医院胸痛中心信息系统的需求分析与设计

2018-07-12杨惠予

中国医学装备 2018年7期

廖廓　杨惠予　潘敢

胸痛是急诊室患者就诊常见的病情主诉，也是一种不容忽视的疾病“预告”，约占急诊内科患者的5%～20%[1]。目前，在胸痛的诊疗上，普遍存在两方面的问题：①由于胸痛相关性疾病涉及心血管内科、急诊科、呼吸科、胸外科等多个学科，这就对各科室的协同配合度、院内的医疗数据交互的及时性都提出了比较高的要求；②患者就诊延迟、院前救治缺失容易导致错过患者的最佳抢救时机[2]。

随着国家胸痛中心和各级医院胸痛中心的建立，为以胸痛急诊就医的重症患者提供了快速和规范的诊疗系统。而医院胸痛中心的建设目标是要建立“在最短的时间内将急性胸痛患者送至具有救治能力的医院接受最佳治疗”的机制。我国ST段抬高急性心肌梗死(ST-segment elevation myocardial infarction，STEMI)救治现状以及我国医院胸痛中心认证工作委员会所确立的胸痛中心建设基本理念是，以具备直接经皮冠状动脉介入治疗(primary percutaneous coronary intervention，PPCI)能力的医院为核心，通过对医疗资源的整合建立起区域协同快速救治体系，以提高急诊胸痛患者的整体救治水平[3-4]。然而，在实际运行中胸痛患者在120救护车上的信息和检查数据不能实时传送到医院，患者到达医院内急诊科、介入室、心血管病监护室(cardiovascular care unit，CCU)、心电图、检验科、放射科等相关科室的检查结果不能及时共享数据，各关键时间节点的记录全部依靠纸质表格。为此，本研究探讨医院胸痛中心信息系统利用互联网和物联网技术手段，实现多学科部门及多医院的联动合作、资源整合和诊疗流程优化，为患者提供更加快速、高效的医疗救治，提高救治成功率[5-7]。

1　医院胸痛中心系统的需求分析

软件工程师与医院胸痛患者救治流程图中涉及的120救护车、基层医院、急诊科、心导管室、CCU以及医技科室的医务人员反复沟通，获得胸痛中心软件系统7个方面的功能需求：①实现胸痛患者在救护车上的医疗数据采集、传输至院内，院内外数据共享；②实现胸痛患者在基层医院中医疗数据采集、传输至院内，院内外数据共享[8]；③实现胸痛患者信息院内数据共享；④实现医院与胸痛中心之间的数据共享；⑤实现湖南省胸痛中心数据上传至中国胸痛中心联网网站；⑥实现统一的时钟管理；⑦实现胸痛患者的数据统计分析(如图1所示)。

图1　胸痛患者救治流程图

2　胸痛中心软件系统设计及功能

2.1　医院胸痛中心系统架构及关键技术

2.1.1系统技术架构及关键技术

本项目采用B/S、C/S架构设计，服务器端采用JAVA， C++语言，遵从标准的J2EE建设规范，MVC设计规范[9]。

具体技术栈包括：

maven维护项目构建工作

Spring生成bean组件处理组件依赖，AOP业务拦截处理事物处理和日志处理等工作

Springboot项目的统一启动，打包，配置

Spring mvc服务器与浏览器数据交互的入口负责数据的发送接收，组织数据，响应请求工作，异常处理

Spring session项目的会话管理

Redis会话的存储，分布式缓存

Shiro项目的权限管理，安全校验

Mybaits与数据库交互做增删改查工作

Cache缓存业务热数据

Kafka系统消息服务

Mongodb日志存储查询

Webservice接口通信服务协议

客户端技术栈包括：

Html5，css3，less，ES6，Javascript，jquery，vue2，ajax，json，restfull，浏览器本地存储，SPA单页应用。

浏览器要求：

Chrome：V50+，firefox：V50+

数据库：

Mysql master slave主从同步，读写分离

WEB服务器：

tomcat7+：系统应用服务器

Nginx：系统访问入口，负责静态资源存储，负载均衡服务

服务器系统标准Linux系统，推荐Centos6.5+，docker虚拟化

2.1.2数据交换格式标准及接口规范

采用XML作为数据交换格式标准，并作为公共数据元描述标准。采用Web Service技术提供标准的接口规范。由于Web服务技术是基于标准和松散耦合的，这对于日后新建设系统的选型和迁移提供了很大的灵活性和扩展性。

2.1.3模型管理共享数据

采用基于主题的数据管理模型管理共享数据，基于主题对共享数据管理将更加方便。

2.1.4基于面向服务架构的多层架构设计

基于面向服务架构(service oriented architecture，SOA)的多层体系架构设计，是最成熟最科学的系统架构设计思想，是建立医院胸痛中心信息系统SOA架构的技术标准[10]。本系统建设遵循相关技术标准，进行业务应用组件化和服务化，实现了松散型、低耦合的集成，相关的信息系统可以相互调用功能服务。SOA实施以根据胸痛中心具体业务目标和IT资源为指导，在建立公共组件服务的基础平台服务基础上，以业务驱动服务和服务驱动技术为原则。

2.2　软件系统功能架构

根据需求分析的结果，形成3级数据存储的框架：①第1级，数据库服务器放置在各胸痛中心医院机房中，存放胸痛系统使用过程中医院120救护车、基层医院、急诊科、心导管室、CCU以及医技科室产生的实时数据；②第2级，数据库服务器放置在省级数据中心，存放不同医院采集的胸痛患者数据；③第3级，数据库服务器就是中国胸痛中心联盟网站的服务器，省级平台的数据通过接口统一上传至国家级数据中心。

根据胸痛患者的就诊流程及涉及的医疗部门，在分析系统需求、搭建数据存储框架的基础上，将胸痛中心系统分为8个模块：即胸痛省级数据平台、救护车模块、基层医院模块、急诊科模块、心导管室模块、CCU模块、院内维护管理模块和数据统计质控模块。系统数据存储模块如图2所示。

图2　三级数据存储拓扑图

3　胸痛中心系统的功能模块

3.1　胸痛省级数据平台

胸痛中心系统省级数据平台支持海量数据存储，对省内各医院的胸痛患者数据进行存储。并可提供统一接口，保证各医院通过标准化的方式定时上传数据；省级胸痛大数据中心能够通过定时任务控制，支持自动和手动定时向国家胸痛中心上传省内胸痛患者数据，可组织各级医院专家跨医院进行线上病案讨论。省级数据平台拥有功能完善的业务逻辑层，能够定制查询条件，对数据进行各种高级搜索；能够对大数据分析结果进行可视化，支持常见饼图、柱状图、曲线图等统计图表和定制化图表的显示及交互。建设胸痛中心门户，为胸痛中心提供信息发布、宣传、收集以及入驻医疗机构管理等功能。

3.2　救护车模块功能

120移动急救车系统运行在医院120急救车的平板电脑上，通过4G无线网络或虚拟专用拨号网络(virtual private dial-up networks，VPDN)模式实时进行数据传输。实现急救车上医疗器械采集的患者检查、化验数据实时传送至医院内分诊台工作站。急救车上配备的十二导联心电图机、肌钙蛋白检测仪以及现有监护仪等设备采集的患者检查、化验数据，利用4G无线网络或VPDN技术实时传输到医院胸痛中心服务器，并将相关数据实时转发至分诊台工作站、CCU工作站、导管室工作站、胸痛指挥中心及胸痛系统手机客户端，建立院前急救、院内抢救“绿色通道”。救护车模块软件界面如图3所示。

3.3　基层医院模块功能

利用4G无线网络或互联网，实现基层医院十二导联心电图机、肌钙蛋白检测仪以及现有监护仪等设备采集的患者检查、化验数据相关医疗器械采集的患者检查、化验数据实时传至院级胸痛中心平台，并将相关数据实时转发至急诊分诊台工作站、CCU工作站、导管室工作站、胸痛指挥中心和胸痛手机客户端，建立院前急救、院内抢救“绿色通道”。现实基层医院与上级医院之间的音视频同步远程指导。

图3　救护车模块平板端界面图

3.4　急诊科分诊模块功能

针对自行前往医院急诊室的胸痛患者，分诊台工作站可实时采集和传输胸痛患者通过十二导联心电图机、肌钙蛋白检测仪等设备检测的相关数据，通过医院现有网络，将检测、化验数据实时传输到医院胸痛中心服务器，并同步传送到CCU工作站、导管室工作站、胸痛指挥中心工作站等其他胸痛工作站和胸痛手机客户端。同时，分诊台工作站软件可以实时接收120移动急救车系统和基层医院发送来的胸痛患者检查和化验信息，并支持院前急救电子病历查看，建立胸痛“绿色通道”。当新的急救事件发生时，分诊台工作站软件能自动提示及发出报警。急诊科分诊模块软件界面如图4所示。

图4　急诊科分诊模块电脑端界面图

3.5　心导管室模块功能

导管室工作站软件能实时地显示通过移动急救工作站、分诊台工作站和CCU工作站采集的患者心电图、肌钙蛋白及生命体征等信息，可以了解急救过程中患者的有关信息，提前做好导管室准备工作，通过系统可以记录患者到达导管室的时间、知情同意时间、签署知情同意时间、启动导管室时间、导管室激活时间、溶栓开始时间、急性心肌梗死介入治疗救治时间(D-to-B)、球囊扩张时间及再灌注时间等治疗信息和时间节点信息。

3.6　CCU模块功能

工作站软件可以实时接收移动急救工作站和分诊台工作站发送来的胸痛患者检查、化验信息，并支持院前急救电子病历查看。

3.7　院内胸痛维护管理模块功能

管理人员能定时上传胸痛患者数据至省胸痛大数据中心，上传的数据能兼容省级和国家级胸痛大数据中心的格式。系统保证了整个全院的各科室墙上挂钟、胸痛工作站的PC、服务器和(或)应用系统时钟自动同步，统一全院的救治时间。

3.8　数据统计质量控制模块功能

对胸痛全流程进行质量控制，能自动检查胸痛病历的完整性和救治流程的规范性以及患者救治的及时性，系统能根据定义自动生成数据质控报告(以中国胸痛联盟发布的15项指标为准)。

4　医院胸痛中心系统的特点及优势

4.1　胸痛中心系统的特点

(1)数据储存三级架构，院内外数据保存至院内服务器，院内胸痛服务器数据实时上传省级胸痛中心服务器，省级胸痛中心服务器可统一上传至中国胸痛联网服务器。

(2)各节点需要填报的数据可以动态选择。

(3)各时间节点的值可以通过省胸痛中心统一设置，可以动态修改。

(4)时间采集通过物联网的形式。

(5)统一的时钟管理。

4.2　胸痛中心系统的优势

(1)急诊科、心导管室、CCU及医技科室各个部门通过系统统一时钟，不会产生时间上的逻辑错误。

(2)避免数据重复输入，采用手工模式胸痛就诊各环节必须先将诊疗数据记录在表单上，填写的纸质资料统一汇总后再登陆中国胸痛中心联盟网站完成填报，每个患者至少30 min。使用胸痛系统软件后，胸痛就诊各环节诊疗数据通过系统填报形成电子数据，填报完成后可以自动上传中国胸痛中心联盟网站，每个患者可节约30 min。

(3)仪器数据动态采集，通过接口程序将十二导联心电图机、肌钙蛋白检测仪等医疗设备产生的数据，动态采集至胸痛系统软件，避免人工输入错误和提高输入速度。

(4)时间采集通过物联网的形式，胸痛就诊需要记录患者到达某地时间或者启动导管室时间、开始知情同意时间、签署知情同意时间、启动导管室时间、导管室激活时间、溶栓开始时间、D-to-B时间、球囊扩张时间及再灌注时间等的时间节点信息，系统采用扫描患者腕带或者感应手环形式采集时间数据，提供数据的快速性和准确性。