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基于SOA的数字化医院医疗设备集成技术研究
作 者: 梁淑英
导 师: 饶若楠
学 校: 上海交通大学
专 业: 软件工程
关键词: 医疗设备 集成框架 SOA OSGi DICOM HL7
分类号: TP311.52
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 67次
引 用: 1次
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内容摘要
在临床医疗信息化早期,医疗信息系统HIS(Hospital Information System)侧重于临床诊疗流程、计费、物流等信息管理,数据主要来自人工录入,没有医疗设备整合的需求,设备本身也不在传统HIS的视野之内。随着临床医疗数字化需求的变化,整个医疗行业信息化的不断深入,信息共享需求的增长,医疗设备和HIS的整合成为数字化医院建设的一个亟待解决的问题。但是,医疗设备种类繁多、标准庞杂、很多老的设备不具备、或仅仅提供厂家独有的接口规范,而一个典型的医院往往有几十到成百台(套)设备,目前医院所应用的HIS系统,大都不具备将医学影像的存档与通信纳入其系统中的功能,占医院全部医疗信息量80%以上的影像信息没有得到充分的利用,尤其是各种(病)床边设备、移动检查设备、特别科室的诊疗设备仍然游离在传统信息系统框架之外。由于技术支撑能力及系统架构理念的局限,目前通常的解决方案是根据医疗服务企业的具体需求,由系统集成商或信息系统提供商提供一对一的设备接入或小规模的互操作整合,但这种方式使得设备之间及其与外部系统的整合代价高,并且难以维护、数据难以共享、可扩展性差,将进一步增加以后规模互联的难度,恶化信息孤岛问题。针对上述问题,本文在OSGi平台提供的即插即用的架构和机制基础上,设计并实现了一个基于SOA的医疗设备集成框架。该框架将传统上医疗设备与应用软件的紧耦合解耦,通过虚拟设备驱动机制,将一类在功能、性能、输入输出数据和控制机制上相同的物理设备抽象为一个虚拟设备,简化设备资源利用的复杂性,并把设备作为SOA的服务发布供应用软件调用与其他系统互联互通,集成进基于SOA的数字化医院中。同时,设备在运行中产生的数据,统一到国际医疗标准上(主要是DICOM和HL7标准),在数据层面上进行整合,减轻信息孤岛的问题。此外,本文还深入分析了DICOM通讯标准,进一步详细地介绍了DICOM网关功能中DICOM虚拟设备的设计与实现。最后,本文还从系统部署以及应用方面的角度,介绍了基于DICOM标准的PACS影像工作站测试系统的设计与实现,以及几种典型医疗设备在本集成框架下与PACS影像工作站系统、EMR以及CIS系统集成的应用场景,证明了本集成框架系统的可行性以及与传统的解决方案相比具有的优势之处。该集成框架已在上海市科委科技攻关专项项目(项目编号:06DZ15010)与上海坦瑞信息技术有限公司支持的数字化医院核心平台实验系统中应用,实现了数字化医院中的医疗设备与其他医疗信息系统的无缝集成,具有以下4个特点:(1)可重用、可扩展的应用接口;(2)与客户端互联的平台、语言无关性;(3)即插即用的可靠稳定运行平台;(4)基于标准数据格式的数据共享。
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全文目录
摘要 6-8 ABSTRACT 8-10 目录 10-13 插图目录 13-16 表格目录 16-17 第一章 概述 17-23 1.1 研究背景与选题意义 17-18 1.2 面临的问题 18-19 1.2.1 可行性问题 18 1.2.2 数据共享问题 18-19 1.2.3 可维护性和可扩展性问题 19 1.2.4 协同互操作性问题 19 1.3 国内外研究现状 19-21 1.4 本文主要工作 21 1.5 本文组织结构 21-23 第二章 相关技术 23-40 2.1 系统集成相关技术 23-26 2.1.1 点对点的集成方法 23 2.1.2 数据共享的集成方法 23-24 2.1.3 基于数据仓库集成技术的集成方法 24 2.1.4 基于Broker 的集成方法 24 2.1.5 基于中间件技术的集成方法 24-25 2.1.6 基于SOA 的系统集成技术 25-26 2.2 基于SOA 的设备集成技术 26-36 2.2.1 Jini 26-28 2.2.2 UPnP 28-30 2.2.3 OSGi 30-36 2.3 领域集成技术 36-39 2.3.1 DICOM 36-38 2.3.2 HL7 38-39 2.4 本章小结 39-40 第三章 框架设计 40-48 3.1 需求分析 40 3.2 体系结构 40-41 3.3 虚拟设备层(VIRTUAL DEVICE LAYER) 41-44 3.3.1 虚拟设备机制原理 41-42 3.3.2 虚拟设备机制设计 42-44 3.4 设备容器层(DEVICE CONTAINER LAYER) 44-46 3.4.1 虚拟设备及其驱动 44-45 3.4.2 设备管理 45 3.4.3 数据管理 45-46 3.5 服务适配层(SERVICE ADAPTER LAYER) 46 3.6 本章小结 46-48 第四章 框架实现 48-62 4.1 概述 48 4.2 系统实现环境 48-50 4.3 虚拟设备机制实现 50-55 4.3.1 初始化 50-51 4.3.2 设备接入 51-53 4.3.3 设备服务的调用 53-55 4.4 数据格式标准化 55-59 4.4.1 非标准设备数据转换成DICOM 格式 55-57 4.4.2 非标准设备数据转换成HL7 格式 57-59 4.5 OSGi 服务的扩展 59-61 4.5.1 分布式OSGi 模型 59-60 4.5.2 关键技术的实现 60-61 4.6 本章小结 61-62 第五章 DICOM 网关 62-78 5.1 概述 62 5.2 实现DICOM 标准及其应用关键要点 62-67 5.2.1 DICOM 标准的技术概念基础 62-64 5.2.2 DICOM 标准通讯的实现要点 64-67 5.3 DICOM 虚拟设备的设计及其实现 67-76 5.3.1 DICOM 虚拟设备的设计 67-68 5.3.2 DICOM 虚拟设备的实现 68-76 5.4 DICOM 网关的数据转发 76-77 5.5 本章小结 77-78 第六章 框架应用 78-86 6.1 应用背景 78 6.2 PACS 影像工作站系统的设计与实现 78-81 6.2.1 DICOM Viewer 的改进的MVC 架构 78-80 6.2.2 DICOM Viewer 的UI 系统优化 80-81 6.3 应用场景 81-84 6.3.1 应用场景一:设备与PACS 影像工作站的集成 82 6.3.2 应用场景二:设备与EMR 的集成 82-83 6.3.3 应用场景三:设备与CIS 集成 83-84 6.4 本章小结 84-86 第七章 全文总结 86-88 7.1 主要结论 86 7.2 研究展望 86-88 参考文献 88-91 致谢 91-93 攻读硕士学位期间的研究成果 93
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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