医院档案信息化管理平台探索与应用

吕裕霞 李 帅 乔龙学

(解放军总医院医疗保障中心 北京 100001)

1 引言

1.1 研究背景

随着大数据时代到来，医院基础信息、诊疗档案信息迅速增长，如何对档案信息进行有效管理成为医院亟待解决的难题之一。档案信息化管理是医院提高生产力、经营管理水平、社会效益、经济效益和竞争力的重要手段[1]。档案信息化管理能促进各部门进行有效的档案信息共享与交换，适应大数据背景下医院对档案信息管理新需求。在国外，起初应用医院信息系统[2](Hospital Information System，HIS)对医院各类信息进行整合，后来逐渐发展出专用的医院档案信息化管理系统，实现对医疗文件、科研材料、人事档案、患者就诊信息等数据的信息化管理。IBM Watson Health医疗系统[3]集成大量医疗档案信息，借助人工智能算法实现信息再挖掘，根据已有医疗档案信息提取病例共性特征，指导病情诊断。CareCloud公司开发一套基于云计算的电子病历系统，借助云平台存储大量医疗电子档案[4]，实现电子病历数据共享。我国医院档案信息化管理平台起步较晚，大中型医院将档案信息管理纳入HIS开发中，但部分医院档案信息化水平较低，仍停留在使用单用户医院档案管理系统阶段。医院档案信息化管理平台一般基于单体应用程序开发，即系统所有功能集中在一个应用程序中。随着系统需求和功能增加，医院档案信息化管理平台负担将会越来越沉重。在平台升级期间所有功能将无法使用，单一功能崩溃可能引起整个平台宕机；系统各功能之间的耦合、数据的依赖与溯源都不利于平台整体开发与维护。借助SpringCloud微服务框架[5]能够很好地解决这一问题。越来越多医院信息管理平台开始基于SpringCloud微服务框架进行改造，实现升级、部署、运维、功能相互独立，国内出现金山CloudHIS、腾讯医疗云等医疗档案信息管理服务提供商[6]。

1.2 研究内容

本文所述医院档案信息化管理平台在整体框架设计方面，基于SpringCloud微服务框架将平台功能进行拆分，整合不同微服务功能，实现医院档案信息化的有效管理以及医院各部门之间档案信息的共享与交换。医院档案信息化管理平台集成门诊管理、住院管理、系统管理、统计管理、数据中心、排班管理、仓库管理、药房管理等档案信息管理功能，实现档案信息共享，各功能微服务满足“高内聚、低耦合”的特征，利于平台更新与维护。

2 目的

2.1 概述

在对医院档案信息化管理平台功能划分前，首先明确平台的使用人员。平台使用人员包括超级管理员和管理员，其中超级管理员能管理所有档案信息，而管理员是超级管理员授权管理特定档案信息的人员。分析不同使用角色的管理员对于平台的需求，通过对医院档案信息管理流程分析，形成最终平台需求分析用例图。

2.2 超级管理员需求分析

超级管理员需要对医院档案信息进行管理，包括门诊、住院、统计分析、数据中心、排班、仓库、药房等信息。其中门诊管理主要面向用户挂号、处方划价、项目划价、项目缴费、项目检查、药品缴费、门诊患者库等信息；住院管理主要面向病患入院登记、缴费管理、药品记账、项目记账、出院结算等信息；药房管理主要面向药房详情、门诊取药、住院取药等信息；数据中心主要面向医院科室、医生列表、药品产地、项目大类、挂号类型、仓库、经办人、计量单位、供货商等信息；排班管理主要面向医生排班档案信息，需要精准记录医生排班和出诊信息；仓库管理主要面向入库单、库存查询、出库单、库存不足、操作记录、药品回收等信息，见图1。

图1 超级管理员需求分析用例

2.3 管理员需求分析

管理员账号和权限由超级管理员分配。根据所分配权限，其可以单独管理门诊档案、住院档案、数据中心、排班档案、仓库档案和药房档案等信息以及其中多项信息实体的组合信息。

3 研究对象与方法

3.1 技术方案

3.1.1 功能模块技术架构 医院档案信息化管理平台拆分门诊档案信息管理、住院档案信息管理、数据中心管理、排班档案信息管理、仓库档案信息管理、药房档案信息管理等功能模块。每个模块均应用SpringBoot框架[7]的方式实现单独编程；采用前后端分离操作，其中后端部署在微服务上暴露接口供前端接入，前端使用Vue.js技术[8]实现界面展示。为满足每项微服务的授权与安全要求，采用Spring Security框架[9]保证系统安全性，使得每个微服务模块能进行用户授权与登录；使用模型-视图-控制器(Model View Controller，MVC)设计模式[10]对微服务功能进行开发，将微服务的表示层(View)、数据层(Model)、控制层(Controller)有机分割。其中在表示层只需对处理后的结果进行展示，与用户进行交互；数据层负责与系统中的实体类进行交互计算，主要实体对象数据的读取、修改与写入操作；控制层负责数据流程处理，提供前端访问接口信息。使用Durid连接池对MySQL数据库进行连接和管理，MySQL数据库采用主从操作，提高数据库的安全备份能力。采用Minio文件服务器对图片、pdf等文件数据进行存取。

3.1.2 微服务技术架构 为保证微服务之间的通信与调用，需要使用Eureka作为服务注册中心组件[11]支持对SpringBoot的微服务注册与管理。各项微服务连接在同一个Eureka上，实现对微服务的管理；使用Zuul Getway作为路由网关[12]，支持网关代理、JWT鉴权、路由转发，支持对路由的反向代理；使用Elk组件作为分布式日志管理工具，对日志监控和传输；使用Redis Sentinel作为缓存集群，实现医院档案信息的数据持久化、提高数据备份效率。以上所有涉及的微服务组件均部署在云平台环境下。在医院档案信息化管理平台的开发阶段将功能拆分成7个微服务模块，分别是门诊管理微服务(Outpatient Management Services，OMS)、住院管理微服务(Hospital Management Services，HMS)、统计管理微服务(Tally Management Services，TMS)、数据中心微服务(Database Services，DBS)、排班管理微服务(Date Management Services,DMS)、仓库管理微服务(Storage Management Services，SMS)和药房管理微服务(Pharmacy Management Services，PMS)。微服务之间相互独立，使用Eureka组件进行通信，对单一微服务模块进行更新与维护不影响其他微服务使用，更新、维护方便。

3.2 系统架构(图2)

图2 系统技术架构

3.2.1 数据层 基于MySQL数据库和Durid数据池连接，对结构化数据进行存储，文件服务器使用Minio，对非结构化数据进行存取。

3.2.2 基础层 包括用户管理、角色授权、安全校验、数据传输、系统日志、消息通知、系统组件、云平台等，为业务层提供相应认证与授权，同时提供微服务部署相应云平台服务，包括Docker组件、Ranchar服务等。

3.2.3 业务层 包括OMS、HMS、TMS、DBS、DMS、SMS和PMS，提供各类功能，开发的后端接口符合Restful风格[13]规范。

3.2.4 表现层 浏览器端展示网页，使用Vue.js技术进行开发，主要用于数据交互与数据展示。

3.3 网络与服务器

医院档案信息化管理平台部署在医院内部局域网上，访问服务器内部计算机均使用医院内网电脑，外网访问平台需要使用特定的虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)服务，医院内网采用标准的以太网拓扑网络结构。服务器使用虚拟化的云服务器，安装Docker、Ranchar等服务[14]，供部署与更新。服务器与客户端使用TCP/IP协议进行通信。

3.4 数据库设计

医院档案信息化管理平台建立一个大型MySQL数据库，数据表共有36张，包括医院床位表、采购表、医院价目表、医生表、系统角色表等。

4 结果

4.1 具体功能(图3)

图3 医院档案信息化管理平台功能架构

4.1.1 门诊管理 对用户挂号、处方划价、项目划价、项目缴费、项目检查、药品缴费、门诊患者库信息进行管理。用户挂号需要采集患者信息，选择相应科室和医生进行挂号操作；处方划价是根据医生对患者开具的处方信息进行划价处理，划价规则符合市场监管局药价文件；项目划价根据医生开具的检查项目信息，进行划价操作，记录患者检查项目价格信息；项目缴费记录患者相应项目缴费记录，包括已缴费、待划价、已划价、需要退还金额等信息记录；项目检查记录患者的项目检查条目、花费金额、检查结果等信息；药品缴费记录患者的处方药信息、患者是否缴费、需要缴费金额等信息；门诊患者库记录医院全部患者就诊信息，包括患者姓名、性别、出生日期、身份证号、电话号码等信息。

4.1.2 住院管理 对病患入院登记、缴费管理、药品记账、项目记账、出院结算等信息进行管理。入院登记记录病人个人信息、入院日期、床位信息；缴费管理记录患者住院期间产生的缴费信息；药品记账记录患者自入院以来的药品花费、缴费信息；项目记账记录患者自入院以来的各项检查项目花费信息；出院结算记录所有患者的住院项目和花费信息。

4.1.3 统计管理 包括门诊月度统计、住院月度统计、门诊年度统计、医生统计对比、门诊当天统计，通过抽取底层数据库数据进行统计分析，用折线图反映统计数据信息。

4.1.4 药房管理 对药房详情、门诊取药、住院取药等信息进行管理。药房详情包括医院各类药物、库存、金额等信息；门诊取药记录门诊开具给患者的药品信息，供药品追溯与追责；住院取药记录住院患者的用药信息。

4.1.5 数据中心 对医院科室、医生列表、药品产地、项目大类、挂号类型、仓库、经办人、计量单位、供货商等信息进行管理。数据中心记录医院档案大部分所需信息。

4.1.6 排班管理 主要对医生排班的档案信息进行管理，精准记录医生排班和就诊信息。

4.1.7 仓库管理 对医药和器材的入库单、库存查询、出库单、库存不足、操作记录、药品回收等信息进行管理。

4.2 应用效果

医院档案信息化管理平台自2021年1月试运行以来，医院档案管理效率明显提高，原本需要1小时的档案管理任务量，现在仅需40分钟即可完成，效率提高了33.33%左右；以往院内信息化系统数据共享交换为零，自医院档案信息化管理平台试行后信息共享交换接口调用次数明显提高，日均2 042.8次，改变各部门之间纸质材料交换信息的方式，提高了医院档案管理效率。

5 结语

本研究设计并实现基于SpringCloud框架的医院档案信息管理平台，分析平台使用角色、使用角色对于平台的需求、功能划分和具体功能实现方式。采用微服务技术实现门诊管理、住院管理、统计管理、数据中心、排班管理、仓库管理、药房管理微服务功能，各微服务之间使用Eurake组件进行通信，并为微服务的熔断、负载均衡提供保障。在微服务的实现环节，使用IDEA作为开发环境，MySQL数据库作为主要存储媒介，使用主从数据库方式加强数据安全与备份，医院档案信息化管理平台各功能之间满足“高内聚，低耦合”的特点，实现对医院档案的信息化管理，实用性较强，探索发挥SpringCloud微服务框架在大型医院档案信息化管理过程中的服务整合、信息共享作用。