基于Biztalk的异构医疗系统接口引擎设计

论文摘要

近年来,我国数字化医疗建设取得了很大进展,许多医院基本上都已经建立覆盖医院所有业务的多种医疗信息系统,主要包括HIS （Hospital Information System）、PACS（Picture Archiving & Communication System）、RIS （Radio Information System）、LIS（Laboratory Information System）、电子病历系统等,但医院内各个系统间的集成还存在较大的问题。医院系统的复杂性决定了任何一个厂商都不可能提供囊括所有子系统的全线产品,而且医院需求的发展变化以及市场的瞬息万变也使得医院先期系统和后期系统会寻求不同的开发商。在这样的状况下,医院系统集成成为必然。目前医院系统的现实情况是,各个子系统之间、先期系统与后期系统之间因开发商的不同或开发团队的不同,导致并没有遵循统一的标准,采用了不同的操作系统、不同的开发环境、不同的软件体系架构、不同的数据格式等,而且,医院系统之间存在的这种严重的“异构”问题以及非标准信息格式问题,严重影响了医疗数据的传输、共享,是医疗资源共享的严重障碍,是阻碍降低医疗费用的重要因素。当前卫生电子政务的主要障碍也是医疗数据的“异构”造成的,所以医院环境下异构系统的无缝集成成为研究热点和技术难点。而随着医院信息化建设不断向前发展,应用系统的数量不断增加,加上已有的多个应用系统,不可能为每个系统分别开发连接到其它系统的接口模块。为了降低开发的复杂性,便于维护,解决问题的方法是：建设一个信息交换平台,各应用系统只需少量改造之后,通过这个平台与其它系统实现通讯,从而实现医疗信息资源的整合和共享,解决异构系统之间的互联和数据交换问题。本项目主要目标是为医疗环境下异构系统集成问题寻找出一种可扩展、集成效率高、复杂度低、可重复使用且成本低的适应医疗标准化集成方法,这对于当前各医院面临的医院信息系统集成问题的解决具有普遍意义,同时可以推动医院信息标准化的建设,为实现区级、市级、省级,甚至国家级医疗信息共享奠定基础。为了能够实现这个目标,需要通过建成标准统一、功能完善、安全可靠的数据交互网络平台,一种架构统一、符合开发技术规范的应用运行和接入手段。现有分散的医疗信息可以通过这个平台进行数据交换和实现数据共享；异构实现的各种应用也可以利用这种平台更高效的实现业务互访,这种平台就是面向服务架构,即SOA （Service-oriented architecture）。基于SOA思想,将应用系统的不同功能单元通过服务间定义良好的接口和契约联系起来；接口采用中立的方式进行定义,使它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言；使系统间具有松散耦合的特征；各种资源整合成基于标准的服务,使其能够重新组合和应用。这样能使医疗机构可以按照模块化的方式来添加新服务或更新现有服务,以解决新的业务需要,并可以把现有的或已有的应用作为服务。而BizTalk Server是Microsoft企业应用集成和业务流程管理工具集的中心产品,它具体体现了XML和Web服务技术的应用程序集成和流程自动化能力,是其专门为充分利用SOA而设计的开发工具。系统软件设计遵循SOA的设计思想,主要由三个层次组成：服务层,业务逻辑处理层,数据层。由于WCF是使用托管代码建立和运行面向服务应用程序的统一框架,有助于建立一个跨平台的安全、可信赖、事务性的解决方案,所以服务层为寄存在IIS上的WCF服务,向应用程序提供接入集成平台的接口；外部应用程序只需通过引用服务的URL,直接调用WCF服务来实现数据交互。业务逻辑处理层是整个体系结构的核心,采用Biztalk Server 2009作为集成服务器。利用WCF适配器负责提供统一的WCF访问接口；Biztalk Server业务流程实现各种业务逻辑,为具体的应用提供异常处理,日志,通知等服务功能；利用Biztalk Server映射工具解决异构数据的提取,合并和转换问题；利用多种Biztalk Server适配器,如WCF适配器,实现对来自不同应用系统的数据进行灵活地集成。数据层主要是存储各种应用系统的数据源,如患者信息数据库,人事数据库等。从而在企业内部各个系统以及企业与上下游伙伴的系统间实现无缝集成。本文首先针对课题的选题依据,国内外医疗系统集成的现状进行分析,提出了基于Biztalk Sever的信息交换接口引擎的解决方案。在此基础上,运用面向对象服务的体系结构思想,Biztalk Server平台和WCF通讯等技术,分析了Biztalk Server对SOA架构的实现和Biztalk Server的实现原理与组织结构,研究了用于医疗电子信息交换的HL7标准,然后深入分析了基于Biztallk Server的服务平台的软件架构设计,异构系统接入服务平台的方式,平台开发的设计规范,以及HL7适配器的开发。详细阐述了整个平台的具体实现过程,包括服务的构建,发布,部署,调用,集成。通过实验验证系统实际运行效果,证实方案确实可行。从而为医疗信息系统集成,消除“信息孤岛”提供了一定的参考价值。最后对系统实现过程中的研究工作进行了总结,并提出了将来进一步对该系统进行扩充与完善的一些工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 相关技术基础
• 2.1 Biztalk Server技术
• 2.1.1 Biztlak Server 2009工作原理
• 2.1.2 Biztalk Server 2009实现SOA架构
• 2.2 WCF服务
• 2.3 HL7标准
• 2.3.1 基本语法
• 2.3.2 标准本地化
• 2.3.3 HL7消息举例
• 第三章 接口引擎的架构设计
• 3.1 接口引擎的设计目标
• 3.2 系统框架
• 3.3 Biztalk接口引擎设计
• 3.3.1 Biztlak接口引擎平台功能
• 3.3.2 Biztalk接口引擎框架设计
• 3.3.3 WCF服务
• 3.3.4 接口引擎设计规范
• 3.4 H17适配器
• 3.4.1 网络接口
• 3.4.2 H17消息处理
• 3.4.3 数据库访问接口
• 3.4.4 患者出院的业务流程
• 第四章 接口引擎的实现
• 4.1 接口引擎的实现
• 4.1.1 消息格式定义
• 4.1.2 消息映射
• 4.1.3 流程编排
• 4.1.4 WCF服务调用
• 4.2 HL7适配器实现
• 4.2.1 HL7消息处理的实现
• 4.2.2 HL7消息的传输
• 4.2.3 数据库接口实现
• 4.3 实验
• 4.3.1 实验设计
• 4.3.2 结果分析
• 第五章 总结和进一步工作
• 5.1 总结
• 5.2 进一步工作
• 参考文献
• 攻读学位期间成果
• 致谢
• 统计学审稿证明