醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫)

時間：2022-12-03 12:30:02 | 來源：信息時代

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    醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng) : 醫(yī)學(xué)信息學(xué)(medical informatics,MI)范疇內(nèi)的信息系統(tǒng)。醫(yī)學(xué)信息學(xué)又稱醫(yī)學(xué)信息科學(xué)(medical information science),通常還與衛(wèi)生信息科學(xué)(health information science),衛(wèi)生信息學(xué)(health informatics)在一定范圍或場合內(nèi)同義相稱。它是一門計算機信息科學(xué)技術(shù)與醫(yī)藥學(xué)以及醫(yī)療衛(wèi)生科學(xué)的交叉與應(yīng)用科學(xué)。
醫(yī)學(xué)信息學(xué)的研究內(nèi)容主要包括: 生物信號和模式解釋、醫(yī)學(xué)信息的數(shù)據(jù)編碼和分類、醫(yī)療衛(wèi)生信息學(xué)的標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)的管理信息系統(tǒng)(management information system,MIS),醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護和信息安全,醫(yī)學(xué)資源數(shù)據(jù)庫應(yīng)用等。醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)是應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育和研究方面以及衛(wèi)生醫(yī)療機構(gòu)的信息系統(tǒng)。它主要涉及: 電子病歷(electronic medical record,EMR),醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system,HIS),醫(yī)學(xué)圖像存儲與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication systems,PACS),醫(yī)學(xué)文獻資源數(shù)據(jù)庫(medical information resource database)等應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用。
1. 電子病歷
電子病歷(EMR)也稱為計算機病案記錄系統(tǒng)(computer patient record system)或稱基于計算機的病人記錄(computer-based patient record,CPR),2002年于倫敦召開的“第十屆世界醫(yī)學(xué)信息學(xué)大會”(MEDINFO,2001)上被統(tǒng)一稱為EPR。
國際電子病歷學(xué)會(the computer based patient record institute,CPRI)將電子病歷定義為: “獲取、存儲、處理、保密、安全、傳輸、顯示患者有關(guān)醫(yī)療信息的技術(shù)”。從廣義上講,電子病歷是指數(shù)字化的病歷,它的內(nèi)容除了包括紙本載體的病歷信息外,還包含圖像、音頻、視頻多種載體。從狹義上講,包括患者的一般個人信息,醫(yī)師對患者所下達的醫(yī)囑,患者的化驗、影像檢查結(jié)果,患者就醫(yī)的癥狀、體征方面發(fā)生變化等信息的數(shù)字化記錄。電子病歷是以患者為中心的,客觀、完整、連續(xù)的,包含患者所有重要臨床信息的電子記錄。EPR是記錄有關(guān)病人健康和醫(yī)護狀況的終身電子信息的載體,是由醫(yī)護人員客觀、完整、連續(xù)地的記錄病人病情變化及診療的經(jīng)過,是臨床進行科學(xué)診斷治療的基礎(chǔ)資料。它是醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)中的一個組成部分。
電子病歷最初應(yīng)用可以追溯到20世紀70年代,荷蘭和英國的社區(qū)醫(yī)療率先開發(fā)和使用了電子病歷系統(tǒng),并且很快在歐洲和美國推廣應(yīng)用。自20世紀80年代末,電子病歷大量進入綜合性醫(yī)療機構(gòu)和?？漆t(yī)院,近年來人們對電子病歷重要性的認識和研發(fā)越來越深入,XML、SGML、數(shù)據(jù)倉庫等新技術(shù)使電子病歷取得進展。
計算機在病歷中的應(yīng)用,大致經(jīng)歷了三個階段:第一階段主要解決病歷文件(如病案首頁、科研病歷等)的存儲和管理,第二階段實現(xiàn)了病歷的數(shù)據(jù)庫管理,第三階段運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)了電子病歷的網(wǎng)絡(luò)化遠程共享,并開始了電子病歷的信息標(biāo)準(zhǔn)化進程。
電子病歷的特點有:
(1)傳輸檢索速度快。醫(yī)務(wù)人員通過計算機網(wǎng)絡(luò)可以遠程存取病人病歷,在秒級時間即可完成病患病歷數(shù)據(jù)信息的傳輸,并可檢索到病患過往病史資料。
(2)數(shù)據(jù)信息共享性好。電子病歷借助于計算機網(wǎng)絡(luò)具有了較大的應(yīng)用開放性,實現(xiàn)了病患病歷數(shù)據(jù)信息的共享,相對于傳統(tǒng)病歷,減少了病患重復(fù)診斷的痛苦和經(jīng)濟負擔(dān),給病患的診治帶來了極大的方便。
(3)數(shù)據(jù)存儲容量大?；谟嬎銠C存儲技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,電子病歷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的存儲容量已可達到PB(PeraByte)級水平,可以存儲1000萬以上病患的全部多媒體病歷信息。
(4)使用方便。醫(yī)務(wù)人員使用電子病歷系統(tǒng)可以方便地存儲、檢索和瀏覽病歷,便于復(fù)制備份和統(tǒng)計分析,促進了臨床醫(yī)療和醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展。
(5)應(yīng)用成本低。電子病歷系統(tǒng)一次性投資建成后,維護和應(yīng)用的成本較傳統(tǒng)病歷低,可以減低病人的費用和醫(yī)院的開支。
電子病歷按其功能和要求可分為: 門急診電子病歷、住院電子病歷、個人電子病歷和遠程醫(yī)療電子病歷幾類。
電子病歷系統(tǒng)是由計算機網(wǎng)絡(luò)和智能卡技術(shù)(磁卡、IC卡等)構(gòu)成保存、管理、傳輸和重現(xiàn)的數(shù)字化的病人的醫(yī)療記錄,取代手寫的紙張病歷的信息系統(tǒng)。電子病歷系統(tǒng)一般由基于擴展標(biāo)記語言(extensible markup language,XML)技術(shù)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成(見圖1),其中,數(shù)據(jù)基于XML的文件或數(shù)據(jù)庫存儲; 病歷結(jié)構(gòu)的定義和描述由文檔類型定義(document type definition,DTD)來實現(xiàn)。

圖1 電子病歷的結(jié)構(gòu)

電子病歷通過可擴展樣式圖表語言(extensible stylesheet language,XSL)和級聯(lián)樣式單(cascading style sheets,CSS)定義電子病歷的界面式樣和顯示格式,醫(yī)務(wù)人員則通過Web瀏覽器(browser)閱讀電子病歷的全部信息(包括CT、MR等醫(yī)學(xué)影像圖片)。
2.醫(yī)學(xué)圖像存儲與傳輸系統(tǒng)(PACS)
PACS是醫(yī)學(xué)影像、數(shù)字化圖像技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它將醫(yī)學(xué)影像資料轉(zhuǎn)化為計算機能夠識別的數(shù)字信息,通過計算機和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備對醫(yī)學(xué)影像資料(圖形和文字)進行采集、存儲、處理、傳輸和顯示,使醫(yī)學(xué)影像資源達到充分共享。PACS是醫(yī)院邁向數(shù)字化信息時代的重要標(biāo)識之一,是醫(yī)療信息資源達到充分共享的關(guān)鍵,是醫(yī)院信息系統(tǒng)和遠程醫(yī)療系統(tǒng)服務(wù)模式中不可缺少的重要組成部分。
PACS的研究起始于20世紀80年代,其發(fā)展可分為三個階段:
第一階段(20世紀80年代中期～90年代中期):PACS使用的是專用設(shè)備,造價十分昂貴,且功能單一,顯示質(zhì)量不高,較難滿足臨床的需要。
第二階段(20世紀90年代中期～90年代末期):高性能計算機產(chǎn)生,使得PACS用戶終端的速度和功能大大加強,并開始采用簡單的計算機局域網(wǎng)將數(shù)字化成像設(shè)備和計算機系統(tǒng)連接在一起,用于獲取、存儲、管理和顯示患者的圖像相關(guān)的診斷和文字信息,但這些PACS規(guī)模較小,一般只應(yīng)用于1～2個成像設(shè)備。是一個封閉的專用系統(tǒng)。
第三階段(20世紀末～現(xiàn)在):PACS開始采用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)了影像資源的共享,醫(yī)學(xué)數(shù)字化影像通信標(biāo)準(zhǔn)(digital imaging and communications in medicine,DICOM)被廣泛接受,這代PACS具有結(jié)構(gòu)開放、網(wǎng)絡(luò)化運行、標(biāo)準(zhǔn)化接口和軟件通用的特點,其技術(shù)迅速達到被多數(shù)醫(yī)院接受的水平。
在我國,PACS尚處于起步階段。目前,PACS的四個重要的研究方向為: 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫集成和訪問、數(shù)據(jù)和知識的獲取。
與PACS相關(guān)的醫(yī)學(xué)信息子系統(tǒng)主要是醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)和放射信息系統(tǒng)(radiology information system,RIS),兩者與PACS有著緊密的聯(lián)系。遠程放射學(xué)(teleradiology)涉及醫(yī)學(xué)圖像的遠距離傳輸,因此也是與PACS密切相關(guān)的系統(tǒng)(見圖2)。

圖2 PACS的結(jié)構(gòu)

PACS相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)有:
(1) DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn):PACS必須解決的技術(shù)問題之一是統(tǒng)一各種數(shù)字化影像設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),由此誕生了DICOM標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是由美國放射學(xué)會(ACR)和美國國家電子制造商協(xié)會(NEMA)組成的聯(lián)合委員會于1982年開始研制并逐漸完善和發(fā)展所形成的。該標(biāo)準(zhǔn)于1985年公布1.0版(ACR—NEMA V1.0),1988年公布了2.0版(ACR—NEMA V2.0),然而由于技術(shù)上并不成熟,致使這些規(guī)范并沒有被廣泛采用。1996年,ACR-NEMA委員會發(fā)表了一套新的規(guī)范,正式命名為DICOM 3.0。此規(guī)范一經(jīng)公布立即被眾多的廠商及機構(gòu)采用。此后,DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)不斷吸納各方反饋的有用信息,從不同專業(yè)角度對規(guī)范在范疇和深度上進行擴充,1998年又推出了修訂版本,目前仍然在不斷的發(fā)展中。由于不同廠家生產(chǎn)的、不同種類的數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備只要遵照這個標(biāo)準(zhǔn)就可以同PACS實現(xiàn)連接,因此DICOM 3.0已經(jīng)得到了世界上大多數(shù)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備廠商的支持,新一代的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備均以支持該標(biāo)準(zhǔn)作為基本特征。
(2)放射信息系統(tǒng)(radiology information system,RIS):RIS是優(yōu)化醫(yī)院放射科工作流程管理的軟件系統(tǒng),支持登記預(yù)約、就診、產(chǎn)生影像、出片、報告、審核、發(fā)片等環(huán)節(jié)。RIS系統(tǒng)可以同PACS系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像(圖像)的分類檢索、放射物資管理、影像設(shè)備管理和統(tǒng)計報表生成等功能,并在整個業(yè)務(wù)流程中實現(xiàn)質(zhì)量控制和差錯統(tǒng)計。
(3)數(shù)字圖像采集技術(shù):醫(yī)學(xué)影像的采集技術(shù)是保證PACS圖像質(zhì)量的關(guān)鍵。數(shù)字影像是由數(shù)字化成像設(shè)備產(chǎn)生并可獲取的醫(yī)學(xué)圖像。目前的CT、MRI、DSA、CR、DR,以及一些超聲成像等已是數(shù)字成像,通過數(shù)字采集接口或設(shè)備就可將數(shù)字化圖像信息從主機中取出。
(4)數(shù)字圖像傳輸與壓縮技術(shù):醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量大,傳輸速度慢,圖像壓縮可減少存儲空間,加快傳輸速度。
(5)數(shù)字圖像顯示技術(shù):圖像的再現(xiàn)是PACS服務(wù)于臨床的重要環(huán)節(jié)。一般采用高分辨率的顯示設(shè)備。
3. 醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)
醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)是為了提高醫(yī)院的運營效率而建立的信息管理系統(tǒng),在國際學(xué)術(shù)界被公認為新興的醫(yī)學(xué)信息學(xué)的重要分支。美國著名的醫(yī)學(xué)信息學(xué)教授Morris Collen對HIS的定義是: 醫(yī)院信息系統(tǒng)的目標(biāo)是用計算機和通信設(shè)備采集、存儲、處理、訪問和傳輸所有和醫(yī)院相關(guān)的病人醫(yī)療信息和管理信息,滿足所有用戶功能上的要求。HIS是現(xiàn)代化醫(yī)院的基礎(chǔ)設(shè)施、支撐環(huán)境和管理方式。
2002年2月由我國衛(wèi)生部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室修訂的新《醫(yī)院信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范》 中正式將HIS定義為: 醫(yī)院信息系統(tǒng)是指利用計算機軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等現(xiàn)代化手段,在醫(yī)院及其所屬各部門對人流、物流、財流進行綜合管理,對在醫(yī)療活動各階段中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理、提取、傳輸、匯總、加工生成各種信息,從而為醫(yī)院的整體運行提供全面的、自動化的管理及各種服務(wù)的信息系統(tǒng)。醫(yī)院信息系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院建設(shè)中不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施與支撐環(huán)境。
早在20世紀50～60年代,美國的一些大學(xué)及醫(yī)院就研制開發(fā)了第一代的HIS系統(tǒng),例如,美國的Massachusetts general hospital和Latter Day Saints等醫(yī)院。20世紀70年代HIS采用小型機實現(xiàn)了分布式處理,對醫(yī)院數(shù)據(jù)的應(yīng)用已進入成熟階段。20世紀80年代,HIS在美國、歐洲和日本開始普及;20世紀90年代,以病人為中心的臨床信息系統(tǒng)(clinical information system,CIS)研究開發(fā)受到普遍認同。以此同時,各國開發(fā)的PACS和為臨床試驗檢查科室開發(fā)的 “實驗室信息系統(tǒng)”(laboratory information system,LIS)迅速成熟,并廣泛應(yīng)用于醫(yī)院臨床,促進了HIS的完善和提高。
一個完整的HIS應(yīng)該既包括醫(yī)院管理信息系統(tǒng),又包括臨床醫(yī)療信息系統(tǒng)。根據(jù)醫(yī)院的業(yè)務(wù)功能,HIS可由以下多個子系統(tǒng)組成: ①門診掛號系統(tǒng); ②門診收費系統(tǒng); ③西藥房管理系統(tǒng); ④中藥房管理系統(tǒng); ⑤門診診治系統(tǒng); ⑥病區(qū)管理和護士站系統(tǒng); ⑦住院結(jié)算系統(tǒng); ⑧院長綜合信息查詢系統(tǒng)(院長信息桌面);⑨辦公自動化和醫(yī)院行政事務(wù)處理系統(tǒng); ⑩管理員維護系統(tǒng)。
HIS從結(jié)構(gòu)上劃分,可以由PACS、RIS、LIS、MIS所組成(見圖3)。其中實驗室信息系統(tǒng)(laboraty information system,LIS)是HIS系統(tǒng)的一個重要的組成部分,其主要功能是將檢驗的實驗儀器傳出的檢驗數(shù)據(jù)經(jīng)分析后,生成檢驗報告,通過網(wǎng)絡(luò)存儲在數(shù)據(jù)庫中,使醫(yī)生能夠方便、及時地看到患者的檢驗結(jié)果,LIS已成為現(xiàn)代化醫(yī)院管理中必不可少的組成部分。
醫(yī)療信息交換標(biāo)準(zhǔn)(the health level seven,HL7)HL7的宗旨是開發(fā)和研制醫(yī)院數(shù)據(jù)信息傳輸協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范臨床醫(yī)學(xué)和管理信息格式,降低醫(yī)院信息系統(tǒng)互聯(lián)的成本,提高醫(yī)院信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)信息共享的程度。隨著HL7應(yīng)用的日益廣泛,采用HL7作為標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)院信息系統(tǒng)和醫(yī)用儀器、設(shè)備可以完全做到無障礙互聯(lián)和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)信息的無障礙交換,為和醫(yī)療服務(wù)機構(gòu)內(nèi)部各部門之間的數(shù)據(jù)交換和區(qū)域醫(yī)療服務(wù)機構(gòu)之間的資源共享奠定了基礎(chǔ)。

圖3 HIS組成結(jié)構(gòu)圖

醫(yī)院信息系統(tǒng)大多構(gòu)建在以千兆以太網(wǎng)(或萬兆以太網(wǎng))為網(wǎng)絡(luò)主干,配備大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)之上。早期的HIS采用客戶機/服務(wù)器(Client/Server)架構(gòu)來開發(fā),隨著Web網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和遠程醫(yī)學(xué)的興起,HIS已逐步采用瀏覽器/服務(wù)器(Browse/Server)應(yīng)用體系架構(gòu)。