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臍帶血庫信息聯網查詢系統設計與應用

2019-12-19 00:26汪德海高建恩李天君
中國計劃生育學雜志 2019年8期
關鍵詞:臍帶血配型醫(yī)療機構

汪德海 高建恩 李天君 于 磊 馬 旭

國家衛(wèi)生健康委科學技術研究所,國家人類遺傳資源中心(北京,100081)

目前,我國衛(wèi)生行政部門批準設立在北京、上海、天津、山東省、廣東省、四川省、浙江省共有7家臍帶血庫。公開的信息數據顯示,我國公共臍帶血存儲已超過10萬份,數據分別存儲在上述7家臍帶血庫中。醫(yī)療用血機構需要分別給7家臍帶血庫提交配型查詢申請,配型查詢流程繁瑣,反饋周期長、效率較低。利用現代信息技術建立集中的臍帶血庫信息聯網查詢平臺(簡稱臍帶血聯網系統),對提高查詢效率及資料的完整性和準確性、統籌管理我國臍帶血資源均具有非常重要的意義[1]。

1 臍帶血聯網系統研究

1.1 研究內容

針對全國的臍帶血公共庫信息資源共享和業(yè)務協作的需求,主要包括以下研究內容:①系統的技術框架;②業(yè)務流程與數據庫;③信息交換與共享;④數據安全防護;⑤子系統功能;⑥數據管理與分析。

1.2 研究方法

臍帶血聯網系統研制和開發(fā)的技術路線,首先確定信息系統需求分析,包括平臺的總體設計需求、不同用戶的需求以及系統的功能需求;其次開展系統設計工作,主要包括系統的總體設計方案、系統的功能模塊劃分以及相應的數據庫設計;最后制定系統的開發(fā)方案進行應用評估。

需求分析主要通過調研的方式進行,包括:①查閱文件資料,包括項目手冊、實施方案、工作流程、技術規(guī)范、管理職責、上報報表等。②訪談,編制需求調研表和訪談提綱,采取小組座談,頭腦風暴、個案訪談等了解系統的用戶群體,獲取每類用戶的功能需求。③現場調查,查看業(yè)務流程,了解采集和資料收集的流程與方式。

2 臍帶血聯網系統設計

2.1 技術架構

將軟件系統看成是一個生態(tài),把軟件系統的發(fā)展看成是生態(tài)的進化,不斷適應新的需求變化。這樣就需要一個不同于傳統軟件的分層架構,在開發(fā)臍帶血聯網系統中選擇了多邊形軟件架構,見圖1。

圖1 臍帶血庫信息聯網查詢平臺系統軟件構架圖

采用多邊形架構是要使系統能夠以對人、程序、自動化測試用例等一致的方式運行,一個松耦合結構。事件從限界上下文外的一點傳入,經過相應適配器的轉化,然后再轉發(fā)給應用程序,最后到達領域模型。領域模型處理完事件后,將結果發(fā)送到指定的適配器,經適配器轉化后,發(fā)送結果給事件的發(fā)起方。通過多邊形架構很好的解決了各個臍帶血庫數據標準不一致的問題,同時為以后新的數據形式加入預留了空間,同時也為開發(fā)接口提供了便利。聯網系統軟件層次關系見圖2。

2.2 業(yè)務流程與數據庫

臍帶血聯網系統功能包括數據采集服務、配型查詢服務、醫(yī)療機構管理、醫(yī)療機構用血管理和臍帶血庫發(fā)血管理等。見圖3。臍帶血聯網系統依據數據建模理論對系統所涉及的數據進行分析,梳理了各類數據的組織方式,確定了數據庫的管轄范圍,最后確定了使用關系數據庫存儲數據以及各個數據庫表的結構。在關系數據庫中數據被組織成具有某種元數據的表格,表格數據以不同方式存取。臍帶血庫信息聯網系統包含了100多個元數據庫表格。

圖2 臍帶血聯網系統軟件業(yè)務層次關系圖

圖3 臍帶血聯網系統業(yè)務功能流程圖

2.3 信息交換和共享

采用RESTful的方式實現數據交換接口,非常的輕量、跨平臺、跨語言,比傳統的web服務具有較高性能。系統實現了6個標準化接口:①用戶認證接口;②數據上傳接口;③數據刪除接口;④數據狀態(tài)變更接口;⑤臍帶血數據變更接口;⑥HLA數據變更接口。

2.4 數據安全防護

臍帶血聯網系統采用HTTPS方案進行數據的傳輸,以保證數據傳輸的安全性。HTTPS是在HTTP的基礎上添加了SSL安全協議,自動對數據進行壓縮加密,有效防止監(jiān)聽、劫持、重發(fā)。臍帶血聯網系統第一級安全措施采用自行研制的認證授權機制,確保接口調用的安全性[2]。系統為每個接口都添加了簽名,同時也給每一個客戶端都分配一個令牌,客戶端的每次請求都將令牌和參數發(fā)送給服務器驗證,如果驗證成功服務器會返回正確的結果數據。如果驗證失敗,服務器會拒絕服務,同時記錄下完整的上下文信息,以備審計時使用。第二級安全措施進行安全三等級保護認證。參照《信息安全等級保護管理辦法》(公通字[2007]43號)要求,建立了信息安全管理領導小組,配置三等級保硬件設備設施,建立了信息安全管理體系文件和評價改進機制,與軟件合作商簽訂了保密協議。從管理方面有效保護臍帶血供者和臨床患者信息安全,也保障了臍帶血平臺數據信息的安全。

2.5 子系統功能

臍帶血聯網系統的主要功能是收集各個臍帶血庫中的公共臍帶血資源數據,存放和管理,對具有資質醫(yī)療機構提夠HLA配型查詢服務。系統主要功能:①數據采集服務,主要采集臍帶血的條碼號、采集時間、入庫時間、嬰兒性別、民族、凍前有核細胞數、凍存體積、ABO、Rh(D)、CD34+細胞總數、祖細胞數、HLA分型檢測方法、類別、分型數據信息、臍帶血庫所屬信息、臍帶血使用狀態(tài)等信息;②配型查詢服務,采用特定的配型算法篩選所有數據,匹配過程忽略所屬庫屬性,以保證篩選的公平、公正和準確。算法只考慮位點相合數,每個患者的HLA分型信息和庫中每份臍帶血的分型信息進行交集運算。所有位點的匹配值加和即為相匹配位點數,位點匹配時去掉等位基因相關信息,匹配位點最多排最前,如果匹配位點數相等時則按照分離后細胞總數由高到低排列。算法時間復雜度由總數據量決定,在30萬份以內的臍帶血分型信息中能夠保證在2秒內完成匹配運算。③醫(yī)療機構管理,管理醫(yī)療機構信息,信息包括機構編碼、名稱、電話、郵編、傳真、郵箱、地址、主要負責人、診療科目、床位、注冊資金等。同時幫助審核該醫(yī)療機構是否具備造血干細胞臨床應用資質,保障患者用血安全。④醫(yī)療機構用血管理,主要包括復檢申請、復檢報告、確認申請、臍帶血接收、臨床應用、跟蹤回訪、病種模塊,醫(yī)療機構嚴格按照相關標準管理臍帶血。⑤臍帶血庫的發(fā)血管理,收到醫(yī)療機構的最終使用確認書后,按照確認書上的條碼準備臍帶血,并按照輸注日期制定運輸方案,制定備用運輸方案。

2.6 數據管理與分析

臍帶血聯網系統業(yè)務涉眾廣泛,既包括各個臍帶血庫又涵蓋大量的醫(yī)療機構。這些涉眾對數據的要求和理解都不相同,對相同數據項中的不同數值的含義理解也不同。建立一套數據標準就是要減少這種差異,讓涉眾對于數據含義的理解趨同,降低差異化水平。數據標準的建立是一個溝通、協調的過程,需要時間演化。針對采集數據可進行新建、修改、刪除、狀態(tài)變更操作,并且對數據操作的歷史記錄進行存檔,做到數據變更有據可查。所有的數據信息可以生成可視化統計圖表及報表,并提供針對EXCEL的數據導入、導出功能,滿足臍帶血配型查詢的全部要求。

3 聯網結果和應用

至2018年底,臍帶血聯網系統已經聯網臍帶血數據85 464例,并在多家醫(yī)療機構進行了試用,共查詢檢索數據230例。具體聯網數據見表1。

4 討論

臍帶血聯網系統遵循敏捷的構建方法,以需求變化為出發(fā)點,采用迭代和循序漸進的方式進行系統構建。在系統構建的初期,對業(yè)務流程進行了全面細致的調研,形成了總體的業(yè)務藍圖,然后將系統分割成多個能夠獨立運行的子系統,再對每一個子系統分別設計、開發(fā)和測試。當任何一個子系統完成測試就集成到系統中來。采用敏捷的構建方法縮減了開發(fā)周期,每個子系統的需求成熟度不同,成熟的子系統先做,不成熟的后做,互不影響。

表1 全國公共臍帶血庫信息數據聯網結果

注:系統數據調試過程中

臍帶血聯網系統采用了B/S架構,組件式的設計思想。在保證系統可靠性和安全性的前提下,著重提高可擴展性和可定制化。集中式部署可實現業(yè)務服務器和數據存儲服務器統一管理,系統運行維護在復雜度和故障恢復能力上有極大的優(yōu)勢。

使用臍帶血聯網系統為查詢工具,優(yōu)化了查詢過程,簡化了操作步驟,提高了查詢效率,提升了查詢質量。該系統工具用于臍帶血庫的業(yè)務管理以及數據維護,也用于移植醫(yī)院進行臍帶血配型查詢、臍帶血申請,既用于衛(wèi)生行政管理部門進行臍帶血的各種數據查詢、統計和分析。

目前,該系統已經整合了全國6家臍帶血公共庫的全部有效數據,并制訂了數據更新策略。該數據庫是全國最全面、最完整的臍帶血公共庫信息,收錄了85 464例臍帶血數據。在此基礎上,搭建了臍帶血聯網平臺,直接供臨床醫(yī)生使用,該系統可以根據臨床醫(yī)生的經驗自定義查詢策略或者選擇系統推薦策略,根據患者的配型申請,篩選最適宜的臍帶血供者。整個查詢過程不需要各個臍帶血庫進行任何操作,查詢過程可在30秒內完成。臨床醫(yī)生選擇了合適的臍帶血后可以直接生成申請單,臍帶血庫工作人員第一時間收到確認單后,按制訂的流程進行復檢,復檢完成后可以手動或自動將復檢結果上傳至該系統。臨床醫(yī)生接到復檢結果后確定該移植方案,并約定運輸時間和地點。臍帶血庫在按照系統約定的運送時間,派人將臍帶血送達臨床醫(yī)院,完成整個的臍帶血配型和申請流程。

隨著臍帶血應用技術以及計算機技術的不斷發(fā)展,跨領域技術融合的需求越來越迫切,即要保證供者、患者、醫(yī)院以及臍血庫的信息安全,又要發(fā)揮大數據時代科技創(chuàng)新的成果,必須要建立統一的信息標準,逐步完善國家臍帶血庫聯網系統的功能,為我國的臍帶血臨床應用提供有效的支撐工具[3-4]。

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