邢亞文

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院，浙江 杭州 310009）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)在醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室的管理和服務(wù)中發(fā)揮著越來越重要的作用，智能化的醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院檢驗(yàn)科的應(yīng)用越來越廣泛，使得醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的管理變得更加復(fù)雜。Socket技術(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)室工作效率，提高實(shí)驗(yàn)室工作水平，為實(shí)驗(yàn)室的管理和服務(wù)提供更有效的手段。Socket技術(shù)作為一種通信技術(shù)，可以有效地提高醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的管理效率，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備自動化操作，改善醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的管理水平，提高安全性。本文將介紹Socket技術(shù)在醫(yī)院檢驗(yàn)科醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用情況，并從歷史、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)、Socket 技術(shù)在醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備中的應(yīng)用等方面進(jìn)行深入的分析。

1 Socket技術(shù)的歷史

Socket 技術(shù)是一種基于TCP/IP 協(xié)議的通信技術(shù)，由Berkeley計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Berkeley Computer Science Laboratory）開發(fā)，該技術(shù)在1981年首次被應(yīng)用于UNIX 系統(tǒng)，隨后在Windows 系統(tǒng)中也被普遍采用。Socket技術(shù)的發(fā)展，使得客戶端可以通過Internet與服務(wù)器端進(jìn)行通信，使得客戶端可以訪問網(wǎng)絡(luò)中的文件、程序、數(shù)據(jù)庫等資源，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展變得更加可靠，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也變得更加廣泛。二十世紀(jì)九十年代初，由Microsoft聯(lián)合了其他幾家公司共同制定了一套Windows下的網(wǎng)絡(luò)編程接口，即Windows Sockets 規(guī)范。它是Berkeley Sockets 的重要擴(kuò)充，主要是增加了一些異步函數(shù)，并增加了符合Windows 消息驅(qū)動特性的網(wǎng)絡(luò)事件異步選擇機(jī)制。Windows Sockets 規(guī)范是一套開放的、支持多種協(xié)議的Windows 下的網(wǎng)絡(luò)編程接口。目前，在實(shí)際應(yīng)用中的Windows Sockets 規(guī)范主要有1.1 版和2.0 版。兩者的最重要區(qū)別是1.1版只支持TCP/IP協(xié)議，而2.0版可以支持多協(xié)議，2.0 版有良好的向后兼容性，目前，Windows下的Internet軟件都是基于WinSock開發(fā)的。

2 Socket技術(shù)的結(jié)構(gòu)與HL7協(xié)議的應(yīng)用

Socket 技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，主要包括套接字和端口號兩部分。套接字是IP 地址和端口號的組合，端口號是某臺機(jī)器的邏輯地址。端口號是應(yīng)用層協(xié)議的地址，用于標(biāo)識應(yīng)用層協(xié)議。Socket 技術(shù)主要用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與服務(wù)器之間的通信，以及網(wǎng)絡(luò)程序的通信。Socket 技術(shù)是一種基于TCP/IP 協(xié)議的通信技術(shù)[1]，其主要包括客戶端和服務(wù)器端兩部分。客戶端和服務(wù)器端通過TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通信，客戶端發(fā)送一個請求報(bào)文，服務(wù)器端接收請求報(bào)文，并進(jìn)行處理，最后發(fā)送響應(yīng)報(bào)文，以便客戶端接收[2]，Socket的通訊過程如圖1。

圖1 通訊過程圖

Socket 通訊通常用到兩種協(xié)議，TCP/IP 協(xié)議和UDP協(xié)議。

TCP/IP協(xié)議是一種面向連接的協(xié)議，它提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸和錯誤檢測機(jī)制。TCP 協(xié)議會在數(shù)據(jù)傳輸前進(jìn)行握手，開始建立一個連接，并在數(shù)據(jù)傳輸后斷開連接，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院屯暾?。這個握手過程需要三步：

第一步，客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個SYN（同步）數(shù)據(jù)包，表示要求建立連接，該數(shù)據(jù)包中包含一個隨機(jī)數(shù)。

第二步，服務(wù)器收到客戶端的SYN 數(shù)據(jù)包后，向客戶端發(fā)送一個ACK（確認(rèn)）數(shù)據(jù)包，表示收到了客戶端的SYN數(shù)據(jù)包，并回復(fù)一個隨機(jī)數(shù)。

第三步，客戶端收到服務(wù)器的ACK 數(shù)據(jù)包后，再次向服務(wù)器發(fā)送一個ACK數(shù)據(jù)包，表示客戶端也收到了服務(wù)器的回復(fù)，并驗(yàn)證服務(wù)器回復(fù)的隨機(jī)數(shù)是否正確。如果正確，TCP連接就建立成功了。

這個握手過程是為了確保通信雙方之間的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?。通過這三次握手，雙方可以互相確認(rèn)對方是否準(zhǔn)備好建立連接，以及雙方的序列號和確認(rèn)號等信息。只有在雙方都確認(rèn)建立連接之后，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。TCP協(xié)議也有擁塞控制機(jī)制，可以避免網(wǎng)絡(luò)擁堵。TCP協(xié)議通常用于需要可靠傳輸?shù)膽?yīng)用，如網(wǎng)頁瀏覽、數(shù)據(jù)發(fā)送和文件傳輸?shù)取?/p>

UDP協(xié)議是一種無連接的協(xié)議，它不提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸和錯誤檢測機(jī)制。UDP 協(xié)議沒有建立連接和斷開連接的過程，數(shù)據(jù)包直接發(fā)送到目的地。因?yàn)闆]有連接建立和擁塞控制，UDP 協(xié)議的傳輸速度比TCP快，但是在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或數(shù)據(jù)包丟失的情況下容易造成數(shù)據(jù)的丟失或者亂序。UDP 協(xié)議通常用于實(shí)時通信應(yīng)用，如消息傳輸、實(shí)時聊天、音視頻通話和游戲等。

HL7（Health Level Seven）是一種用于醫(yī)療信息交換的協(xié)議。它定義了一系列規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，用于醫(yī)療信息系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸和交換。HL7 協(xié)議包括消息格式、數(shù)據(jù)元素、編碼方式、傳輸方式等多個方面的規(guī)范，其中最重要的是消息格式。HL7消息采用文本格式，以消息段（Segment）為單位進(jìn)行組織。每個消息段代表著不同的信息元素，如患者信息、醫(yī)囑信息、診斷信息等。消息段中包含了一系列的字段（Field），每個字段代表著不同的屬性，如姓名、性別、年齡，病史等。每個字段可以包含一個或多個組件（Component），每個組件代表著更具體的信息，如患者姓名的姓和名。每個組件又可以包含一個或多個子組件（Sub-component），以進(jìn)一步細(xì)化信息。HL7協(xié)議的主要目的是實(shí)現(xiàn)不同醫(yī)療信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，以促進(jìn)醫(yī)療信息的共享和流通，從而提高醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和效率。通過HL7 協(xié)議，醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室等醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間以及實(shí)驗(yàn)室與檢驗(yàn)醫(yī)療設(shè)備間，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確和安全的傳輸和交換。此外，HL7 協(xié)議還能支持不同操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，具有良好的可擴(kuò)展性和可定制性。在滿足該協(xié)議的條件下，檢驗(yàn)設(shè)備通訊主要滿足發(fā)送檢驗(yàn)結(jié)果和獲取樣本申請信息兩個功能[3]。檢驗(yàn)醫(yī)療設(shè)備在檢驗(yàn)結(jié)果完成時主動發(fā)送檢驗(yàn)結(jié)果（或者質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)信息）到LIS 系統(tǒng)，ORU^R01 消息只要用來傳輸實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及一些質(zhì)控結(jié)果，LIS 系統(tǒng)的服務(wù)端口收到檢驗(yàn)結(jié)果后回復(fù)確認(rèn)信息，在HL7 協(xié)議中ACK^R01 消息主要是用來對ORU^R01 消息響應(yīng)，對收到的信息給予確認(rèn)，該發(fā)送檢驗(yàn)結(jié)果過程示意圖如圖2。

圖2 發(fā)送檢驗(yàn)結(jié)果圖

從LIS 服務(wù)器獲取樣本申請信息，檢驗(yàn)設(shè)備讀取到條碼信息后詢問通過端口詢問LIS系統(tǒng)是否有檢驗(yàn)醫(yī)囑，在HL7協(xié)議中QRY^Q02通常被用來向LIS系統(tǒng)查詢樣本申請信息，LIS系統(tǒng)在收到該申請后，通過端口回復(fù)檢驗(yàn)醫(yī)囑信息，查詢結(jié)果返回信息用QRY^Q02、DSR^Q03 消息來標(biāo)識，QRY^Q02 標(biāo)識是否有所需的標(biāo)本申請信息，DSR^Q03消息則回復(fù)標(biāo)本信息的具體內(nèi)容，檢驗(yàn)設(shè)備收到回復(fù)信息后確認(rèn)信息的合理性和完成性，確認(rèn)成功回復(fù)確認(rèn)信息，回復(fù)確認(rèn)消息用ACK^Q03來標(biāo)識，整個申請信息的傳輸過程示意圖如圖3。

圖3 獲取樣本申請信息示意圖

3 Socket技術(shù)在醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室管理中的優(yōu)缺點(diǎn)

1）Socket技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：Socket技術(shù)具有高效率、可靠性強(qiáng)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。Socket技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)程序之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。這樣可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率和信息交換速度，為實(shí)驗(yàn)室節(jié)省大量管理時間。

Socket技術(shù)是一種簡單且用戶友好的技術(shù)。它不需要復(fù)雜的設(shè)置，用戶可以很容易地理解和使用。

由于Socket技術(shù)是基于TCP/IP協(xié)議的，具有可靠性高的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺的通信，不受硬件類型、操作系統(tǒng)類型的限制；由于Socket 技術(shù)的可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以根據(jù)應(yīng)用程序的特點(diǎn)，進(jìn)行靈活的擴(kuò)展，以滿足不同的應(yīng)用需求；由于Socket 技術(shù)的可靠性高，可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，大大提升了網(wǎng)絡(luò)通信的效率，從而極大地提高了實(shí)驗(yàn)室的管理能力。

2）Socket 技術(shù)的缺點(diǎn)：Socket 技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，例如Socket 技術(shù)使用TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通信，傳輸速度受到網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，其通信效率比較低，尤其在實(shí)時性要求較高的應(yīng)用中，會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降[4]；Socket技術(shù)使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，在傳輸過程中，若網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛?，從而影響系統(tǒng)的可靠性。Socket技術(shù)在數(shù)據(jù)安全方面并不完善，在傳輸過程中存在一定的數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險。

4 Socket技術(shù)在醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

1）提高效率。Socket技術(shù)可以有效地提高醫(yī)院檢驗(yàn)科醫(yī)療設(shè)備的管理效率，相比與傳統(tǒng)的串口模式，Socket 技術(shù)的應(yīng)用可以通過網(wǎng)絡(luò)把多臺設(shè)備統(tǒng)一監(jiān)控，統(tǒng)一管理，突破了串口設(shè)備的限制[5]。

2）實(shí)現(xiàn)自動化操作。Socket技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)科設(shè)備的自動化操作，通過Socket 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備雙向控制，實(shí)現(xiàn)醫(yī)囑的自動下發(fā)，結(jié)果自動匹配回傳，提高檢驗(yàn)科的工作效率。

3）改善管理水平。Socket技術(shù)可以有效地改善檢驗(yàn)科設(shè)備的管理水平[6]，通過Socket技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)，從而可以及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障，顯示報(bào)警信息[7]，提高醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的管理水平，提高醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行的安全性。

5 結(jié)論

Socket 技術(shù)作為一種基于TCP/IP 協(xié)議的通信技術(shù)，在醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備有著重要的應(yīng)用，可以有效地提高醫(yī)院檢驗(yàn)科的工作效率，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的自動化操作，改善醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的管理水平，提高安全性。但是，Socket技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，例如通信效率較低、網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)故障會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋虼?，在?shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境，采取合理的技術(shù)方案，最大限度地發(fā)揮Socket技術(shù)的優(yōu)勢，以滿足醫(yī)療檢驗(yàn)設(shè)備的需求。