医院检验科实验室信息系统的设计

秦菲

（上海市临床检验中心 上海市 200126）

随着医学检验技术和信息化技术的不断发展，连接各种检验设备的医院检验科实验室信息系统（Laboratory InformationSystem，LIS）成为医院信息系统（Hospital Information System，HIS）的重要组成部分。LIS系统主要负责对检验科实验室日常工作相关的各种数据信息进行管理。LIS系统以计算机技术和网络通信技术为基础为医院检验科工作人员服务。系统以患者样本循环为主线，以数据处理为核心，以质量控制为核心，可以规范实验室操作人员的行为，确保整个检验过程的合理性和科学性，降低操作者的劳动强度。医护人员可以通过LIS系统快速获取每位患者的检测结果。因此，结合医院检验工作需要设计实用、安全、稳定、高效的LIS系统有助于提高医院检验科实验室的服务水平和工作效率，对应实现提高医院管理水平和知名度，改善医疗服务质量来说具有非常重要的意义。

1 系统需求分析

1.1 功能需求

通过调查走访了解医院检验科实验室的实际工作情况，识别其中存在的问题，从而明确LIS系统不同角色的主要功能需求，具体如下：

1.1.1 管理人员需求

检验科负责人主要关心LIS系统运行状态，以及系统带来的好处，需要对系统进行宏观控制，例如数据分析，工作人员管理等。

1.1.2 检验人员需求

检验人员关心系统给日常工作带来的便利，是否可以有效减少人工干预，系统是否易于学习和使用，功能是否齐全。例如可直接从HIS中共享患者信息；可以自动输入检验结果；动态跟踪患者检验结果；可以生成统一的报告格式；自动计费，避免遗漏和虚假记录；自动生成质量控制数据等。

1.1.3 维护人员需求

LIS系统维护人员主要关注系统的运行状态，包括系统是否正常运行、系统的稳定性和安全性、系统初始化管理、数据备份、恢复和修复等。

1.1.4 临床使用者（医护人员）的需求

医护人员需要LIS系统提供检验数据分析功能，如检测结果趋势图，为医疗决策提供参考；可以建立知识库以显示检验的注意事项和临床意义；患者报告查询功能；条形码打印等功能。

1.2 系统用例分析

根据上述系统功能需求，利用UML用例图描述用户和用例之间的关系，明确谁使用信息系统以及信息系统可以实现哪些功能。在系统的顶层用例中参与者主要包括六种类型的用户，即配送人员、管理人员、检验人员、临床用户（医护人员）、信息科管理人员（维护人员）和质量控制人员。用户必须通过登录用例才能使用系统，用于验证用户的角色、权限和用户有效性，划定用户可用的功能模块。

2 系统总体设计

2.1 系统网络架构

系统采用三层C/S模式（client-client/server-server模式，简称C/S）。这是一种分布式计算模型，其结构将应用程序功能分为三个部分：表示层、功能层和数据层：客户端应用程序和中间件。明确划分三层，使各层在逻辑上相互独立。由于原始数据层作为DBMS是独立的，因此将表示层和功能层分离到单独的程序中成为关键。通过适当地将某应用分解为多个任务并在多台机器上运行来共同实现整个应用程序，多个任务之间存在各种交互，最基本的交互是“请求/响应”关系。即客户端向服务器发送请求，请求处理一些信息或数据，服务器完成对请求的适当处理并返回结果。

该系统网络由核心数据库、存储设备、核心交换机、楼层交换机、光纤、客户端工作站组成。局域网的传输协议是TCP/IP协议，采用千兆骨干网、千兆到桌面核心层和聚合接入层的两层网络架构方案，这种双核双回路的网络架构就是一个网络健壮性更好。本次设计的LIS系统的数据库版本是Oracle11，该数据库采用Oracle 的Real Application Cluster (RAC) 技术，提供高可用和可扩展的数据库环境，同时部署了两个RAC服务节点访问集群数据库。

2.2 系统功能架构

本次设计的LIS系统包括维护管理、数据管理、报告管理、质控管理、用户管理、系统设置等五个模块，各模块下还有对应的子模块，系统功能模块构成如图1所示。

图1：系统功能模块构成

2.3 系统数据库设计

通过需求分析可以确定LIS系统的数据元素和数据结构，从而明确系统实体，主要包括患者、检验标本、检验项目、检验质量控制以及系统用户等实体。利用E-R图描述实体与实体、实体与属性之间的关系，并进行数据库概念设计。

2.3.1 患者实体E-R

根据需求分析，患者实体与这些属性之间的关系如图2所示。

图2：患者实体E-R图

2.3.2 标本实体E-R

根据需求分析，标本实体及其属性关系如图3所示。

图3：标本实体 E-R图

2.3.3 检验项目实体E-R

根据需求分析，检验羡慕实体应包括编号、英文名称、中文名称、测试项目缩写、分数、男性上下限、女性上下限等属性。实体与属性的关系如图4所示。

图4：检验项目实体E-R图

2.3.4 质量控制实体E-R

根据需求分析，质量控制实体与这些属性之间的关系如图5所示。

图5：质量控制实体E-R图

根据上述个实体的E-R图明确该系统的数据库结构表，该数据库主要数据表机功能如表1所示：

表1：医院检验科实验室信息系统数据库表

3 系统详细设计

3.1 主要功能模块设计

3.1.1 设备维护功能模块

主要负责维护各种检验装置的相关数据。根据检验设备使用手册输入设备的基本信息。

（1）内码：系统自主生产内码，一旦生成不能修改。

（2）项目类型：医学检验的各种项目类型。

（3）储存方法：设备测试结果的储存方法。

（4）图形模式：定义设备检测结果的图形模式。

（5）报告形式：定义医学检验报告的输出格式。

（6）质量控制类型：定义质量控制类型。

（7）计费方式：定义设备的计费方式。

3.1.2 项目维护功能模块

维护各种检验项目的内容及参数，其基本功能包括：

（1）定义项目的基本信息，如项目名称，项目描述等，这些信息可由用户手动输入。

（2）打印设置：指定检验报告需要打印的明细。

（3）检验精度：如果项目值类型为数字，则以小数点后的精度进行检验。

（4）检验系数：定义检验系数。

（5）计算公式：定义检验结果的计算公式。

（6）验证条件：定义此项的度量的验证条件。

（7）样本差异：定义每个样本的项目是否不同。

（8）年龄差异：定义不同年龄组的患者在项目实施上是否存在差异。

（9）手动更改：指定是否可以手动更改此项的值。

（10）计算单价。测试项目单价=测试项目中包含的详细项目的总单价。这里的单价是详细项目的单价。

（11）自定义代码：手动输入。

（12）备注信息：手动输入产品描述信息。

3.1.3 样本检验模块

模块主要功能是处理样本信息，查询已处理样本的处理结果并进行审核、打印等操作。数据处理、报告查询、报表、统计分析、HIS联网和工具菜单。

3.1.4 质控管理模块

质量管理模块是LIS体系的重要组成部分，主要功能控制各种检验设备的质量，从而提高检验的准确性，保证设备的可用性。质量控制模块包括与设备相关的数据处理功能、并可通过多种方式上报实验室中心。利用质控模块进一步分析各实验室的质控数据，可以对各实验室进行综合考核评价，提升整个实验室的检测水平。

3.2 关键技术分析

3.2.1 接口通信技术

通过MSComm事件驱动通信控制方法实现接口通信，该事件每接收5个字节触发一次，并存储在缓冲区变量中。如果接收过程中发生错误，程序会自动报告错误并返回错误原因。用户可以忽略此错误或重置并重新登录。系统中接口数据的处理主要包括：

（1）连接缓冲区变量中的字符，根据分隔符提取各个信息数据。

（2）软件对数据一一核对，出现错误时显示错误条目。

（3）将正确的信息写入本地数据传输缓存文件。

（4）本地缓存文件由两个文件组成，最大大小为 1 MB，两个文件交替写入。当文件大小达到上限 1MB 时，系统会从其他文件中删除信息并恢复写入。

3.2.2 条形码应用

条形码是由均匀间隔的条、空格和一组字符构成的信息标签。“条”是指光反射率低的区域，“空格”是指光反射率高的区域，通过专用的扫描器可以将条形码中包含的信息显示出来。不同检测项目的条形码都是不同的。条形码数据发送到计算机后，计算机应用程序将运行并处理数据。因此，传统的条码在使用时仅作为识别信息，其意义是通过从计算机系统的数据库中提取相关信息来实现的。本次设计的LIS系统以条码为基础，链接患者个人信息、检验项目信息等信息，完成无纸化检验。

4 结语

综上所述，近几十年来，计算机技术的不断发展和应用使医学检测领域发生了革命性的变化。自动化检测分析设备的出现推动了医学实验室的信息化建设，使医学检验工作自动化水平大大提升。用信息化技术、流程和工具改造医学检验流程，重构医学检验流程，以实现快速、高效、准确的检验是当前医学检验领域的主要发展方向。随着LIS系统建立和完善，医院检验科实验室工作人员的工作由人工检验转变为数据信息的处理和管理，解决了人工数据处理效率低与自动化设备速度不一致的矛盾，未来还需要继续深入研究，进一步推动LIS系统和HIS系统之间的无缝连接，为医院和检验科实验室带来更高的工作效率和服务质量。