基于虛擬打印的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的研究和實現(xiàn)

管愛愛　周敏

摘要：為了解決目前醫(yī)院信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和綜合利用，消除信息孤島，該文基于醫(yī)院信息系統(tǒng)通用的打印接口，研究了一種基于虛擬打印的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。通過設(shè)計面向醫(yī)院信息系統(tǒng)的虛擬打印系統(tǒng)，實現(xiàn)在醫(yī)療報告打印輸出時自動捕獲數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PDF格式文檔，并提取關(guān)鍵臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)的功能。該技術(shù)的實現(xiàn)為臨床醫(yī)療信息的進一步集成提供了技術(shù)支持和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，目前已經(jīng)進入實際應(yīng)用階段。

關(guān)鍵詞：虛擬打印；臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)；PDF文檔

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）18-0007-02

1 概述

隨著新一代信息技術(shù)和知識經(jīng)濟的不斷發(fā)展，醫(yī)療信息化是我國各級醫(yī)院提升醫(yī)療水平，實現(xiàn)醫(yī)療公平性、可及性和群眾受益性的核心抓手之一，是我國醫(yī)療改革的出發(fā)點和立足點。自上世紀90年代末，隨著醫(yī)療信息化建設(shè)的不斷推進，近年來醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）已在國內(nèi)各級醫(yī)療醫(yī)院廣泛普及應(yīng)用。隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大和專業(yè)化程度不斷提高，各醫(yī)療機構(gòu)為滿足各專業(yè)科室的特定需求，在不同階段逐步部署了大量異構(gòu)的臨床信息系統(tǒng)[1，2]，醫(yī)院信息系統(tǒng)的運行環(huán)境非常復(fù)雜，臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)分散于各個臨床信息系統(tǒng)中。由于臨床信息系統(tǒng)都是獨立開發(fā)的，擁有獨立的數(shù)據(jù)庫，這些臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、術(shù)語、定義等都是相互不同的，難以共享和綜合利用，從而形成了大量的信息孤島。目前已有的一些醫(yī)療信息系統(tǒng)集成方法在解決醫(yī)療信息集成問題上仍有局限。

目前，醫(yī)院信息系統(tǒng)在實際應(yīng)用過程中必須打印報告、病歷等紙質(zhì)材料，是醫(yī)療環(huán)節(jié)中不可或缺的。這些信息系統(tǒng)通常都配備了打印功能，采用的也是打印機的通用接口。本文旨在利用打印機通用接口，通過定制打印機驅(qū)動程序，在打印過程中獲取數(shù)據(jù)，并進行信息提取和重組，生成通用的PDF格式文檔，獲取電子化的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)，使其他臨床信息系統(tǒng)可以對這些數(shù)據(jù)進行查詢、組織和再利用，從而實現(xiàn)醫(yī)療信息的共享和綜合利用，在一定程度上解決信息孤島和信息化死角的問題。

2 虛擬打印技術(shù)概述

虛擬打印技術(shù)是一種模擬真實打印機的功能的軟件技術(shù)，可以像使用打印機一樣使用，截獲所有Windows程序的打印操作，模擬打印效果。目前在辦公自動化等領(lǐng)域，虛擬打印技術(shù)將打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電子化格式文檔，不但實現(xiàn)了無紙化的要求，而且便于共享、存儲和再次利用，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[3]。在醫(yī)療領(lǐng)域，虛擬打印技術(shù)主要應(yīng)用于電子病歷、檢驗、檢查報告的PDF文檔虛擬打印[6-8]，如心電圖檢查報告通常是紙質(zhì)文檔，通過虛擬打印技術(shù)可以將紙質(zhì)報告直接轉(zhuǎn)換為PDF格式的電子文檔，從而解決心電圖檢查報告的電子化問題，實現(xiàn)電子化的瀏覽和查詢功能。

目前常見的虛擬打印機有Microsoft office自帶的Microsoft Office Document Image Writer、CAD自帶虛擬打印機、SnagIt的SnagIt 打印機、及Smart Print等，也有部分是基于Acrobat SDK開發(fā)的。這些虛擬打印機功能都比較全面，但是在應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域時仍存在一定的局限性，往往無法滿足臨床醫(yī)療環(huán)境的特殊要求，無法支持醫(yī)療圖像的打印，無法實現(xiàn)PDF文件的自動歸檔等功能。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1架構(gòu)設(shè)計

面向醫(yī)院信息系統(tǒng)的虛擬打印系統(tǒng)與現(xiàn)有的信息系統(tǒng)的打印接口集成，在臨床醫(yī)療報告打印過程中獲取臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行信息提取和加工處理，最后輸出相應(yīng)的PDF文檔，圖1為虛擬打印系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計圖。虛擬打印系統(tǒng)采用基于Pscript框架的數(shù)據(jù)捕獲技術(shù)，實現(xiàn)多種類型的字體渲染和矢量圖形的無損縮放打印功能。

3.2 功能模塊劃分

根據(jù)面向醫(yī)院信息系統(tǒng)的虛擬打印系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計和系統(tǒng)功能，該系統(tǒng)可分為以下6個模塊：打印控制模塊、文檔管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、對象解析模塊、信息提取模塊和PDF文檔生成模塊。

1）打印控制模塊：實現(xiàn)初始化和清理功能。其中初始化功能包含打印機驅(qū)動程序的初始化、PDEV的初始化、繪制表面的啟用。打印機驅(qū)動程序初始化完成后，就可以繪制打印作業(yè)。另外，在打印完成后，還需進行清理工作，釋放已分配的內(nèi)存和資源。

2）文檔管理模塊：管理文檔的各種操作指令，提供文檔打印的開始與結(jié)束、文檔頁面的啟動與發(fā)送等功能。GDI繪制引擎通過調(diào)用DrvStartDoc、DrvEndDoc、DrvStartPage和DrvSendPage四個函數(shù)實現(xiàn)文檔打印和文檔頁面處理。

3）數(shù)據(jù)處理模塊：分為文本對象處理、路徑對象處理和圖像對象處理。文本對象處理以文本字符串繪制和自行輪廓填充來實現(xiàn)繪制，實現(xiàn)所有字體渲染的文本對象的正確打??；路徑對象處理實現(xiàn)直線、曲線等矢量圖形的描繪，以及閉合路徑的描繪和填充，根據(jù)路徑的線條顏色、樣式和寬度，以及端點樣式和連接樣式等數(shù)據(jù)實現(xiàn)路徑的描繪；圖像對象處理模塊實現(xiàn)在繪制表面描繪圖像的功能。

4）對象解析模塊：實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象的解析功能，主要是字體和文本的解析，為之后PDF文檔生成時提供字體庫和文本庫。

5）信息提取模塊：采用模板匹配技術(shù)，實現(xiàn)文本、圖形、圖像等臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)的分類提取功能。信息提取采用模板匹配技術(shù)，采用XML格式的模板，分為文本類型、圖形類型和圖像類型三個大類打印元素。

6）PDF文檔生成模塊：將獲取的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以PDF格式編碼的文檔數(shù)據(jù)。以PDF的文檔結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將文本、字體、路徑、圖形、圖像等數(shù)據(jù)按照格式要求重組，輸出PDF格式文檔。

3.3 PDF文檔生成技術(shù)

PDF文檔生成技術(shù)的核心是將虛擬打印系統(tǒng)中捕獲的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PDF格式編碼的文檔數(shù)據(jù)。以PDF文檔結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，將捕獲的數(shù)據(jù)對象（文本、路徑和圖像等）按照PDF格式要求進行組合封裝，流程圖如圖2所示。在創(chuàng)建并打開PDF文檔后，需啟動PDF文檔結(jié)構(gòu)生成，包含文檔信息對象、文檔目錄對象、文檔頁面對象、文檔頁面樹對象、文檔大綱樹對象、文檔大綱對象、內(nèi)容流、資源字典等。頁面生成包含字體對象生成、文本對象生成、路徑對象生成和圖像對象生成。另外，還采用DEFLATE算法和過濾器，實現(xiàn)對PDF文檔的壓縮處理，從而減小了PDF文檔的大小。

4 實現(xiàn)和結(jié)果

本文以微軟Postscript打印機驅(qū)動程序（Pscript）為基礎(chǔ)，定制虛擬打印機的繪制插件，設(shè)計并實現(xiàn)了面向醫(yī)院信息系統(tǒng)的虛擬打印系統(tǒng)。Pscript框架的核心組件ps5ui.dll向所有支持Pscript的打印機提供通用的UI代碼，可以調(diào)用一個或多個可選的特定的用戶接口插件。本文設(shè)計的PDFDraw.dll作為Pscript的一個繪制插件，通過定制指定的COM接口和DDI繪制函數(shù)，在醫(yī)療報告打印過程中捕獲數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)部分臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)的提取功能。另外，所有與PDFDraw.dll相關(guān)聯(lián)的dll文件需要與打印機驅(qū)動程序一同安裝。圖3為虛擬打印系統(tǒng)在超聲工作站打印報告時自動捕獲數(shù)據(jù)，并最終生成的PDF文檔。

5 結(jié)束語

本文基于醫(yī)院信息系統(tǒng)通用的打印接口，提出了一種基于虛擬打印的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，通過設(shè)計面向醫(yī)院信息系統(tǒng)的虛擬打印系統(tǒng)，實現(xiàn)了在醫(yī)療報告打印輸出時捕獲數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PDF格式文檔，提取關(guān)鍵臨床數(shù)據(jù)的功能。該技術(shù)解決了遺留系統(tǒng)或單機醫(yī)技工作站等信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和綜合應(yīng)用問題，為醫(yī)療信息的進一步集成提供了技術(shù)支持和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)進入實際應(yīng)用階段。

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