醫(yī)院檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

秦菲

（上海市臨床檢驗(yàn)中心 上海市 200126）

隨著醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)和信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，連接各種檢驗(yàn)設(shè)備的醫(yī)院檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（Laboratory InformationSystem，LIS）成為醫(yī)院信息系統(tǒng)（Hospital Information System，HIS）的重要組成部分。LIS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室日常工作相關(guān)的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理。LIS系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為基礎(chǔ)為醫(yī)院檢驗(yàn)科工作人員服務(wù)。系統(tǒng)以患者樣本循環(huán)為主線，以數(shù)據(jù)處理為核心，以質(zhì)量控制為核心，可以規(guī)范實(shí)驗(yàn)室操作人員的行為，確保整個(gè)檢驗(yàn)過(guò)程的合理性和科學(xué)性，降低操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)LIS系統(tǒng)快速獲取每位患者的檢測(cè)結(jié)果。因此，結(jié)合醫(yī)院檢驗(yàn)工作需要設(shè)計(jì)實(shí)用、安全、穩(wěn)定、高效的LIS系統(tǒng)有助于提高醫(yī)院檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)水平和工作效率，對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)提高醫(yī)院管理水平和知名度，改善醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 功能需求

通過(guò)調(diào)查走訪了解醫(yī)院檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際工作情況，識(shí)別其中存在的問(wèn)題，從而明確LIS系統(tǒng)不同角色的主要功能需求，具體如下：

1.1.1 管理人員需求

檢驗(yàn)科負(fù)責(zé)人主要關(guān)心LIS系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，以及系統(tǒng)帶來(lái)的好處，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行宏觀控制，例如數(shù)據(jù)分析，工作人員管理等。

1.1.2 檢驗(yàn)人員需求

檢驗(yàn)人員關(guān)心系統(tǒng)給日常工作帶來(lái)的便利，是否可以有效減少人工干預(yù)，系統(tǒng)是否易于學(xué)習(xí)和使用，功能是否齊全。例如可直接從HIS中共享患者信息；可以自動(dòng)輸入檢驗(yàn)結(jié)果；動(dòng)態(tài)跟蹤患者檢驗(yàn)結(jié)果；可以生成統(tǒng)一的報(bào)告格式；自動(dòng)計(jì)費(fèi)，避免遺漏和虛假記錄；自動(dòng)生成質(zhì)量控制數(shù)據(jù)等。

1.1.3 維護(hù)人員需求

LIS系統(tǒng)維護(hù)人員主要關(guān)注系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括系統(tǒng)是否正常運(yùn)行、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性、系統(tǒng)初始化管理、數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)和修復(fù)等。

1.1.4 臨床使用者（醫(yī)護(hù)人員）的需求

醫(yī)護(hù)人員需要LIS系統(tǒng)提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析功能，如檢測(cè)結(jié)果趨勢(shì)圖，為醫(yī)療決策提供參考；可以建立知識(shí)庫(kù)以顯示檢驗(yàn)的注意事項(xiàng)和臨床意義；患者報(bào)告查詢功能；條形碼打印等功能。

1.2 系統(tǒng)用例分析

根據(jù)上述系統(tǒng)功能需求，利用UML用例圖描述用戶和用例之間的關(guān)系，明確誰(shuí)使用信息系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)哪些功能。在系統(tǒng)的頂層用例中參與者主要包括六種類型的用戶，即配送人員、管理人員、檢驗(yàn)人員、臨床用戶（醫(yī)護(hù)人員）、信息科管理人員（維護(hù)人員）和質(zhì)量控制人員。用戶必須通過(guò)登錄用例才能使用系統(tǒng)，用于驗(yàn)證用戶的角色、權(quán)限和用戶有效性，劃定用戶可用的功能模塊。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)采用三層C/S模式（client-client/server-server模式，簡(jiǎn)稱C/S）。這是一種分布式計(jì)算模型，其結(jié)構(gòu)將應(yīng)用程序功能分為三個(gè)部分：表示層、功能層和數(shù)據(jù)層：客戶端應(yīng)用程序和中間件。明確劃分三層，使各層在邏輯上相互獨(dú)立。由于原始數(shù)據(jù)層作為DBMS是獨(dú)立的，因此將表示層和功能層分離到單獨(dú)的程序中成為關(guān)鍵。通過(guò)適當(dāng)?shù)貙⒛硲?yīng)用分解為多個(gè)任務(wù)并在多臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行來(lái)共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)應(yīng)用程序，多個(gè)任務(wù)之間存在各種交互，最基本的交互是“請(qǐng)求/響應(yīng)”關(guān)系。即客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，請(qǐng)求處理一些信息或數(shù)據(jù)，服務(wù)器完成對(duì)請(qǐng)求的適當(dāng)處理并返回結(jié)果。

該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)由核心數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)設(shè)備、核心交換機(jī)、樓層交換機(jī)、光纖、客戶端工作站組成。局域網(wǎng)的傳輸協(xié)議是TCP/IP協(xié)議，采用千兆骨干網(wǎng)、千兆到桌面核心層和聚合接入層的兩層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案，這種雙核雙回路的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)健壯性更好。本次設(shè)計(jì)的LIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)版本是Oracle11，該數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle 的Real Application Cluster (RAC) 技術(shù)，提供高可用和可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，同時(shí)部署了兩個(gè)RAC服務(wù)節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)集群數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 系統(tǒng)功能架構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的LIS系統(tǒng)包括維護(hù)管理、數(shù)據(jù)管理、報(bào)告管理、質(zhì)控管理、用戶管理、系統(tǒng)設(shè)置等五個(gè)模塊，各模塊下還有對(duì)應(yīng)的子模塊，系統(tǒng)功能模塊構(gòu)成如圖1所示。

圖1：系統(tǒng)功能模塊構(gòu)成

2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

通過(guò)需求分析可以確定LIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而明確系統(tǒng)實(shí)體，主要包括患者、檢驗(yàn)標(biāo)本、檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)質(zhì)量控制以及系統(tǒng)用戶等實(shí)體。利用E-R圖描述實(shí)體與實(shí)體、實(shí)體與屬性之間的關(guān)系，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)。

2.3.1 患者實(shí)體E-R

根據(jù)需求分析，患者實(shí)體與這些屬性之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2：患者實(shí)體E-R圖

2.3.2 標(biāo)本實(shí)體E-R

根據(jù)需求分析，標(biāo)本實(shí)體及其屬性關(guān)系如圖3所示。

圖3：標(biāo)本實(shí)體 E-R圖

2.3.3 檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)體E-R

根據(jù)需求分析，檢驗(yàn)羨慕實(shí)體應(yīng)包括編號(hào)、英文名稱、中文名稱、測(cè)試項(xiàng)目縮寫(xiě)、分?jǐn)?shù)、男性上下限、女性上下限等屬性。實(shí)體與屬性的關(guān)系如圖4所示。

圖4：檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)體E-R圖

2.3.4 質(zhì)量控制實(shí)體E-R

根據(jù)需求分析，質(zhì)量控制實(shí)體與這些屬性之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5：質(zhì)量控制實(shí)體E-R圖

根據(jù)上述個(gè)實(shí)體的E-R圖明確該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表，該數(shù)據(jù)庫(kù)主要數(shù)據(jù)表機(jī)功能如表1所示：

表1：醫(yī)院檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)表

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 主要功能模塊設(shè)計(jì)

3.1.1 設(shè)備維護(hù)功能模塊

主要負(fù)責(zé)維護(hù)各種檢驗(yàn)裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)檢驗(yàn)設(shè)備使用手冊(cè)輸入設(shè)備的基本信息。

（1）內(nèi)碼：系統(tǒng)自主生產(chǎn)內(nèi)碼，一旦生成不能修改。

（2）項(xiàng)目類型：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的各種項(xiàng)目類型。

（3）儲(chǔ)存方法：設(shè)備測(cè)試結(jié)果的儲(chǔ)存方法。

（4）圖形模式：定義設(shè)備檢測(cè)結(jié)果的圖形模式。

（5）報(bào)告形式：定義醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)報(bào)告的輸出格式。

（6）質(zhì)量控制類型：定義質(zhì)量控制類型。

（7）計(jì)費(fèi)方式：定義設(shè)備的計(jì)費(fèi)方式。

3.1.2 項(xiàng)目維護(hù)功能模塊

維護(hù)各種檢驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容及參數(shù)，其基本功能包括：

（1）定義項(xiàng)目的基本信息，如項(xiàng)目名稱，項(xiàng)目描述等，這些信息可由用戶手動(dòng)輸入。

（2）打印設(shè)置：指定檢驗(yàn)報(bào)告需要打印的明細(xì)。

（3）檢驗(yàn)精度：如果項(xiàng)目值類型為數(shù)字，則以小數(shù)點(diǎn)后的精度進(jìn)行檢驗(yàn)。

（4）檢驗(yàn)系數(shù)：定義檢驗(yàn)系數(shù)。

（5）計(jì)算公式：定義檢驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算公式。

（6）驗(yàn)證條件：定義此項(xiàng)的度量的驗(yàn)證條件。

（7）樣本差異：定義每個(gè)樣本的項(xiàng)目是否不同。

（8）年齡差異：定義不同年齡組的患者在項(xiàng)目實(shí)施上是否存在差異。

（9）手動(dòng)更改：指定是否可以手動(dòng)更改此項(xiàng)的值。

（10）計(jì)算單價(jià)。測(cè)試項(xiàng)目單價(jià)=測(cè)試項(xiàng)目中包含的詳細(xì)項(xiàng)目的總單價(jià)。這里的單價(jià)是詳細(xì)項(xiàng)目的單價(jià)。

（11）自定義代碼：手動(dòng)輸入。

（12）備注信息：手動(dòng)輸入產(chǎn)品描述信息。

3.1.3 樣本檢驗(yàn)?zāi)K

模塊主要功能是處理樣本信息，查詢已處理樣本的處理結(jié)果并進(jìn)行審核、打印等操作。數(shù)據(jù)處理、報(bào)告查詢、報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析、HIS聯(lián)網(wǎng)和工具菜單。

3.1.4 質(zhì)控管理模塊

質(zhì)量管理模塊是LIS體系的重要組成部分，主要功能控制各種檢驗(yàn)設(shè)備的質(zhì)量，從而提高檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性，保證設(shè)備的可用性。質(zhì)量控制模塊包括與設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)處理功能、并可通過(guò)多種方式上報(bào)實(shí)驗(yàn)室中心。利用質(zhì)控模塊進(jìn)一步分析各實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)，可以對(duì)各實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合考核評(píng)價(jià)，提升整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)水平。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.2.1 接口通信技術(shù)

通過(guò)MSComm事件驅(qū)動(dòng)通信控制方法實(shí)現(xiàn)接口通信，該事件每接收5個(gè)字節(jié)觸發(fā)一次，并存儲(chǔ)在緩沖區(qū)變量中。如果接收過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，程序會(huì)自動(dòng)報(bào)告錯(cuò)誤并返回錯(cuò)誤原因。用戶可以忽略此錯(cuò)誤或重置并重新登錄。系統(tǒng)中接口數(shù)據(jù)的處理主要包括：

（1）連接緩沖區(qū)變量中的字符，根據(jù)分隔符提取各個(gè)信息數(shù)據(jù)。

（2）軟件對(duì)數(shù)據(jù)一一核對(duì)，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)顯示錯(cuò)誤條目。

（3）將正確的信息寫(xiě)入本地?cái)?shù)據(jù)傳輸緩存文件。

（4）本地緩存文件由兩個(gè)文件組成，最大大小為 1 MB，兩個(gè)文件交替寫(xiě)入。當(dāng)文件大小達(dá)到上限 1MB 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)從其他文件中刪除信息并恢復(fù)寫(xiě)入。

3.2.2 條形碼應(yīng)用

條形碼是由均勻間隔的條、空格和一組字符構(gòu)成的信息標(biāo)簽?！皸l”是指光反射率低的區(qū)域，“空格”是指光反射率高的區(qū)域，通過(guò)專用的掃描器可以將條形碼中包含的信息顯示出來(lái)。不同檢測(cè)項(xiàng)目的條形碼都是不同的。條形碼數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)后，計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序?qū)⑦\(yùn)行并處理數(shù)據(jù)。因此，傳統(tǒng)的條碼在使用時(shí)僅作為識(shí)別信息，其意義是通過(guò)從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相關(guān)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)的LIS系統(tǒng)以條碼為基礎(chǔ)，鏈接患者個(gè)人信息、檢驗(yàn)項(xiàng)目信息等信息，完成無(wú)紙化檢驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近幾十年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用使醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化。自動(dòng)化檢測(cè)分析設(shè)備的出現(xiàn)推動(dòng)了醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的信息化建設(shè)，使醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)工作自動(dòng)化水平大大提升。用信息化技術(shù)、流程和工具改造醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)流程，重構(gòu)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)流程，以實(shí)現(xiàn)快速、高效、準(zhǔn)確的檢驗(yàn)是當(dāng)前醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域的主要發(fā)展方向。隨著LIS系統(tǒng)建立和完善，醫(yī)院檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室工作人員的工作由人工檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信息的處理和管理，解決了人工數(shù)據(jù)處理效率低與自動(dòng)化設(shè)備速度不一致的矛盾，未來(lái)還需要繼續(xù)深入研究，進(jìn)一步推動(dòng)LIS系統(tǒng)和HIS系統(tǒng)之間的無(wú)縫連接，為醫(yī)院和檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)更高的工作效率和服務(wù)質(zhì)量。