医学信息系统(数据库)

时间：2022-12-03 12:30:02 | 来源：信息时代

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    医学信息系统 : 医学信息学(medical informatics,MI)范畴内的信息系统。医学信息学又称医学信息科学(medical information science),通常还与卫生信息科学(health information science),卫生信息学(health informatics)在一定范围或场合内同义相称。它是一门计算机信息科学技术与医药学以及医疗卫生科学的交叉与应用科学。
医学信息学的研究内容主要包括: 生物信号和模式解释、医学信息的数据编码和分类、医疗卫生信息学的标准,应用于医疗卫生机构的管理信息系统(management information system,MIS),医学信息系统的数据保护和信息安全,医学资源数据库应用等。医学信息系统是应用于医学教育和研究方面以及卫生医疗机构的信息系统。它主要涉及: 电子病历(electronic medical record,EMR),医院信息系统(hospital information system,HIS),医学图像存储与传输系统(picture archiving and communication systems,PACS),医学文献资源数据库(medical information resource database)等应用系统的建设与应用。
1. 电子病历
电子病历(EMR)也称为计算机病案记录系统(computer patient record system)或称基于计算机的病人记录(computer-based patient record,CPR),2002年于伦敦召开的“第十届世界医学信息学大会”(MEDINFO,2001)上被统一称为EPR。
国际电子病历学会(the computer based patient record institute,CPRI)将电子病历定义为: “获取、存储、处理、保密、安全、传输、显示患者有关医疗信息的技术”。从广义上讲,电子病历是指数字化的病历,它的内容除了包括纸本载体的病历信息外,还包含图像、音频、视频多种载体。从狭义上讲,包括患者的一般个人信息,医师对患者所下达的医嘱,患者的化验、影像检查结果,患者就医的症状、体征方面发生变化等信息的数字化记录。电子病历是以患者为中心的,客观、完整、连续的,包含患者所有重要临床信息的电子记录。EPR是记录有关病人健康和医护状况的终身电子信息的载体,是由医护人员客观、完整、连续地的记录病人病情变化及诊疗的经过,是临床进行科学诊断治疗的基础资料。它是医院信息系统(HIS)中的一个组成部分。
电子病历最初应用可以追溯到20世纪70年代,荷兰和英国的社区医疗率先开发和使用了电子病历系统,并且很快在欧洲和美国推广应用。自20世纪80年代末,电子病历大量进入综合性医疗机构和专科医院,近年来人们对电子病历重要性的认识和研发越来越深入,XML、SGML、数据仓库等新技术使电子病历取得进展。
计算机在病历中的应用,大致经历了三个阶段:第一阶段主要解决病历文件(如病案首页、科研病历等)的存储和管理,第二阶段实现了病历的数据库管理,第三阶段运用计算机网络技术实现了电子病历的网络化远程共享,并开始了电子病历的信息标准化进程。
电子病历的特点有:
(1)传输检索速度快。医务人员通过计算机网络可以远程存取病人病历,在秒级时间即可完成病患病历数据信息的传输,并可检索到病患过往病史资料。
(2)数据信息共享性好。电子病历借助于计算机网络具有了较大的应用开放性,实现了病患病历数据信息的共享,相对于传统病历,减少了病患重复诊断的痛苦和经济负担,给病患的诊治带来了极大的方便。
(3)数据存储容量大。基于计算机存储技术的发展和应用,电子病历系统数据库的存储容量已可达到PB(PeraByte)级水平,可以存储1000万以上病患的全部多媒体病历信息。
(4)使用方便。医务人员使用电子病历系统可以方便地存储、检索和浏览病历,便于复制备份和统计分析,促进了临床医疗和医学研究的发展。
(5)应用成本低。电子病历系统一次性投资建成后,维护和应用的成本较传统病历低,可以减低病人的费用和医院的开支。
电子病历按其功能和要求可分为: 门急诊电子病历、住院电子病历、个人电子病历和远程医疗电子病历几类。
电子病历系统是由计算机网络和智能卡技术(磁卡、IC卡等)构成保存、管理、传输和重现的数字化的病人的医疗记录,取代手写的纸张病历的信息系统。电子病历系统一般由基于扩展标记语言(extensible markup language,XML)技术的数据库应用系统构成(见图1),其中,数据基于XML的文件或数据库存储; 病历结构的定义和描述由文档类型定义(document type definition,DTD)来实现。

图1 电子病历的结构

电子病历通过可扩展样式图表语言(extensible stylesheet language,XSL)和级联样式单(cascading style sheets,CSS)定义电子病历的界面式样和显示格式,医务人员则通过Web浏览器(browser)阅读电子病历的全部信息(包括CT、MR等医学影像图片)。
2.医学图像存储与传输系统(PACS)
PACS是医学影像、数字化图像技术、计算机技术和网络通信技术相结合的产物,它将医学影像资料转化为计算机能够识别的数字信息,通过计算机和网络通信设备对医学影像资料(图形和文字)进行采集、存储、处理、传输和显示,使医学影像资源达到充分共享。PACS是医院迈向数字化信息时代的重要标识之一,是医疗信息资源达到充分共享的关键,是医院信息系统和远程医疗系统服务模式中不可缺少的重要组成部分。
PACS的研究起始于20世纪80年代,其发展可分为三个阶段:
第一阶段(20世纪80年代中期～90年代中期):PACS使用的是专用设备,造价十分昂贵,且功能单一,显示质量不高,较难满足临床的需要。
第二阶段(20世纪90年代中期～90年代末期):高性能计算机产生,使得PACS用户终端的速度和功能大大加强,并开始采用简单的计算机局域网将数字化成像设备和计算机系统连接在一起,用于获取、存储、管理和显示患者的图像相关的诊断和文字信息,但这些PACS规模较小,一般只应用于1～2个成像设备。是一个封闭的专用系统。
第三阶段(20世纪末～现在):PACS开始采用分布式数据库系统实现了影像资源的共享,医学数字化影像通信标准(digital imaging and communications in medicine,DICOM)被广泛接受,这代PACS具有结构开放、网络化运行、标准化接口和软件通用的特点,其技术迅速达到被多数医院接受的水平。
在我国,PACS尚处于起步阶段。目前,PACS的四个重要的研究方向为: 系统结构设计、网络通信、数据库集成和访问、数据和知识的获取。
与PACS相关的医学信息子系统主要是医院信息系统(HIS)和放射信息系统(radiology information system,RIS),两者与PACS有着紧密的联系。远程放射学(teleradiology)涉及医学图像的远距离传输,因此也是与PACS密切相关的系统(见图2)。

图2 PACS的结构

PACS相关技术和标准有:
(1) DICOM 3.0标准:PACS必须解决的技术问题之一是统一各种数字化影像设备的图像数据格式和数据传输标准,由此诞生了DICOM标准。该标准是由美国放射学会(ACR)和美国国家电子制造商协会(NEMA)组成的联合委员会于1982年开始研制并逐渐完善和发展所形成的。该标准于1985年公布1.0版(ACR—NEMA V1.0),1988年公布了2.0版(ACR—NEMA V2.0),然而由于技术上并不成熟,致使这些规范并没有被广泛采用。1996年,ACR-NEMA委员会发表了一套新的规范,正式命名为DICOM 3.0。此规范一经公布立即被众多的厂商及机构采用。此后,DICOM 3.0标准不断吸纳各方反馈的有用信息,从不同专业角度对规范在范畴和深度上进行扩充,1998年又推出了修订版本,目前仍然在不断的发展中。由于不同厂家生产的、不同种类的数字化医学影像设备只要遵照这个标准就可以同PACS实现连接,因此DICOM 3.0已经得到了世界上大多数医学影像设备厂商的支持,新一代的医学影像设备均以支持该标准作为基本特征。
(2)放射信息系统(radiology information system,RIS):RIS是优化医院放射科工作流程管理的软件系统,支持登记预约、就诊、产生影像、出片、报告、审核、发片等环节。RIS系统可以同PACS系统相结合,实现医学影像(图像)的分类检索、放射物资管理、影像设备管理和统计报表生成等功能,并在整个业务流程中实现质量控制和差错统计。
(3)数字图像采集技术:医学影像的采集技术是保证PACS图像质量的关键。数字影像是由数字化成像设备产生并可获取的医学图像。目前的CT、MRI、DSA、CR、DR,以及一些超声成像等已是数字成像,通过数字采集接口或设备就可将数字化图像信息从主机中取出。
(4)数字图像传输与压缩技术:医学图像数据量大,传输速度慢,图像压缩可减少存储空间,加快传输速度。
(5)数字图像显示技术:图像的再现是PACS服务于临床的重要环节。一般采用高分辨率的显示设备。
3. 医院信息系统(HIS)
医院信息系统(HIS)是为了提高医院的运营效率而建立的信息管理系统,在国际学术界被公认为新兴的医学信息学的重要分支。美国著名的医学信息学教授Morris Collen对HIS的定义是: 医院信息系统的目标是用计算机和通信设备采集、存储、处理、访问和传输所有和医院相关的病人医疗信息和管理信息,满足所有用户功能上的要求。HIS是现代化医院的基础设施、支撑环境和管理方式。
2002年2月由我国卫生部信息化工作领导小组办公室修订的新《医院信息系统基本功能规范》 中正式将HIS定义为: 医院信息系统是指利用计算机软硬件技术、网络通信技术等现代化手段,在医院及其所属各部门对人流、物流、财流进行综合管理,对在医疗活动各阶段中产生的数据进行采集、存储、处理、提取、传输、汇总、加工生成各种信息,从而为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息系统。医院信息系统是现代化医院建设中不可缺少的基础设施与支撑环境。
早在20世纪50～60年代,美国的一些大学及医院就研制开发了第一代的HIS系统,例如,美国的Massachusetts general hospital和Latter Day Saints等医院。20世纪70年代HIS采用小型机实现了分布式处理,对医院数据的应用已进入成熟阶段。20世纪80年代,HIS在美国、欧洲和日本开始普及;20世纪90年代,以病人为中心的临床信息系统(clinical information system,CIS)研究开发受到普遍认同。以此同时,各国开发的PACS和为临床试验检查科室开发的 “实验室信息系统”(laboratory information system,LIS)迅速成熟,并广泛应用于医院临床,促进了HIS的完善和提高。
一个完整的HIS应该既包括医院管理信息系统,又包括临床医疗信息系统。根据医院的业务功能,HIS可由以下多个子系统组成: ①门诊挂号系统; ②门诊收费系统; ③西药房管理系统; ④中药房管理系统; ⑤门诊诊治系统; ⑥病区管理和护士站系统; ⑦住院结算系统; ⑧院长综合信息查询系统(院长信息桌面);⑨办公自动化和医院行政事务处理系统; ⑩管理员维护系统。
HIS从结构上划分,可以由PACS、RIS、LIS、MIS所组成(见图3)。其中实验室信息系统(laboraty information system,LIS)是HIS系统的一个重要的组成部分,其主要功能是将检验的实验仪器传出的检验数据经分析后,生成检验报告,通过网络存储在数据库中,使医生能够方便、及时地看到患者的检验结果,LIS已成为现代化医院管理中必不可少的组成部分。
医疗信息交换标准(the health level seven,HL7)HL7的宗旨是开发和研制医院数据信息传输协议及标准,规范临床医学和管理信息格式,降低医院信息系统互联的成本,提高医院信息系统之间数据信息共享的程度。随着HL7应用的日益广泛,采用HL7作为标准的医院信息系统和医用仪器、设备可以完全做到无障碍互联和医学数据信息的无障碍交换,为和医疗服务机构内部各部门之间的数据交换和区域医疗服务机构之间的资源共享奠定了基础。

图3 HIS组成结构图

医院信息系统大多构建在以千兆以太网(或万兆以太网)为网络主干,配备大型数据库管理系统和网络存储系统的基础架构之上。早期的HIS采用客户机/服务器(Client/Server)架构来开发,随着Web网络技术的发展和远程医学的兴起,HIS已逐步采用浏览器/服务器(Browse/Server)应用体系架构。