XML在醫(yī)療保健行業(yè)的應(yīng)用

XML在醫(yī)療保健行業(yè)的應(yīng)用

?大學(xué)、政府和行業(yè)組織使用 XML 進(jìn)行文檔存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)集成已經(jīng)有十年時(shí)間了。包括 IBM 在內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件廠商很早就認(rèn)識(shí)到了 XML 的潛力，因此他們幫助制訂基于 XML 的標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)專用的標(biāo)記語(yǔ)言，同時(shí)致力于在他們的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)中集成 XML 和 SQL。IBM 和 Informix 首先發(fā)布了 IBM DB2 XML Extender、Informix Web DataBlade 和 Informix XSLT DataBlade，然后把 XML 支持更深入地集成到 RDBMS 服務(wù)器中，從而大大推進(jìn)了 XML 和 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)處理的集成。

　　XML 對(duì)于許多行業(yè)都很重要，尤其是那些具有復(fù)雜的集成、存檔和遵從性需求的行業(yè)。醫(yī)療保健行業(yè)可以使用面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu) (SOA) 和支持 SQL/XML 的數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建新的應(yīng)用程序，同時(shí)解決遵從性和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，支持電子醫(yī)療記錄系統(tǒng)。

XML 在醫(yī)療保健行業(yè)中的興起

　　XML 在醫(yī)療保健行業(yè)中興起的一部分原因是，Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) 等法律要求保護(hù)患者的安全和隱私。美國(guó)議會(huì)為保護(hù)保險(xiǎn)覆蓋范圍頒布了 HIPAA，它包含電子事務(wù)標(biāo)準(zhǔn)以及對(duì)數(shù)據(jù)私密性和安全性的要求，應(yīng)用于索賠、付款、利益調(diào)查、索賠狀態(tài)和其他事務(wù)。HIPAA 還要求美國(guó)衛(wèi)生和福利部為醫(yī)療保健信息的分發(fā)制訂規(guī)則。

　　把這些法律規(guī)定轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)常常是標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)組織的工作；醫(yī)療保健行業(yè)中最重要的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)組織之一是 Health Level Seven (HL7)。HL7 為醫(yī)療保健領(lǐng)域中管理數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)的交換制訂標(biāo)準(zhǔn)，包括索賠處理、醫(yī)療影像和制藥（見(jiàn)本文底部的邊欄 “HIPAA 和 HL7”）。醫(yī)療保健行業(yè)還為操作性數(shù)據(jù)模型和研究數(shù)據(jù)表格化模型開(kāi)發(fā)了規(guī)范（Clinical Data Interchange Standards Consortium）。這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于內(nèi)部系統(tǒng)和外部實(shí)體（比如美國(guó)食品與藥品安全管理局）之間的通信。
包括醫(yī)療保健在內(nèi)的各種行業(yè)中的新標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)了支持 XML 的應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。這種新的技術(shù)潮流意味著，我們可以構(gòu)建應(yīng)用程序（常常是使用 SOA 的復(fù)合應(yīng)用程序），通過(guò)可互操作服務(wù)的組合和豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)支持訪問(wèn)醫(yī)療數(shù)據(jù)。

　　但是，高效地管理大量 XML 數(shù)據(jù)是一種挑戰(zhàn)。IBM 在 DB2 9 中引入了 pureXML 技術(shù)，允許以原生 XML 格式存儲(chǔ)、索引和查詢文檔。一些醫(yī)療機(jī)構(gòu)已經(jīng)使用 IBM DB2 的原生 XML 功能構(gòu)建了系統(tǒng)，這些系統(tǒng)不僅符合醫(yī)療保健行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而且改進(jìn)了數(shù)據(jù)訪問(wèn)和性能。

電子醫(yī)療記錄的難點(diǎn)

　　由于醫(yī)療數(shù)據(jù)常常進(jìn)行頻繁的修改，大型醫(yī)療保健組織非常依賴于 XML。UCLA Health System 就是這樣的組織：它是一個(gè)包含多家醫(yī)院的醫(yī)療保健供應(yīng)商，提供各種臨床和醫(yī)療保健服務(wù)。它包含 Ronald Reagan UCLA Medical Center、Santa Monica UCLA Medical Center and Orthopaedic Hospital、Mattel Children's Hospital UCLA、Resnick Neuropsychiatric Hospital at UCLA 以及 UCLA Medical Group（包括初級(jí)護(hù)理和特別護(hù)理部門(mén)）。2,000 多位醫(yī)生每年處理超過(guò) 1 百萬(wàn)次門(mén)診和 80,000 個(gè)住院病例。

? 這種規(guī)模的醫(yī)療保健系統(tǒng)每天必須處理大量數(shù)據(jù)，包括醫(yī)療記錄更新、化驗(yàn)結(jié)果、MRI/CT/電子束 CT 血管造影圖像、入院/出院/轉(zhuǎn)院數(shù)據(jù)和藥房訂單。所有數(shù)據(jù)必須安全可靠地存儲(chǔ)（以及最終適當(dāng)?shù)卮鏅n），同時(shí)必須能夠根據(jù)需要訪問(wèn)它們。另外，多個(gè)地點(diǎn)的各類職員必須可以輕松地搜索、傳輸和組織這些數(shù)據(jù)。還需要輕松快速地輸入和更新信息，因此所需的 IT 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。

　　UCLA Health System 用面向患者的文檔系統(tǒng) (PODS) 滿足這些需求，這是一個(gè)電子醫(yī)療記錄 (EMR) 存儲(chǔ)庫(kù)，能夠存儲(chǔ)和檢索超過(guò) 2000 萬(wàn)份文檔。PODS 是 UCLA 文檔管理系統(tǒng) extended SOA (xSOA) 的患者信息源。通過(guò)與 PODS 協(xié)作，xSOA 為 GE BDM 藥品信息系統(tǒng)、CliniComp Essentris 急診系統(tǒng)、Orion Soprano 門(mén)診數(shù)據(jù)系統(tǒng)和表單門(mén)戶提供查看界面。xSOA Central Document Bus 連接到 GE 圖像存檔和通信系統(tǒng) (PACS)、門(mén)診應(yīng)用程序和圖像以及 PODS 存儲(chǔ)庫(kù)。Image Bus 支持訪問(wèn)患者診斷圖像，F(xiàn)orms Bus 處理 UCLA Health Services 使用的各種電子表單。HL7 Message Bus 提供符合 HL7 要求的通信。
通過(guò)結(jié)合使用 SOA 和 DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)，PODS 支持 2,000 名醫(yī)生和 3,000 名護(hù)士訪問(wèn)患者記錄。這個(gè)系統(tǒng)支持超過(guò) 400 種電子表單；這些表單替代以前使用的 1,000 頁(yè)紙制表格，有助于消除手寫(xiě)導(dǎo)致的誤解和遺漏。數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)大約 200 萬(wàn)位患者的信息，每天增加 12,000 份文檔，包括新的化驗(yàn)結(jié)果、醫(yī)生處方和與患者相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。PODS 包含一個(gè)文檔存儲(chǔ)庫(kù)和元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，可以把醫(yī)療記錄文件與 DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。PODS 在文件服務(wù)器上存儲(chǔ)醫(yī)療記錄圖像文件；它使用 IBM DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)相應(yīng)的元數(shù)據(jù)，用網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)圖像文件，包括 PDF 和文本。

　　當(dāng)一個(gè)文檔進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，它存儲(chǔ)在文件服務(wù)器上并在 DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)中編制索引。文檔并不會(huì)被刪除，因?yàn)?PODS 存儲(chǔ)庫(kù)還作為患者數(shù)據(jù)的存檔。為了確?？煞?wù)性和 24x7 高可用性，PODS 體系結(jié)構(gòu)包含冗余服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)復(fù)制在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間進(jìn)行同步。

　　DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)當(dāng)前包含 3000 萬(wàn)行信息。元數(shù)據(jù)使用 DB2 9 原生 XML 引擎存儲(chǔ)為 XML 格式。UCLA Medical Center Computing Services 體系結(jié)構(gòu)經(jīng)理 Charles Wang 博士指出，PODS 使用超過(guò) 400 個(gè)模式，這些模式都符合 W3C XML Schema 語(yǔ)言。PODS 軟件把這些模式映射為一個(gè)虛擬模式，供整個(gè)系統(tǒng)使用。系統(tǒng)使用四個(gè)鍵的組合為文檔及相關(guān)元數(shù)據(jù)創(chuàng)建惟一標(biāo)識(shí)符。

　　為了保護(hù)患者隱私，PODS 的設(shè)計(jì)采用一個(gè)多級(jí)安全模型。除了 DB2 內(nèi)置的安全功能之外，軟件體系結(jié)構(gòu)還包含文檔和元數(shù)據(jù)處理器，它與安全服務(wù)集成。還提供基于角色的安全性和單點(diǎn)登錄功能。在使用文件系統(tǒng)管理 XML 文檔和模式時(shí)，必須專門(mén)處理安全性、并發(fā)控制、并行處理和版本化等問(wèn)題，而使用 DB2 存儲(chǔ) XML 模式和文檔可以方便地解決這些問(wèn)題。

UCLA Health System 基于 SOA

? PODS 實(shí)現(xiàn)展示了 SOA 如何幫助應(yīng)用程序使用基礎(chǔ)服務(wù)；在這里，是用于訪問(wèn)患者信息的服務(wù)。文檔通過(guò)文檔服務(wù)接口進(jìn)入系統(tǒng)并放在隊(duì)列中。PODS 體系結(jié)構(gòu)使用 IBM WebSphere MQ 實(shí)現(xiàn)異步消息傳遞和隊(duì)列。對(duì)于 HL7 消息傳遞，UCLA Health System 使用 Sun SeeBeyond eGate Integrator，據(jù) Wang 博士說(shuō)，這是 “所有應(yīng)用程序接口使用的企業(yè)范圍標(biāo)準(zhǔn)”。

　　PODS 隊(duì)列管理器控制輸入隊(duì)列、異常隊(duì)列和復(fù)制隊(duì)列。管理元數(shù)據(jù)和圖像文件的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)提供用于上傳、下載、查詢和更新文檔的應(yīng)用程序編程接口 (API)。系統(tǒng)支持審計(jì)，可以為除上傳之外的所有數(shù)據(jù)庫(kù)活動(dòng)生成報(bào)告。

PODS 的演進(jìn)

　　UCLA Health System PODS 實(shí)現(xiàn)使用 DB2 pureXML 功能支持對(duì)患者文檔的訪問(wèn)，包括裝載、查詢和更新數(shù)據(jù)。它提供一組 Web 服務(wù)接口，支持門(mén)診系統(tǒng)上傳和查詢數(shù)據(jù)。

　　這個(gè)系統(tǒng)的最新版本是 PODS3 和 PODS4。這兩個(gè)版本都基于 SOA，但是使用不同的 DB2 功能進(jìn)行 XML 處理。對(duì)于以基于 SOAP 的 Web 服務(wù)形式處理 XML 消息，PODS3 和 PODS4 都使用 Systinet 和 IBM WebSphere 軟件的組合。但是，PODS4 實(shí)現(xiàn)標(biāo)志著從 DB2 XML Extender 過(guò)渡到 DB2 9 的 pureXML 功能。例如，DB2 9 引入了對(duì) SQL:2003 標(biāo)準(zhǔn)定義的一個(gè)特性的支持，允許 XML 列類型作為一等數(shù)據(jù)類型?？梢栽?Data Definition Language (DDL) 語(yǔ)句、函數(shù)和存儲(chǔ)過(guò)程中使用 XML 類型。

　　遷移到 DB2 9 的另一個(gè)好處是，混合型存儲(chǔ)引擎和查詢優(yōu)化器 “理解” XML，可以把涉及 XML 的查詢映射為關(guān)系語(yǔ)法。遷移到 PODS4 并沒(méi)有改變 PODS 的功能性需求，但是 pureXML 技術(shù)簡(jiǎn)化了元數(shù)據(jù)處理，有助于滿足系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和可伸縮性目標(biāo)。

????? 上傳過(guò)程展示 PODS3 和 PODS4 之間的差異。例如，在上傳 PDF 文檔時(shí)，PODS3 上傳過(guò)程把文檔和 XML 元數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在 EMC 文件服務(wù)器上。它把 DB2 SQL 存儲(chǔ)引擎使用的元數(shù)據(jù)分解為 XCollection，XCollection 是 DB2 XML Extender 實(shí)現(xiàn)的一個(gè)類型。上傳過(guò)程還使用 IBM WebSphere Application Server 解析器檢驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?DB2 數(shù)據(jù)庫(kù)中為 PDF 和 XML 文件的路徑編制索引。與上傳相關(guān)聯(lián)的 DB2 事務(wù)包括生成惟一的文檔 ID、在活動(dòng)歷史表中記錄這次上傳以及對(duì) 18 個(gè)表執(zhí)行 SQL INSERT。PODS4 上傳過(guò)程以另一種方式處理 XML 文檔元數(shù)據(jù)。PODS4 上傳過(guò)程并不在 18 個(gè)表中存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)，而是使用 XML 類型的 DB2 列保存元數(shù)據(jù)，只需對(duì)四個(gè)表執(zhí)行 INSERT。

簡(jiǎn)化的處理和標(biāo)準(zhǔn)遵從性

? 從 PODS3 遷移到 PODS4 和 DB2 9 大大簡(jiǎn)化了 UCLA Health System 的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和復(fù)制任務(wù)。PODS3 體系結(jié)構(gòu)使用 DB2 8 和 XML Extender，數(shù)據(jù)庫(kù)包含 28 個(gè)表。PODS4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)使用 XML 列，只需要 10 個(gè)表并取消了 PODS3 使用的 20 個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程。

　　因?yàn)?UCLA Health System 使用 XML 存儲(chǔ)患者元數(shù)據(jù)，所以在 PODS 集合中支持新的電子表單需要為表單內(nèi)容創(chuàng)建數(shù)據(jù)定義或模式。經(jīng)常處理新表單的 DBA 希望能夠高效地定義新的數(shù)據(jù)類型，比如化驗(yàn)結(jié)果。遷移到 DB2 9 可以減少在系統(tǒng)中添加新表單和模式所需的時(shí)間：在 PODS4 中支持一個(gè)新表單通常只需要兩小時(shí)，而在 PODS3 中需要兩周。

　　在任何行業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于互操作性和高效數(shù)據(jù)交換都非常重要。 XML 是一種有效的標(biāo)記工具，可以定義數(shù)據(jù)交換和存檔所需的詞匯表，因此 XML 已經(jīng)成為醫(yī)療保健供應(yīng)商的重要工具。但是，健壯的應(yīng)用程序需要可靠的數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。PODS 展示了醫(yī)療保健供應(yīng)商如何解決創(chuàng)建、存儲(chǔ)和交換電子醫(yī)療記錄的難題。通過(guò) PODS，UCLA Health System 和其他醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始利用 XML 技術(shù)處理復(fù)雜的電子醫(yī)療記錄，滿足 HIPAA 和 HL7 標(biāo)準(zhǔn)的要求并提高生產(chǎn)力。

HIPAA 和 HL7

　　1996 年，HL7 成立了 Claims Attachment 工作組，它的任務(wù)是對(duì)處理保險(xiǎn)索賠所需的信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，此后開(kāi)發(fā)了用來(lái)滿足 HIPAA 要求的一系列標(biāo)準(zhǔn)。在同一年，HL7 開(kāi)始通過(guò)它的 SGML/XML 特別興趣小組積極研究 XML。最初的成果是用于索賠處理的六個(gè)推薦附件。

　　在此之后，HL7 開(kāi)發(fā)了消息傳遞規(guī)范 Clinical Document Architecture (CDA) 和 Reference Information Model (RIM)。HL7 還為向州和地方公共醫(yī)療部門(mén)提交 CDA Public Health Case Reporting (PHCR) 制訂了電子提交標(biāo)準(zhǔn)。隨著標(biāo)準(zhǔn)的成熟，XML 已經(jīng)成為越來(lái)越重要的技術(shù)。例如，CDA 的第一版定義了一個(gè) XML 體系結(jié)構(gòu)，它用于交換基于規(guī)范中包含的 XML Document Type Definition (DTD) 的門(mén)診文檔，使用 HL7 RIM 和 HL7 注冊(cè)的編碼詞匯表定義其語(yǔ)義。即將發(fā)布的 CDA 第三版只使用 XML 編碼。

　　IBM 負(fù)責(zé)軟件標(biāo)準(zhǔn)的副總裁 Karla Norsworthy 說(shuō)，“IBM DB2 對(duì) XML 的原生支持允許以醫(yī)療保健行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HL7 CDA 格式存儲(chǔ)內(nèi)容。IBM 承諾通過(guò)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)醫(yī)療保健行業(yè)的互操作性和創(chuàng)新。我們已經(jīng)看到了廣泛采用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)（比如 Java 和 XML）和 HL7 等組織開(kāi)發(fā)的醫(yī)療保健標(biāo)準(zhǔn)對(duì)靈活性、投入市場(chǎng)的時(shí)間和創(chuàng)新的積極影響?！?/P>