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关于在医院信息系统中增加医疗信息共享的数据中心策略
Karim Zarour, Nacereddine Zarour
摘要：医疗保健提供者之间共享医疗信息是改善医疗保健系统的关键因素。通过提供分享和交流信息和知识的机会，数据中心，代理和本体在医学信息学领域发挥着非常重要的作用。 本文提出了一种基于代理和本体的医院信息系统开发的体系结构和数据中心设计。
关键词： 医院信息系统，数据中心，代理，本体
- 绪论
医学信息学领域是目前主要从事人工智能和信息系统研究的领域之一。一般来说，卫生网络是由IS支持的。这些都是在医疗记录的基础上进行的，用来支持患者信息的存储、访问、传播和共享。
为了更有效地在正确的时间做出正确的决定，医院信息系统(HIS)需要有高质量的信息:相关的、可靠的、准确的和实际的。此外，这些信息必须存储、更新，并在必要时向参与护理系统的不同参与者提供。对于护理提供者来说，信息是一种战略资源，是必须掌握的，因为它有助于决策的质量。他的职责是向相关利益相关者传播信息，无论其性质如何。
HIS是一个典型的协作信息系统，其中包括医生、护士、教授、研究人员、医疗保险人员等，共享患者信息(包括文本、图像和多媒体数据)。它为下列用途提供数据:病人护理、行政和商业管理、监测和评价医疗保健服务、流行病学和临床研究以及医疗资源规划。
HIS的重要功能包括:快速、简单和无处不在的获取病人信息。因此，这种访问必须是:(i)有效且尽可能完整的(ii)独立于卫生保健专业人员可用的地理和/或设备。
1.1问题
数字医疗信息的使用越来越多，因此需要实时访问信息存储容量。 这一要求迫使大多数医院不断扩大他们的数据库。遗憾的是，大多数医院由于Shawn所解释的计划不周而无法扩展他们的数据库。根据Low等人的说法，在即将到来的信息繁荣时期，数据将被储存在世界各地的大数据中心，并将作为医生、药房、保险公司、病人和机构的医院信息记录的获取。丢失的医疗信息可能导致延迟或错误的决定。对于乐江等，传统医疗数据管理存在一些问题：（1）电子文件的存储容量和质量局限于硬件设备;（2）随着数据量的增加，系统速度会减慢， （iii）由于当前备份方式简单，不适合医疗文件的安全性和长期存储需求;（iv）传统的数据存储方式不利于资源共享。 因此，在整个病人护理过程中，医疗系统的所有利益相关者之间不可能共享信息。如果我们采用基于中介的体系结构，那么这将非常困难，而且代价非常高昂。 因此，医疗保健领域面临着一个至关重要的问题：HIS的设计。
1.2目的
数据中心最近成为一个非常有趣的话题。选择数据中心是基于:使用平台，提供高级存储解决方案和带宽的能力。因此，任何包含在数据中心的信息都必须快速地使用高速网络连接，无论情况如何。
在文献中，术语数据中心是我们存储服务器的地方。在我们的研究环境中，数据中心是大多数医院服务器和存储的所在地。我们的数据中心被分类为CDC(公司和机构数据中心)。
这项研究的主要目标是为HIS的开发设计架构和数据中心。它的目标是在HIS中以受控方式改善信息的共享和交换。
本文的其余部分安排如下： 第2节重点介绍了HIS中的信息类型。 第3部分显示了建议架构的要求。 第4节介绍了一个基于通用架构的数据中心，代理和本体。 第5部分概括了本文的综述，并指出了未来工作的方向。
- 信息类别
医院信息系统的特点是能够记录和传输信息和医学知识。这些信息的目标是多种多样的; 包括患者护理，质量评估，研究，流行病学，计划，管理和培训。信息流动是多方面的。 它们涉及健康功能，后勤和行政管理功能。 交换信息的性质很广泛。这取决于参与者和他的活动领域以及采取的行动。 我们将其分为三类：
- 医疗：与医疗信息有关
- 组织：所有参与者的活动
- 常见：所有参与者之间的层级角色和职能
HIS的特点可以在于其功能，处理信息的类型以及所提供服务的类型。 为了支持患者护理和相关管理，HIS的任务是提供：
- 信息，主要是关于病人的，在某种程度上，它是正确的，相关的，最新的，正确的人可以在正确的地点以一种可用的格式，并且必须是正确的。
- 收集、储存、处理和记录;知识，主要是关于疾病的，但也有关于药物作用和不良影响的例子，以支持诊断和治疗;
关于病人护理质量和医院表现和费用的信息。
我们区分数据，信息和知识。 Studnicki等人给出了以下区别：
- 数据是原始的事实和统计数据，这些数据是作为商业、临床相遇或研究实验正常运作的一部分而收集的。
- 信息是通过结构化、智能化的方式处理的数据，以获取对管理者和分析人员直接有用的结果。一旦数据在数据库管理系统中被组织起来，这种情况就经常发生。
- 知识是通过使用信息来解释问题或情况的上下文来获得的。
- 要求
在病人的咨询过程中，医务人员往往会把重点放在病历上。事实上，医疗数据在数量和质量上的需求也在不断发展。我们的方法的关键是通过允许医院的不同参与者获取医疗数据来促进医疗信息的共享。在这方面，我们的做法应该允许:
- 在任何情况下，任何情况下，任何情况下，医疗信息的可用性、保密性和完整性。
- 信息流必须受到控制
- 向正确的医疗行为者提供正确的信息和知识，在正确的时间，在正确的地点，在正确的地点(演员可以利用信息来支持他们的任务)，以一种易于理解的形式，可以极大地加强对病人的照顾。
- 方法
我们的方法是提出一个通用的体系结构来支持HIS。它是一个独立于体系结构的平台。该架构允许基于数据中心、代理和本体的开发。它能够使属于其他代理的每个代理的信息。这也是一种满足需求的新方式，通过其结构的简单性更适应当今的现实。
在我们的方法中，允许代理识别团队中其他成员行为的机制是基于消息发送的。
代理的行为更具有组织性，因为它知道如何考虑到医院组织的其他成员并更新其组织知识。
这种方法允许提供对提供医疗信息和医疗决策有用的完整数据。它满足以下要求:
- 查找有关每个患者的数据，并将其存储在适当的数据库中(例如，实验室信息系统数据库)
- 根据需要向医疗保健提供者提供适当的部分或全部这些数据，供患者护理以及行政和商务办公室使用。
- 为临床决策，流行病学和计划以及医疗评估提供有用的数据库。
4.1医院当局
他们代表医院行事。 这些当局有许多权力：建议，决定，规定和制裁。 他们还确保对不同参与者进行某种形式的控制。
4.2用户级别
每个用户都属于医院的IS。 因此，HIS的行为者（医生，护士等）在形成，能力或任务方面有所不同。必须考虑到这一变化，为参与者提供适应和有效的交互方式，更好的扩散，和数据采集来进行互操作。
4.3医疗代理级别
代理人代表照顾病人的HIS的演员。 它与系统的其他代理商合作实现其目标。 代理商通过专业间协作与他们联系在一起。 每个代理根据访问权限仅咨询与他们有关的信息，例如：只有医生代理可以开处方，并且患者代理可以访问，护士代理可以进行报告等。每个代理（医生或护士） 必须掌握所有新信息的最新情况，其部分功能是告知患者代理人的每种新情况和病理状态。 因此，HIS的每个代理人都会保存与其干预和活动有关的所有信息。
4.3.1演员组织
该组织是允许每个角色（代理人）知道可能与哪个其他代理人进行交互的结构因素。 它遵循一定的简单功能分配和演员的责任。 我们在医疗信息系统中发现的性质依赖于要提供的服务类型。这种功能结构具有某些优点：
- 尊重功能层次。
- 各种干预人之间交换的消息的成本和减少的数量。
- 轻松的信息交换。
- 合作工作更轻松
4.3.2团队工作
小组工作本质上是在医院。 一个团队是一群共同努力实现共同目标的医疗行为者，将他们的能力融合在一起。 它们是互补的。 我们遵循的灵感来自于模型。 该团队是一个组织。 这个组织的成员是代理人。 这些代理具有协作行为，根据他们所扮演的角色考虑其他团队成员。 团队是分层的。 角色之间有一种隶属关系。 这允许代理人知道他的上司和下属。一个团队可能达成几个共同的目标。 每个团队成员进行干预以达成共同目标。
4.4网络结构
在成本和性能方面，点对点（P2P）分散式网络与传统的客户端 - 服务器平台相比具有几个优势。 P2P网络在冗余，健壮性，性能和可扩展性方面具有优势。 在我们的体系结构中，属于HIS的每个代理都是P2P网络的对等体。 每个同伴控制和维护自己的数据。 这些数据可以由其他同行请求。 另一方面，数据中心代表共享数据和信息的共同模式。 我们知道P2P技术的优势在于它允许在不降低整个系统的情况下添加或删除对等设备。这也是我们系统的一个设施，在操作中可以添加或删除代理。 此外，代理人不仅仅是文件共享，而是他们彼此交互。 另一个重点是促进协作工作。 使用这些工具（群件，日历等）可以让地理位置偏远的演员作为一个团队工作。
在我们的研究中，信息共享是护理机构的基础。 对于每个代理人（医生，护士，实验室技术人员等），角色最重要的是传播信息。
4.5数据中心
为了最佳地利用医疗数据，医院需要设计良好的信息系统。 现在越来越多的技术资源用于为医院开发有效的信息系统。 数据中心是其中一种技术。使用数据中心的主要优势在于所提议系统中数据的一致性。 这些数据可以在交换过程中得到保护，以及独立于源系统获取适当数据信息的速度。 另外，这种解决方案可以克服我们的第一个难题，交换和共享医疗信息，以避免网络中的每个对等端都必须管理太多专有接口。 为HIS使用数据中心的好处是：
- 各种数据源可以集成在HIS中
- 减少医疗错误和节省时间
- 减少测试和患者流动性的冗余
- 医疗行为者之间以及他们与患者之间的合作，因为信息共享很容易
- 它使数据备份更易于维护，因此更容易弥补灾难性数据丢失在推动我们迈向数据中心的原因中
- 很多共享数据库很快就变得太复杂，无法管理和访问
- 以协作方式修改其内容
- 网络带宽通常很高
- 快速沟通和广播信息
4.5.1访问控制级别
每位参与者都有自己的凭证密钥，由医院当局自动生成并发送，以访问门户网站。 另一方面，他们向医院的不同参与者提供用户名和密码以访问数据。 数据库必须与指定代理（参与者）或代理组有关的访问控制相关联，这些代理有权读取文件夹的内容并以系统方式或使用某些条件添加信息。 这里我们指的是由一群参与者组成的团队，他们将照顾病人。 任何其他没有这些权利的代理商都不得访问信息。 应该指出，直接访问医疗记录原则上很简单，但在现实生活中应用时有时很复杂。
上一节提出的安全方法手段是不够的。 当我们考虑在User Profile Ontology（UPO）中定义的健康行为者的概况时，可以提供更好的保护。 该本体根据配置文件扮演访问控制模型的角色。 对于每个配置文件，我们关联由访问权限表示的权限。
4.5.2安全代理
该代理必须管理数据中心中的所有关联数据库以使其操作一致。 此外，安全代理还管理数据安全并保护患者和参与者的隐私（机密性）。 因此，它使用认证和加密机制。 它控制着对数据库的所有制定的查询（放射学数据，实验室数据等）。 安全代理的解决方案可以完全控制代理，自愿或非自愿访问可能包含敏感数据的共享医疗记录。 身份验证系统允许代理轻松证明其身份并访问共享数据库，而不会威胁HIS的安全。 安全代理具有支持适应性，重用性和独立性的优势。
4.5.3数据库级别
医院的每个IS（放射科，实验室等）都由专门的医疗数据库代表。 在这个级别上，这是为了确保患者存储的医疗数据的整个生命周期。 每个数据库不仅是一个信息的踪迹，而且还是医院不同结构之间的沟通，信息和协调工具，以照顾病人。
4.5.4用户档案本体
任何医疗机构的目的都是为了提高健康质量并减少医疗信息的访问错误。 我们的方法是建立一个具体的本体论。 这种本体论允许呈现必要的知识，以保证健康行为者简介的完整性一致性。 UPO的目的是通过减少和控制对数据库的访问来提高医疗数据的安全性。 UPO以正式的方式将术语相对于HIS不同角色的概况进行分组。 这个本体允许医院根据适当参与者的概况来控制医院数据库的访问。 他们的档案被医院当局保存并不断更新。
4.5.5 LDAP目录
它用于存储标识数据。 这种选择是基于：（1）快速访问（2）容易维护副本（3）目录旨在接收更多关于书写的阅读请求。
4.5.6图书馆计划
它包含（1）一套由全球目的（照顾病人）和次目的（病人护理，治疗等）指导的计划，对规划和谈判过程有用。 这两个概念是我们即将发表的文章的主题。 （2）行动者实现其任务所需的一套信息。 每个计划的特点是要执行的动作和要使用的资源。
4.6数据交换
XML为HIS中的良好控制数据交换提供了一种免费可用且可广泛传输的方法。 XML可以用来表示代理之间交换的信息（使用XML编码的HL7 v3消息（健康级别7），CDA（临床文档架构），DICOM（医学数字成像和通信）等标准的可能性） 通过标准的通信语言。
五、结论和未来方向
在本文中，我们提出了一个基于数据中心，代理和本体的HIS开发新体系结构。
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