多任务高并发数据处理平台的技术研究

张涛 李建 康永佳

北京工业大学计算机学院 北京 100124

0 前言

随着信息化的逐步深入，数据处理平台每天都在帮助我们保存和处理各种数据信息，如临床、银行、保险、管理、行政及检验等系统。然而随着数据量的不断增大，各个数据处理系统之间的通讯和标准统一也变得越来越重要。

医疗卫生服务是一项信息密集型工作，而信息管理的自动化极大地影响着卫生服务运行的效率。对于一个现代化医院而言，在住院处、临床实验室、放射科、财务处等部门通常都会安装使用计算机应用系统。每个不同部门使用的电脑软件都不相同，那么这些软件之间的交流和共享病人的数据就需要一种大家都懂的“语言”和说话规则，即一套完整的数据处理平台，它通过具有一定标准的协议进行数据交换，从而达到多系统间数据共享、信息交换的效果。因此，本文提出了多任务高并发处理平台的概念，该概念广泛适用于各种应用领域。本文针对医疗卫生系统的需求，详细分析研究了该平台的数据处理技术，进而给出其设计结构和实现方法。

从美国、欧洲等发达国家和地区的医疗发展过程来看，建立区域性的乃至全国范围的多任务高并发医疗数据处理平台是必然的趋势，其最大的受益处在于个人健康档案的形成。在现有医疗信息系统的基础上，为医生工作站添加标准档案的文本输入功能，一套健康档案就形成了。当然，这不仅仅是形式上的飞跃。在加入数字加密技术后，能够保证档案的录入、存储和传输过程绝对的安全性，从而形成了一套具有法律效力的电子病历。

HL7(Health Level Seven)是医疗领域不同应用之间电子数据传输的协议，HL7标准可以规范临床医学和管理信息格式，降低医院信息系统互连成本，提高医院信息系统之间信息共享的程度。在美国及越来越多的欧洲国家，HL7被用作医疗系统中文字及数字信息的标准接口。而HL7在国内的应用还很少，这是因为囊括医院各管理模块的综合型HIS产品还是市场的主流。但是，随着医院信息系统由管理为中心向以病人为中心的临床信息系统转变，随着数据量的增大和专业化细分的发展，以HL7标准实现数据处理平台将成为必然趋势。

1 数据处理平台的概念及体系结构的建立

1.1 数据处理平台的概念

多任务高并发数据处理平台是一种为医疗卫生系统提供数据传输及处理的平台。它不同于传统的卫生医疗系统平台，在于它为医疗模块提供了通用的设计接口，并使用超大型存储设备和严格的安全管理方案，可以同时进行完整的并发数据处理，实现多任务高并发的医疗信息交换。本项目的研究目的旨在提出用于医学海量数据处理的合理存储结构和索引方式。解决医疗卫生体系之中接口复杂、非标准化的问题，并进行适度的方案试行，为建立较大规模的医学影像数据系统提供理论及技术依据。

多任务高并发数据处理平台是建立覆盖地域范围、面向全区居民服务的医学影像服务体系，形成由医学数据管理中心、骨干医院、社区保健机构和居民家庭的多级结构信息化卫生保健网络。为逐步实现由以医院为中心的医疗卫生体系转变为以居民为中心的医疗保健体系建立结构化基础、形成以HL7标准为基础的数据资源和基本的技术条件，为建立开放的、标准化的居民电子病历系统形成基础。系统建成后，能够在本人所在的医疗卫生体系之间实现(就诊患者)医学检查结果的两级存储，实现在远程访问支持下，快速、高效地无障碍数据访问。为居民个人健康档案的永久性官方存储提供技术条件。

1.2 数据处理平台体系结构的建立

(1) 开发多任务高并发数据处理平台模块覆盖应用此系统的各个医院内部系统以及整体区域的数据中心系统。包括应用系统范围内的全部医疗影像设备、管理系统软件、管理系统计算机硬件设备、数据存储设备、医护人员工作站软硬件设备等。整个区域数据处理中心的设计框架如图1所示。

图1 区域数据处理中心的设计框架

(2) 在整体应用模式上，区域性数据处理平台即是在原医院内部系统应用模式的基础上，增加区域多任务高并发数据处理中心，将下属医院全部的医学影像及病例数据通过HL7标准进行汇总，而区域内各个医院也可以随时利用多任务高并发方式调用这些数据以满足诊疗、研究等工作的需要。每个医院内部的数据处理平台和医疗模块的设计结构如图2所示。

图2 数据处理平台的设计结构

2 数据处理平台的关键技术

(1) 身份识别

医护人员的身份识别、验证，用于保证系统操作者的记录正确，责任人明确；就诊者的身份识别，一方面用户方便患者就诊，保证接诊快速、便捷，避免发生错误；另一方面，确保诊断数据的原始性，即在是否有患者身份识别设备在场时，保存的诊断、处置数据会有所标记，并且此标记不可修改，保证诊断数据不会在患者不知情的情况下被篡改，保证患者利益。

(2) 数据标准化

数据标准化是数据处理平台针对不同来源的医疗数据、诊断数据进行标准化处理、加入保真数据的过程。其功能包括：对于非HL7兼容设备产生的特定数据进行标准化处理，使其可以被系统所兼容、存储；对HL7兼容设备生成的数据加入保真数据信息以及区域数据处理平台中特有的识别信息等数据。

(3) 使用超大型、高速存储设备进行数据存储和交换

数据处理平台另一项基础功能是对医学影像数据、诊断报告等检查数据进行存储，数据处理平台所提供的跨医院数据调用、在线会诊、共享数据供医学研究、教学等功能都是基于对这些检查结果数据的存储来实现的。因此，用超大型、高速存储设备进行数据存储和交换是数据处理平台各项扩展功能实现的基础。

3 结束语

随着国家医疗体制改革的深化，社会医疗保险事业正在全面推行，医保系统与医院信息系统(HIS系统)之间的信息交互势在必行。本文从数据处理及信息安全的角度出发，提出了基于 HL7协议及数据流处理技术的多任务高并发数据处理平台，并对数据处理平台的技术进行了研究，实现了传统数据处理平台所不能达到的标准化超大型数据处理，希望能对不同的用户提供参考。

[1] 王建文,袁伟.基于HL7标准的HIS网关的研究.计算机工程与设计.2008.

[2] 钱志明,徐海澎.基于 HL7V3建立临床数据中心.中国数字医学.2008.

[3] Tung Tran,Hwa-Sun Kim,Hyung-Hoi Kim,Hune Cho.An efficient algorithm for HL7 message parsing.Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers.2006.

[4] 王金栋,周良,张磊,丁秋林.分布式数据流处理中的负载分配策略.南京航空航天大学学报.2006.

[5] 李桂宝.基于分布式校园网用户数据流安全审计研究.中国教育信息化.2008.