基于三層架構(gòu)的分布式心電采集模式

魏 明，羅 希

（1.解放軍第一七四醫(yī)院福建廈門361003；2.解放軍第九十四醫(yī)院江西南昌330002）

心電圖醫(yī)療業(yè)務(wù)作為醫(yī)療機構(gòu)的基礎(chǔ)檢查項目，覆蓋面極大。在醫(yī)院臨床中，外科手術(shù)、心臟超聲、內(nèi)科醫(yī)療、各種介入診療等方面均離不開最為基礎(chǔ)的心電圖[1]。幾乎每個患者都要進行心電圖檢查以判定其心功能狀態(tài)是否正常。心電圖對于醫(yī)學上進行某些疾病的診斷有著密切的關(guān)系[2]，心電圖檢查結(jié)果將直接影響臨床醫(yī)師對患者制定的診療方案。因此，在眾多高端、大型檢查設(shè)備紛紛投入使用的今天，小型、無創(chuàng)的心電圖檢查仍然保有一席之地并不斷發(fā)展壯大，足以證明其自身的價值。通過與現(xiàn)代科技的融合，心電圖設(shè)備已實現(xiàn)小型化、網(wǎng)絡(luò)化以及優(yōu)異的用戶體驗。而可長時間佩戴于身體上的動態(tài)心電記錄設(shè)備更是中老年、慢性心臟疾病患者的健康衛(wèi)士。通過無線或有線的方式與手機、電腦等設(shè)備連接，將心電圖數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)院或健康服務(wù)機構(gòu)[3]，心電圖診斷醫(yī)師可以發(fā)現(xiàn)、捕獲平時無法掌握、不可重復(fù)的信息，為精準診療提供了數(shù)據(jù)支持，使其可操作性大為提高。同時，通過區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)平臺，個體的報告、影像數(shù)據(jù)得以在醫(yī)療機構(gòu)中共享，使得急難危重患者的遠程會診成為可能。

1 中間層概述

中間層也稱作“應(yīng)用程序服務(wù)器層或應(yīng)用服務(wù)層”，是客戶端與數(shù)據(jù)庫之間的邏輯層，是構(gòu)建三層結(jié)構(gòu)必不可少的一部分，也是區(qū)別于傳統(tǒng)二層結(jié)構(gòu)的標志。業(yè)務(wù)邏輯的處理置于中間層上，極大降低了客戶端負擔。并且，由于邏輯處理與客戶端不處于同一層，當數(shù)據(jù)庫或者應(yīng)用服務(wù)層的業(yè)務(wù)邏輯改變時，客戶端并不需要改變，大大提高了系統(tǒng)模塊的復(fù)用性，可升級性、可維護性相較傳統(tǒng)二層結(jié)構(gòu)有了巨大的提升。同時，簡化的客戶端應(yīng)用也更方便與硬件進行深度定制，用戶不必面對客戶端繁復(fù)的功能，只需專注于業(yè)務(wù)本身，獲取的數(shù)據(jù)通過有線、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至中間層進行處理，極大增強了客戶端的穩(wěn)定性、專業(yè)性，同時在硬件性能上也不必過分要求，可以很好的控制成本。

2 傳統(tǒng)的中心式心電采集模式

傳統(tǒng)的中心式心電采集模式是一種高度集中、與當時醫(yī)療水平相適應(yīng)的模式。所有的患者，門診、住院都匯聚到心功能診療科室進行心電圖譜采集并對心功能狀態(tài)進行評估。這樣做的好處是在醫(yī)療水平、醫(yī)療設(shè)備、人員素質(zhì)、患者總量等情況下，可最大程度的發(fā)揮心功能診療科室的作用，集中所有的心電采集、診斷方面的資源為臨床醫(yī)療業(yè)務(wù)的順暢運行提供支持。最關(guān)鍵的是，當時的信息技術(shù)水平僅能支持中心式的心電采集模式。一方面，心電采集設(shè)備移動能力差，并且價格昂貴、體型笨重、不易移動[4]，只能通過與采集工作站相連，固定在診室對患者進行心電圖譜采集；另一方面，心電信息管理系統(tǒng)仍然是單機或獨立的系統(tǒng)，無法與HIS、PACS進行數(shù)據(jù)交互，心電圖譜數(shù)據(jù)僅心電診斷科室自身可以瀏覽，缺乏數(shù)據(jù)共享的能力。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，現(xiàn)階段的中心式心電采集模式已經(jīng)實現(xiàn)了與HIS、PACS的數(shù)據(jù)交互，臨床可通過PACS直接瀏覽患者的心電圖譜。心電采集設(shè)備也進一步小型化，具備了移動的能力，可直接置于患者床邊進行心電圖譜的采集，但在運用模式上仍僅限于無法行動的住院患者。醫(yī)生搬著心電圖儀在醫(yī)院各個病區(qū)做檢查，極不方便，而心電診斷報告的發(fā)布也不及時[5]。絕大多數(shù)的患者仍然要前往心電診斷科室進行檢查、診斷。

3 基于中間層服務(wù)的分布式采集心電采集模式

傳統(tǒng)的中心式心電采集模式通過與HIS、PACS的數(shù)據(jù)交互，信息化程度有了一定的提高，整個診療流程更加高效、快捷，臨床醫(yī)師獲取心電報告的時效性更強。如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)的中心式心電采集模式

但由于采集模式的根本仍然是高度集中的中心式，心電診斷醫(yī)師的工作時間、強度依舊十分巨大。為方便患者診療、排號所實施的分診叫號系統(tǒng)，只能在一定程度上緩解患者排隊等待的焦慮情緒，并不能解決大量患者聚集到心電診斷科室的現(xiàn)實。這種高度集中的心電采集模式在當前患者數(shù)量大、對診療要求高、醫(yī)患矛盾十分突出的情況下，對醫(yī)患雙方都形成了極大的壓力。急需一種技術(shù)成熟、架構(gòu)明確、易實施、易推廣、性價比突出的整體解決方案。基于三層架構(gòu)的分布式心電采集模式，針對傳統(tǒng)中心式心電采集模式患者高度集中的情況，力求將其分流。住院患者方面，依托住院病區(qū)在患者診療、管理方面的優(yōu)勢，以及醫(yī)師、護士業(yè)務(wù)水平較高，借助小型化、高移動性能的心電采集終端設(shè)備，將心電圖譜采集前置于患者床前。例如對手術(shù)室、急救室等臥床不起的病人的床旁心電圖檢查[6]。通過部署完善的無線網(wǎng)絡(luò)將獲取到的心電數(shù)據(jù)傳輸至中間服務(wù)層。采用無線通信傳輸數(shù)據(jù)，可以減少系統(tǒng)的各種連線，縮小設(shè)備的體積[7]。中間服務(wù)層通過解析獲取到的心電數(shù)據(jù)文件，將數(shù)據(jù)文件中的患者信息與HIS中的患者信息進行匹配，并對數(shù)據(jù)文件進行重新打包插入符合DICOM協(xié)議標準的信息，生成最終的DICOM文件傳輸至PACS服務(wù)器端。心電診斷科室通過心電信息管理系統(tǒng)即可查看、分析患者的心電波形圖，從而進行報告書寫、診斷。實現(xiàn)了醫(yī)生無須下病房，患者無須到檢查室[8]。如圖2所示。

圖2 基于三層架構(gòu)的分布式心電采集模式

分布于臨床的移動心電采集終端可移動性強。采用平板設(shè)計，小巧方便，便于攜帶，支持多導(dǎo)聯(lián)心電圖采集[9]。OS與硬件高度定制，可輸入簡短的患者信息，如姓名、床號，其自身不具備也不承擔與HIS數(shù)據(jù)交互的任務(wù)，采集到的心電數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至中間服務(wù)層。此時，心電數(shù)據(jù)文件僅包含十分有限的患者信息，仍然很難完成患者信息的匹配。由于移動終端采用人工輸入，差錯很難避免。因此，在采集終端上傳的心電數(shù)據(jù)中，增加對移動終端硬件的標識，并在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建表，記錄不同病區(qū)對應(yīng)的移動終端硬件標識。系統(tǒng)將設(shè)備信息、病人信息、檢查信息、心電測量數(shù)據(jù)信息以及心電波形信息整合在一個XML文件中進行數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)交換[10]。中間服務(wù)層通過解析移動采集終端上傳的心電數(shù)據(jù)文件中的信息，將多個條件信息傳入HIS從而獲取與之匹配的患者檢查記錄，以醒目提示的方式顯示于心功能診斷工作站，心電診斷醫(yī)師即可知道某個病區(qū)患者的檢查已經(jīng)完成。同時通過提示信息，診斷醫(yī)師對于心電圖譜匹配正確的患者信息可進行確認并開始書寫報告。對于個別有疑問的，診斷醫(yī)師可取消系統(tǒng)匹配的結(jié)果，通過手工模式重新進行匹配，保障患者信息匹配的正確性。最后，把心電波形數(shù)據(jù)生成DICOM-ECG格式文件，同時通過DICOM STORE服務(wù)把心電報告回傳到PACS/HIS系統(tǒng)，進行存儲歸檔[11]。系統(tǒng)功能設(shè)計如圖3所示。

圖3 分布式心電采集模式系統(tǒng)功能設(shè)計

傳統(tǒng)的中心式心電采集模式中心電診斷工作站功能十分繁復(fù)，既要完成心電數(shù)據(jù)采集、圖譜存儲、書寫報告、DICOM格式轉(zhuǎn)換、與PACS、HIS數(shù)據(jù)交互等功能，安裝部署、升級維護難度較大?；谌龑蛹軜?gòu)的分布式心電采集模式將大部分的功能置于中間服務(wù)層，心電診斷工作站不再承載過多的功能，安裝部署、升級維護易用性極大提升。同時，傳統(tǒng)的心電格式是私有的，很難讀取及共享。因此，采用標準化的XML-ECG格式。XML-ECG格式的心電數(shù)據(jù)及其樹型結(jié)構(gòu)設(shè)計可方便地將心電圖信息分開不同層次描述，且能夠通過HL7、DICOM等通用的標準協(xié)議與電子病歷系統(tǒng)或醫(yī)院信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接[12]。心電圖譜文件存儲于中間服務(wù)層也極大的提高了數(shù)據(jù)的安全性。心電圖譜文件不再存儲于某臺心電診斷工作站上，既避免了OS、硬件故障的隱患，也降低了人為誤刪除帶來的數(shù)據(jù)丟失。如表1。

4 討 論

現(xiàn)階段，國家制定、實施了很多強化基層、社區(qū)醫(yī)療機構(gòu)的政策和舉措，希望逐步改善患者大量匯聚于大型醫(yī)療機構(gòu)這一現(xiàn)狀，但要顯現(xiàn)效果仍需要一定的時間。目前，大型綜合性醫(yī)療機構(gòu)規(guī)模都十分巨大，樓宇林立，科室眾多。即使有提供指引標識，患者對在多個科室之間進行檢查、診療仍然感到不便。例如無痛胃鏡檢查前，患者必須進行心電圖檢查以確定其心臟功能是否正常?；颊咝枰谛墓δ茉\斷科室、內(nèi)鏡診斷科室之間奔波、排隊，影響患者的就診體驗。而內(nèi)鏡檢查科室與病區(qū)有很多類似之處，患者相對集中，管控易實現(xiàn)。并且醫(yī)師、護士年資高，技術(shù)水平強，具備實施分布式采集心電模式的各種條件。通過移動心電采集終端，患者無需離開內(nèi)鏡診斷科室。在進行無痛麻醉之前，患者即可接收心電圖圖譜采集，數(shù)據(jù)經(jīng)過中間層處理后反饋到心電圖診斷工作站，心電診斷醫(yī)師通過圖譜可迅速對患者當前狀態(tài)做出判斷，實時性很強。檢查后的結(jié)果由轉(zhuǎn)業(yè)的醫(yī)生集中處理，通過WEB方式將報告發(fā)布在全院醫(yī)生工作站上，實現(xiàn)心電圖信息圖像全院發(fā)布并共享[13]。相比患者提前進行心電圖檢查，實時數(shù)據(jù)更加真實、醫(yī)療安全性更高。

表1 分布式采集心電模式與中心式心電采集模式對比

5 結(jié)束語

基于三層架構(gòu)的分布式心電采集模式是對傳統(tǒng)中心式心電采集模式的改進，充分利用現(xiàn)有信息化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、移動終端等技術(shù)手段，最大程度的使患者可以就近進行心電圖圖譜采集，減少患者時間、體力的消耗，同時也極大的緩解大量患者聚集于心電診斷科室?guī)淼尼t(yī)療、安全等各方面的壓力。使診斷醫(yī)師可集中精力進行圖譜的診斷、報告的書寫，提高整個檢查流程的順暢程度及工作效率。而在更大的領(lǐng)域內(nèi)，以區(qū)域醫(yī)療服務(wù)平臺為基礎(chǔ)。遠程心電診斷中心能集三級醫(yī)院的診斷資源，為基層醫(yī)療機構(gòu)提供專業(yè)的診斷服務(wù)[14]。而智能手機還能將心電測試結(jié)果進行保存與管理，可以以曲線的形式直接顯示近七天的心電圖測試結(jié)果[15]。小型醫(yī)療儀器將繼續(xù)沿著便攜化方向發(fā)展，床邊圖像診療設(shè)備將更加普及[16]。更好、更合理的運用心電數(shù)據(jù)，對于如何應(yīng)對老齡化時代的醫(yī)療保障是一個很有意義的研究方向。而基于三層架構(gòu)的分布式心電采集模式為醫(yī)療業(yè)務(wù)、患者滿意率、系統(tǒng)維護提供了一個有效且性價比突出的方案，進一步提高醫(yī)療機構(gòu)整體服務(wù)水平。

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