医院信息系统总体设计.ppt

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1、,第5章,医院信息系统总体设计,1/52,本章学习目标：,学时：2了解(占30%):基于网络平台的系统前后台的管理软件设计和系统门户的设计工具和方法。掌握(占30%):系统功能的模块设计方法。重点掌握(占40%):系统的数据结构分析、数据库设计的原则和方法以及HIS中数据仓库的运用。本章作业：描述建设和实施HIS的一般步骤。,第5章,2/52,本章主要内容：,5.1 系统设计5.2 数据库设计5.3 信息系统的服务器端与客户端应用,第5章,3/52,5.1 系统设计,5.1.1 系统总体结构设计定位 5.1.2 系统功能分析5.1.3 系统功能模块5.1.4 HIS的数据挖掘,4/52,目,第

2、5章 第1节,5.1.1 系统总体结构设计定位,1.HIS系统的结构现代医院信息系统体系结构的选择基本上是组合式的,按照用户的需求和若干系统优化的原则，把系统划分成物理上和结构上相对独立的子系统；它们有健壮的系统特性，但在逻辑上又属于同一个大系统，在宽带网、高性能服务器和一体化软件平台的支持下，可使子系统之间实现无缝的数据交换和功能调用。,5/52,目,第5章 第1节,2.系统开发环境和运行环境选择系统开发环境和运行环境选择要考虑以下3个问题：a.HIS的技术平台与开发工具b.HIS的网络架构c.信息系统的软件结构采用多层分布式体系结构（包括C/S两层结构、B/S两层结构、“客户层/中间层/数

3、据层”三层结构等）。,5.1.1 系统总体结构设计定位,6/52,目,第5章 第1节,(1)HIS的技术平台与开发工具1)技术平台：技术平台是指系统的软件支撑环境，包括网络操作系统、数据库系统、客户机操作系统。网络操作系统通常为Windows NT、Windows 2000 Server、Linux等；数据库系统通常为SQL Server 2000、Oracle、SyBase、DB2、Cach等；客户机操作系统通常为Windows 98、Windows 2000 Professional。,5.1.1 系统总体结构设计定位,7/52,目,第5章 第1节,2)开发工具：常用的开发工具有MS Vi

4、sula C+、MS Visual Basic、MS C#、Delphi、PowerBuilder、Oracle Developer、Java、.Net、PHP等。3)数据接口：数据接口可采用BDE、DAO、ADO+OLE DB等，其中ADO+OLE DB为微软公司主推的产品，已成为主流。,5.1.1 系统总体结构设计定位,8/52,目,第5章 第1节,(2)HIS的网络架构HIS的通信技术组成部分，HIS的主干网络采用光纤宽带网技术，HIS局域网采用数字交换技术，远程医疗的主要通信方式采用卫星、无线通信技术，医生工作站则采用固定联网和移动通信技术。HIS内网与外网络联结的架构方式，通过防火墙

5、外联城域网（或Internet）。参见书130、131页的相关示意图。,5.1.1 系统总体结构设计定位,9/52,目,第5章 第1节,(3)信息系统的软件结构采用多层分布式体系结构（包括C/S两层结构、B/S两层结构、“客户层/中间层/数据层”三层结构等）。同时为了比较好地解决由于系统改造提升或引进新子系统带来的诸如异构数据库、操作系统等问题，引入信息系统集成平台。参见书132页的相关示意图。,5.1.1 系统总体结构设计定位,10/52,目,第5章 第1节,1.门急诊管理系统业务概述虽然各医院的管理模式有所区别，但门诊的业务流程却极为类似。病人在就诊的第一步即进行身份登记，系统可以采用发放

6、诊疗卡的方法，把卡内号码作为病人在医院的唯一标识。身份登记后进行挂号，等候医生诊治。医生为病人诊病有询问病人病情、体检、诊断、开具门诊医嘱等环节，病人根据医嘱前往收费处交费，根据需要病人完成检查、检验、治疗和手术等诊疗过程。,5.1.2 系统功能分析,11/52,目,第5章 第1节,2.门急诊系统各业务流程细分及功能分析病人的就诊过程可以分解为（发卡）挂号分诊、诊室叫号接诊、收费、发药、标本处理等5个环节（子系统）。(1)门诊挂号、分诊流程图示分析,5.1.2 系统功能分析,12/52,目,第5章 第1节,5.1.2 系统功能分析,13/52,目,第5章 第1节,(2)接诊在医生诊室接诊，首先

7、确认医生在当天的门诊医生出诊排班计划表中后，在候诊队列中选择头名病人，叫号，对已叫号但还未进人诊室的病人再次进行提醒。病人进人诊室后，即开始就诊过程。医生诊病后输人处方、检验、检查、治疗等各种申请单，书写病历。参见书135页的图5-11医生接诊流程示意图。,5.1.2 系统功能分析,14/52,目,第5章 第1节,(3)门诊收费病人就诊后即前往收费处交纳应付费用，同时流程中必须支持手写处方、检验单、检查单、治疗单和手术单的病人缴费要求，还应支持病人退费的要求，流程见书135页图5-12门急诊收费流程示意图。,5.1.2 系统功能分析,15/52,目,第5章 第1节,(4)药房发药病人缴费后，药

8、房可自动（也可手动选择）打印电子处方单（或称为发药单），药剂人员配完药后通过屏幕显示的方式提醒病人前来取药。病人取药时，药剂人员把配好的药品与病人提供的诊疗通知书核对无误后把药品交给病人，完成发药工作，同时相应的病人信息在屏幕上消失。流程见书136页图5-13发药流程示意图。,5.1.2 系统功能分析,16/52,目,第5章 第1节,(5)标本采集在医生诊室生成的电子检验单信息，经交费确认后，在门诊标本提取处将电子验单的内容打印标签或条形码，然后提取患者的标本，将标签或条形码粘贴在标本容器上，交检验科室进行检验处理。检验科室读取标本容器上的条形码或标签，找到与标本对应的电子验单，对标本进行检测

9、、检验。此外，门诊医生可在系统上查询电子验单的信息及检验结果。给病人指定时间去索取检验结果报告，流程见书137页图5-14标本采集流程示意图。,5.1.2 系统功能分析,17/52,目,第5章 第1节,5.1.3 系统功能模块,基于上述的门急诊管理系统的业务流程功能分析，该系统应具有下图所示的功能模块：,18/52,目,第5章 第1节,1.门急诊挂号模块门急诊挂号的主要功能是完成门诊患者挂号信息的登记以及相关的报表统计与查询的工作。它包括：预约挂号、现场挂号和分诊等流程。主要子功能：系统维护功能 挂号、退号功能 分诊功能 科室报表。,5.1.3 系统功能模块,19/52,目,第5章 第1节,5

10、.1.3 系统功能模块,2.门诊收费模块主要子功能：系统功能 收费操作功能 查询功能 科室报表功能3.药房发药模块 药房发药主要完成对处方的配药、发药、退药等业务操作及对工作量统计的处理。主要子功能：系统维护功能 药品操作选择功能 查询功能 科室报表功能,20/52,目,第5章 第1节,4.医生诊室模块主要子功能：维护功能 患者管理功能 查询功能 系统功能。5.标本采集模块主要功能：根据医生初诊需要，填写电脑技诊验单，交患者进行相关检验，转入技诊子系统。复诊，医生可以查询检验结果作出诊断。,5.1.3 系统功能模块,21/52,目,第5章 第1节,5.1.4 HIS的数据挖掘,随着医学信息技术

11、的发展，以病人为中心，以电子病历为基础的第三代医院信息系统正日益完善，电子病历不仅包括了病人纸张病历的全部内容，而且储存了病人的全部医疗信息，包括病人病史、各种检验检查的诊断以及各种诊疗内容等资料，形成海量的数据库。如何从这些数据中提取对单位决策分析有用的信息，是医院决策管理人员所面临的一个课题。人们逐渐尝试对OLTP的数据进行再加工，形成一个综合的、面向分析的环境，以便更好地实现知识提取、数据挖掘和决策支持。,22/52,目,第5章 第1节,1.数据挖掘数据挖掘DM(Data Mining)技术是近年来新兴起的信息技术，已成为数据分析和决策支持分析的一个重要手段。数据挖掘也称为数据库中的知识

12、发现(Knowledge Discovery in Database，KDD)，是从大量数据中提取出可信、新颖、有效并能被人理解的模式的高级处理过程。一般在研究领域中，称之为数据库中的知识发现，在工程领域则称之为数据挖掘。数据挖掘技术的目标就是要智能化和自动化地将数据转换为有用的信息和知识。数据挖掘技术包括三个主要部分:算法和技术、数据、建模能力。,5.1.4 HIS的数据挖掘,23/52,目,第5章 第1节,2.常用数据挖掘技术：统计分析类 以统计模型、数学模型分析描述数据的统计特征；知识发现类 神经网络、决策树、遗传算法、规则发现、关联顺序等；文本挖掘和Web挖掘类 非结构化信息和互联网上

13、信息的挖掘算法；其他 分类系统、可视化系统、空间数据挖掘（GIS支持）、分布式数据挖掘（基于分布式数据库的）、粗糙集理论。,5.1.4 HIS的数据挖掘,24/52,目,第5章 第1节,3.常用的数据挖掘工具有：SQL 2000中的Analysis Services、Excel中的IDA。“Analysis Services”是SQL Server 2000中的一个高效能工具，它有两个重要的功能：1）建立和使用数据仓库（Data Warehouse）。2）进行数据挖掘（Data Mining）。,5.1.4 HIS的数据挖掘,25/52,目,第5章 第1节,4.数据挖掘包括以下步骤：预处理数据

14、 搜索或选择模型 评价输出结果生成结果报告和解释结果报告。,5.1.4 HIS的数据挖掘,26/52,目,第5章 第1节,5.2数据库设计,5.2.1 数据库设计简述5.2.2 数据库需求分析5.2.3 数据库设计及使用工具5.2.4 数据库仓库的构建,27/52,目,第5章 第2节,5.2.1 数据库设计简述,信息系统归根结底是数据处理系统，它是以数据库为核心的，它必须面对三个基本要求：海量的数据存储、准确快速的数据检索和查找、安全高效的数据维护。这些都要求数据库的数据结构有合理的设计。从工程设计的角度出发，数据库设计的过程分成3个性质不同的主要阶段：概念设计逻辑设计物理实现。医院信息系统的

15、数据库设计是根据HIS的需求，通过对HIS的数据建模，进而设计HIS数据库的逻辑模型，最后建成HIS数据库。,28/52,目,第5章 第2节,1.医院信息的特点：(1)种类繁多(2)数据量大，取值范围广(3)数据利用率高(4)存放分散(5)实时性强。所以，在医院信息处理过程中必须符合及时、准确、适用和通畅的要求。2.门急诊子系统用户特点：病人数量多，病人种类多。因此，在数据库需求分析中必须注意在其中运作的数据元素的交织关联的关系。,数据库需求分析,29/52,目,第5章 第2节,数据库概念设计及使用工具在数据库需求分析的基础上，通过数据建模，建立表达现实世界环境的数据模型，它包含对象以及它们之

16、间的相互关系。在概念设计阶段：第1步就是调查用户对数据库的使用要求；第2步是进行数据分析；第3步是概念结构设计。在进行概念设计时，通常使用实体-关系图（E-R图）进行实体抽象分析。参见下页的医院员工、病人、处方的E-R图。,5.2.3 数据库设计及使用工具,30/52,目,第5章 第2节,5.2.3 数据库设计及使用工具,31/52,目,第5章 第2节,2.数据库逻辑结构设计及方法将数据库概念模型转换为数据库逻辑结构，实现了从实体到逻辑模型的映射，确保了当两个或更多的表合并时，实现表之间的关系，称这个过程为数据库逻辑结构设计。逻辑设计阶段包含识别记录类型(本质上来讲是实体到表的映射)，识别记录

17、中的字段(列和数据类型定义等)，识别任意数据相关性，标准化数据库和识别关键字等主要任务。在进行逻辑结构设计时，通常将实体-关系图进行实体到表的转换。,5.2.3 数据库设计及使用工具,32/52,目,第5章 第2节,3.数据库结构的实现 在进行完整数据库的逻辑设计以后，就是数据库的物理设计，或叫做数据库的物理实现。物理设计首先是根据设计的数据库的结构和以后的数据量、查询和更新的频率来决定选用哪个数据库管理系统，如：Microsoft SQL Server、Oracle、IBMDB2和SYBASE等。然后根据具体的数据库管理系统来完成数据库的物理实现。,5.2.3 数据库设计及使用工具,33/5

18、2,目,第5章 第2节,数据仓库与医院信息系统中的OLTP、OLAP和DSS(1)数据仓库的概念数据仓库是面向主题的、综合的、不同时间的、稳定的数据集合，用于支持经营管理中的决策制定过程。也就是说，数据仓库是一个处理过程，该过程从历史的角度组织和存储数据，并能集成地进行数据分析。数据仓库除了具有传统数据库管理系统的共享性、完整性、数据独立性外，还具有一致性、面向主题、历史性、只读性等特征。,数据库仓库的构建,34/52,目,第5章 第2节,(2)医院信息系统的OLTP、OLAP和DSS三层结构模型HIS对信息流的处理，可抽象为三个基本层次，即业务系统层、知识管理层和决策支持层。第一层是联机事务

19、处理（On-Line Transaction Processing,OLTP），从信息流的角度讲，这一层次子系统的主要作用是全面地收集信息，信息的收集应该是最小粒度的，为以后建设上两个层次的子系统奠定基础。从HIS建设的先后顺序上，应当首先建设这一层次子系统。从面向的用户角度来说，OLTP面向医院窗口部门，为病人（顾客）服务，用于事务处理和简单的查询，要求实时性强；从系统的信息处理角度看，主要任务是采集数据，要求信息的来源广泛、全面。,35/52,目,第5章 第2节,第二层是联机事务分析（On-Line Analysis Processing,OLAP）。OLAP将面向管理和市场，为管理者服务

20、，用于较复杂的数据分析；从数据的内容和类型来说，OLAP管理大量历史数据，提供汇总和聚集机制，数据粒度较大；从信息处理功能看，OLAP用于分析数据，通过数据挖掘，支持知识发现，并找出隐藏的模式和关联，构造分析模型，进行分类和预测，并用可视化工具提供分析结果。,数据库仓库的构建,36/52,目,第5章 第2节,第三层是决策支持（Decision Support System,DSS），DSS的设计目标是通过建立基于数据仓库的OLAP和数据挖掘，实现对面向主题的就某领域问题趋势做出未来的预测，以便决策者能够根据大量事实数据进行正确的决策和判断。,数据库仓库的构建,37/52,目,第5章 第2节,(

21、3)DSS的新技术数据仓库和OLAP技术及数据采掘技术为克服传统DSS存在的问题提供了技术上的支持。目前数据仓库在HIS中的应用可以说是大势所趋，以病人为中心对门诊、住院、急诊等主题进行数据分析、趋势预测的应用，以管理为中心对库房、核算、财务、人事等领域进行数据分析、趋势预测的应用，都将有可能在数据仓库（Data Warehouse，DW）上用数据挖掘（Data Mining，DM）方法实现。,数据库仓库的构建,38/52,目,第5章 第2节,2.HIS中数据仓库的设计原则(1)数据采集原则：数据的采集需经过校验数据、数据清洗、转换数据等步骤。设计数据仓库系统通常都需要对业务数据库的原始数据进

22、行采集，把数据从业务数据库系统中迁移到数据仓库系统中。,数据库仓库的构建,39/52,目,第5章 第2节,(2)体系结构原则 以一所大型综合医院HIS的综合查询子系统设计体系结构为例来说明：采集进入数据仓库的数据分别来自不同的业务数据库，这些数据都通过DTS(Data Transformation Services，数据传输服务)进行数据验证、数据清洗、数据转换从而使数据达到高质量，有价值，然后将这些数据插入到根据主题需要而设计的事实表中；数据采集部分是通过开发人员编写的DTS包在每天0时自动执行采集任务，事实表所采集的范围由主题确定，如门诊主题可包括门诊收费、门诊医生效益、门诊医生工作量、门

23、诊医疗质量、门诊挂号、门诊西药处方、门诊中草药处方、门诊中成药处方、门诊其他项目收费等等。,40/52,目,第5章 第2节,(3)DTS包设计原则：应针对每个主题设计一个采集数据的DTS包，然后最终组成一个自动执行的包，执行周期设置为每天凌晨0时，需要强调的是在采集门诊住院数据之前需要对作为数据仓库维表的字典表数据进行同步，因为事实表的维度字段与维表存在外键关系。为了避免插入数据时外键冲突，对维表数据必须及时同步。,数据库仓库的构建,41/52,目,第5章 第2节,3.建造数据仓库的开发过程(1)确定主题，明确管理对象的可描述属性(2)定义事实数据表和元数据表（维度表）(3)数据的加载（抽取筛

24、选、清理、综合）(4)数据分析、知识挖掘,数据库仓库的构建,42/52,目,第5章 第2节,4.数据仓库的一般结构(1)总体框架结构：三层基本结构：环境支持层管理层基本功能层。(2)基本功能层结构：数据源数据准备仓库主体数据集市使用。(3)管理层结构：数据管理 元数据管理(4)环境支持层结构：数据传输 仓库基础,数据库仓库的构建,43/52,目,第5章 第2节,5.已有的数据仓库工具(1)Oracle 9i 面向数据仓库的基础工具(2)数据仓库的分析应用工具(3)SQL 2000 面向数据仓库的工具(4)Delphi 6.0 面向数据仓库的工具,数据库仓库的构建,44/52,目,第5章 第2节

25、,5.3 信息系统的服务器端与客户端应用,5.3.1 信息系统的软件系统体系结构5.3.2 服务器端和客户端应用设计与运行,45/52,目,第5章 第3节,5.3.1 信息系统的软件系统体系结构,随着软件技术的发展，信息系统的平台体系结构已经从过去单用户发展到今天的文件服务器（FS）体系、客户机服务器（CS）体系和浏览器服务器（BS）体系以及多层服务器结构。,46/52,目,第5章 第3节,1.客户机服务器体系结构典型的Client/Server结构由“计算机平台”、“网络平台”和“数据库平台”构成。,5.3.1 信息系统的软件系统体系结构,47/52,目,第5章 第3节,2.浏览器和服务器结

26、构B/S结构通常采用星形拓扑结构构建立企业内部通信网络或利用Internet虚拟专网（VPN）。,5.3.1 信息系统的软件系统体系结构,B/S结构的数据库服务器工作,48/52,目,第5章 第3节,基于新一代Web技术的BS计算模式包括两方面的技术特征。一是与面向对象技术相结合具有实时性、可伸缩性和可扩展性的协同事务处理功能；二是具有浏览三维动画超媒体技术的功能。要适应未来日益增长的实时、协同、高数据安全性和完整性以及平台的稳定性和伸缩性的应用需求，解决的办法是在WWW环境中采用面向对象技术。,5.3.1 信息系统的软件系统体系结构,49/52,目,第5章 第3节,3.多层服务器结构数据库应

27、用系统在传统的CS结构的基础上，出现了两个重要转变：一是在客户层与数据库服务器层之间增加了一层或几层中间件(Mid-ware)或称为应用服务器，这种新的结构就是所谓的3层或多层结构(CSS 3Tier n-Tier)；二是随着InternetIntranet的流行，越来越多的客户需要数据库的前端能够在浏览器中运行，于是出现了BS结构。上述的两个转变实际上是同时发展并且相互推进。结合以上两种变化，产生了一种结合三层CSS的BS结构(四层)。,5.3.1 信息系统的软件系统体系结构,50/52,目,第5章 第3节,服务器端和客户端应用设计与运行,服务器端和客户端应用设计与运行主要包括：数据库服务器应用设计，服务器端软件的开发，CS结构的客户机前端系统设计和 B/S结构的客户机前端系统设计等内容。整个过程要根据实际问题的需要，结合设计原则和方法，应用适合的操作平台和工具，进行设计。作为自学的内容，请同学们仔细阅读书上173页到175页这部分的详细内容。,51/52,目,第5章 第3节,本章总结,三大问题1.HIS建设中的一般原则和实施步骤。2.系统功能的模块设计方法。3.医院信息系统中数据挖掘的作用和应用。,第5章,52/52,