基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型構(gòu)建

胡軼然

（中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué) 衛(wèi)生勤務(wù)學(xué)系 計算機與仿真技術(shù)教研室，上海 200433）

0 引 言

區(qū)域醫(yī)療信息化是醫(yī)療機構(gòu)、國家衛(wèi)生部門、政府改革的必然要求。建立區(qū)域醫(yī)療信息體系，對患者、醫(yī)院、醫(yī)療行業(yè)和政府都具有重大意義?；颊呖梢怨?jié)省開支，就近就醫(yī)，建立自己的健康檔案；醫(yī)院可以共享資訊，節(jié)省開支；醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)可以查詢、整合資訊，建立更先進的醫(yī)療應(yīng)用；政府可以透過資訊共享、調(diào)查、建立健全的醫(yī)療體系來對抗疾病。目前，各大醫(yī)院都在建設(shè)自己的醫(yī)療信息系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的管理和共享。由于醫(yī)院自身的特殊性和專業(yè)特性，醫(yī)療信息系統(tǒng)也有很多種。目前提出的基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的一體化平臺，以“互聯(lián)網(wǎng)+”信息技術(shù)為手段，統(tǒng)籌區(qū)域醫(yī)療資源統(tǒng)一管理模式，開展遠程醫(yī)療協(xié)同服務(wù)；使用基于云架構(gòu)的一體化平臺，通過構(gòu)建大數(shù)據(jù)時代醫(yī)院信息平臺技術(shù)架構(gòu)的轉(zhuǎn)型，滿足醫(yī)療聯(lián)合體同質(zhì)化管理需求，利用云計算進一步保證醫(yī)療數(shù)據(jù)安全。然而，由于醫(yī)院本身系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間格式不統(tǒng)一，使得醫(yī)療信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫共享，提出了基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型構(gòu)建。

1 基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息應(yīng)用模式分析

IntraWeb和一般的應(yīng)用程序很像，只是使用了一個瀏覽器，而不是一個常用的窗口。在將該軟件安裝到Web服務(wù)器上以后，用戶可以立即通過該網(wǎng)站的網(wǎng)址打開該軟件，該軟件立即創(chuàng)建該用戶的用戶資料，從而避免了用戶信息的丟失和其他用戶的混淆。每個使用者的使用資訊都會被程式自動建立及追蹤，而且對開發(fā)人員而言是完全透明的。在此基礎(chǔ)上，建立了一個以B/S為基礎(chǔ)的區(qū)域性醫(yī)療信息系統(tǒng)。B/S的三層體系結(jié)構(gòu)從邏輯上劃分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)存儲層。用戶將一個請求發(fā)送到一個服務(wù)器，然后由一個服務(wù)器對該請求進行處理，再把該請求反饋給該瀏覽器，該系統(tǒng)的各個業(yè)務(wù)處理邏輯由該網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來完成，基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)

由圖1可知，使用端的瀏覽器經(jīng)由特定的埠向網(wǎng)路伺服器傳送HTTP要求，而透過內(nèi)部網(wǎng)路應(yīng)用伺服器直接存取。另外，IntraWeb也為開發(fā)者在服務(wù)器上的Web應(yīng)用開發(fā)和部署提供了全方位的支持。如果一個應(yīng)用程序架構(gòu)被設(shè)計為一個獨立的可執(zhí)行程序，那么它就是一個服務(wù)器，監(jiān)聽指定的埠上的HTTP請求。在這種方式下，內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器能夠直接處理Web頁面的HTTP請求，而在Web模式下，IntraWeb僅用于定義Web頁面，而非Web本身，其主要功能是為Web服務(wù)器的擴展提供支持。

2 醫(yī)療信息一體化模型構(gòu)建

2.1 基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化流程設(shè)計

以“一體化、集成化”的理念為核心，堅持“一個一體化的平臺”，將各業(yè)務(wù)處理邏輯置于IntraWeb APP Server中，由報告服務(wù)器使用一種通用的印刷模組程序來完成，Web服務(wù)器將該內(nèi)嵌式控制的HTML網(wǎng)頁傳送給用戶，該網(wǎng)頁根據(jù)該標記從Web服務(wù)器下載控制文件至本地終端，并在該瀏覽器中執(zhí)行報告。設(shè)計基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化流程，如圖2所示。

圖2 基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化流程

由圖2可知，醫(yī)療信息一體化集成平臺的總體設(shè)計目標是“統(tǒng)一規(guī)劃，同步實施”，IntraWeb應(yīng)用程序通過一個正在運行的Web服務(wù)器被調(diào)用，并依次將控制指令傳送到IntraWeb應(yīng)用程序。以全新打造的信息集成平臺來一次性解決以往醫(yī)院HIS系統(tǒng)給業(yè)務(wù)和管理上帶來的負面效應(yīng)，突出以病人為核心，實現(xiàn)全院醫(yī)療和管理應(yīng)用的統(tǒng)一性、融合性、聯(lián)動性以及集成化。

2.2 基于IntraWeb的醫(yī)療信息搜索

基于IntraWeb的醫(yī)療信息搜索引擎主要是通過點對點的方式來連接各種系統(tǒng)，IntraWeb的目的在于防止開發(fā)者使用HTTP、HTML和JavaScriPt，但如果有必要的話可以使用，開發(fā)者可以通過HTML、樣式表和模板來定制自己的Web應(yīng)用程序。

基于IntraWeb的搜索引擎結(jié)構(gòu)如圖3所示。

由圖3可知，以圖片搜索為例，使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)，離線分析了所有的歷史畫面，把每個畫面（或從中分離出來的文字）都抽象成一個高維的向量，并把它們都抽取出來作為一個有效的向量。當新的查詢（圖片）出現(xiàn)時，使用相同的機器學(xué)習(xí)算法，產(chǎn)生一個表示向量，然后通過這個向量來查找之前的向量指數(shù)，從而獲得最接近的結(jié)果，達到了基于檢索的目的。

圖3 基于IntraWeb的搜索引擎結(jié)構(gòu)

由IntraWeb部件建立的Web應(yīng)用在服務(wù)器上登記，通過IntraWeb組件的注冊，可以完成對患者的整個醫(yī)療服務(wù)，包括流量、流向及處理過程，使用該引擎可搜索到以下內(nèi)容：

1）臨床診療信息

以患者的信息為中心，以患者的治療流程為主線，各部門圍繞著這條主線開展工作。

2）藥品管理信息

主要負責藥物的管理和臨床應(yīng)用，涉及藥物的全部資料。

3）經(jīng)濟管理信息

系統(tǒng)將醫(yī)院各部門的支出信息進行統(tǒng)計、整理、匯總，然后發(fā)送到各部門，由各個部門進行分析，為醫(yī)院的財務(wù)提供參考。

4）綜合管理與統(tǒng)計分析信息

對病歷進行統(tǒng)計分析和管理，并對所有的數(shù)據(jù)進行匯總、分析、綜合處理，供領(lǐng)導(dǎo)進行決策。

5）外部接口信息

主要是為了實現(xiàn)與社會有關(guān)系統(tǒng)的連接，在系統(tǒng)中設(shè)置了醫(yī)療、社區(qū)醫(yī)療、遠程醫(yī)療會診等界面，以便于系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享。

2.3 數(shù)據(jù)加密訪問

使用IntraWeb檢索引擎結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)集成，其關(guān)鍵是集成中間件應(yīng)用接口，采用點對點交互和基于信息中間件的交互，保證了數(shù)據(jù)源的一致性，由此進行數(shù)據(jù)加密訪問。

假設(shè)表示傳感節(jié)點采集到的一個數(shù)據(jù)，采用對稱加密算法對該數(shù)據(jù)進行加密處理。數(shù)據(jù)屬主選擇AND型訪問結(jié)構(gòu)樹，通過析取范式求解法將結(jié)構(gòu)樹變換為主析取訪問結(jié)構(gòu)樹。將對稱密鑰通過訪問結(jié)構(gòu)樹進行加密，假設(shè)在第個子訪問結(jié)構(gòu)中包含個屬性，且隸屬不同屬性機構(gòu)，將子訪問結(jié)構(gòu)對應(yīng)的密文可表示為：

式中：T表示子訪問結(jié)構(gòu)；表示密文組件；'表示主析取訪問結(jié)構(gòu)樹密文組件。在該密文支持下，設(shè)計數(shù)據(jù)加密訪問流程，如下所示：

步驟1：對于子訪問結(jié)構(gòu)樹中除了最后一個屬性外，每個屬性分別選擇一個隨機數(shù)，并獲取屬性所對應(yīng)的值，計算公式為：

式中d表示隨機數(shù)。

步驟2：將所有子訪問結(jié)構(gòu)樹所對應(yīng)的密文，上傳到云存儲服務(wù)器中，由此完成數(shù)據(jù)加密訪問。

2.4 區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型構(gòu)建

使用基于IntraWeb的醫(yī)療信息搜索引擎獲取醫(yī)療信息，并通過對稱加密算法進行數(shù)據(jù)加密訪問，由此構(gòu)建區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型，如圖4所示。

圖4 區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型

根據(jù)構(gòu)建的區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型可知，該過程需要信息共享的支持。采用仿真分析方法對過程模型進行校驗，在項目實施之前就對醫(yī)療業(yè)務(wù)過程進行合理性分析和優(yōu)化。模型信息共享方案為：

在被共享的密文中，存在多個參與者和一個第三方，第三方作為秘密分發(fā)者。秘密分發(fā)和重構(gòu)過程如下所示：

在秘密分發(fā)過程中，首先第三方選擇一個-1階段，滿足隨機多項式：

式（3）中選擇個互不相同的隨機數(shù)，分別對應(yīng)個參與者的唯一標識，可表示為：

在IntraWeb應(yīng)用模式下，第三方通過安全信道分別將唯一標識分發(fā)給對應(yīng)的參與者，由此完成秘密分發(fā)。

在秘密重構(gòu)過程中，結(jié)合秘密分發(fā)結(jié)果的唯一標識確定滿足(x)的所有坐標點。對于任意個參與者以合作的方式，實現(xiàn)秘密重構(gòu)。

由于人體分布著各種各樣的體征數(shù)據(jù)，當病人需要將這些數(shù)據(jù)安全共享給醫(yī)生時，醫(yī)生通過該模型就能獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。在IntraWeb應(yīng)用模式下，建立區(qū)域醫(yī)療信息集成模式的目的是建立一個完整的全生命周期的醫(yī)療檔案，讓被授權(quán)的醫(yī)護人員和個人在不同的時間內(nèi)可以及時獲取完整、準確的個體診療信息，為醫(yī)療科研、醫(yī)療衛(wèi)生管理提供決策參考，使得個人和醫(yī)院在更大程度上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 實 驗

3.1 實驗平臺

通過實驗平臺驗證基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型構(gòu)建合理性，為實驗提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準，該平臺如圖5所示。

由圖5可知，該平臺是在集成環(huán)境下進行應(yīng)用的，為實驗驗證提供過程建模和仿真分析工具，為模型驗證提供全過程支持。

圖5 實驗平臺

3.2 信息交換與共享分析

以某醫(yī)院的張大夫為例，為了同步張大夫的醫(yī)療信息，對其2018—2019年的工作指標展開詳細分析，如表1所示。

為了驗證區(qū)域醫(yī)療信息一體化，以表1數(shù)據(jù)為例，分別使用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的一體化平臺、基于云架構(gòu)的一體化平臺和基于IntraWeb的一體化模型對比分析醫(yī)療信息共享結(jié)果，如表2所示。

表1 2018—2019年工作指標分析

表2 三種方法信息共享結(jié)果

由表2可知，使用基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的一體化平臺信息共享結(jié)果，在病人數(shù)統(tǒng)計這個項目中，與表1數(shù)據(jù)相差最大，最大值為605人；使用基于云架構(gòu)的一體化平臺信息共享結(jié)果，在門診收入統(tǒng)計這個項目中，與表1數(shù)據(jù)相差最大，最大值為13 986元；使用基于IntraWeb的一體化模型共享結(jié)果，在門診收入統(tǒng)計這個項目中，與表1數(shù)據(jù)相差最大，最大值為687元，其余基本一致。由此可知，使用基于IntraWeb的一體化模型共享結(jié)果與表1統(tǒng)計的數(shù)據(jù)相差不大，說明該模型能夠?qū)崿F(xiàn)信息一體化。

3.3 模型應(yīng)用

為了進一步說明基于IntraWeb的一體化模型應(yīng)用效果較好，將模型分別應(yīng)用到醫(yī)療門戶系統(tǒng)、醫(yī)生工作站中，如圖6所示。

由圖6可知，將該模型應(yīng)用到醫(yī)療門戶系統(tǒng)中和醫(yī)院工作站中，能夠?qū)?shù)據(jù)一體化到病歷模板維護界面。通過在基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型上進行有效信息共享，推動區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型發(fā)展，實現(xiàn)多種信息統(tǒng)一。

圖6 模型應(yīng)用內(nèi)容

4 結(jié) 語

基于IntraWeb的區(qū)域醫(yī)療信息一體化模型為區(qū)域內(nèi)所有醫(yī)療機構(gòu)提供了一個統(tǒng)一的信息平臺，根據(jù)醫(yī)療信息化和財政收入狀況，結(jié)合全國城鄉(xiāng)醫(yī)療、社區(qū)衛(wèi)生、農(nóng)村合作醫(yī)療等相關(guān)政策，對所屬醫(yī)療機構(gòu)進行了分級，并將其醫(yī)療信息歸類。在適當?shù)那闆r下，將其融入到公共服務(wù)平臺中。同時，結(jié)合各單位和患者的具體情況，制定了不同的信息共享收費標準，并在服務(wù)平臺上進行了全面的數(shù)據(jù)交流、匯總，建立了一個完整的、電子化的患者健康檔案，為病人提供全方位的醫(yī)療服務(wù)，以達到信息共享。