浅论基于HL7,CDA标准和XML技术在电子病历系统中的应用

--------------------------------------------------------------------------------------------------浅论基于HL7,CDA标准和XML技术在电子病历系统中的应用北京大学第三医院孙震梁秀娟1引言随着医疗信息化建设的不断深入以及区域卫生医疗体系的建立，对于医院信息系统(HospitalInformationSystem,HIS)之间的互通性(Interoperability)，即医院系统内部来自多个供应商的软硬件间通讯以及各医院系统之间的数据共享、交换能力的要求日益增加。电子病历(ElectronicMedicalRecord,EMR)技术，是HIS发展到一定阶段的要求和产物。EMR技术实质上是医疗过程的全面信息化，它能够实现患者病历信息的采集、存储、传递、表示和加工利用，其优点是显而易见的。但是，由于患者医疗信息数据类型的多样性和内容的复杂性，传统的EMR在患者医疗信息的内部表示、存储管理、阅读工具、数据交换、安全控制等环节上存在着很多不足。作为患者医疗信息的集合，如何构建电子病历系统软件体系架构，使得不同医疗机构间、异构的医疗信息数据能够更直接且无障碍的被交换和共享以及如何使得电子医疗文档具有高可读性(Human-readable)是我们当前迫切需要考量的问题。2电子病历的临床结构文档2.1临床医疗文档的互通性电子病历作为患者医疗信息的集合，是由一组具有法律效应临床信息组成的集合。它包括大量文本、图像、声音和其它多媒体内容。临床文档是具有持续性的文档，一个临床文档在被定义好的某个范围内会在一个时间段内保持稳定不变，并且临床文档拥有一个组织或个人对其进行维护并应具有良好的可读性。医疗文档的良好互通性，是建立在医疗文档的统一语法和语义以及词汇集之上的。语法是数据交换或消息传输的标准，如HL7标准，语义是数据或文档格式的标准，如HL7ClinicalDocumentArchitecture(CDA)临床文档结构标准；词汇集是组成医疗文档的词汇以及这些词汇的含义，如医学术语系统(SystematizedNomenclatureofMedicine.SNOMED)、观测指标标识符逻辑命名与编码系统(LogicalObservationIdentifiersNamesandCodesLOINC)等标准。本文就是围绕上面提到的HL7CDA标准进行论述。2.2HL7CDA标准HL7CDA临床文档结构是HL7组织发布的第一个基于XML的医疗行业标准。CDA是一种指定以交换为目的的临床文档结构和语意的文档标记标准，且以该标准构件的临床文档可以在HL7消息中进行传输。CDA标准的建立旨在实现在多个异构的系统中交换技术复杂度不同的具可读性的患者医疗文档，因此制定的独立于传输和储存机制的医疗文档结构标准。CDA能--------------------------------------------------------------------------------------------------够使病历文档既能够被机器处理，也能够被人阅读，易于检索和使用。借助于XML分析器,编写相关的处理程序,就可以将病历存入到本地数据库中或进行相关的操作。CDA标准有助于我们构建基于XML技术的更高效、灵活的电子病历系统，实现在用户需要时按需获得患者的临床信息，使得患者临床信息成为医疗行为的中心。CDA继承了HL7RIM和HL7V3版发布的数据类型第一版，大致继承关系见示意图1。图1CDA与HL7RIM的继承关系示意其中，CDA的词汇集是由HL7词汇集以及受到HL7认可的LOINC,SNOMED等术语标准词汇集组成。CDA标准的层级描述(HierarchialDescription,HD)是源自HL7RIM(ReferenceInformationModel)，RIM是HL7V3标准的基础，它将所有医疗数据模型标准化为共享、通用的模型。CDAXML实现规范亦继承了HL7的实现技术规范(ITS)，CDA的数据类型也是从HL7V3数据类型(DataTypes)上发展起来。但是CDA标准只是临床文档标记标准，CDA文档实例如何打包和交换并不在该标准的研究范围之内，而HL7标准研究的包含临床文档在内的所有医疗信息的传输交换，两者的研究范畴是不同的。一个CDA文档是一个已定义的可以存在于HL7消息内容以外或在HL7消息中以多用途网际邮件扩充协议(MultipurposeInternetMailExtensions,MIME)编码承载的完整信息对象。因此，CDA标准是HL7标准在临床文档方面的补充，两者的结合可以使得临床文档能够合理的组织、交换并被接收方无误解释。CDA文档都由ClinicalDocument要素封装，它包括头(Header)和体(Body)。CDA头共有四个逻辑成份：文档信息、资料数据、服务提供者和服务接受者，文档信息标识了文档，定义了机密性状态，描述了与其它文档或单据间的关系；资料数据描述了文档受访的开始:服务提供者包括了谁鉴别这个文档，谁要获取这个文档的拷贝，谁是文档的生--------------------------------------------------------------------------------------------------成者和录入者，谁是参与健康医疗的提供者等，这些都被一记录在内；服务接受者包括患者，其它有意义的参与者，如患者家属，和那些可能产生部分内容的设备。CDA体中所包括的是详细的临床报告，它可以是一个非结构化的大型二进制对象，也可以由结构化体(StructuredBody)所组成。结构化体被封装成多个递归可嵌套的文档部分(section)，每个部分可以包含一个单独的叙述块(NarrativeBlock)，以及任何数量的CDA条目(Entry)和外部引用。图2为CDA文档结构示意，图3为CDA文档举例。在CDA标准中,根据患者医疗文档信息的结构化程度，依次将标准划分为三级：第一级，规定医疗文档头信息的语义,指定医疗文档类型的代码和包含章节的文档内容。第二级，在第一级的基础上，要求医疗文档和章节使用相同的代码，允许增加进一步的约束条件。第三级，允许在医疗文档的内容上增加医疗观察报告和医疗服务的信息。图2CDA主要结构示意图3CDA文档举例--------------------------------------------------------------------------------------------------HL7V3标准以及HL7CDA标准都是基于同样的XML技术，XML(eXtensibleMarkupLanguage)是由W3C(WorldWideWeb)组织,自1998年起所提倡的可扩展标记语言。其优势在于，它不仅是一种标识语言，更是一种可以定义描述对象结构的元语言。XML文档自含结构，使得系统间交换的信息可以互相“理解”。采用XML技术进行医疗文档内容的描述具有以下优点：1)XML技术采用层次化的面向对象的结构描述方法，适用于描述医疗信息文档的复杂信息。2)XML语言是一种元语言，支持定义描述对象的结构。适用于医疗文档中不同内容结构的变化，适合于保持病历的历史。3)基于XML技术的电子病历描述，通过浏览器就可直接浏览病历内容，且支持XML语言的软件开发工具众多，适用于当前流行的BS软件体系架构软件的开发。4)XML技术可将内容与样式关联在一起，使得电子医疗文档更具有可读性。使用XML描述病历内容,要先定义病历内容的结构DTD(DocumentTypeDefinitions)。在此基础上实现业务数据库中病人信息到病历结构的转换,从而实现由以类型为中心的数据库描述到以病人为中心的文档描述。形成的XML文件是病历存储管理的基本单位。使用者可以利用事先规定的文档类型定义(DTD)来约束文档(病历)的结构。所有遵循这一结构的病历文档通过XML分析器(Parser)可以将其内容还原为结构化的字段并进行处理,这为病历内容的通用化处理奠定了基础。采用XML文件来记录病历,并不排斥病人信息的数据库表示。病历的XML描述、与数据库记--------------------------------------------------------------------------------------------------录有各自的适用范围,它们将共同存在。数据库系统主要用于支持日常的业务处理和病人信息的采集。其中需要大量的数据检索和更新。业务系统要保持高效率,采用大型数据库系统进行数据管理是最佳的选择。电子病历系统所实现的病历浏览,主要是对病人信息的提取,数据将不再更改。因此,将其建立在XML形式的输出上,便于实现查询功能的跨平台和不同系统的交换。两种描述同时存在并保持相对独立,依用途不同相互配合使用。3CDA标准的应用举例CDA标准的其中一个优势即Microsoft公司的BizTalk以及InfoPath软件已经提供了对CDA标准的支持。其中Infopath是一款基于XML技术的表单创建工具。Microsoft公司发布了一个MicrosoftOfficeInfoPath2003HealthLevelSeven(HL7)临床文档体系结构(CDA)演示2.0版的解决方案。该方案包括两个集成的临床表单模板：医生的进度说明和药物单。这两种类型的表单与HL7CDA和消息标准完全兼容，并且为InfoPath2003作为生成电子表单工具的灵活性和实用性提供了良好的说明。本演示表明，在向最终用户提供一个清晰、直接的界面时，InfoPath2003文档在设计和执行上如何做到与指定的可扩展标记语言(XML)架构相一致。这个方案同时配合采用了无线网络技术以及TabletPC作为医生录入电子表格的工具，从而发挥出了高效、实时、简便等优势。另一个采用infopath2003的案例，是台湾地区的一家医院采用MicrosoftOfficeInfoPath2003，搭配BizTalkServer以及OfficeSharePointProtalServer以及HL7-Taiwan转诊转检标准白皮书，完成的电子转诊表单应用。