許亮，王建新

（1．中南大學 信息科學與工程學院，湖南長沙410083；

2.湖南第一師范學院信息科學與工程系，湖南長沙410205）

基于三層C/S結(jié)構(gòu)的HIS的設計與實現(xiàn)

許亮1,2，王建新1

（1．中南大學 信息科學與工程學院，湖南長沙410083；

2.湖南第一師范學院信息科學與工程系，湖南長沙410205）

研究并設計了一個基于三層C/S結(jié)構(gòu)的醫(yī)院信息系統(tǒng)，并詳細介紹了其體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)軟硬件環(huán)境、功能結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)實現(xiàn)中的若干技術(shù)。

醫(yī)院信息系統(tǒng)；客戶機/服務器；三層模式

衛(wèi)生部《全國衛(wèi)生信息化發(fā)展規(guī)劃綱要(2003-2010年)》，明確提出了今后一段時期我國醫(yī)療服務信息系統(tǒng)建設的目標：三級醫(yī)院在全面應用管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，要重點加強臨床信息系統(tǒng)的建設和應用，如電子病歷、數(shù)字化醫(yī)學影像、醫(yī)生和護士工作站等；有重點、有選擇地在三級醫(yī)院中先期建立10家信息化示范醫(yī)院，跟蹤世界醫(yī)院信息化發(fā)展的趨勢；對二級醫(yī)院、街道醫(yī)院和鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院等也都提出了“要加快信息化建設步伐”的要求[1]。

醫(yī)院信息系統(tǒng) (Hospital Information System)，是指利用計算機軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡通訊技術(shù)等現(xiàn)代化手段，對醫(yī)院及其所屬各部門對人流、物流、財流進行綜合管理，對在醫(yī)療活動各階段中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行采集、存貯、處理、提取、傳輸、匯總、加工生成各種信息，為醫(yī)院的整體運行提供全面的、自動化的管理及各種服務的信息系統(tǒng)[2]。醫(yī)院信息系統(tǒng)是現(xiàn)代化醫(yī)院建設中不可缺少的基礎(chǔ)設施與支撐環(huán)境。

一、系統(tǒng)設計原則

（一）先進性和成熟性

建立醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)應采用在國內(nèi)具有先進性，符合當前技術(shù)發(fā)展，管理和醫(yī)療專業(yè)發(fā)展的方向的軟件產(chǎn)品；同時應確保系統(tǒng)和技術(shù)又是成熟的，盡量減少系統(tǒng)的風險。

（二）開放性和標準化

開放系統(tǒng)是九十年代用戶的強烈需求。綜合反映在可移植性、可操作性、系統(tǒng)獨立性和集成性。對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬軟件平臺、應用系統(tǒng)從選型、設計到開發(fā)，都充分考慮“標準和開放”的原則。留有各種相應的接口，使之具有靈活性和可擴展性。

（三）可維護性、可擴充性

軟件系統(tǒng)不僅應滿足當前應用的需要，而且保證了今后信息管理發(fā)展的需要，考慮未來的技術(shù)發(fā)展的需要。系統(tǒng)有充分的可擴充性，以利于今后技術(shù)和業(yè)務的發(fā)展。可擴充的范圍應包括應用系統(tǒng)軟件模塊，及其與主機、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫的適應性和可維護性。

（四）高可靠和實用性

應保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，有足夠的防錯、容錯措施。提供特殊情況下硬件和軟件的故障恢復措施。保證醫(yī)院業(yè)務的正常運轉(zhuǎn)，一旦系統(tǒng)故障，可自行進入切換或應急處理，以保證不間斷業(yè)務的正常運行。用戶界面方便易學，適合于業(yè)務人員操作使用。

（五）安全保密性

安全保密性是指數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上的安全可靠性、保密性和數(shù)據(jù)一致性。系統(tǒng)采用分級分層授權(quán)、功能分級使用等措施，以保證網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)的安全，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全，數(shù)據(jù)的安全保密，應用系統(tǒng)的安全。

二、體系結(jié)構(gòu)

兩層C/S軟件體系結(jié)構(gòu)，即C1ient／Server(客戶機／服務器)結(jié)構(gòu)是20世紀九十年代成熟起來的技術(shù)。其實質(zhì)是將數(shù)據(jù)存取與應用程序分離，服務器(后臺)負責數(shù)據(jù)存儲、管理，客戶機(前臺)實現(xiàn)軟件功能，并完成前后臺的數(shù)據(jù)交互工作。隨著應用系統(tǒng)的大型化以及用戶對系統(tǒng)性能要求的不斷提高，兩層C／S模式的缺陷和不足越來越明顯。表現(xiàn)為：（1）數(shù)據(jù)庫性能低。兩層C／S模式中，DBMS需要為連接到服務器的每個客戶維護一個“session”，因此當用戶數(shù)目增加時，DBMS的性能將下降。（2）缺乏安全性。兩層C／S模式中，由于事務處理邏輯包含在客戶端應用程序里，這就有可能使得未授權(quán)用戶繞過客戶端的應用邏輯直接操作數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)的安全性構(gòu)成威脅。（3）升級維護困難。升級軟件開發(fā)好后，系統(tǒng)管理員必須到每個客戶機所在地進行軟件的升級安裝，造成系統(tǒng)管理和維護上工作量過大。

為了解決以上這些問題，三層體系結(jié)構(gòu)在客戶端和服務器端增加一個中間層，把主要的業(yè)務邏輯轉(zhuǎn)移到中間層上，是一種比兩層C／S模式更為先進的體系結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)的計算機模型如圖1所示。

圖1 三層C/S模式

客戶層為第一層。是用戶與系統(tǒng)間交互信息的窗口，為以后的處理收集數(shù)據(jù)，向第二層的服務器組件層請示調(diào)用核心服務處理，并輸出結(jié)果。

服務器組件為中間層。這些組件由中間層管理，實現(xiàn)核心業(yè)務邏輯服務，包括了系統(tǒng)中核心的和易變的業(yè)務邏輯(算法、流程、模式等)，并將這些服務按名字廣播，管理并接受客戶的輸入，處理后返回結(jié)果。

數(shù)據(jù)層構(gòu)成模型的第三層，即關(guān)系數(shù)據(jù)庫(DBMS)，負責管理應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，對數(shù)據(jù)庫的讀寫和維護，完成數(shù)據(jù)操作，例如數(shù)據(jù)的更新和檢索。

基于三層客戶機/服務器模式的醫(yī)院管理系統(tǒng)，采用了中間件封裝的技術(shù)，合理劃分各層的功能，業(yè)務邏輯和表示邏輯分離，系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)更為清晰、更安全、可維護性可擴展性更強、響應時間更快速、更易使用。

三、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)

醫(yī)院信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)包括三部分：(1)主干網(wǎng)。負責提供醫(yī)院內(nèi)計算機主干通信服務；(2)工作組網(wǎng)。負責為樓宇或協(xié)同工作的計算機集合的網(wǎng)絡系統(tǒng)提供網(wǎng)絡互聯(lián)服務；(3)遠程訪問網(wǎng)。負責連接院外辦公地點或部門，向衛(wèi)生、保險等機構(gòu)提供疾病、死亡、醫(yī)療衛(wèi)生保健情況等[3]。

結(jié)合醫(yī)院的實例，因為構(gòu)建的網(wǎng)絡平臺將來還應用于醫(yī)院的PACS/LIS系統(tǒng)，而PACS對網(wǎng)絡的帶寬要求較高，所以主干網(wǎng)絡（包括服務器）采用千兆交換式以太網(wǎng)方案,分支網(wǎng)絡采用100兆快速以太網(wǎng)方案，100M交換到桌面。遠程訪問部分可以根據(jù)需要采用DDN或ISDN專線、光纖連接、撥號網(wǎng)絡、無線通信等不同形式。同時系統(tǒng)還可以采用路由及防火墻技術(shù)實現(xiàn)與Internet的安全連接，對外進行數(shù)據(jù)發(fā)布。

四、系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

(一)服務器／客戶機軟硬件

1.服務器配置

中心主服務器為HP-DL380G5，備份服務器為HP-ML110G4，數(shù)據(jù)庫備份軟件為永思；

2.客戶機為長城品牌機，并且安裝了系統(tǒng)還原軟件。

(二)操作系統(tǒng)

1.服務器操作系統(tǒng)采用WindowsNT/2000/XP/ 2003，安裝、管理和維護方便：

2.客戶機操作系統(tǒng)使用2000/XP/2003，操作簡易，穩(wěn)定性好，支持軟件眾多。

(三)開發(fā)工具

1.采用功能強大的面向?qū)ο蟮那岸碎_發(fā)工具DELPHI，開發(fā)出的系統(tǒng)為32位應用程序，提供高保證穩(wěn)定性和安全性；

2.服務器數(shù)據(jù)庫采用MSSQL-Server2000及ORACLE 9i。

五、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

本方案的醫(yī)院信息系統(tǒng)軟件工程的總體設計，是以實現(xiàn)醫(yī)院全面的計算機網(wǎng)絡化信息管理為目標，實現(xiàn)包括醫(yī)院門急診管理、住院及病房管理、藥品管理、臨床診療信息（門診、住院、護士工作站）管理、檢驗管理、經(jīng)濟核算管理、綜合統(tǒng)計管理、醫(yī)療物資管理、院長綜合查詢等全部功能。實現(xiàn)以病人為中心，以臨床診療信息管理為核心，以臨床診療信息管理為主的無紙化的數(shù)字化管理。以醫(yī)院的信息平臺（信息總線)作為基礎(chǔ)，將各種單項的管理系統(tǒng)(計費、庫管、預約安排等)、業(yè)務處理系統(tǒng)（LIS，PACS等)以及電子病歷系統(tǒng)構(gòu)建在院級信息平臺之上，集合而成臨床信息管理系統(tǒng)(CIS)，在此基礎(chǔ)上建立綜合查詢與統(tǒng)計系統(tǒng)。

圖2 應用軟件建設模型

根據(jù)“總體規(guī)劃、分布實施”的原則，我們將整個應用軟件系統(tǒng)劃分成36個大系統(tǒng)，分四個階段完成，如圖2所示。

六、系統(tǒng)實現(xiàn)中的若干技術(shù)

（一）面向?qū)ο蟮某绦蛟O計技術(shù)

DelPhi6.0基于WINDOWS平臺的面向?qū)ο罂梢暬浖_發(fā)系統(tǒng)，是建立在一個真正面向?qū)ο蟮目蚣芙Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的。我們先建立了一個基類庫，定義和設計窗體、控件、一些通用過程和應用邏輯等一組具有抽象功能的基本對象，將它們保存在一個或多個類庫中。其中每一個對象都設計成整個框架必需的部分。這基類庫將作為以后程序設計中軟件復用的基礎(chǔ)。

本系統(tǒng)在開發(fā)時，我們首先分析HIS開發(fā)的共同特征，建立了一個符合普通HIS需要的框架。其中包括各種可供繼承的菜單、窗口、公用函數(shù)、應用模板、模板窗口等，例如，窗口設計分成單數(shù)據(jù)窗口和主細數(shù)據(jù)查詢窗口。其中，單數(shù)據(jù)輸入的窗口是用于錄入、修改、刪除、查詢(只能瀏覽)的窗口，主細數(shù)據(jù)查詢窗口用于建立具有主從表數(shù)據(jù)查詢風格的窗口。此框架滿足了各種HIS的最基本的需要。在具體設計模塊時，根據(jù)功能需要從此框架的類中繼承或復制得到相應的子類，然后對功能和屬性進行修改和擴充。

（二）存儲過程

存儲過程在系統(tǒng)開發(fā)中是十分有用的，執(zhí)行效率更高，安全性也更高。尤其對于一些復雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，涉及到比較大的數(shù)據(jù)查詢查詢，或者需要關(guān)聯(lián)更新和刪除，采用存儲過程更可以起到事半功倍的效果。所以，要提高HIS的效率，存儲過程是一項不可忽略的技術(shù)。

在中西藥庫管理信息系統(tǒng)中，我們在設計時就采用了數(shù)據(jù)庫存儲過程技術(shù)。因為此模塊有一些業(yè)務處理的計算過程較復雜、涉及表較多。通過使用存儲過程，大大提高了系統(tǒng)的工作效率，減輕了網(wǎng)絡負擔。

（三）觸發(fā)器

我們可以利用DBMS提供的約束條件來保證簡單的數(shù)據(jù)完整性維護，而使用觸發(fā)器來實現(xiàn)更復雜的非標準型數(shù)據(jù)完整性檢查和約束[4]。另外還我們可以利用觸發(fā)器對數(shù)對據(jù)庫中相關(guān)的表進行連環(huán)更新、可以基于時間限制用戶的操作、可以基于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)限制用戶的操作、可以審計用戶操作數(shù)據(jù)庫的語句和同步實時地復制表中的數(shù)據(jù)等操作。

七、結(jié)論

本文所介紹的醫(yī)院信息系統(tǒng)，目前已經(jīng)完成第一、第二階段的建設，已經(jīng)以一個完整的系統(tǒng)投入使用。其特點主要有：(1)執(zhí)行效率較高，有較強的數(shù)據(jù)處理能力、較快的查詢檢索速度。(2)且安全性較好，人機界面友好、操作靈活、方便，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。(3)考慮到今后系統(tǒng)的升級和擴展，與現(xiàn)有醫(yī)院系統(tǒng)及計劃籌建的醫(yī)院系統(tǒng) (如HIS、RIS、LIS、PACS)的整合，本系統(tǒng)預留了擴展接口及相應的擴展程序，從而可以實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的資源共享。

[1]中華人民共和國衛(wèi)生部.全國衛(wèi)生信息化發(fā)展規(guī)劃綱要(2003～2010)[EB/OL].[2010-06-12].http://www. moh.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/mohwsbw stjxxzx/s8553/200809/37871.htm.

[2]潘登.醫(yī)院信息系統(tǒng)的選擇及其實施[J].中國醫(yī)院, 2005,(1).

[3]楊俊杰,覃登念.醫(yī)院信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J].湖北民族學院學報:醫(yī)學版,2000,(3).

[4]胡恩博.DBMS測試淺深[J].湖南第一師范學院學報，2009，（1）

Design and Implementation ofHospitalInformation System Based on Tri-tier C／SMode

XU Liang1,2,WANG Jian-xin1
(1.School ofInformation Science and Engineering,Central South University,Changsha,Hunan 410083;
2.Information Science and Engineering Department,Hunan First Normal University,Changsha,Hunan 410205)

The design and implementation of a hospital information system based on tri-tier C/S mode is discussed.The system structure,the network topology structure,software and hardware environment,the modules of system and related technologies are introduced and expatiated in detail．

hospital information system;client/server;tri-tier mode

TP311.52

A

1674-831X（2011）02-0129-04

2010-04-10

許亮（1982-），女，湖南岳陽人，湖南第一師范學院講師，碩士研究生，主要從事系統(tǒng)應用開發(fā)、信息安全技術(shù)研究；王建新(1969-),男,中南大學教授,博士,博士生導師,主要從事生物信息學,網(wǎng)絡優(yōu)化理論研究。

[責任編輯：胡 偉]