呂曉琪，賈偉濤，谷 宇，于 寧

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014010）

隨著信息化技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)療數(shù)據(jù)共享和各醫(yī)療信息系統(tǒng)互連的需求日趨迫切，因此采用統(tǒng)一的醫(yī)學(xué)信息化標(biāo)準(zhǔn)已成為大勢所趨［1-2］。健康第7層（health level seven，HL7）標(biāo)準(zhǔn)就是在這樣的需求下制定的，并且在歐美等發(fā)達(dá)國家得到廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)這方面研究比較少，也不夠深入。但隨著我國醫(yī)院數(shù)字化進程的展開，醫(yī)院內(nèi)部和醫(yī)院間的信息共享問題逐漸浮現(xiàn)出來并亟待解決。本課題在研究最新的 HL7標(biāo)準(zhǔn)第3版（HL7version 3，HL7V3）后，實現(xiàn)了HL7V3消息解析器，用于解析HL7V3各個域內(nèi)消息，為醫(yī)院內(nèi)部各子系統(tǒng)間和醫(yī)院系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享提供可以應(yīng)用的工具，也為解決數(shù)據(jù)共享問題提供底層技術(shù)支持。

1 資料與方法

1.1 目前常用的消息解析方法 基于HL7標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換的基本原理是使每個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)首先轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的HL7消息格式，按照協(xié)議的通訊規(guī)則發(fā)送至接收系統(tǒng)，接收方通過對收到的HL7消息進行解析，再轉(zhuǎn)化為應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換［3］。因此，HL7V3消息是進行數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，而對HL7V3消息進行解析又是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前HL7V3提供了兩種格式的文件用于HL7V3消息的解析，它們分別是等級消息描述（hierarchical message definition，HMD）文件和模型交換格式（model interchange for-mat，MIF）文件。HMD文件和MIF文件都是基于可擴展標(biāo)記語言XML（extensible markup language，XML）文檔格式，但它們在解析消息時各有特點。HMD解析文件是把原來的參考信息模型（reference information model，RIM）、精化消息信息模型（refined message information model，RMIM）和 HMD分成完全不同的實體，進行消息解析。利用HMD表示成不同實體后，給編程帶來一定的復(fù)雜性，且應(yīng)用不便捷。MIF文件出現(xiàn)后，MIF文件解析HL7V3消息使其建模從域消息信息模型（domain message information model，DMIM）、RMIM、HMD轉(zhuǎn)移到域信息模型（domain information models，DIMs）和序列信息模型（serializable information model，SIM）中，使原來固定的3層消息生成結(jié)構(gòu)RMIM-HMD-Message Type轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺兩疃葘哟蔚腟IM模型，也使原來固定長度標(biāo)識模式變?yōu)樽址拗茦?biāo)識模式，避免本地定義的實體出現(xiàn)分歧。MIF文件使實施者從編程中解脫出來，并為解析HL7V3消息提供了更加靈活的編程實現(xiàn)，為不斷發(fā)展的HL7V3標(biāo)準(zhǔn)提供了強有力的技術(shù)支持。

1.2 MIF文件格式介紹 MIF定義了一系列XML文檔格式文件［4-5］，用于描述HL7V3版本內(nèi)容。在HL7V3中，MIF主要有兩方面的應(yīng)用。首先是HL7V3元數(shù)據(jù)模型的文檔形式，被認(rèn)為是HL7V3開發(fā)方法的一部分，其次是HL7V3實體正式交換標(biāo)準(zhǔn)。MIF主要的使用者是HL7內(nèi)部各種團體。

MIF文件可以轉(zhuǎn)換成通用建模語言（unified modeling language，UML）、XML、網(wǎng)絡(luò)本體語言（web ontology language，OWL）、達(dá)爾文信息分類體系結(jié)構(gòu)（darwin information typing architecture，DITA）和其他有效的文檔格式。當(dāng) MIF被轉(zhuǎn)換成其他格式的文件時，V3消息的具體細(xì)節(jié)可能會在轉(zhuǎn)換過程中丟失。為了保證和其他工具的兼容，所有使用非MIF文件格式的工具都要能夠確保其實體轉(zhuǎn)換成MIF格式文件?；贛IF開發(fā)的HL7V3工具具有一定優(yōu)勢，因為它免去了其他格式和MIF格式相互轉(zhuǎn)換的步驟，也可以使開發(fā)出的工具有較好的兼容性。見圖1。

圖1 MIF格式轉(zhuǎn)換

1.3 HL7Java SIG工具包 HL7Java特殊興趣小組（special interest group，SIG）工具包是一套針對HL7V3標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的開源工具包。它由Oracle公司聯(lián)合其他公司共同開發(fā)，提供了實現(xiàn)HL7V3標(biāo)準(zhǔn)的一個接口應(yīng)用平臺。本研究重點采用此工具包輔助開發(fā)，構(gòu)建基于MIF文件的HL7V3消息解析器，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享提供底層技術(shù)支持。

2 結(jié) 果

2.1 準(zhǔn)備工作 采用HL7Java SIG工具包輔助開發(fā)，首先需要在Eclipse工程環(huán)境下對項目進行配置，將HL7Java SIG工具包的源文件通過ANT工具編譯后，把生成的庫文件所在路徑包含到Eclipse中創(chuàng)建的工程目錄下，使用HL7Java SIG工具包提供的功能，實現(xiàn)對HL7V3消息解析器的設(shè)計。

2.2 HL7V3消息結(jié)構(gòu) 在設(shè)計HL7V3消息解析器前應(yīng)先對對象進行分析，并深入研究HL7V3消息結(jié)構(gòu)。將HL7V3標(biāo)準(zhǔn)中詞匯和數(shù)據(jù)類型應(yīng)用于各種HL7RIM類，構(gòu)建出各種HL7V3消息［6-9］。HL7V3消息包括3部分，分別為傳輸包、控制行為包和消息體。傳輸包包含了用于打包、路由消息到接收應(yīng)用程序的信息。其中路由信息又包括消息的標(biāo)識和創(chuàng)建時間、消息的版本、用于進一步限制消息的具體模板或框架、發(fā)送者和接收者的信息和響應(yīng)確認(rèn)模式等?？刂菩袨榘P(guān)于觸發(fā)事件的信息，觸發(fā)事件產(chǎn)生交互。消息體是實際使用的數(shù)據(jù)，控制行為包和消息體組成了HL7V3消息的完整語義結(jié)構(gòu)，通過RIM中類的定義和關(guān)聯(lián)模型化實現(xiàn)消息的封裝［10-12］。見圖2。

2.3 HL7V3消息解析器的構(gòu)建 目前，通常采用HL7轉(zhuǎn)換各種醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)至符合HL7標(biāo)準(zhǔn)的XML信息格式，實現(xiàn)各種醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)之間的信息共享與交換［13］。HL7接口引擎通常由HL7通信模塊、API接口模塊、控制模塊、驗證模塊和映射模塊等模塊組成［14］。本研究設(shè)計的消息解析器實現(xiàn)了HL7接口引擎中消息控制模塊和消息驗證模塊的功能，并且是HL7接口引擎核心部分。消息控制模塊的功能包括消息構(gòu)建與解析，驗證模塊則是對數(shù)據(jù)格式進行檢查驗證，根據(jù)HL7標(biāo)準(zhǔn)驗證收到的消息是否可讀。見圖3。

圖2 HL7V3消息結(jié)構(gòu)

圖3 HL7引擎模塊示意圖

以消息解析為例，首先讀入配置文件，利用元數(shù)據(jù)類型下載器下載MIF文件，通過基于Java的文檔對象模型（Java document object model，JDOM）解析器解析 MIF元文件中節(jié)點，關(guān)鍵的元數(shù)據(jù)元素被提取出來，隨后這些數(shù)據(jù)被映射成類對象，與其他對象的相應(yīng)關(guān)系也構(gòu)建完成。構(gòu)建的類對象決定了RIM對象圖如何表示，隨后的HL7V3消息根據(jù)RIM對象圖表示。最終RIM對象圖描述的HL7V3消息將以文檔對象模型（document object model，DOM）樹存在內(nèi)存中，至此解析過程完成。具體流程見圖4。

圖4 解析HL7V3消息流程

HL7V3消息解析算法中的關(guān)鍵代碼實現(xiàn)如下：（1）創(chuàng)建元數(shù)據(jù)類型下載器：Message TypeLoader＜Message Type＞mtl=org.hl7.meta.mif.Message Type Loader Adapter.getInstance（）；（2）構(gòu)建元數(shù)據(jù)對象和關(guān)系映射：Message Type message Type=mtl.load Message Type（messagetypestr）；（3）通過消息句柄把RIM對象圖描述出來：rim=Message Content Handler.parse Message（ac，in，messageType）；（4）利用 Rim Graph XML Speaker類對象構(gòu)建文檔對象模型樹：Source source=new SAX Source（speaker，new Rim Graph XML Speaker.Input Source（（Rim Object）graph，message Type.get Root Class（）））。

實施過程中，由于有各種不同的類對象（RIM類、數(shù)據(jù)類型、通用數(shù)據(jù)元素類型），給編程帶來一定難度，解決方法是通過設(shè)計專門的處理程序進行處理。在消息解析時，可以動態(tài)轉(zhuǎn)到專門的處理程序執(zhí)行。這個功能由DynamicContentHandler類實現(xiàn)。專門的消息處理程序包含在每個RIM和數(shù)據(jù)類型類里面。需要調(diào)用時中間處理程序掛起轉(zhuǎn)入專門的處理程序執(zhí)行。中間處理程序包括TreeContentHandler、DataTypeContentHandler和SimpleTypeContentHandler等。當(dāng)SAX事件觸發(fā)時，由MessageElementContentHandler進行處理，它動態(tài)地將現(xiàn)行程序臨時掛起，然后調(diào)用專門的消息處理程序，實例化的對象放入結(jié)果棧中，最終返回原程序并放入到動態(tài)增長的RIM對象圖中。一旦整個消息完全解析后，構(gòu)造出的結(jié)果對象圖以RIM對象圖的形式完全呈現(xiàn)在內(nèi)存中。HL7V3消息的構(gòu)建是解析的逆過程，不再贅述。

2.4 對HL7V3消息的有效性進行驗證 根據(jù)MIF文件定義的實體之間的關(guān)聯(lián)和限制對消息進行解析，當(dāng)要解析的HL7V3消息不符合定義時就會報出相應(yīng)的錯誤。而實現(xiàn)技術(shù)規(guī)范（implementation technology specification，ITS）定義了用于消息交換的RIM對象，內(nèi)容覆蓋ISO第5、6層。ITS主要的功能包括怎么定義消息，并把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能在線路上傳輸?shù)腦ML實例和在接收系統(tǒng)線路中獲取數(shù)據(jù)。根據(jù)ITS規(guī)范HL7V3消息，使消息按照正確的格式進行轉(zhuǎn)換和接收。以上兩方面確保了對消息的有效性驗證。

3 討 論

通過對HL7V3標(biāo)準(zhǔn)進行研究，闡述了基于MIF文件的HL7V3消息解析器，并通過大量的HL7V3消息進行測試，基本達(dá)到應(yīng)用目的，可以應(yīng)用在支持HL7V3的醫(yī)療信息系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品中。由于HL7V3標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善中，MIF文件也隨之更新，在測試中存在后向兼容問題，在今后的研究中給出相應(yīng)的技術(shù)解決方案。

自2001年7月，中國以HL7CHINA的名義正式成為HL7的國際會員后，力求制定HL7FOR CHINA的標(biāo)準(zhǔn)。目前我國已全面開展健康信息及其相關(guān)信息與健康信息和通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，以使相關(guān)的健康信息系統(tǒng)、設(shè)施和技術(shù)手段相互兼容和互操作，減少重復(fù)性工作，避免不協(xié)調(diào)、不配套等現(xiàn)象的發(fā)展［15］。由于我國目前在這方面的研究起步較晚，而HL7的版本已經(jīng)由HL7V2.X版演變出新的HL7V3版本，在HL7V3標(biāo)準(zhǔn)具有HL7V2.X版本不具備的優(yōu)勢下，可以以最小的成本直接引入V3版本，因此，研究HL7V3標(biāo)準(zhǔn)和使其本地化就顯得尤為重要。深入研究HL7V3標(biāo)準(zhǔn)，各級醫(yī)院不僅可以了解和學(xué)習(xí)HL7的核心開發(fā)技術(shù)，同時也能借鑒國外先進的現(xiàn)代醫(yī)療信息管理理論，從而為縮短我國醫(yī)院在該項技術(shù)上與發(fā)達(dá)國家的差距，加快我國醫(yī)療信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化步伐，實現(xiàn)與國際醫(yī)療信息接軌和保護我國醫(yī)療相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟利益。

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