与电子病历相关的其他计算机信息技术

8.8　与电子病历相关的其他计算机信息技术

电子病历本身就是建立在计算机信息技术上的，我们在上述各小节作了相关介绍，本节将介绍其他几个关键技术HL7、XML、CDA、数据挖掘等，我们会重点介绍这些技术的基本原理和在电子病历中的应用，而将其技术实现留给计算机专业人员。

8.8.1　HL7在电子病历中的应用

HL7（health level seven）是标准化卫生消息传输协议，其目的是为不同异构的医疗卫生系统提供统一的信息交换接口，以利于信息的交换、系统的集成。

电子病历中的患者数据来源于各种不同的医疗信息系统，例如有来自HIS的患者一般信息、医嘱信息，来自LIS的检验结果信息，来自PACS的影像诊断信息……电子病历所包括的医学知识、诊疗规则要调用病历知识库中的多种医学分类系统的术语。而上述这些系统由于生产厂商不同、系统的组织架构不同、数据库逻辑组成不同、编码方式不同而互为异构系统，导致数据交换障碍。HL7接口引擎能将各个异构系统的数据提取出来，用XML语言表达，形成标准格式，传输到电子病历中。HL7还支持现行的多种经典的医学分类系统，如ICD－9、ICD－10、SNOMED等，为知识库的利用提供便利。因此，在电子病历系统服务器中引入HL7引擎，使其具备HL7的所有功能是十分必要的。

8.8.2　XML在电子病历中的应用

1）XML概念

XML（extensible markup language）即可延伸的标识语言。XML不仅是一种标识语言，还是一种结构化描述语言，是可以定义描述对象的元语言。XML文档自含结构，为不同系统间信息交换并互相“理解”提供了基础。

2）XML应用于电子病历的优势

XML技术特别适用于电子病历的描述、集成和存储，它有如下优势。

（1）XML采用了层次化的、面向对象的、结构化描述方法，十分适合于描述病历的复杂内容，能够使病历内容层次化地展开和结构化地处理。

（2）XML是一种元语言，可以定义描述对象的结构，适合于病历中不同内容结构的变化，并保持病历的历史状态。例如对于病程记录、手术记录的文本格式，影像资料的视频格式，都能进行恰当的处理。

（3）XML将内容与形式关联在一起，这不仅完整保留了病历的内容，而且保留了病历的外观格式，符合病历书写规范要求。

（4）XML与Internet的天然联系，可以通过浏览器直接浏览病历内容，不仅有利于移动设备（手机、笔记本电脑）调阅、录入电子病历；有利于异地转诊、远程医疗；也有利于电子病历的开发和远程维护。

（5）XML具有继承病历的功能。它记录的是文本格式，不依赖于某一系统平台、软件或数据库格式，不因软硬件更新而被迫升级换代。通过DTD，无需修改现有的软件，就可以实现病历继承。

（6）XML作为商务时代的“标准语言”，拥有大量的开发应用工具，有利于病历内容的转换、传输、处理，具有持久生命力。

（7）XML是一种强势的语言，允许用户在不违背规范的前提下，根据新的需求进行扩充，具有很大的适应性和灵活性，有利于在医学飞速发展现状下的病历内容拓展。

3）XML在电子病历中的应用

（1）应用于电子病历的内容描述。在8.4节我们重点强调了结构化是电子病历的核心和灵魂，同时也分析了在近阶段实现完全结构化是难以企及的，半结构化或高度结构化是可行的，即对于现病史、病程记录中复杂病情的描述和分析，保留一部分非结构化的内容。XML独特的半结构化数据模型本身就具有的自描述性和扩展性，非常适合于对非结构化病历内容的描述。具体实现的方法如下:

如8.4节所述，对于病历模型设计是构架层次的，也就是结构化的。对于某一层次，如病程记录的复杂内容采用自由文本描述，形成一个医疗文档，这样就较好地达到了结构化与自由化的平衡，既能表达电子病历复杂多变的病历内容，又实现高度结构化的目的。

（2）应用于电子病历数据的存储。我们已知XML文档是电子病历存储管理的基本单位，然而采用XML文档记录病历并不排斥和取代患者信息数据库，它们各自有其适用范围，并互依互存。数据库系统用于采集患者数据，并不断被访问、检索和更新，但患者数据不宜在数据库长期保存。电子病历系统主要是从多个系统的数据库提取特定患者数据，并提供浏览，患者数据不能更改，需长期保存，所以电子病历数据用XML形式存储更合适。两种存储方式各有用途，它们相对独立、同时并存（参见图8－14）。图8－15是用XML描述病历内容片断。

图8－14　电子病历患者数据库与XML的描述

图8－15　用XML描述病历内容片断

8.8.3　CDA在电子病历中的应用

1）CDA概念

CDA（clinical document architecture）即临床文档结构，是一个适用于医疗保健领域内不同系统之间交换临床文档的标记标准，它可以对需要交换的临床文档的结构和语义制定标准，并定义如何在HL7中打包CDA文档。

一个CDA文档定义了一个完整的信息对象，它包括文本、图表、影像等。CDA的语义内容来源于共享的HL7参考信息模型，使用了HL7V3的数据类型。CDA文档使用XML编辑、转换。CDA文档还可以与Internet连接，将自身转换输出到各种移动设备上。

2）CDA在电子病历中的应用

图8－16　CDA文档结构示意图

基于CDA的上述特征，所以它非常适用于电子病历。CDA由“头（header）”和“体（body）”两部分组成，前者再分为文档信息、服务提供者、服务接收者和受访数据四部分，如图8－16所示。

“CDA头”的“文档信息”内容有文档的ID、文档标题（如“现病史”）、有效时间、机密状态等。“服务提供者”包括文档的身份验证者、文档的生成者（某医师）、文档的录入者（某护士）、诊疗的提供者（某医师）和文档的存放处（某医院）等。“服务接受者”包括某患者或家属。“受访数据”描述了文档历次受访情况。“CDA体”包含了具体的临床文档信息，例如“现病史”的文字描述、CT的影像资料等。CDA体可由多层次嵌套的部分组成。

综上所述，CDA文档既支持结构化数据，又支持自由文本，能够解决二者并存的难题。在电子病历中，一些描述性内容首先尽可能地利用标准性术语，形成文本文件，然后用CDA标准去定义该文档的结构和语义，将其组成一个XML化的CDA文档，最后将CDA文档封装在HL7消息中，以消息包形式传输，并作为封闭化的数据类型存储于电子病历中，并可进行交换。

8.8.4　医学分类系统在电子病历中的应用

在8.4节我们论述了数据结构化是研制电子病历的首要问题，目前国内对于实现数据结构化的态度可归结为三类。其一，认为难度太大，处于等待甚至抱怨态度；其二，自己动手编制电子病历医学词汇表，近年文献中有大量报道；其三，采用国际国内经典的医学分类系统。

等待观望是消极的。自己动手是不可取的，因为面对浩瀚的医学知识和病历内容，期望由少数非标准化专家在较短时间内开发完整、规范的医学分类系统是不可能的。即使自行研发的预定义词汇表能暂时应用于电子病历，由于词汇表缺乏严格的原理和概念的序化，加之范围的局限，将难以支持今后的决策支持功能，也难以适应电子病历的拓展和升级。

我们要积极支持我国自己开发的“医院信息基本数据及标准（BDSS）”，由于这是一项浩大而旷日持久的工程，所以参考选择国内外经典的医学分类系统不失为一个立竿见影的最佳方案。

经典的医学分类系统有ICD、SNOMED、LOINC等，由于除ICD外，大多数最新版本尚未有中文版，更重要的是大家对它们理解和认识的局限性，没有发现和挖掘它们丰富的内涵和巨大的生命力，下面试举一例予以说明。

当我们希望了解心绞痛患者朱××住院治疗效果时，会遍历该患者病程记录，查询“心绞痛”症状是否缓解，在图8－16相隔4天的二次病程记录中，出现了5个“心绞痛”医学词汇，该如何去解析其含义呢？是表示心绞痛症状的有与无？还是心绞痛诊断的是与否？如果我们是以SNOMED作为预定义的词汇表，那么图中第（2）组的二个“心绞痛”在系统中编码是D3－12000，表示诊断；而第（1）组三个“心绞痛”在系统中编码是F－37007，表示症状。后者若与关联词编码G0009“无……依据”（no evidence……）组合，表示“无心绞痛症状”，证明用药物治疗4天后有效。这种结构化数据具有的作用是用关键词检索或其他方式所无法比拟的，如图8－17所示。

图8－17　应用SNOMED作为预定义的词汇表的病历记录检索

在8.3节中我们介绍的电子病历架构模型是树状结构，它随着医学知识的驱动，树状模型分枝越来越细、越来越深入，也就越来越全面真实地反映了疾病的本质和特征。医学分类系统如SNOMED，也是依据医学原理、概念进行分类的，并逐层细分形成多个树状结构。这样会产生一种疑惑:电子病历的架构模型与术语的分类系统存在哪些差别？是否可以相互取代？

结论是否定的。因此呈树状结构的电子病历模型，以及各层次的内容会涉及许多医学术语，但不能依此树状结构来构造术语系统。相反的，自成一体的多个医学术语系统按照各自独立的结构分类排序，这些术语可以被调用到电子病历的相应层次或位置，或者说产生一对一的映射关系。因此，当电子病历调用这些术语的同时，也将这些术语包含的医学原理和逻辑关系融入电子病历中了。