临床核心指标日报数据管理轻量化架构设计

乔 梁，葛晓翔，周 迎，黄 昊*

（1.陆军军医大学生物医学工程与影像医学系，重庆400038；2.陆军军医大学教务处，重庆400038；3.陆军特色医学中心信息科，重庆400042）

0 引言

临床核心指标日报是根据综合（医学）院校管理部门或地方卫生管理部门需要，按日定时提取各下属医院前一日的临床核心指标数据，用于督导临床业务开展、疫病监测、医疗资源部署、医疗纠纷等工作。通常至少包含以下数据：前一日的门急诊量、新入院人数、门诊手术量、住院手术量、在院患者数量、医疗毛收入、医疗纠纷解决/待解决数量、重点关注科室床位/医护资源余量、重点伤病员收治情况等。以临床核心指标日报为基础，可进一步实现动态目标值监管、目标偏离值预警、周期系统性判断以及各类横纵向统计比对，可根据需要实时报告相关领导和责任人。

然而，由于各医院的医疗信息化都经历了一个较长的独立发展阶段，虽然核心指标来源的医院信息系统（hospital information system，HIS）、实验室信息系统（laboratory information system，LIS）、影像归档和通信系统（picture archiving and communication systems，PACS）均需遵循HL7（health level 7）等标准[1-2]，但在实际的数据存储结构、业务流程等方面有着较大差异。将这些数据进行整合是一个庞大的系统工程[3]，且通常局限在定点医疗单位之间的专线连接，难以适应“互联网+”时代便捷的数据推送和轻量化应用需求。例如，“互联网+”条件下，业务管理者希望在任意地点即时调阅所属医疗单位的运营情况，而传统的区域医疗架构强调数据的完整互通，因安全因素使得互联网应用受到诸多限制[4]。庞大的数据互通和完善的顶层设计使得原本小巧灵活的核心指标监控反而过分复杂、成本高昂，难以适应移动互联时代轻量化的应用特点[5]。

基于上述背景，本文提出一种基于互联网思维的临床核心指标日报数据管理轻量化架构，依托医院前置机，通过设计Web Service 前置机数据流转模式以及可扩展的XML 接口，实现多所医院信息系统核心指标在互联网的格式化对接；通过Web 中心服务器（或云端服务器）完成核心指标数据的收集、管理、分析、预警与事务推送。同时，还以此架构为基础，设计了可动态管理多所医院临床核心指标的日报数据平台。考虑到疫情应急情况下需要对临时托管（新建）医院进行监管等突发情况，在Web Service 基础上扩展出基于Web 接口的手动上报窗口，从而在庞大纷繁的医疗数据和临床业务中实现更加灵活、轻量的业务管理形态。卫生管理人员和医院负责人可以根据各自权限定时接收核心日报短信，也可通过Web 网页或Web App 形式对既往数据进行实时查询与分析。

1 轻量化方案的整体架构设计

临床核心指标日报的核心是定时收集各医院的目标数据，然后提供给各级权限用户差异化的短信推送和检索服务，这一模式需要建立在互联网中才能更好地发挥价值。本文提出的基于临床核心指标日报数据平台的互联网轻量化架构如图1 所示。

图1 基于临床核心指标日报数据平台的互联网轻量化架构

Web 服务器是整体架构的处理中心（根据业务规模也可以设定为云端服务器），由其汇总各医疗单位的核心指标数据，并根据业务要求向各级用户提供定时信息推送和数据检索/统计服务。本文的轻量化包含系统部署的轻量化和用户应用的轻量化。对于系统部署的轻量化，其关键问题是如何以一种简洁的方式将院内数据自动桥接至互联网服务器，尽可能符合现有安全规则，避免额外复杂的安全审批流程。对于用户应用的轻量化，则需思考如何让授权用户快速收到相应的信息，并便捷地查询详细报表。

2 院内数据的互联网桥接

根据医院信息安全规则，医院内部的HIS、LIS、PACS 等系统无法与互联网直连。但是在安全规则中还是留有“防火墙+前置机”“网闸+前置机”或两者混合的外联方案[6]，通过已有的防火墙、网闸来确保网络信息安全的同时，重点通过在前置机部署定制应用程序来实现受监控数据的流转。考虑到前置机在不同医院因安全规则和技术环境带来的通用性问题，采用Web Service 技术实现前置机与互联网的单向接口。

2.1 基于Web Service 技术的前置机接口

Web Service 可以简单理解为一个基于超文本通信协议（hyper text transfer protocol，HTTP）的可编程的Web 应用程序[7]，以Web 服务器（或云端服务器）的形式部署，对接双方可以不考虑软件运行环境，因此具有良好的跨平台特性。根据轻量化架构需求，提交方只需调用Web 服务器提供的Web Service 接口传输双方约定的XML 数据到Web 服务器，由Web 服务器进行解析即可完成数据的传输。考虑到医院的HIS 等系统均处于院内网络环境，而Web 服务器处于互联网环境，需要利用各医院已有的前置机进行内网数据向外网的桥接，并在前置机中部署定时报送XML 数据包的常驻进程。其数据流转架构如图2所示。

图2 基于互联网的Web Service 临床数据流转架构

常驻进程由各医院信息科自行完成，约定于每日凌晨1 点至6 点通过本院前置机从内网读取系统所需的前一日核心指标，形成标准化的XML 数据文档，通过前置机经互联网Web Service 接口提取到Web 服务器。为了进一步确保数据安全，数据流转架构为医院前置机主动向Web 服务器推送的单向数据传输方式，Web 服务器不能主动提取医院数据，并且限定医院前置机的常驻进程只提取约定数据，从而确保内部业务系统数据安全。

2.2 XML 标准化数据对接接口的设计

同一核心指标在不同的HIS 中有着不同的数据字段，需要进行标准化接口设计。本架构利用XML结构[8]，根据核心指标特点，将接口模型分为Based-SingleData、ImpMultiData、TargetMultiData 3 种标准化类型。

（1）BasedSingleData 模型：包括前一日的门急诊量、新入院人数、门诊手术量、住院手术量、在院患者数量、医疗毛收入、医疗纠纷解决/待解决数量等指标，以单节点形式记录。

（2）ImpMultiData 模型：主要涉及前一日入院的重点伤病员收治情况，包括姓名、性别、年龄、职级、床位、病症等文本信息，以子节点形式记录多组数据。

（3）TargetMultiData 模型：根据工作需要动态设定需重点关注的科室情况，涉及前一日重点关注科室床位余量、医护资源余量等指标，以子节点形式记录多组数据。

将日报中已经用到的18 个指标进行整合，建立起统一的日报数据接口模型，共包含9 个单节点元素（BasedSingleData）和9 个子节点元素（ImpMultiData/TargetMultiData）。以某医院上报的XML 文档片段为例（非真实数据），部分代码如下：

.....

......

.....

.....

上述XML 文档记录了某院2020 年1 月31 日前一天的门急诊量1 862 人次，新增入院患者72 人次，涉及新入院重点患者2 例（张某某和李某某），重点关注的目标科室感染科当前可流转床位16%，未在岗医护人员31%等信息。

3 轻量化架构中的信息服务

无需安装定制程序、任何上网设备均可操作是互联网轻量化应用的趋势。基于此，本文设计的轻量化架构中信息服务主要包括采用基于HTML5 的Web应用模式和基于短信息服务（short message serrice，SMS）的日报报表短信推送2 种。

3.1 基于HTML5 的Web 应用模式

不同于HIS 中常用的客户端/服务器（Client/Server，C/S）架构必须在用户端安装定制的应用程序，浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构允许用户直接使用网页浏览器进行工作。理论上，合理的Web应用程序结合HTML5 前端设计[9]可以确保在任意计算机、智能手机中运行，是目前轻量化应用的典型方式，具有良好的跨服务平台、跨操作系统、跨用户终端的优点。因此，本架构设计以Web 后处理的方式[10]在Web 服务器端完成数据收集、管理、统计、查询、分析、推送等所有运算，使用HTML5 标准实现客户端的交互。其业务交互结构如图3 所示。

图3 基于B/S 架构的业务交互结构

由于以Web 服务器为中心进行数据处理（也可以以云端服务器方式部署），客户端只作为显示结果的窗口，所以无需任何定制化算法，仅采用HTML5标准，任意客户端上网设备均可通过网页浏览器展示、查询或定时推送结果，也可派生出Web App 常驻相关工作人员手机。其中，定时推送短信只针对内部登记的手机号，在线查询需根据用户账号权限在后台记录查询日志，以确保数据安全。

3.2 基于SMS 的日报报表短信推送

SMS 作为传统的手机短信业务，有着开放式数据收发的优点，本架构可利用单位购买的短信平台运营商服务，直接将每日汇总报表以短信形式推送到指定手机号码，同时附带Web 链接，便于相关人员以Web 或Web App 模式根据不同权限规则对既往数据进行深入分析。

4 架构实现

4.1 核心指标日报的基础业务流程

轻量化架构的基础功能为每日各医院上报前一日核心指标数据，经汇总整理后以短信形式发送到相关工作人员手机，其处理流程如图4 所示。

图4 核心指标日报的基础业务流程

本文设计的业务流程强调各单位数据的准点提报和汇总报表的准点推送，考虑到各种突发情况，在Web 服务器端设计一个常驻进程，从每日凌晨6 点开始每30 min 对各医院进行轮询检查，发现未及时提报数据的医院，通过短信提示相关医院工作人员，同时附带Web 手工上报链接。每日上午9点准时按模板将所有医院的提报数据生成日报报表，并利用SMS 短信平台推送到指定人员手机，若轮询发现上午9 点以后仍有新的医院提报数据，及时生成新的日报报表进行二次推送，直至完成当日业务流程，以便相关数据可以作为在线检索、分析的基础。

4.2 开发环境

轻量化架构基于B/S 架构设计，程序和数据库均部署于Web 服务器端，以Visual Studio.NET C#2008为开发平台，完成业务逻辑功能和Web Service 接口功能；采用SQL Server 2005 数据库作为核心指标的永久存储及工作人员账号、手机、日报报表模板、时间点配置的记录载体。用户端采用HTML5+Java Script+CSS 经典模式，实现用户在任意浏览器中查询、统计、图表交互以及应急情况下的Web 手工上报等功能。此外，根据时间点轮询和日报报表推送需求，架构中还额外设计了一个基于Visual Studio.NET C#2008 开发平台的常驻服务器的进程程序。

4.3 硬件部署

轻量化架构的部署分为平台端和医院端。平台端需部署的硬件为处于互联网环境的Web 服务器，可根据实际业务规模自行部署或租赁云端服务器。医院端需部署的硬件为用于数据桥接的前置机，前置机为医院内部常态设施，理论上无需额外的硬件投入，仅需按照Web Service 接口要求进行数据抓取与自动提报程序的调试与部署。

5 应用效果及架构优势

临床核心指标日报数据管理轻量化架构于2013年10 月首次上线，接入了3 所附属医院。2015 年5月，在原有日报数据基础上，加入了重点伤员、重点关注科室的接口标准，形成了完整架构并稳定化运行。2018 年3 月，新增3 所新划入的附属医院。

在应用层面，不同于区域医疗大数据、专网专线的高成本建设模式，本设计专注于临床管理中的核心指标，不涉及医院内部的数据安全、业务流程和系统架构，具有松耦合、轻量化、便捷高效的优点，临床管理工作者可以随时获取管理方最关心的医疗状态。在遇见如疫情暴发、自然灾害、交通事故等突发事件时，设计的XML 标准接口可以快速调整（新增）重点关注的科室运营情况，能够便捷地加入新增医院的核心指标管理，紧急情况下甚至可直接采用Web 手工上报链接的方式应对多所临时托管（新建）医院的加入。

图5（a）为每日定时推送的各接入医院的前一日运营状况核心指标的汇总报表短信，图5（b）为授权工作人员进入的Web 统计分析页面。本文设计的轻量化架构可以按医院、时间范围、门诊量、手术量、在院人数、入院人数、医疗毛收入、重点伤病员等不同关注点进行联合统计，并以柱状图、饼状图、曲线图、数据表等任意方式直观输出。

图5 核心指标日报数据管理典型应用示例（演示数据）

由图5（b）可知6 所附属医院2020 年1 月的门急诊情况。面对突发的新型冠状病毒肺炎（以下简称“新冠肺炎”）疫情，医院日门急诊量、手术量等各类指标同比急速下降，本架构大大方便了卫生管理人员对各医院真实状况的动态掌控，不仅为医疗资源的优化调配提供了科学参考，还为公众新闻交流、上级统筹调度等紧急事务提供了辅助。在涉及医院资源调配、跨医院任务部署、医院工作计划审定等议题例会和现场办公会上，本架构多次以动态数据报表的形式为最终决议提供参考，受到相关领导和上级卫生管理部门的一致好评。

在技术层面，由于前置机的管理为医院内部掌握，是常态化设施，除医院自定义响应服务外，前置机无法提取HIS、LIS、PACS 等系统中的详细病历。因此，轻量化架构能够较好地规避互联网的数据安全问题[11]。同时，院方可以依托已有前置机进行自动上报服务的部署，理论上无需额外的硬件投入，采用Web Service 技术使得对接双方的开发环境没有定制要求，从而具有部署灵活、方便的轻量化特点。此外，XML 数据流是从医院到日报系统平台的定制单向流转，不会对医院现有业务流程和安全规则造成影响，便于以低成本的方式快速部署和应用。

6 结语

针对互联网医疗所涉及的大数据安全问题，区域医疗所涉及的功能庞大、专线专用、建设周期较长的问题，本文提出了一种基于互联网思维的临床核心指标日报数据管理轻量化架构及部署方案，在移动医疗和区域医疗时代有着独特的作用。目前，本架构已经平稳运行超过5 a，接入医院由最初的3 所增加到6 所，新医院的接入仅需开通医院工作人员账号并告知接入规则即可。相较于更加注重顶层设计、覆盖多个业务部门和数据流程的区域医疗平台建设，Web Service 前置机数据流转和Web 中心服务器模式可以以低成本的方式快速解决临床管理的针对性问题，极易部署与扩展。在互联网云服务越发普及的情况下，Web 中心服务器可以直接部署在云端，作为衔接区域医疗与互联网轻量化应用交叉地带的桥梁。同时，本架构在2020 年新冠肺炎疫情暴发的第一时间为陆军军医大学多所附属医院医疗资源的快速调配和对外交流提供了有效支持。当然，在此架构下的深度应用还有许多方面。例如，根据不同授权用户的业务需求，对数据视图的展示方式进行深广维度的二次设计和完善，使之更加贴合业务需求；根据手机、计算机等不同终端和操作系统特点，进行差异化、美观性和兼容性的平衡设计，增强用户体验，从而更好地辅助工作效率的提升；在大数据和人工智能时代，进一步挖掘数据的智能成分，助力于事务提醒（预警）、资源高效调配和辅助决策等智慧需求。基于此，如何合理地展示、应用核心指标数据将是下一步的研究重点。