基于HL7協(xié)議的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程清源，嚴(yán)榮國

1. 上海理工大學(xué) 醫(yī)療器械與食品學(xué)院(上海，200093)2. 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院 醫(yī)學(xué)裝備科(上海，200437)

0 引言

近年來，隨著國家的大力扶持以及人們對醫(yī)療服務(wù)水平要求的提高，醫(yī)院業(yè)務(wù)快速擴(kuò)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)面臨新的挑戰(zhàn)。其中，醫(yī)療設(shè)備信息化的出現(xiàn)和發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)今醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的重要部分[1]。加強(qiáng)醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的信息化建設(shè)，是提高醫(yī)療管理和醫(yī)療服務(wù)水平、 效率和質(zhì)量的重要途徑[2]。

但是目前醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備管理比較混亂，由于采購品牌不同，各廠家存在明顯的技術(shù)差異，因?yàn)樵屑夹g(shù)手段的局限及各品牌醫(yī)療設(shè)備的差異，給出的信息系統(tǒng)的技術(shù)與架構(gòu)都以不同的獨(dú)立形式展示，從而使信息等數(shù)據(jù)不能得到有效地整合和共享[3]。設(shè)備資產(chǎn)的信息數(shù)據(jù)往往只能在自身品牌內(nèi)進(jìn)行交互，缺少跨品牌的集中管理能力。即使同一品牌的設(shè)備，由于技術(shù)更新速度的加快，新老設(shè)備之間的數(shù)據(jù)無法完整共享的情況也時(shí)有發(fā)生。

無法優(yōu)化整合各個(gè)醫(yī)療設(shè)備的患者臨床指征數(shù)據(jù)、 醫(yī)療設(shè)備的運(yùn)行狀況、 維修維護(hù)情況對醫(yī)護(hù)人員以及設(shè)備的管理人員，帶來了極大的不便，對患者的生命保障也帶來了潛在的風(fēng)險(xiǎn)。醫(yī)院信息化的發(fā)展不能有效提高，成為醫(yī)院管理發(fā)展方向的一大障礙[4]。因此，設(shè)計(jì)一套以醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息采集和統(tǒng)一整合的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各品牌醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)的集成共享以及可視化是醫(yī)院管理的當(dāng)務(wù)之急[5]。

1 HL7協(xié)議

為了解決各品牌系統(tǒng)之間異構(gòu)的問題，使得各系統(tǒng)間信息無阻礙的交換和共享，從而實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)部以及行業(yè)間的資源的整合，目前最好的辦法就是參與信息交換與共享的各方共同遵循一個(gè)信息交換的編碼標(biāo)準(zhǔn)。其中國際間流行的HL7(Health Level 7)標(biāo)準(zhǔn)就是一個(gè)理想的選擇。HL7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，是由HL7 組織制定并由ANSI 批準(zhǔn)實(shí)施的一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[6-7]。HL7的使命就是為了達(dá)成臨床上跨平臺的應(yīng)用，支援醫(yī)療服務(wù)和臨床病人護(hù)理管理[8]，同時(shí)提供信息交換、 管理和整合的標(biāo)準(zhǔn)，讓各醫(yī)療信息系統(tǒng)間的信息交換變得更加簡單暢通[9]。

HL7協(xié)議作為醫(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，當(dāng)前在歐美等發(fā)達(dá)國家的醫(yī)療領(lǐng)域的集成應(yīng)用是非常多的[10]。這些國家的醫(yī)療信息網(wǎng)中，大多數(shù)是以HL7為交換格式，匯集了不同廠商用來設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件之間界面的標(biāo)準(zhǔn)格式，HL7協(xié)議支持基于多個(gè)醫(yī)療信息系統(tǒng)之間完成底層數(shù)據(jù)交換[11]，通過對數(shù)據(jù)的采集整合工作，對HL7消息的構(gòu)建與解析，非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過HL7引擎轉(zhuǎn)化為HL7標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)得到了跨品牌、 跨平臺、 跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互[12]。

與歐美發(fā)達(dá)國家相比，我國對于醫(yī)療數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的研究起步較晚，并且對于信息系統(tǒng)的集成方面發(fā)展得也較慢，特別是參照HL7協(xié)議設(shè)計(jì)醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)的醫(yī)院又少之又少[13]。縱觀國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)，幾乎沒有一個(gè)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多品牌、 多系統(tǒng)、 多種類的醫(yī)療設(shè)備集中展示的功能，只有單一品牌同類別設(shè)備的中央站呈現(xiàn)[14]。這無疑給醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)督帶來了巨大的障礙。為了能盡量做到醫(yī)療設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)管，了解病人病情的發(fā)展趨勢，只能采用管理人員定時(shí)查看和手動(dòng)抄錄的方式。另外醫(yī)療設(shè)備本身也不提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)輸出功能，從而造成監(jiān)測的數(shù)據(jù)往往無法長時(shí)間保存，比如重癥監(jiān)護(hù)室中很多病人的監(jiān)護(hù)信息只能通過護(hù)士手動(dòng)輸入電腦的記錄方式在報(bào)表中進(jìn)行體現(xiàn)。這無疑大大加重了醫(yī)生護(hù)士的工作量，并且由于人工抄錄，容易發(fā)生不可控的因素，從而耽誤了病人的醫(yī)治，產(chǎn)生不可挽回的損失。為了避免這些不必要的情況發(fā)生，一個(gè)可以在各大品牌設(shè)備系統(tǒng)間采集和整合信息的管理軟件就顯得尤為重要。

2 設(shè)備管理軟件的設(shè)計(jì)

該設(shè)備管理軟件的設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)步驟： 環(huán)境部署，數(shù)據(jù)采集，軟件編寫及可視化。

2.1 環(huán)境部署

通過調(diào)研目前醫(yī)院某病區(qū)現(xiàn)有的呼吸機(jī)、 監(jiān)護(hù)儀、 中央監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的品牌、 型號、 數(shù)量以及各自的分布，完成硬件部署： 構(gòu)建局域網(wǎng)，完成網(wǎng)絡(luò)信息的配置，使網(wǎng)絡(luò)互通。

圖1 醫(yī)院某病區(qū)的醫(yī)療設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.1 Network topology diagram of medical equipment in a hospital ward

如圖1所示，通過對局域網(wǎng)的搭建，對數(shù)據(jù)采集器、 接入點(diǎn)AP(Access point)、 以太網(wǎng)(Ethernet)等的使用，我們確保各個(gè)醫(yī)療設(shè)備即使在不同的樓層，信息網(wǎng)絡(luò)也能通暢運(yùn)行。

2.2 數(shù)據(jù)采集

暢通的網(wǎng)絡(luò)確保數(shù)據(jù)能最終到達(dá)中間站或者設(shè)備科的終端處理機(jī)器，依托該網(wǎng)絡(luò)，各品牌醫(yī)療設(shè)備獨(dú)立的HL7格式數(shù)據(jù)得以成功采集。此時(shí)的數(shù)據(jù)仍是各個(gè)品牌自己實(shí)現(xiàn)的基于HL7標(biāo)準(zhǔn)的格式數(shù)據(jù)。

該數(shù)據(jù)包含了一些元數(shù)據(jù)(metadata)，比如在信息頭(MSH)里的數(shù)據(jù)來源(MINDRAY_EGATEWAY)、 編碼方式(UTF8)等一些并不是很重要的信息； 但也包含了重要信息比如設(shè)備編號、 病人信息、 測量種類(如ECG心率)、 測量結(jié)果等。

2.3 軟件編寫及可視化

如上節(jié)所述，各個(gè)品牌的數(shù)據(jù)雖是基于HL7協(xié)議，但仍有不同。同時(shí)，作為源數(shù)據(jù)它的可讀性(readability)很差，不適合作為可視化的最終輸出。

因此，我們的目標(biāo)即編寫一套軟件，按照醫(yī)院的具體管理要求，并基于HL7協(xié)議，從采集的各品牌原始數(shù)據(jù)中篩選出興趣項(xiàng)(item of interest)，并進(jìn)行歸納處理，最終轉(zhuǎn)換成易于管理、 閱讀及維護(hù)的格式(如json格式)，寫入數(shù)據(jù)庫。

為簡化示例，假設(shè)醫(yī)院有不同品牌的呼吸機(jī)(A，B)以及監(jiān)護(hù)儀(B，C)，數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換流程圖Fig.2 Data collection and conversion flow chart

其中，轉(zhuǎn)換軟件是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。它通過接受HL7格式數(shù)據(jù)為輸入，進(jìn)行解析、 分類，輸出更為通用的數(shù)據(jù)格式(json格式)。json格式是javascript的腳本語言的子集，作為輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，有可讀性、 易用性、 解析性、 擴(kuò)展性等特點(diǎn)[15]，同時(shí)，json格式在數(shù)據(jù)傳輸效率方面也表現(xiàn)優(yōu)異[16]。因此，無論是與數(shù)據(jù)庫的交互以及后來的可視化，甚至于未來對系統(tǒng)的升級擴(kuò)展，json由于其廣泛的支持和使用都有極大的優(yōu)勢。

病人信息的json記錄，包括：

病人基本信息：

身高、 體重、 血型等；

該條消息的屬性：

測量時(shí)間(MeasurementTime)；

床位(bedId)；

設(shè)備序列號(SerialNumber)；

標(biāo)簽分類(routeTag)。

該醫(yī)療設(shè)備測量的具體信息，如測量種類(ECG心率，呼吸頻率等)，以及測量結(jié)果。

當(dāng)我們擁有了json格式的數(shù)據(jù)后，我們將它們寫入數(shù)據(jù)庫，以便以后隨便的查閱，調(diào)取。如圖3所示。

由于數(shù)據(jù)庫的高響應(yīng)和同步性，我們得以確保轉(zhuǎn)換成功的json數(shù)據(jù)能夠即時(shí)的以HTML形式呈現(xiàn)給醫(yī)院管理人員。同時(shí)，Web網(wǎng)頁也可以隨時(shí)查詢儲存在數(shù)據(jù)庫里的記錄，比如某一臺醫(yī)療設(shè)備過去一周的測量數(shù)據(jù)，并制成列表或圖表，以求對病人的體征數(shù)據(jù)記錄有更加直觀的了解和管理。

3 結(jié)束語

本文提出了一套基于HL7協(xié)議的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以醫(yī)療設(shè)備為對象，以設(shè)備運(yùn)行的真實(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備的高效管控，包括： 設(shè)備的可控、 可視、 可管三個(gè)方面。

可控： 在業(yè)務(wù)平臺框架中通過醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備運(yùn)維的自動(dòng)化交接，運(yùn)維服務(wù)可以由設(shè)備自身發(fā)動(dòng)流程，通過綁定相關(guān)已設(shè)定的業(yè)務(wù)流程實(shí)現(xiàn)設(shè)備與運(yùn)維管理的自動(dòng)化交接，這樣對于意外情況的發(fā)生可以按照事先規(guī)定的準(zhǔn)則和程序進(jìn)行快速處理，系統(tǒng)也能對流程中出現(xiàn)偏差進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)管。從而提高業(yè)務(wù)流程的可控性。

圖3 json數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫及其可視化

可視： 實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的實(shí)時(shí)獲取和記錄，醫(yī)療設(shè)備的管理人員和病區(qū)的醫(yī)護(hù)工作者可以在任何需要的時(shí)刻，能夠得到所需的信息； 無論從時(shí)間(歷史，當(dāng)前)或空間(地區(qū)，部門)或者類別，都能多角度對設(shè)備信息進(jìn)行追溯和查看?？梢暬枨蟀ǎ?醫(yī)療設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化，包括患者生命體征數(shù)值以及波形的實(shí)時(shí)顯示； 資產(chǎn)信息的可視化，包括具體到某一個(gè)資產(chǎn)或設(shè)備的基礎(chǔ)信息，故障及維修歷史，保修合同等等； 資產(chǎn)狀態(tài)的可視化，包括運(yùn)行，故障預(yù)警，維修中等等； 工作流程的可視化； 績效管理的可視化，包括時(shí)間、 成本和質(zhì)量績效等等。

可管： 對于醫(yī)療設(shè)備管理的難點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的真實(shí)性問題，傳統(tǒng)的管理方式是由人介入后進(jìn)行被動(dòng)式的管理，這種方式直接造成了很多的問題和故障都是在故障發(fā)生一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)的，另外數(shù)據(jù)的記錄也存在遺漏、 錯(cuò)記等一系列問題。如果無法準(zhǔn)確地獲取設(shè)備的信息數(shù)據(jù)，那么設(shè)備必然無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、 精準(zhǔn)化的管理，通過管理軟件系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)部分臨床及生命支撐設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提升醫(yī)療設(shè)備管理的可管理性，進(jìn)而提升醫(yī)護(hù)質(zhì)量水平。