摘要：對我國現有的基于XML技術的電子病歷數據存儲方案進行調研分析，結合我院電子病歷系統(tǒng)的建設經驗，分析了XML電子病歷數據的特點，提出了優(yōu)化電子病歷存儲的構想。經過實踐有效地提高電子病歷系統(tǒng)的整體性能，使醫(yī)院信息化建設水平上了一個新的臺階。

關鍵詞：電子病歷；XML技術；數據存儲

Discussion on Data Storage Scheme of Electronic Medical Record Based on XML

HUANG Jie，PAN Yu-jia

（Guigang People's Hospital，Guigang 537000，Guangxi，China）

Abstract：To conduct research and analysis of existing data storage solutions based on electronic medical records XML technology，combined with experience in building our hospital electronic medical records system，and analyzes the characteristics of XML data in electronic medical records，electronic medical records presented the idea to optimize storage.Proven effective in improving the overall performance of the electronic medical record system，so the level of hospital information construction on a new level.

Key words：Electronic medical record；XML technology；Data storage

電子病歷（Eletronic Medical Record，EMR）作為醫(yī)院的財富，它的價值體現在“長期、大量”的病歷信息作為醫(yī)療科研的數據基礎。醫(yī)院管理和醫(yī)院信息化面臨的重要問題就是應該如何對病歷數據進行有序保存和高效利用。我院從2009年開始進行以電子病歷為核心的醫(yī)院信息化建設，通過逐步地完善與優(yōu)化電子病歷數據存儲方案，對提升電子病歷系統(tǒng)的整體性能發(fā)揮一定的作用。

1 基于XML的電子病歷系統(tǒng)

XML（Extensible Markup Language，可擴展的標記語言）是一種定義語義標記的規(guī)則，這些標記將文檔分成許多部件并且對分散的部件加以標識。XML也用于定義其他與特定領域有關的、語義的、結構化的標記語言的句法的元標記語言。

電子病歷信息來源于CIS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)等，數據可能存在不同類型的數據庫中，其中包含大量不確定的、非結構化的信息，對擴展性要求很高。傳統(tǒng)的關系型數據庫很難滿足此類醫(yī)療數據的存儲和應用。XML技術因為其本身具有自我定義、自我描述、良好擴展性等優(yōu)點，早已成為醫(yī)療信息描述、轉換的得力工具。XML在電子病歷應用過程中，其核心作用是數據交換，其次是數據描述與存儲。XML電子病歷系統(tǒng)提供的功能主要分為信息采集、整理歸檔、訪問服務、WEB瀏覽服務及管理服務等，基于XML的電子病歷系統(tǒng)的模型結構見圖1。

2 電子病歷數據的特點

2.1電子病歷數據內容涉及廣泛 廣泛地說，電子病歷數據包括：門診病歷、住院病歷、病程記錄、手術記錄、會診記錄、出院記錄、病案首頁、護理記錄、護理評估單、體溫單等，甚至可包含PACS圖文報告，LIS檢驗結棍，病理報告，等等。

2.2電子病歷數據結構和樣式的復雜性

2.2.1電子病歷數據的結構和樣式的幾種類型分別是：文本型（如入院記錄），表格型（如護理記錄單），圖文混排型（如外科手術記錄、PACS圖文報告），圖形數據（如護理體溫單）等，見圖2。

2.2.2由于各患者的病情不同，即使用同一個模板書寫出的病歷，在內容和細節(jié)上差也會很大。

2.2.3電子病歷數據的樣式由于當前書寫習慣上的共識也決定了其復雜性，如產科病歷中“39+3w”等，說明了病歷的樣式上還需要通過類似上下角標的字體來表達它特點的意義。

2.3電子病歷本身的特殊要求也增加了數據的復雜性 電子病歷執(zhí)行著三級檢診痕跡保留，因此對于檢診產生的修改和刪除的痕跡，即便是所見即所得的檢診方式也需要特殊的語法來存儲這些電子病歷數據。

2.4電子病歷數據量和長期存儲特性 按照我國《醫(yī)療機構管理條例實施細則》第53條規(guī)定，醫(yī)療機構的門診病歷的保存期不得少于15年，住院病歷的保存期不得少于30年。從紙質病歷延伸到電子病歷，就必須實現長期在線存儲并實時應用于臨床和科研。隨著時間的推移，醫(yī)療管理和醫(yī)療技術將會不斷變化與更新，病歷格式、內容等也會隨之出現較大的變換，因此電子病歷系統(tǒng)需要解決如何適應變換和保持電子病歷的連續(xù)性的問題。

2.5結構化電子病歷標準術語不完善性 國內結構化電子病歷經過幾年的發(fā)展，目前電子病歷書寫文書的標準已有很多，但CPOE（computerized physician order entry）的標準卻鮮見。由于電子處方系統(tǒng)CPOE在信息化中是一個中軸線，醫(yī)療行為在醫(yī)囑上基本都會得到體現，但在缺乏標準的情況下，電子病歷與HIS的數據將無法交互。雖然1987年美國國家標準局公布了HL7（healthlevel7），為醫(yī)療信息系統(tǒng)提供統(tǒng)一的信息接口標準，并且在美國所有醫(yī)療信息系統(tǒng)中強制執(zhí)行該標準。但我國目前尚未制定一個相對完善的標準化體系，仍然缺乏一致的標準和對標準的支持。所以說一個可以滿足將來術語擴展的電子病歷系統(tǒng)是關鍵技術之一。

3 XML存儲方式

當前我國XML數據存儲方法主要有：關系數據庫方式、文件系統(tǒng)方式、Native XML數據庫存儲方式。

3.1關系數據庫存儲方式 關系數據庫存儲方式是指將XML半結構數據轉換為結構化數據后存儲于二維表中，利用關系數據庫的成熟技術來實現XML數據的存儲和管理。存儲的過程首先確定XML文檔到關系數據庫的映射策略，創(chuàng)建關系模式，然后使用DMO/SAX/SQL方法拆分XML文檔，將拆分后的數據存儲到已創(chuàng)建的關系數據庫的相應字段中。以下這些都是基于關系型數據庫的大字段存儲，如Microsoft 公司的sqlserver數據庫中text/image，瑞典MySQL AB 公司的mysql數據庫中text/longtext/clob/blob，甲骨文公司的oracle數據庫中l(wèi)ong/blob/clob。

3.2文件系統(tǒng)方式 文件系統(tǒng)方式相對比較簡單，它把XML文檔以文本文件的形式存放到相應的文件夾中，通過操作系統(tǒng)自身文件管理體系來管理其中的XML數據。這種方法通常是通過DOM和SAX等編程接口直接來實現應用程序對XML數據的訪問和存取。

3.3原生（native）XML數據庫存儲方式 原生XML數據庫專門用于存儲XML文檔的數據庫，XML文檔是基本存儲單元，由于XML數據無需經過映射，在物理結構和邏輯結構一致，所以保持了數據的完整性。將電子病歷的元素內容以XML文檔方式保存到支持XML結構的數據庫中，從目前的主流數據庫Oracle、SQLServer、DB2這些大型數據來說，都支持xml文件存儲。這些數據庫的功能為基于XQuery查詢的XML 數據檢索提供了良好的底層。

4 XML電子病歷數據的存儲方式分析

4.1關系數據庫存儲方式不利于長期存儲電子病歷數據 衛(wèi)生部規(guī)定住院病歷至少要保存30年，所以電子病歷的數據量相當龐大。由于面向結構化數據的關系型數據庫無法直接處理電子病歷中存在的半結構化數據，所以基于XML的電子病歷系統(tǒng)與醫(yī)院管理信息系統(tǒng)間需要數據格式的轉換。

由于XML文檔和數據庫模式之間的轉換會耗費一定時間，如果把文件直接存儲到數據庫的大字段類型中，隨著數據的日益增長將會嚴重影響列表顯示和統(tǒng)計的效率。

影響查詢速度的原因，除了行數，還包括表所占的物理空間的大小。當表空間內的數據量較小時，在查詢方面感覺不到明顯的差異。但是如果大字段所存儲的數據都是大型文本或較大的文件時，會導致數據庫表的物理空間快速增大，所占用的空間甚至可達到整表所占空間的90%以上。當龐大的記錄數占用了大量的表空間后，數據查詢的速度必將受到影響，即使通過提高服務器本身的硬件性能和優(yōu)化索引，但根本問題其實并沒有得到解決。

4.2完全采用XML數據庫來存儲XML文件有一定的缺陷

4.2.1很難滿足動態(tài)的XML病歷保存及樣式顯示。電子病歷由于有字體、表格等格式的存在，每個患者的病歷內容幾乎不同，因此實現樣式和XML數據分離的方式存在一定難度。如懷孕“39+3w”，此節(jié)點在XML文件里是一個元素，如果在單個元素內實現樣式是比較困難的。我們再看一個例子，見圖3，“婚育史”在結構中不是一個單獨的結點，它將展開一個婚育史的子樹，詳細描述年齡、子女數等。因此數據庫方式很難用一個固定的Scheme和相對的樣式來保證這些變化。除非犧牲類似這種展開節(jié)點的粒度，但同時也就失去了結構化電子病歷的意義。

4.2.2很難滿足電子病歷升級數據兼容的需求。XML文檔的結構和內容要遵循XML基本語法，符合相應的文檔規(guī)則，還受到一定模式的約束。國內出現過很多基于數據庫存儲電子病歷升級不兼容的問題，原有數據庫的開發(fā)都是基于既定的XML schema 進行。因為XML schema沒有數據類型的支持，在大多數應用環(huán)境下表現能力不足，而且結構不夠結構化，重用的代價相對較高，為滿足升級需求不得不放棄兼容原來的數據，完全采用XML數據庫存儲數據就發(fā)生過這種情況。如果因為系統(tǒng)升級就導致電子病歷原有數據不能兼容，查看舊版系統(tǒng)的病歷還必須使用舊版本系統(tǒng)進行，電子病歷升級也完全失去了意義。

4.2.3各歷史階段病歷樣式版本管理困難。隨著時間的推移，由于病歷樣式和內容的變換，電子病歷系統(tǒng)需要管理大量的樣式。如何很好的管理這些樣式是一大難題，一旦樣式丟失，就不能正確按照原來格式復原顯示病歷，于是又產生了新的問題。

4.2.4電子病歷痕跡管理困難。痕跡實際上是一種樣式，這種樣式的隨機性非常大而且無法預計，樣式相同的概率幾乎為零，導致的后果就是不得不為每份病歷文件都保留一份樣式，因此數據庫中樣式和內容分離的優(yōu)勢就徹底的消失了。所以說基于數據庫的XML文檔來存儲電子病歷非常適合國外的電子病歷系統(tǒng)，它們格式固定，內容簡潔；但相對于目前國內電子病歷系統(tǒng)多樣性與復雜性來說就格格不入，這也是為什么國外電子病歷系統(tǒng)引進到國內卻不能直接使用的原因。

4.3文件系統(tǒng)存儲方式存儲容易修改數據難 文件系統(tǒng)存儲方式的XML文件是ASCII文件，沒有直接經過壓縮處理，存儲信息量大并占用系統(tǒng)大量內存。查詢時不能獲取文檔內部信息，不利于查詢和修改，重要的是難以管理這些缺乏一致性和完整性的龐大數據。

另外，如果采用文件服務器來集中存儲電子病歷的XML文件，客戶端則透過通用Internet文件系統(tǒng)CIFS（Common Internet File System）或網絡文件系統(tǒng)NFS（Network File System）協議來讀寫文件服務器。但因文件服務器不是為了應付大量文件讀寫而設計，特別是類似三甲的大型綜合性醫(yī)院對電子病歷數據的并發(fā)訪問量需求非常高，在大量客戶端同時讀寫的情況下該存儲方式表現明顯不佳。

5 優(yōu)化方案

根據上述關于電子病歷數據存儲的問題，結合我院的電子病歷系統(tǒng)的建設經驗，總結了以下優(yōu)化方案。

5.1 XML文件的層次化結構與以患者為中心，由多部分內容組成的病歷結構相符，所以一個XML文件對應一個患者的病歷信息，方便數據管理。對于原有數據庫的純文本醫(yī)療文檔，可以通過語義識別功能將文本信息轉化為XML模式，這樣便實現了病歷文檔的連續(xù)性。

5.2采用加密的壓縮的XML文件來實現病歷內容和樣式保存。加密的XML文件保證了病歷安全性，在非授權的情況下無法查看和更改病歷；由于XML文件的壓縮率可高達70%（即100K可以壓縮到30K），壓縮后的XML文件可以提高網絡傳輸速率。通過采用上述方法既緩解了醫(yī)院的網絡壓力，同時通過加密傳輸，保證了病歷的傳輸安全性，見圖4。

5.3采用基于Message Queue （消息隊列技術）的分布式、Remoting通訊機制開發(fā)的中間件技術實現分布式的3層架構。其中服務層機制包括：消息服務、文件服務與接口服務三部分。消息服務提供了客戶端系統(tǒng)訪問認證機制和系統(tǒng)內的轉換消息流，文件服務器用于認證與獲取醫(yī)療檔案，接口服務用于驗證用戶登陸驗證，數據庫連接獲取等。

5.4 XML文件采用分布式存儲方式。該技術將醫(yī)院內網網絡中各機器訪問服務器資源中的硬盤空間集合并構成一個虛擬的存儲設備，數據資源其實分散存儲在醫(yī)院每一個客戶終端。如此便解決了長期海量存儲問題的同時也保證了系統(tǒng)快速響應問題。

5.5歸檔后的病歷信息由于占用存儲空間大而且需要長期離線存儲，所以適合使用文件方式存儲。如電子病歷中的PACS圖片，病理報告等數據以多媒體文件的方式存儲在服務器中，采用XLink技術將多媒體文件與XML文檔關聯，多媒體文件統(tǒng)一采用關系表建立索引實施管理。

6 結論

電子病歷通過應用XML技術，使醫(yī)療數據實現離線存儲、在線調用、包裝遷移，避免了使用單一數據庫存儲產生的各種問題。如數據庫訪問速度跟數據量增長成正比，病歷數據無法離線存儲，數據庫結構不一致無法實現遠程共享傳輸等。

由于電子病歷系統(tǒng)長期存儲代替紙張病歷提供的醫(yī)療信息，這需要建立記錄數據的長期存儲和管理體系。建立長期存儲系統(tǒng)的目的就是解決如何讓相同的病歷數據在不同時期與不同數據庫結構能否兼容的問題。其數據管理系統(tǒng)應支持患者信息累積式增加，支持相同的病歷數據在不同數據庫環(huán)境中的遷移和備份。

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編輯/成森