基于MML電子病歷存儲(chǔ)模型研究

本文通過(guò)分析現(xiàn)今主流的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模型，對(duì)基于MML標(biāo)準(zhǔn)的電子病歷構(gòu)建存儲(chǔ)模型。針對(duì)對(duì)象一關(guān)系型和關(guān)系型2種存儲(chǔ)模型比較分析，給出了基于MML標(biāo)準(zhǔn)的電子病歷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模型設(shè)計(jì)方案。

1 引 言

MML(Medical Markup Language)作為一套不同醫(yī)療信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換規(guī)格于1995年開(kāi)發(fā)，是一套比較完整的使用XML結(jié)構(gòu)電子病歷交換標(biāo)準(zhǔn)，目前最新版本是3．0。采用MML標(biāo)準(zhǔn)可以將基于異構(gòu)電子病歷的醫(yī)療信息系統(tǒng)很好的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

目前大多數(shù)采用電子病歷醫(yī)療信息系統(tǒng)的醫(yī)院都使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，主要考慮到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有強(qiáng)大易用的查詢(xún)分析工具和易與醫(yī)院遺留系統(tǒng)整合的能力。但是由于基于MML的電子病歷映射到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，原有的層次結(jié)構(gòu)信息將丟失，此外關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)基于MML的電子病歷內(nèi)的嵌套和遞歸結(jié)構(gòu)支持也較弱。

2數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型選擇

針對(duì)醫(yī)療信息系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，兩類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)操作是必須的：操作類(lèi)型(例如，統(tǒng)計(jì)、分析)；研究類(lèi)型(例如，查詢(xún))。在分析應(yīng)當(dāng)選取何種類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模型作為研究對(duì)象時(shí)，首要前提是要支持這兩類(lèi)操作?，F(xiàn)有3種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以作為MML電子病歷的存儲(chǔ)模型，分別是XML原生數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和對(duì)象一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。

XML原生數(shù)據(jù)庫(kù)是專(zhuān)門(mén)為存儲(chǔ)XML數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的，支持DOM模型和斷言查詢(xún)。但現(xiàn)在缺乏商業(yè)級(jí)的產(chǎn)品，同時(shí)開(kāi)發(fā)人員需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)臅r(shí)間來(lái)熟悉和適應(yīng)，在未來(lái)可能作為XML存儲(chǔ)的重要應(yīng)用但這里不作為分析研究的重點(diǎn)。

對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，當(dāng)MML電子病歷映射到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，文檔內(nèi)在的層次關(guān)系將丟失。這可能不影響操作類(lèi)型的操作，可是對(duì)審計(jì)跟蹤將有一定影響。作為現(xiàn)在主流的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有豐富強(qiáng)大的查詢(xún)和分析工具，各種優(yōu)化技術(shù)又使得性能高效，因此將其作為研究MML電子病歷系統(tǒng)存儲(chǔ)模型的對(duì)象。

相比之下對(duì)象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)作為較新的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)之間搭起了一座橋梁。對(duì)象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基于關(guān)系模型，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)訪問(wèn)都是基于標(biāo)準(zhǔn)的面向?qū)ο蟀姹镜腟QL。因?yàn)橐M(jìn)了OO概念，對(duì)象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)也附加了、繼承和多態(tài)等OO特性。對(duì)象能存儲(chǔ)在表內(nèi)并包含方法。由于擴(kuò)展了面向?qū)ο蟮奶匦?，支持?fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型，對(duì)象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)比傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)更適合作為MML電子病歷的存儲(chǔ)模型。

MML電子病歷包括各種檢驗(yàn)表、圖形等對(duì)象需要專(zhuān)門(mén)的方法來(lái)查詢(xún)，在這種情形下對(duì)象一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)就尤顯優(yōu)勢(shì)。

3存儲(chǔ)模型設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

采用傳統(tǒng)的ANSI三層數(shù)據(jù)庫(kù)模型(外層、邏輯或內(nèi)層、物理層)來(lái)設(shè)計(jì)MML電子病歷存儲(chǔ)模型。概念設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是構(gòu)造出獨(dú)立于具體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模式。在邏輯層設(shè)計(jì)的過(guò)程中，選用特定的數(shù)據(jù)模型將概念模式映射到邏輯模式。最后一步按照物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范，底層算法用來(lái)設(shè)計(jì)執(zhí)行數(shù)據(jù)榆索和數(shù)據(jù)管理。

3．1 基于MML電子病歷的ER模型

在概念設(shè)計(jì)階段采用廣為使用的實(shí)體一關(guān)系(ER)模型。根據(jù)MML電子病歷處理過(guò)程，設(shè)計(jì)了包括3個(gè)實(shí)體和8種關(guān)系的模型，3個(gè)實(shí)體分別為：Person，MML-emr和Organization。

針對(duì)設(shè)計(jì)出的ER模型(見(jiàn)圖1)，町以選用對(duì)象導(dǎo)向的方法或傳統(tǒng)的純關(guān)系數(shù)據(jù)模型方法。下而將詳細(xì)討論對(duì)比兩種方法，找出各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

3．2對(duì)象一關(guān)系型存儲(chǔ)模型設(shè)計(jì)

在將ER模型映射到對(duì)象一關(guān)系模型時(shí)，最直接的辦法是采用對(duì)象描述實(shí)體。表1為Person對(duì)象及其對(duì)應(yīng)屬性。

需要注意的是有4個(gè)屬性是對(duì)象數(shù)組用以表示PER-AON實(shí)體的多值屬性。MML_emr和Organization對(duì)象和Person對(duì)象類(lèi)似。ER圖中的關(guān)系也可映射為對(duì)象，表2為3個(gè)實(shí)體之間的關(guān)系。

ER模型中的多值屬性可以用VARRAYS或者嵌套表表示，嵌套表更適合對(duì)一組需求的查詢(xún)，如果是要通過(guò)單個(gè)操作完成的組需求的話VARRAYS效率更好些。

在對(duì)象一關(guān)系模型中，N∶M關(guān)系可以通過(guò)在嵌套表上添加REF(類(lèi)似參考類(lèi)型指針)實(shí)現(xiàn)。以MML電子病歷提供者provider和MML-emr之間的關(guān)系為例。每一個(gè)oo_MML_emr包含有oo_provider的嵌套表，每個(gè)oo_provider屬性指向一個(gè)person對(duì)象。在對(duì)象-關(guān)系模型中只需兩張表MML_emr和person就可以表示出這個(gè)N∶M的關(guān)系。而在關(guān)系型模型中需要MML_emr，per-son和MML_emr_person三張表。

l：M關(guān)系的實(shí)現(xiàn)在2種模型相似，在對(duì)象一關(guān)系模型中使用REF類(lèi)型，而在關(guān)系模型中使用外鍵。

3．3 關(guān)系型存儲(chǔ)模型設(shè)計(jì)

采用標(biāo)準(zhǔn)算法將ER模型映射到關(guān)系型模型。首先為ER模型中的每個(gè)實(shí)體創(chuàng)建1張表；再對(duì)ER模型中的每個(gè)多值屬性創(chuàng)建表；1∶M類(lèi)型的關(guān)系通過(guò)添加外鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)；N∶M類(lèi)型的關(guān)系使用單獨(dú)的表。由于基于MML的電子病歷包括大量的多值屬性和N∶M類(lèi)型關(guān)系，所以相對(duì)于對(duì)象一關(guān)系模型會(huì)產(chǎn)生大量的表。

鑒于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在信息系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)問(wèn)題已經(jīng)有了詳盡深入的研究，這里就不詳細(xì)展開(kāi)了。

4 比較

在前述段落提到的分析結(jié)果我們認(rèn)為基于MML電子病歷的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模型的最佳選擇是對(duì)象一關(guān)系類(lèi)型。針對(duì)對(duì)象一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有2種設(shè)計(jì)方法，一種是把包括數(shù)據(jù)成員和方法的對(duì)象存儲(chǔ)到表中；另一種是在只使用傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法不能滿(mǎn)足需求時(shí)才采用面向?qū)ο蟮姆椒▉?lái)操作對(duì)象。

就分別采用這2種方法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)對(duì)象一關(guān)系模型過(guò)程中存在的問(wèn)題和對(duì)執(zhí)行結(jié)果的分析來(lái)討論二者的優(yōu)劣。

4．1 實(shí)現(xiàn)問(wèn)題

對(duì)象關(guān)系模型創(chuàng)建的表的數(shù)量較關(guān)系型模型少許多，且使用基于對(duì)象方法的簡(jiǎn)單表達(dá)式使得查詢(xún)也趨于簡(jiǎn)單化。但是對(duì)象方法要認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，否則某些查詢(xún)因?yàn)闆](méi)有設(shè)計(jì)合適的對(duì)象方法將無(wú)法完成。