医院信息化发展的技术架构演变

【编者按】我国医院信息化工作始于二十世纪70年代末。医院经历了以财务核算、收费为核心的医院管理信息化阶段、医疗业务应用导向阶段、数据挖掘利用导向阶段等。目前，部分有条件的医院已经开启了智能导向阶段。

本文发于new healthcare，作者徐向东/张学高/胡建平；经亿欧大健康编辑，供行业人士参考。

从40余年医院信息化建设进程可以看出，信息化能力已经成为医院管理和服务能力提升的重要基础，信息技术特点与应用模式深刻影响着医院管理和运行方式。由于医院的业务架构与信息技术（IT）架构有较强的映射关系，医院的业务架构成为了IT架构设计的首要输入。

所以，医院信息化发展既有技术进步的外在动力，也有医院业务模式转型的内部推动，呈现了“技术推动、需求牵引”的双轮驱动特点。本文通过总结不同时代信息技术的应用特点，分析技术与应用互相作用对医院信息化建设的影响，理清在不同技术条件下医院信息化发展的实施路径，旨在更好地迎接新技术的挑战。

1.1、单体架构阶段

单体架构出现在20世纪90年代，其特点是工程架构简单，一个应用系统就是一个建设项目，前期开发成本低、周期短。这一阶段医院信息化主要实现单一功能应用，通过单机、服务器加哑终端方式完成业务运行。硬件技术和软件应用都处于较低级阶段。但对广大医务工作人员而言，计算机专业性强，操作难度大，不易掌握。

医院多采用个人电脑（PC），以单机形式开展应用，其计算能力、存储空间都比较弱。PC与PC之间基本上没有信息和数据交互，最多以磁盘（3.5寸或5寸）进行数据和软件复制。在某些条件较好的医院，铺设专用线路，利用集中式服务器，桌面采用哑终端设备。

以dBase和FoxBase为代表的平面数据库作为主要数据库。二十世纪90年代以后，FoxPro逐渐占据主导地位。形成以DOS+FoxPro为主流的数据库应用开发平台[1]。数据库管理系统（DBMS）以平面数据库为主，数据存储在二维表中，每个二维表就是磁盘上一个特定格式的、独立的文件，习惯性把每张表或每个文件称为“库”，如字典库、操作员库、收费库等。

1.2、垂直架构阶段

20世纪90年代到2008年左右，医院信息化IT架构以垂直架构为主。典型的垂直架构是以单体结构规模项目为单位进行垂直划分的项目[2]，即将一个大项目拆分成多个单体结构系统。垂直架构是随着项目增加而逐渐扩大的单体架构，也使得医院的应用问题暴露出来，开发维护成本变高，部署效率降低。已有垂直架构模式下无法对复杂的业务进行拆分，医院提出的新功能上线周期变长，需要由专门部门管理、专门业务人员进行协调。系统之间的数据冗余、耦合性较大，系统采用接口完成数据同步。实施的复杂性使医院对厂商服务非常依赖。有的软件公司采取“项目组制”，软件开发直接在医院。优点是医院需求响应好、满意度比较高，缺点是对项目经理和成员依赖较大，对软件代码版本管控力度差。还有的公司采取了“产品制”，通常在公司集中开发，项目组只负责现场实施。优点是软件质量控制得比较好，但是客户需求的响应速度较慢。

1.2.1、客户端/服务器（C/S）成为主流应用模式

随着医院信息化建设从单体阶段向网络化方向发展，网络使信息在部门间进行共享。初期网络主要采用同轴电缆技术，将多台客户端计算机连接到服务器，服务器前期多采用Netware和UNIX操作系统，后期多采用Windows NT。关系数据库成为医院数据管理的主流，如MSSQL等。关系数据库相对于平面数据库，其在数据的管理规模、关联性和一致性、性能和使用便捷性等方面都有质的飞跃，也奠定了医院信息化后续10余年数据管理的基础。医院管理信息系统数据管理主要以关系数据库服务为主。

后期，随着以太网架构被广泛采用，以Windows为代表的图形界面操作系统、以SQL Server为代表的各种大型关系数据库、以PowerBuilder为代表的C/S架构应用软件，成为医院信息化的主流应用部署模式。

1.2.2、C/S、C/S/S、B/S等混合应用模式

随着互联网（Internet）技术的兴起，浏览器/服务器（B/S）成为对C/S模式应用的扩展，避免了C/S应用模式的维护升级困难、跨平台性差、开放性差、系统资源的耗费大等缺点，医院出现了C/S、客户端/服务器/服务器（C/S/S）、B/S等混合应用模式。C/S、C/S/S主要完成医院高频率更新数据、需要高可靠的应用环境，如医院信息系统（HIS）、电子病历等。B/S主要针对统计分析、综合查询、互联网及移动应用等，以实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式通过浏览器来访问和操作共同的数据。

1.3、SOA架构阶段

自2008年，SOA架构逐步成为医院信息化的主流IT架构。SOA架构即面向服务的架构，它将HIS、实验室信息系统（LIS）、影像归档和通信系统（PACS）、电子病历（EMR）等应用程序中的不同功能单元（称为服务）通过定义接口和契约联系起来，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。在建立并遵循信息标准体系和安全体系的基础上，解决不同系统之间的信息交互。通过统一的数据中心，涵盖临床数据、科研数据、运营数据和患者数据等，对数据进行集中化管理。完成外部信息交换，如医保结算、互联网挂号、远程会诊等业务协同等，并开始面向基层医疗机构和个人提供相关服务。

这种架构有利于改善医院传统的应用集成方式。当医院的垂直应用越来越多，应用之间交互不可避免，需要将核心业务抽取出来作为独立的服务，使之逐渐形成稳定的服务中心，保证前端应用能更快速的响应多变的应用和满足管理需求。

1.4、微服务架构

2018年起，微服务架构逐步被业界接受。它强调“业务需求彻底的组件化及服务化”，这将成为医院IT架构的发展方向。原单个业务系统会被拆分为多个可以独立开发、设计、部署运行的小应用，这些小应用间通过服务化完成交互和集成。在数字化、智能化时代，医院信息系统将成为现代化医院的重要基础设施，数据将成为医院信息化的核心，无论是技术，还是应用都将围绕数据进行，数据利用将在惠民、惠医和惠管上产生更大的价值，数据服务价值将远远大于应用系统服务。

随着技术进步与业务需求拓展，医院信息系统的应用环境变得越来越复杂，传统固定周期的信息化建设规划方式，无法跟上快速发展的技术要求，从而影响医院的业务应用。医院信息化需要从卫生事业的政策高度，认清自身组织管理和业务需求，认真审视信息技术的作用特点，才能推动医院信息化在应用中不断深化。不同时代IT架构对医院信息化应用模式有较大影响，还涉及到信息系统应用推进、技术人员配备、标准化宣贯和应用效果评价等诸多方面。

2.1、单机应用使得医院步入计算机应用时代

单体架构支撑单机应用模式，其应用主要是以单一业务为基础的简单管理，涉及到医院的收费管理、药品划价管理、工资管理、病案首页管理与医疗统计等单一功能。这个阶段完成了手工到计算机的转变，也成为医院信息化建设发展的起步与初始阶段。

2.2、条块应用推动医院业务流程和管理方法

信息化垂直架构支撑条块业务应用模式，使得单系统或单流程的信息系统建设快速推进。大部分医院完成了门诊患者管理、住院患者管理、检验信息管理、检查信息管理、药品管理（药库、门诊药房）等流程类管理子系统。但系统的开发往往从局部功能出发，缺乏对全局的把握，导致信息系统的规模扩大时，原有的系统不能有效地与系统集成为一个整体[3]。在此阶段，信息系统管理研究提到重要日程。

2.2.1、信息化建设的复杂性被广泛关注

通过实践，信息系统技术与业务应用的关联，强化了人们对医院信息化的认识，把信息化规划提高到了医院发展战略规划的层面。医院信息化建设的组织领导、总体规划和整体参与度受到高度重视。对信息系统厂商的选择，也跳出计算机硬件供货等单纯贸易类公司的思维，不再认为“购买信息系统与买CT等大型设备一样”，开始关注厂商的总体方案、软件开发实力和培训实施等服务能力[4]。医院自行开发的软件或与公司联合开发医院信息系统的情况逐步减少。

2.2.2、统一标准规范在工程实施环节得到重视

为了在多个项目实施中保持系统信息的真实、准确、及时、高效，通过建立各项标准和规范，以保证技术环境的适应性、数据集合的规范性和录入编码的统一性。但是，当时的统一标准规范还停留在工程实施层面，与后来互联互通等对标准规范的认识还有一定差距。

2.2.3、首次提出设立医院信息主管

面对垂直架构及条块应用模式，其项目管理的复杂程度明显提高，设立医院信息主管（Chief Information Officer，CIO）[5]成为共识。医院中的CIO除了参与到整个医疗工作过程中，还要参与到医院管理的核心层和决策层中，使其成为医院决策的一个重要部分。

2.2.4、医疗保险制度改革给医院信息化带来机遇与挑战

条块应用模式的拓展，使业务流程信息化的范围与功能不断延伸，满足了医院信息化建设的阶段性需求。但随着医疗保险制度在全国紧锣密鼓地实施，医院信息系统应用面临较大的挑战。如医保数据字典、医保接口改造等，成为医院信息系统面临的复杂问题。同时，医院信息系统完全封闭的网络环境也因需要联通医保机构，开始部分开放外联，网络安全受到关注。

2.3、混合应用模式支撑医院向临床信息化演变

临床信息系统(Clinical Information System, CIS)是医院信息系统的核心内容，C/S、C/S/S、B/S等技术架构满足了患者全流程、全过程、全方位诊疗服务的综合应用，系统开始渗透到医生和护士工作站，电子病历、临床检验系统、临床用药咨询、手术室麻醉系统、重症监护信息系统等，与临床相关的大量业务系统开始在医院普及应用，产生的诊疗数据与信息大量增加，信息采集除一般文本信息外，还包含大量图形、视频、语音信息[6]等，临床信息化成为医院信息化建设发展的重要阶段，信息系统应用水平也成为了医院现代化建设的重要标志之一。

2.3.1、三级医院与三级以下医院信息化水平差距加大

进入混合应用模式阶段，高投入、高产出成为信息化建设的明显特点。因此，资金投入成为医院信息化能否快速持续开展的首要因素[7]。三级医院信息化应用系统覆盖面和数量、工作站数、网络带宽、新技术采用率都远远高于三级以下医院。三级医院加大投入，更加关注临床和科研的深化应用，特别对厂商现场服务能力提出较高要求，在项目建设方式上大多采用“产品+项目”的实施方式进行。二级及以下医院为了解决人力、财力问题，开始更多采用功能固定的产品型信息化服务，部分基层医疗卫生机构采用云HIS完成信息化管理。

2.3.2、开始关注信息系统的数据利用及安全

混合应用模式基本解决了门诊“三长一短”“跑冒滴漏”、信息不透明的问题，但对医院数据的管理提出了更高要求，需要更加关注数据处理效率、数据利用和数据安全[8]。医院开始建立主题数据库，并制定严密的规章制度确保数据访问和使用安全，为医院科研与质量管理提供数据分析利用。

2.3.3、医院信息化应用综合评价体系研究成为共识

由于医院不同的经济基础和人文环境，信息化发展阶段和地域差异，加之厂商产品架构、实施服务能力不同，使得正确评价和比较医院信息化发展水平达到共识。部分专家开始对信息化的评价方法、评价标准、评价内容、评价指标体系、医院信息化客观条件等不同维度开展研究[9]。这些研究对医院整体建设、科学发展提供了重要的参考依据。

2.3.4、医院信息化专业人才培养问题得到重视

随着临床信息化阶段的展开，既懂信息技术又熟悉医疗业务的复合型人才的培养提上重要日程，医院信息化人才培养在高等院校中的重要地位日渐突出。医学信息管理专业人才培养逐渐体系化、专业化[10]。继续教育、短期培训和会议交流成为医院信息人员接触新知识、新方法，以及提高专业素质、岗位技能的学习途径和主要渠道。

2.3.5、我国医疗健康信息标准体系形成

医院信息系统的不断应用牵引了卫生标准的研究与落地。2009年，国家“卫生信息标准体系概念框架”[11] 基本形成，按照基础类、数据类、技术类、管理类、安全与隐私保护类分为5类，从业务领域、标准内容和标准级别分为3个维度，陆续出台了医院电子病历数据资源等多个标准，满足了医疗卫生信息化建设、综合管理信息共享和业务协同应用的基本要求，推动医院信息化向区域互联迈进。

2.4、集成化应用模式助力医院向数字化转型

集成化应用模式主要表现为基础服务管道化和业务服务组件化的特点，基于面向服务（SOA）的医院IT架构更加灵活、标准化、松耦合，较好地满足了医院现代化建设不断产生的业务新需求。信息化具有强调流程管理、重视控制监管和相对稳态等系统特点，而数字化则更关注网络化、智能化、服务运营模式融合等。在新医改的顶层设计中，首次将信息化作为重要支撑之一，医院信息化迎来高速发展期。医疗、医药和医保“三医联动”模式对医院传统相对封闭的网络环境、垂直架构模式等都形成了极大挑战，同时由于互联网、数字化医疗设备等新技术发展，以及基于面向服务的应用推动了医院从信息化向数字化的转变。

2.4.1、医院进入区域互联互通的数字化时代

主要特征体现在“4个全”，即：全数字化，指院内医疗服务和管理的全面数字化；全网络化，指院内各个系统高性能的全面网络化；全要素化，指以医嘱为基础的经济管理信息化，以电子病历为基础的临床信息化等；全关联化，指区域内医院、保险、金融、社区、个人全面关联。围绕以患者为中心的理念，从医院核心业务出发，统一规划、统一设计、统一实施的整体信息化解决方案，在许多医院实施并实现。

2.4.2、信息集成平台和临床数据中心(CDR)成为价值核心

SOA架构支撑集成应用模式，信息集成平台和临床数据中心两大核心平台确保公共服务功能的实现，如基本信息的统一性（基础码表，诊疗项目，药品，材料等）、用户信息一致性、统一授权认证、患者信息的统一性、支付的统一性等，实现了患者诊疗信息的集中浏览和深度挖掘。基于平台的临床科研教学、医疗质量管理、医疗联合体等方面的信息系统也开始建设。

2.4.3、国家级医院信息化评价体系开始布局

由于医院的系统数量增多、应用深化、联通范围扩大，如何评价医院信息化建设成为迫切问题。“医院信息互联互通标准化成熟度测评”[12]实现对医院信息标准化和平台集成进行测评。“电子病历系统应用水平分级评价”指导医疗机构科学、合理、有序地发展电子病历系统。这两个评价体系在医院信息化的标准化、可量化方面发挥重要的作用。

2.4.4、便民惠民成为医院信息化建设的热点

信息化便民和惠民，是新时期医院信息化建设和发展新的切入点，也是解决信息资源共享和信息互联互通新的突破点[13]。充分利用医院管理、临床服务、疾病管理等系统产生的丰富信息资源，提供网上挂号、分时预约与自动分诊，即时刷卡与结算，主动随访与指导等服务，着力改善就医服务信息的便捷性、实用性、时效性和准确性。

2.4.5、数据成为医院重要的基础类资源

医疗服务、医疗管理中产生的大量数据，除了支持医院业务流程管理外，越来越多地被用于病种分析、精准医疗、科研项目、决策分析、绩效考核、经营管理等方面。许多医院通过院内数据的价值升华，使数据成为医院提高管理水平、医疗服务能力和服务质量的重要资源。

2.5、微服务架构及应用模式引领智慧医院融合发展

微服务架构具有基础设施自动化、业务组件去中心化的应用特点，随着物联网、云计算、人工智能、5G等技术的应用，助推医院进入人机、机物、物物互联的智慧医疗阶段。主要表现在“三个链条、三个层面”，在广度和深度上满足医院 “业务数字化和数字业务化”的发展要求。主要包括：以互联网+便民惠民服务为形态，构建一站式集成的服务链，实现便民惠民在线化可及性；以流程再造为牵引，构建整合协同的业务链，完成医院内部、医联体、医疗联盟等业务协同服务；以数据共享为支撑，构建互联互通的数据链，形成医院数据治理体系构架，提升数据价值。同时，通过加强配套应用支撑建设，在基础层构建稳健开放的新一代医院数据中心；在支撑调度层构建兼容、高可用、高性能中台服务；在应用层构建催生大数据分析、人工智能等新应用。

信息化是一项艰巨而繁重的系统性工程，虽然“一把手工程”的组织管理模式和相关管理因素对项目的成败有明显影响，但IT架构和适宜的应用模式是医院信息化可持续发展的重要基础，研究IT架构和应用模式的演变对正确、科学的推进和指导医院信息化建设至关重要。实践证明，IT架构与医院信息化应用匹配时，医院信息化建设可以快速、稳定、发展；IT架构与医院信息化建设不相适应时，IT架构就成为医院信息化建设的掣肘。可见，只有把握好信息技术与应用之间的特点、规律，才能有力、有效地推进医院信息化建设与发展。

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