1、医院信息系统总体设计医院信息系统总体设计本章主要内容：n 系统设计n 数据库设计 系统设计n 系统总体结构设计定位 n 系统功能分析n 系统功能模块n HIS的数据挖掘 系统总体结构设计定位1.HIS系统的结构n 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。2.系统开发环境和运行环境选择n 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.
2、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/数据层”三层结构等）。系统总体结构设计定位(1)HIS的技术平台与开发工具n 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。n 网络操作系统通常为Windows NT、Windows 2000 Server、Linux等；n 数据库系统通常为SQL Server 2000、Oracle、SyBase、DB2、Cach等；n 客户机操作系统通常为Windows 98、Windows 2000 Professional。系统总体结构设计定
3、位n 2)开发工具：常用的开发工具有MS Visula C+、MS Visual Basic、MS C#、Delphi、PowerBuilder、Oracle Developer、Java、.Net、PHP等。n 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。系统总体结构设计定位8 系统总体结构设计定位访问接口访问接口易点性易点性运行性能运行性能可扩展性可扩展性突出特点突出特点能否访问非能否访问非关系数据源关系数据源技术层次技术层次ODBC差差较高较高差差可进行底层可进行底层控制控制否否底层底层DAO好好较高较高一
4、般一般访问访问JET性性能最好能最好能能高层高层OLE DB较难较难高高好好可访问非关可访问非关系系DB能能底层底层ADO最好最好高高好好可访问非关可访问非关系系DB，有多，有多种编程接口种编程接口能能高层高层n(2)HIS的网络架构n 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，通过防火墙外联城域网（或Internet）。参见书P86相关示意图。系统总体结构设计定位n (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
5、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P87的相关示意图。系统总体结构设计定位客户机和服务器结构1.客户机客户机/服务器体系结构服务器体系结构2.2.浏览器和服务器结构3.3.多层服务器结构1.门急诊管理系统业务概述n 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
6、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。系统功能分析2.门急诊系统各业务流程细分及功能分析n 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）。n(1)门诊挂号、分诊流程图示分析 系统功能分析挂号流程示意图挂号流程示意图是否有卡？是否有卡？选择挂选择挂号类型号类型指定医生？指定医生？候诊队列候诊队列刷卡或手工刷卡或手工输入卡号输入卡号否否是是否否是是选择医生选择医生系统自动根据一定系统自动根据一定的规则如各医生的的规则如各医生的候诊队列选择医生候诊队列选择医生通过条件查询或通过条件查询或作为
7、新病人输入作为新病人输入病人基本信息病人基本信息病人病人 系统功能分析挂号分诊流程示意图挂号分诊流程示意图已挂号病人已挂号病人指定医生？指定医生？自动分诊？自动分诊？未分诊病人未分诊病人队列队列系统根据规则自动系统根据规则自动分配医生分配医生否否是是否否是是接诊接诊某医生离某医生离开？开？手工分诊手工分诊是是否否相应的候诊相应的候诊病人队列病人队列候诊病人队候诊病人队列列某医生的候诊某医生的候诊病人队列太长？病人队列太长？是是否否(2)接诊n 在医生诊室接诊，首先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，对已叫号但还未进入诊室的病人再次进行提醒。病人进人诊室后
8、，即开始就诊过程。医生诊病后输入处方、检验、检查、治疗等各种申请单，书写病历。参见P90图3-25医生接诊流程示意图。系统功能分析(3)门诊收费n 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P90图3-26门急诊收费流程示意图。系统功能分析n(4)药房发药n 病人缴费后，药房可自动（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
9、上消失。流程见书P91图3-27发药流程示意图。系统功能分析(5)标本采集n 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、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P91图3-28标本采集流程示意图。系统功能分析 系统功能模块n 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：门诊系统功能流程图门诊系统
10、功能流程图门诊子系统门诊子系统1门急诊挂号门急诊挂号2门诊收费门诊收费3药房发药药房发药4医生诊室医生诊室5标本采集标本采集6发卡管理发卡管理 HIS HIS的数据挖掘n随着医学信息技术的发展，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。n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
11、。1.数据挖掘n 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。HIS HIS的数据挖掘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
12、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。HIS HIS的数据挖掘n 3.常用的数据挖掘工具有：SQL 2005中的Analysis Services、Excel中的IDA。“Analysis Services”是SQL Server 2005中的一个高效能工具，它有两个重要的功能：n 1）联机事务分析功能（OLAP）。n 2）数据挖掘功能（Data Mining）。HIS HIS的数据挖掘n 4.数据挖
13、掘包括以下步骤：预处理数据 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。HIS HIS的数据挖掘数据源数据源数据仓库数据仓库数据预处理数据预处理模型搜索模型搜索评价输出结果评价输出结果生成结果报告生成结果报告调整调整数据挖掘过程数据挖掘过程 数据库设计数据库需求分析(1)种类繁多病人的信息检查和检验信息诊断、治疗、护理信息医务有关的信息医院事务管理的信息(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 5 数据库设计数据库设计1.医院信息的特点医院信息的特点2.2.门急诊子系统数据信息的特点n(1)病人数量多：直接面对大量的病人，要求能够迅速、准确地处理门诊
14、业务，缩短病人的等候时间，方便病人。n(2)病人种类多：面对各类医疗收费标准不同的病人(如省公医、市公医、区公医、特约、医疗保险、托管等各种类型)，要求系统能够根据医疗收费政策进行收费。n(3)实时性强：5 数据库设计数据库设计门急诊子系统用户特点门急诊子系统用户特点:数据库概念结构设计数据库概念设计步骤：n第1 步：调查用户对数据库的使用要求，要尽可能多地收集来自用户的信息。n第2 步：进行数据分析。n第3 步：概念结构设计。5 数据库设计数据库设计数据分析的具体步骤数据分析的具体步骤 1 分析数据结构，整理出所有原始数据基本数据项分析数据结构，整理出所有原始数据基本数据项 2 设计分设计分
15、E-R图图 3 合并生成初步合并生成初步E-R图图 4 初步初步E-R图的优化，得到基本的图的优化，得到基本的E-R图图 5 E-R图向关系模型转换图向关系模型转换 数据分析与建立数据库数据分析与建立数据库 概念结构主要特点n能充分地反映现实世界，包括实体与实体之间的联系，能满足用户对数据处理的要求，是现实世界的一个真实模型。n易于理解，从而可以与不熟悉计算机的用户交换意见。用户的积极参与是数据库设计成功与否的关键。n易于更动，当现实世界改变时，容易修改和扩充。n易于向关系、网状或者层次等各种数据模型转换。n概念设计时.通常使实体一关系图(E-R 图)进行实体抽象分析 5 数据库设计数据库设计
16、实体关系图(E-R(E-R 图)5 数据库设计数据库设计2.2.门急诊子系统数据库的概念设计n在门急诊业务流程中，“病人到医院看病”产生了病人、医院员工、检验和化验、药品等信息的交互。在这个过程中，门急诊子系统要完成从病人挂号医生接诊初诊以及各类检验、化验作出诊断、开处方收费病人取药的一系列业务操作。n这里主要的实体有病人、医院员工、验单、药品、收费。5 数据库设计数据库设计(1)(1)按照实体发生的关系，画出E-RE-R图 5 数据库设计数据库设计(2)(2)在初步的E-R E-R 图上，为实体配置增加属性 5 数据库设计数据库设计(3)(3)分析已经设计的实体关系图，检查其是否合理 5 数
17、据库设计数据库设计 数据库逻辑结构设计n 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，这个过程称为数据库逻辑结构设计。逻辑设计阶段包含识别记录类型(本质上讲是实体到表的映射)，识别记录中的字段(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。5 数据库设计数据库设计1.数据库逻辑结构设计及方法数据库逻辑结构设计及方法39概念模型（E-RE-R图）向关系模型的转换n 用E-R图描述了系统中实体集与实体集之间的联系，但是E-R模型只能说明实体间语义的联系，还不能进一步说明详细的数据结构。n 一般遇
18、到一个实际的问题，总是先设计一个E-R模型，然后再把E-R模型转换为计算机可以实现的数据模型，在这里以关系模型为例。n 前面已经介绍了实体集之间的联系，为（1：1）、（1：n）和（m：n）3种联系之一，下面根据3种联系介绍从E-R图获得关系模式的方法。40n 1（1 1）联系的E-R图到关系模式的转换n 2（1 n）联系的E-R图到关系模式的转换n 3（m n）联系的E-R图到关系模式的转换41n 转换原则：转换原则：n 每个实体集各对应一个关系模式；n 对于（1：1）的联系，1）可以单独对应一个关系模式：由联系属性、参与联系的各实体集的主码构成关系模式，其主码可选参与联系的实体集的任一的主码
19、。2）也可以由联系属性及一方的主码加入到另一方实体集对应的关系模式。1 1、（1 1 1 1）联系的E-RE-R图到关系模式的转换42（1 1 1 1）联系的E-RE-R图到关系模式的转换方法方法1 1：班级（班级（班级编号班级编号，院系，专业，人数），院系，专业，人数）正班长（正班长（学号学号，姓名），姓名）属于（属于（学号学号，班级编号），班级编号）方法方法2 2：班级（班级（班级编号班级编号，院系，专业，人数），院系，专业，人数）正班长（正班长（学号学号，姓名，班级编号），姓名，班级编号）43转换原则：转换原则：n 每个实体集各对应一个关系模式；n 对于（1：n）的联系联系，1）可以单独
20、对应一个关系模式：由联系属性、参与联系的各实体集的主码构成关系模式，n n端的主码为该关系模式的主码端的主码为该关系模式的主码。2）也可以由联系属性及1端的主码加入到n端实体集对应的关系模式中，主码仍为主码仍为n n端的主码端的主码。2 2、（1 1 n n）联系的E-RE-R图到关系模式的转换44（1 1 n n）联系的E-RE-R图到关系模式的转换方法方法1 1：班级（班级（班级编号班级编号，院系，专业，人数），院系，专业，人数）学生（学生（学号学号，姓名，年龄，性别），姓名，年龄，性别）属于（属于（学号学号，班级编号），班级编号）方法方法2 2：班级（班级（班级编号班级编号，院系，专业，
21、人数），院系，专业，人数）学生学生（学号学号，姓名，年龄，性别，姓名，年龄，性别，班级编号，班级编号）45转换原则：转换原则：n 每个实体集各对应一个关系模式；n 对于（m：n）的联系，单独对应一个关系模式单独对应一个关系模式，该关系模式包括联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性，该关系模式的主码由各实体集的主码属性共同组成。3 3、（m m n n）联系的E-RE-R图到关系模式的转换46（m m n n）联系的E-RE-R图到关系模式的转换关系模式：关系模式：studentstudent（学号学号，姓名，专业，班级，出生日期，性别，照片），姓名，专业，班级，出生日期，性别，照片）cour
22、secourse（课程编号课程编号，课程名称，课程类别，学分），课程名称，课程类别，学分）selectionselection（学号学号，课程编号课程编号，成绩），成绩）47在设计好一个项目的关系模式后，下一步的任务是选选择合适的数据库管理系统择合适的数据库管理系统，利用其提供的命令语句，创建数据库，创建数据库的关系表，输入相应数据，并根据需要对数据库中的数据进行各种操作。2.2.门急诊子系统数据库的逻辑结构设计 5 数据库设计数据库设计n(1)以病人到医院看病为例展开介绍数据库逻辑结构设计的过程n(2)再按照前面标准化的步骤，对数据表检查合理性，最后描出各表的联系。n数据表的划分以独立对象为
23、单位，同表的数据分类目标基本一致。便于系统建立索引、查找关系，减少数据冗余。因此科学地划分数据表，建立数据结构是系统设计的基础工作。5 数据库设计数据库设计病人表 5 数据库设计数据库设计医院员工表 5 数据库设计数据库设计部门表 5 数据库设计数据库设计处方表 5 数据库设计数据库设计处方明细表 5 数据库设计数据库设计药品表 5 数据库设计数据库设计数据表之间关系 数据库结构的实现 5 数据库设计数据库设计n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、IBM DB2 和SyBASE等nSQL
24、 Server 2008为例中建立数据库和表等数据库对象，实现数据库的物理设计的过程。5 数据库设计数据库设计n1.SOL Server 2008 运行环境和安装n2.SOL Server 数据库系统的常用对象。n(1)数据库n(2)表n(3)视图n(4)索引n(5)约束n(6)数据类型SQL Server 200SQL Server 2008 8为例建立数据库和表 5 数据库设计数据库设计n 建立“门急诊数据库n建立病人表、医生表、处方表、药品表、处方明细表、部门表等数据表nSQL Server 数据类型n添加、修改和删除数据SQL ServerSQL Server数据库的建立与维护 5 数
25、据库设计数据库设计n(1)数据仓库的概念n是一个用以更好地支持企业（或组织）决策分析处理的、面向主题的、集成的、不可修改的、随时间不断变化的历史数据的数据集合。是长期储存在计算机内的、有组织、可共享的数据集合。数据库仓库的构建1.数据仓库与医院信息系统中的数据仓库与医院信息系统中的OLTP、OLAP 和和DSS：5 数据库设计数据库设计(2)(2)医院信息系统的OLTPOLTP、OLAP OLAP 和DSS DSS 三层结构模型产生数据产生数据分析数据分析数据利用数据仓库技术、利用数据仓库技术、数据分析和挖掘技术，数据分析和挖掘技术，对数据进行处理，为业务和对数据进行处理，为业务和领导提供决策
26、数据领导提供决策数据OLTPOLAP、数据挖掘、数据挖掘DSS数据库数据库数据仓库数据仓库联机事务处理联机事务处理OLTP联机事务分析联机事务分析OLAP决策支持决策支持DSS 5 数据库设计数据库设计(2)(2)医院信息系统的OLTPOLTP、OLAP OLAP 和DSS DSS 三层结构模型OLTPOLAP原始的、细节的、当前的数据原始的、细节的、当前的数据导出的、综合的、历史的数据导出的、综合的、历史的数据面向操作人员，支持日常操作面向操作人员，支持日常操作面向决策人员，支持管理需要面向决策人员，支持管理需要事务驱动事务驱动分析驱动分析驱动可更新可更新不可更新，但周期性刷新不可更新，但周
27、期性刷新数据处理量较小数据处理量较小数据处理量较大数据处理量较大 5 数据库设计数据库设计2.HIS 2.HIS 中数据仓库的设计原则 5 数据库设计数据库设计3.3.建造数据仓库的开发过程 5 数据库设计数据库设计3.3.建造数据仓库的开发过程 5 数据库设计数据库设计4.4.数据仓库的一般结构n(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。n(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。n(3)管理层结构:数据管理：进行数据抽取与查询、加载与更新、安全性、归档与净化。元数据管理进行词汇表管理、元数据更新、索引和多级索引、重组复制恢复净化归挡的元数据管理。n(4)
28、环境支持层结构：数据传输：网络与网络管理、服务器与客户管理、数据复制、安全保障。仓库基础系统管理流程管理存储管理和处理系统。5 数据库设计数据库设计5.5.已有的数据仓库工具n(1)Oracle 9i 面向数据仓库的基础工具；n(2)数据仓库的分析应用工具；n(3)SQL 2005 面向数据仓库的工具；n(4)Delphi 6.0 面向数据合库的工具。67实验课自评互评问题：1.简述需求分析的具体任务及步骤。2.简述数据仓库中的数据析取技术。3.简述加入门诊医生工作站后的门急诊业务流程。本章小结n本章介绍了HIS 建设中的一般原则和实施步骤，介绍了如何根据用户需求和用户目前的条件设定系统建设的总体目标、系统开发的环境与平台；还介绍了在总体目标下，如何进行系统功能分析，确定系统的功能模型；以及医院信息系统中数据挖掘的作用和应用。
