HL7信息传输技术的研究与实现服务器的构建.docx

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HL7信息传输技术的研究与实现服务器的构建

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题目：

HL7医学信息传输技术的研究与实现——服务器的构建

学生姓名：

xxxxxxxxx

学号：

xxxxxxxxx

专业：

xxxxxxxxx

班级：

xxxxxxxxx

指导教师：

xxxxxxxxx

HL7医学信息传输技术的研究与实现—服务器的构建

摘要

随着信息技术和网络技术的飞速发展，共享医疗数据以及医疗信息系统可操作性互联的需求显得更为迫切，所以建立统一的医疗信息标准已成为世界性趋势。

HL7（HealthLevelSeven）医学信息标准，已成为美国公认的医学信息标准，美国约90％医院的医学信息相关设备和医疗信息系统正是基于HL7标准建立的。

而且在英国、德国等发达国家，HL7标准也逐渐被大众接受和认可。

经过二十多年的快速发展，HL7已经成为了一个国际化的技术标准，同时在国际舞台上发挥的重要作用。

论文正是基于HL7医学信息标准的良好发展前景而展开论述的，其中着重介绍了HL7标准以及其相关信息，在此基础上着重研究了HL7信息传输服务器的搭建，从而实现服务器和客户端的连接和信息传输。

由于种种原因，我国医疗信息系统还在使用不同的技术标准，这严重阻碍了各医疗信息系统之间的通信互联和信息共享。

加快HL7标准的推广，不断完善客户端和服务器之间通信传输，进一步和国际发展接轨对我国医疗信息产业的未来将会有很大的帮助。

本次设计的服务器是基于Eclipse软件开发环境，运用Java语言进行编程，采用SWTDesigner插件构建服务器界面，实现了基于HL7标准的信息传输服务器平台的搭建，最后通过HL7MessagingWorkbench对服务器和客户端之间的消息传输功能进行测试。

服务器实现的主要功能是首先对客户端的连接请求进行监听；其次为双方的通信提供端口；再次可以接收客户端发送的HL7消息；最后向客户端回复确认消息。

关键词：

HL7标准；消息传输；Java语言；多线程

ResearchandImplementationoftheHL7MedicalInformationTransmissionTechnology–ConstructionofServer

Abstract

Withtherapiddevelopmentofinformationtechnologyandnetworktechnology,thesharingofmedicaldataandmedicalinformationsystems’operabilityisbecomingmoreurgent.Soaunifiedstandardofmedicalinformationhasbecomeaworldwidetrend.HL7medicalinformationstandardhasbeengenerallyacceptedintheUnitedStatesasastandardoftheircountry’smedicalinformation,medicalinformation-relatedequipmentsandinformationsystemsin90%hospitalareapplyingHL7standardintheUnitedStates.MoreoverinBritain,Germanyandanyotherdevelopedcountries,theHL7standardhasgraduallybeenacceptedbythepublic.Afterseveralyearsofdevelopment,HL7hasbecomeaninternationaltechnicalstandardandwillplayanimportantroleintheinternationalarena.

ThepaperisbasedonthegoodprospectsforthedevelopmentoftheHL7medicalinformationstandard.ItfocusesontheHL7standardanditsrelatedinformationandonthisbasisitalsofocusesonthestructuresoftheHL7informationtransmissionservertoachievetheconnectionandinformationtransmissionbetweentheclientandserver.Fordifferentreasons,ourhospitalinformationsystemsareusingdifferenttechnicalstandards,whichhaveaseriousimpedimenttothemedicalinformationsystems’interconnectivityandinformationsharing.AcceleratingthepromotionoftheHL7standardandconstantlyimprovingtheclientandserver’scommunicationsandfurtherintegratinginternationaldevelopmentwillbegreathelpfultoourcountry’smedicalinformationindustryinthefuture.

TheserverisbasedontheEclipsedevelopmentenvironment.UsingtheJavaprogrammingandbuildingserverinterfacewithSWTDesignertobuildtheserverplatformwhichbasedontheHL7standardandfinallyadoptingtheHL7MessagingWorkbenchtotesttheserverandclientmessagetransmissionfunction.Themainfunctionoftheserverimplementationisthatfirstofalllisteningforclientconnectionrequisition;secondlyprovidingthecommunicationportsbetweenbothsides;againreceivingtheHL7messagewhichsentbytheclientandfinallyreplyingthemessagetotheclient.

Keywords:

HL7standard;Messagetransmission;Javalanguage;Multi-threaded

目录

摘要I

AbstractII

第一章引言1

1.1课题研究背景1

1.2医学信息标准以及相关规范1

1.2.1HL7标准1

1.2.2DICOM标准1

1.3HL7标准应用的现状2

1.3.1HL7标准在美洲应用的前景2

1.3.2HL7标准在欧洲应用的前景3

1.3.3HL7标准在中国应用的前景4

1.4论文结构5

第二章HL7V2标准7

2.1HL7V2标准介绍7

2.2HL7V2标准的内容与组成7

2.3HL7V2标准的消息结构8

2.4HL7V2标准的相关产品10

第三章基于HL7标准的消息传输12

3.1HL7消息传输的环境12

3.2HL7消息发送和接收的原则12

3.3HL7消息传输的要求13

第四章HL7传输服务器的开发14

4.1服务器开发环境14

4.2服务器开发所用的语言14

4.3服务器开发工具15

4.4服务器网络编程简介16

4.5服务器多线程简介16

4.6服务器多线程的实现方法17

第五章HL7服务器—HL7Server19

5.1服务器工作流程19

5.2服务器功能介绍20

5.3服务器搭建方法24

5.4测试HL7Server服务器27

第六章总结29

参考文献30

附录32

致谢35

第一章引言

一.1课题研究背景

当今，随着人们生活水平的大幅度提高，越来越多的人开始关注自身的健康，对医疗健康体制的认识也在不断加深。

尤其是近些年在SARS，甲流等突发性传染病的严重冲击下，人们对医疗信息交换的需求变得更加迫切。

由美国制定并进行推广的医疗信息交换标准HL7逐渐地登上了世界信息技术的大舞台。

HL7标准可以在不同的软件以及硬件的基础上运行，从而实现各个医疗机构间的信息传输与数据交换。

它属于一种应用在不同系统之间的数据传输协议，同时在医疗保健方面它的应用前景比较广泛，尤其是医院患者在进行转院的时候，涉及的电子病历的数据交换[1]。

对我国而言，各项现代化事业正在蓬勃发展，无时无刻都在创造着机会和挑战，HL7标准在我国的实施与推广将会是一个漫长而又曲折的过程，所以要不断地发展和完善自我，跟上时代浪潮才能在如此激烈的环境下求生存谋发展。

这一过程中，一定会出现各式各样的问题，只有通过共同努力，把理论和实践相结合，加快步伐，才能把我国建设成为医疗信息大国。

一.2医学信息标准以及相关规范

一.2.1HL7标准

HL7组织成立于1987年，是制定医疗信息交换标准的国际组织，而且是美国国家标准学会（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）批准了的少数在卫生领域专业的标准发展组织，从美国的独立开发到现在已经有27个国家和地区的50多个工作组参与到其中。

工作组下设技术委员会和特殊技术小组。

HL7标准致力于建立医学信息交换、管理和集成，从而促进医疗机构信息的普及，提高医疗保健服务的效率。

HL7标准建立的表决机制可以满足ANSI的要求，当下HL7关注的是医疗保健行业目前的需求，通过努力以确保其与美国和国际标准制定活动的标准保持一致。

正是这些机制的不断开发，才确保了HL7标准的不断发展和进步。

一.2.2DICOM标准

DICOM（DigitalImagingandCommunicationsinMedicine）是医学数字图像通信和交互的通用标准。

1982年，由于各种医疗图像设备不能交换信息，美国放射学会（AmericanCollegeofRadiology，ACR）和国家电气制造商协会（NationalElectricalManufacturersAssociation，NEMA）决定共同成立名为ACR-NEMA的委员会，努力发展医疗图像设备之间通信的规范，并在1985年和1988年连续发表两个规范集即ACR-NEMA1.0与ACR-NEMA2.0。

然而由于技术还不够成熟，这些规范没有被业内认可。

但是这一系列的动作引起人们和许多想要加入通用电气公司的世界知名医疗成像设备制造商的关注。

最后在1993年，该组织终于发布了一套统一的规范，正式命名为DICOM3.0规范。

与此同时大量的供应商和组织立即宣布采用该规范。

DICOM标准同时吸引了来自全球各地的人才，从不同的专业角度加深了DICOM标准的范畴，并逐渐演变成今天蓬勃发展的局面。

DICOM标准已经在美国、欧洲各国以及日本等发达国家和地区迅速发展并列入国家标准。

在中国，DICOM标准也逐渐成为医疗影像国际规范。

DICOM标准已成为用于国际医疗影像设备之间图像通信和交流的重要准则[2]。

一.3HL7标准应用的现状

一.3.1HL7标准在美洲应用的前景

HL7标准提高了识别和跟踪急性传染病并监测其发展趋势的水平,以及面对有可能发生的生物恐怖主义以及其他问题的实时响应能力。

现在以美国的国家信息基础设施为例来介绍HL7在美洲大陆的应用现状。

在美国基于HL7标准的医疗机构主要有以下几个：

1.国家疾病控制系统（NEDSS）

美国卫生署和人类服务部提出由国家疾病监测系统用基于HL7标准的方法解决公共卫生监测和监控系统到临床信息系统的发展问题。

通过提供一个统一标准的方法来收集和提供和健康相关信息。

这个系统将是能够提高识别和跟踪急性传染病以及疾病监测的国家发展趋势和应对生物恐怖袭击的有力保证。

系统的功能主要分为这几个方面：

◆支持数据输入和网络管理。

◆接收、发送和处理相应的医学信息。

这些消息主要包括国家公共卫生领域的内容。

◆集成整合的数据库。

◆支持进行数据转换，数据输入和输出的功能，还可以查询和支持XML消息和HL7

消息的双向转换。

◆应用软件是一个基于组件的可以实现面向对象和跨平台等许多功能。

◆提高对用户需求进行统计分析的效率而且结合地理信息系统和其他系统来显示信

息。

◆构建公共卫生人员的共享目录。

◆确保系统的安全性政策。

2.国家卫生信息基础建设（NII）

国家信息基础建设计划是美国政府基于信息基础设施方面的发展战略。

美国政府在1993年9月宣布将实施能够永久改变国民的生活、工作和通信方式的国家信息基础发展战略，并同时公布了国家信息基础设施行动议程，希望以此加强人们的健康意识，提高工作效率，改善人民生活环境。

由通信技术、计算机、网络数据库和许多消费电子产品组成的NII提供了高速的，多功能的网络平台。

值得一提的是这个网络可以将图像、声音、文字等信息发送到各个机构和家庭，使信息实现双向流通。

据报道整个计划将耗时20年，总投资达到2000亿美元。

其中发展医疗信息化基础设施主要集中在以下几个方面：

◆信息标准（MedicalInformationStandards）

◆个人身份识别（UniquePersonalIdentification）

◆发展医疗信息模型（ModelDevelopmentforHealthcare）

◆国家机密和个人隐私（Statesecretsandpersonalprivacy）

◆医务信息库（HealthDataRepositories）

◆电子病历系统开发（Computer-basedPatientRecordSystemDevelopment）

◆计算机医疗实验室开发（HealthCareComputerLaboratoryDevelopment）

◆新一代医疗技术和系统开发（medicaltechnologyandsystemsdevelopment）

◆地域性健康试验系统的发展（Thedevelopmentoftheregionaltrialsystem）

一.3.2HL7标准在欧洲应用的前景

在西欧各国中，英国和法国的医疗技术水平相对较高，下面就以英国为例介绍一下HL7标准在欧洲大陆的应用现状。

在英国初级卫生保健体系和初级卫生保健系统里，CIS（ClinicalInformationSystem）即临床信息系统已发展得非常完善了，从1997年的报告来看，英国共有20多个医疗信息系统制造商，市场结构相对稳定。

英国的医疗保健系统里的小部分按照CENTC251标准来执行，而更多的一部分则遵循的HL7标准，如托克斯公司和麦克森公司。

纵观英国医疗信息技术发展历史，英国的卫生信息政策始于1992年，命名为NHS：

NationalHealthcareServices即国家卫生服务。

2001年3月，国家机构NHS通过英国政府发出了面向21世纪医疗保健信息技术白皮书，同时制定了英国医疗信息化建设的时间表，并确立了医疗信息交互的标准为HL7[3]。

白皮书分为以下部分：

◆英国国家卫生服务（NHS）

◆信息技术和管理策略（M＆T）

◆信息管理与信息技术基础（IM＆N）

◆NHS的数据和信息技术标准（DataandITSunwards）

◆NHS的组织机构代码（OrganizationCodes）

◆国家电子信息（NationalElectronicMessages）

◆安全性和保密性（SecurityandConfidentiality）

◆家庭医生认证系统（GPAccreditationSystem）

一.3.3HL7标准在中国应用的前景

谈到中国HL7的发展，就一定要提到北京大学人民医院。

北京大学人民医院拥有始建于1996年的首个大型医院信息系统（HospitalInformationSystem，HIS）。

近年来，随着现有制度建设的不断完善，医院正着力于建设医学图像传输处理系统（PictureArchivingandCommunicationSystems，PACS）、实验室信息管理系统（LaboratoryInformationManagementSystem，LIS）、手术室信息管理系统（OperatingRoomInformationSystem，ORIS）、电子病历管理系统、临床护理基础上的信息管理系统，门诊信息管理系统等这些应用范围广的信息系统。

在这些系统的建设过程中，我们选择了通过HL7技术进行系统集成的优秀产品。

首批试点的是PACS系统联网，目前已进入实际测试阶段。

这是HL7应用程序进行扩展技术应用的第一次尝试。

国内传统的构建方法主要是依靠大的公司开发，延缓了医院HIS建设的发展步伐。

HIS和PACS、LIS系统联网，主要用直接打开对方数据库进行写入和读取的操作方法。

这种方法有许多缺点，尤其当系统处在大量访问的情况下非常危险。

HL7一体化是打造成为国际HIS的发展趋势。

国内的HIS技术已经具有国际先进水平，但会发展的步伐缓慢，相信通过专业化可以进一步改善现在的状况。

因此，信息集成化将成为未来医疗信息技术的主流趋势。

目前，HL7V3和电子病历标准的实施已经在世界范围内开始。

美国医疗保健信息和管理系统协会和北美放射学会共同组成了IHE（IntegratingtheHealthcareEnterprise）、CIS（ClinicalInformationSystem）。

HL7、IHE、DICOM紧密合作，并代表国际HIS建设整个卫生保健信息技术产业的基本框架。

我们正紧跟国际发展趋势，探索符合中国特色的国际标准医疗信息化的道路。

从IHE定义的放射信息系统的基本流程中，结合我们的应用需求进行修改。

一般国外同时会把管理信息系统的开发整合与医疗设备的集成结合起来。

而我们的PACS系统大多包含了RIS（RadiologyInformationSystem）。

所以我们国家的HIS和PACS系统集成主要体现在HIS和RIS的整合上[4]。

根据实际的业务流程，在基于HL7标准的前提下，设计过程如下：

◆患者入院后，将患者信息录入到RIS系统中

◆输入医嘱，并发送到RIS系统预约放射科检查

◆如果取消检查，发送信息到RIS系统

◆患者在放射科做检查的费用，自动开始进行医疗机构的定价

◆同步药物和检查两个系统的价目表。

HL7的实施机制是“触发事件”。

例如，医生对入院患者进行X射线检查时，护士进入HIS系统使医嘱的事件被触发，在系统内产生消息，并通过处理后把患者的X射线预约任命为RIS系统。

该系统已成功通过实验室的测试，正准备在各个试点运行。

一.4论文结构

从前面的介绍中可以看出HL7标准已经具有了相当大的影响范围，该标准先后为世界五大洲的20多个国家和地区所认可。

作为国际医疗信息交换的重要标准，HL7一定会在未来的医疗信息技术发展建设和各医疗机构信息系统建设方面发挥重要作用。

本次设计基于HL7标准研究医疗信息传输，在此基础上构建医疗信息服务器HL7Server。

论文以服务器搭建为核心，主要分为六章内容：

第一章绪论

主要介绍课题背景和HL7标准的现状和发展。

第二章HL7V2标准

详细介绍HL7标准的内容、消息组成的结构以及现市场上和HL7标准相关的产品。

第三章基于HL7标准的消息传输

主要介绍HL7消息传输的环境和发送、接收HL7消息的过程。

第四章基于HL7标准信息传输的服务器构建

介绍服务器开发环境、开发语言以及实现服务器功能的网络编程、多线程。

第五章HL7服务器—HL7Server

介绍服务器工作流程，服务器功能和搭建服务器的具体方法以及用MWB测试程序。

第六章总结

总结HL7标准的发展前景和论文的整体框架结构以及设计中的不足。

第二章HL7V2标准

二.1HL7V2标准介绍

从最初HL7标准确立后，HL7组织参与范围逐渐扩大，除了HL7外部发展的现行标准，还开发临床病例文档研究，临床信息应用的界面集成，电子病历模型功能开发。

涉及几乎所有医疗保健领域的信息技术，开展了和ISO（InternationalStandardOrganized），ASTM（AmericanSocietyforTestingandMaterials），CEN（EuropeanCommitteeforStandardization）等发展组织之间的广泛合作。

自1987年HL7发布1.0版以来，2.0版本，2.1版本，2.2版本，2.3版本，2.3.1版本，2.4版本，2.5版也相继问世，目前正在被大众广泛使用的是HL7V2.6版。

当时HL7标准组织需要满足临床实验室改进修正案和实验室信息的电子交换要求，HL7组织在2007年1月批准，于2007年6月15日正式发布作为美国国家标准HL7的2.6版本。

二.2HL7V2标准的内容与组成

第一章介绍（Introduction）

本章阐述了HL7的简要概况，包括HL7组织的发展历史和HL7标准的简要说明以及使用范围等。

第二章控制（Control）

这章主要介绍的两个文件主要是​​CH02和CH02A，结构上包括HL7标准通信环境的基本概念，内容上包括消息，段，字段，消息分隔符，数据类型，消息构建规则，消息控制部分等。

第三章患者信息管理（PatientAdministration）

定义了例如触发事件和消息这些涉及患者管理的信息标准，以及添加或更新的患者的个人信息。

第四章医嘱录入（OrderEntry）

规定了涉及医嘱方面的触发事件和消息，用于需要得到医疗咨询/申请或执行医嘱的应用程序间相关信息的传输。

主要包括：

通用、饮食、药品、物品供应和疫苗这五个方面。

第五章查询（Query）

定义查询和响应的规则，并且可以自动地显示患者信息。

第六章财务管理（FinancialManagement）

定义了患者金融事务方面相关的触发事件和消息，并提供计费、收费、付款、调整和其他相关患者账目和应收账款的操作。

第七章观察报告（ObservationReporting）

介绍了在不同的计算机系统之间传输结构中的事务设置，与患者临床数据监测