據庫的映射，這樣做可以將程序邏輯與物理存在的數據獨立開來，便于開發(fā)人員專注于系統功能的設計，不需要為未來實施時不同的系統架構而作出額外工作，系統架構也因為這樣變得更靈活。

數據層：負責存儲數據信息和數據邏輯，同時也為業(yè)務邏輯和底層數據信息提供了一個數據交換平臺，使得數據信息保持了良好的安全性和一致性；用以大寫字母C開頭的類，表示存儲類，存儲類定義了所存儲數據的類型結構，如病區(qū)信息類CWard；

業(yè)務邏輯層：負責接受客戶的服務請求，進行數據處理，使數據信息有良好的封裝性和保密性，同時提供標準的服務接口，為進一步調用和返回數據結果提供服務；

表示層：用ZEN開發(fā)用戶界面，業(yè)務單純，它主要實現與用戶交互，處理收集數據，向業(yè)務邏輯層的業(yè)務邏輯請求調用，并顯示處理結果。

由于篇幅所限，以科室管理為例來說明系統開發(fā)過程。

圖2 系統的層次架構

5.1 數據層

科室管理系統是HIS涉及科室的分系統使用的基礎數據。凡使用到科室信息的分系統都與其有關。所以科室系統設計得合理與否，對于整個HIS系統都有很大的影響。

針對科室管理系統所完成的功能將模塊劃分為三個類：科室臨床屬性類（CDeptClinicAttrDict）、病區(qū)信息類（CWard）和科室類（CDept），如圖3所示。

圖3 科室管理類

其中，CDeptClinicAttrDict是CDept的一個引用類，病區(qū)類CWard和科室類CDept之間是一對多的關系，即一個病區(qū)可以包含多個科室對應的患者，病區(qū)不能為空，所以有關系1..n，FaOrgnization（父組織機構）和FaReckDept（父核算級科室）是調用自身類，其中父組織機構用于解釋該科室的組織層次關系，方便管理；父核算級科室用于解釋該科室所屬的核算機構，方便財務結算。因為有的時候，組織機構和核算機構并不是一致的。

5.2 業(yè)務邏輯層

系統中所有的顯示邏輯、應用邏輯、控制邏輯都在業(yè)務邏輯層。該層的作用是作為紐帶將表示層和數據庫緊密聯系在一起，它不但支持客戶端讀取、存儲數據，而且在業(yè)務方面也起到對表示層的支撐作用。業(yè)務邏輯層主要是基于XML的Web Services服務接口。

例如在AddDept（添加科室）頁面，如圖4所示，當填寫好必需的科室名稱和科室代碼之后點擊“添加新的科室”按鈕，頁面就會向服務器發(fā)送“添加新科室”的請求，這個請求就通過業(yè)務邏輯層的接口來實現。它通過調用接口函數DeptExists判斷該科室名稱和科室代碼是否已經存在，由于科室名稱和科室代碼被設置成唯一索引，而Caché數據庫對于已建立唯一索引的屬性進行Open，Delete和Exists操作時，可以不用實例化而直接操作，所以，通過接口建立了與數據庫的連接。

圖4 添加科室界面

部分接口代碼如下：

接口類還有：取得所有科室SelectAllDept（），添加病區(qū)與科室的對照AddRelationShipOfDeptAnd Ward（），更新病區(qū)信息UpdateWard（），取得科室細節(jié)GetDeptDetail（）等。

5.3 表示層

表示層負責處理用戶輸入和向用戶輸出，但并不負責解釋其含義?？剖夜芾硐到y的表示層界面主要是針對病區(qū)和科室屬性的設置，以及病區(qū)和科室間一對多關系的設置。

6 結束語

HIS臨床積累的信息很多，數據類型及相互關系錯綜復雜，并且多分散在各科室、各專業(yè)和各層次的人手中。采用后關系型數據庫對各種信息進行加工、處理、交換和保存，能提供全院的經濟運行狀態(tài)、醫(yī)療質量狀態(tài)、工作質量狀態(tài)等等，以及獲取各部門的信息反饋，從而提高醫(yī)院的工作效率和質量，具有很強的現實意義和應用前景。

［1］周吉文.醫(yī)院HIS系統數據庫優(yōu)化技術淺析［J］.科技資訊，2008（23）：29.

［2］姚琦.基于多維數據庫的財務數據管理［J］.長春師范學院學報，2011（6）：23-25.

［3］InterSystems Corporation.CachéTechnology Guide［EB／OL］.http：／／www.intersystems.cn／cache／technology／techguide，2010-01-11.

［4］InterSystems Corporation.Caché技術手冊［EB／OL］.http：／／www.intersystems.cn／cache／technology／techguide／index.html，2010-01-11.

［5］陳躍文，李永紅.基于多層結構醫(yī)院管理信息系統的開發(fā)與研究［D］.山東：山東科技大學，2005.

Research on Application of Post-relational Database Caché in Hospital Information System

KANG Shi-ying
（School of Information Engineering，Xianyang Normal University，XianYang 712000，China）

After analyzing the domestic and international actualities，according to themain problem of the current HIS（Hospital Information System）in China，the system is researched deeply in this paper.It proposes the architecture of HIS based on the advantages of post-relational database cache.Then，the detailed design procedure is provided as the system is applied to the departmentmanagement.

Post-relational；CachéDatabase；HIS；Web Services

10.3969／j.issn.1002-2279.2014.05.013

TP311

：B

：1002-2279（2014）05-0043-04

康世英（1980-），女，山西大同人，碩士研究生，講師，研究方向：計算機網絡應用。

2014-12-23