医学信息交换协议标准__HL7+v3.0的新进展

医疗环境电子数据交换标准__HL 7 v3.0的新进展(The new development of Standard for electronic data exchange in healthcare environments __ HL 7 v3.0)
齐国隆孔令人
暨南大学医学院医学信息学研究室 (510632, 广州)
摘要:介绍HL 7 v3.0产生的背景、实现目标和新的标准。

论述了HL 7 v3.0 的基本原则、新功能，特别是增强的安全性、保密性和授权鉴别功能，最后对HL 7的发展作了展望。

Abstraction: This article introduces the background, the goal and the new standard of HL7 V3.0; states its principle, new functions, especially on the security, the confidentiality, and the authorization and authentication functions. In the end, authors take a view about the development of HL7.
关键词：医学信息,交换协议，HL 7,标准化
Key Word: Medical Information, Exchange Protocol, HL7, Standard
随着信息化和计算机技术在医疗信息管理方面应用的深入发展，医学信息交换协议标准化及其发展趋势日益成为医学信息工作者研究和应用的重点。

HL7(Health Level Seven) 是80年代末发展起来的基于国际标准化组织ISO所公布的网络开放系统互连模型OSI第七层（应用层）的医学信息交换协议。

自1987年第一版诞生以来，十几年来发展迅速：1988年通过v2.0版，随后v2.2版在1994年出版。

这个版本得到了美国国家标准化协会（ANSI）的认可并开始逐渐在北美、欧洲、日本和澳大利亚等国家的一些医院中使用。

两年后又发布了v2.3版。

在此基础上的v2.31版于1999年四月被美国国家标准化协会认可成为美国国家标准。

而于1998年1月22日公布了v3.0版的原则声明，这是一个真正面向未来的概念化版本，并将于今年的11月正式发布v3.0的初始版本。

通过这个版本，我们可以看到HL7这十几年来的发展以及未来的变化方向。

一. 为什么要构建一个全新的版本？
自从HL7于1987年建立以来，基于HL7标准的应用系统在费用和执行时间上都优于基于其他协议的系统。

但随着HL7的成员和应用的发展，HL7组织认识到在应用中所存在的问题并且考虑进一步提高HL7的效能。

1．面临的困难
在以往的版本中，由于HL7充分的可选择性，导致难于精确定义HL7的界面术语。

这将导致不合乎实际的期望,而同时伤害了厂商和用户的利益。

在HL7 v2.X中，便存在许多的困难：构建消息的过程是完全特别的，这中间没有明确的方法学指导。

如构建的消息没有任何正式的指引；触发事件和数据域仅仅通过自然语言来描述；数据域之间的结构关系也不明确；多个触发事件可能导致消息的多次定义以及消息内某片段的多次使用；为了适应广泛复用，许多数据域都是随意的，因而引发了在状态码中的定义与它们在触发事件中的描述不一致；以及在一些特别的医疗看护信息系统中，当它期望响应一个触发事件或接受一组消息时，没有明确的规范。

总的来说，为了解决HL7今天面临的广泛性和复杂性的挑战，这个应用了十几年的方法
迫切地需要改进。

同时，如果新的规范更加严格，整个产业和广泛的用户将从中获益。

2．发展的机遇
尽管遇上许多困难，幸运的是，软件开发者从1987年制定第一版以来已经从中学习和掌握了很多经验，包括比较完善的方法学指导。

随着计算机计算能力的不断提高，费用更加合理，如果仅仅通过对老版本的原始结构作不断的，微小的调整和修改，HL7并不能从中获得进步。

HL7技术委员会花费四年时间来确定它的修改目标，并创建了一套方法学，应用在从系统构建到消息定义的各个方面，以适应现代分析技术的发展与应用。

在完成了2.3版的制定后，整个HL7技术委员会便开始了全新的v3.0版的制定。

二．HL7 v3.0版的新特征和好处
在HL7的新版本中，出现一些新的特征，并将给我们带来便利。

1．整个过程有一个明确的文档化的方法学指导。

这将帮助功能委员会解决诸如新约定的字段的界面设计，以及正在不断拓广和发展的功能性假设的问题。

同时也能帮助新成员更快的开始产业化。

这意味着我们可以将主要的时间花在创建用户案例和信息模型并通过使用已快速成为业界标准的“一体化建模语言”来制定制度容量和共享发展成果，这无疑是一种巨大的帮助。

无论是委员会还是HL7成员都可从中获得普遍的好处。

2．方法学的引入极大的限制了HL7规范中构建消息的可选择性。

v3.0版的HL7在构建消息的时候提供了明确的选择，在鼓励和支持拓广更多消息的同时进行简化的可选择性，也可大大地有利于HL7发展其“即插即用”的规范。

3． HL7的一致性将依据“应用程序角色（Application Roles）”来确定。

“应用程序角色”是一种抽象观念，用于表示一个信息系统一部分的消息行为。

一个生产商描述它的应用程序的一致性，可以通过相关的一个或多个应用程序角色来支持所有的触发事件、消息以及数据元素。

这种特征将使厂商和用户达成更清楚的谅解和共识，并将之作为一致性测试的基础。

“应用程序角色”是v3.0版引入的新术语。

它是应用程序的自身特征，用于详细说明它自身的一部分的HL7界面。

为适应触发事件，它将依据角色发送或接收的交互事件（消息）来定义。

例如，当一个触发事件发生，则两个与之相关的应用程序将建立起一种交互关系，而根据在关系中各自承当的责任，每个应用程序将被赋予某种角色，如发送方被称为“发送者（Sender）”，而接收方则被相应的称为“接收者（Receiver）”。

除此之外，还有管理者（Manager）、追踪者（Tracker）等等。

三．新版本的局限性
没有任何东西是没有代价的或完美的。

新的版本也将带来额外的花销以及新的局限，特别在开发的投资和复杂性方面。

这将抵消掉一部分新版本带来的好处。

HL7的v2.X版比v3.0版更加接近实际的应用。

在v2.X版中，要改变一部分，只需简单地修改一下相应的处理文档。

而v3.0版不仅要修改计算机化的信息模型，而且还要修改相应消息结构的从属部分。

即使在引入小的变化时，程序的不一致性也是显著的。

如果要引入大的变化或新的界面，则需要花费更多的时间去达成相互之间的一致。

HL7委员会正在探讨一个好的文档化的并且便利的方法去解决这个问题。

四．HL7 v3.0版基本原则
（一）.范围与目标用户：HL7 v3.0版将是个应用于医疗护理应用信息系统的信息交换标准。

1. 国际化
v3.0版将允许HL7的会员国使用HL7标准或者建立本地化的版本，以满足不同地区的要
求。

2. 对非标准系统的支持
如同先前的版本，v3.0版被设计为通过一种技术方法来在“古老系统”中运行。

这些还在运行的系统都是一些与现存的或正在制定中的“开放系统”标准----如国际标准化组织（International Standards Organization，ISO），开放系统基金会（Open Systems Foundation），对象管理小组（Object Management Group）等等标准化机构制定的标准----不符合或不提供支持的非标准系统。

另一方面，HL7同样也不需要任何操作系统或软件的特有功能。

在实际应用中，这就意味着v3.0版可如所有的先前版本一样，能交换所有基于印刷字符的消息。

除此之外HL7还将利用现代技术来发展HL7规范，以实现以下一些功能：
(1). 系统构建者将不需要从唯一渠道购买软件来实现v3.0版。

(2). 在这些系统中生成的消息将包含同样的数据内容，因而当消息在印刷字符格式和其他格式间转换是非常简单的。

3. 与系统的松散结合
如同先前的版本一样，v3.0版并不是一个交换HL7消息的系统功能标准。

它与系统之间是一种松散的结合。

但HL7 v3.0版为了响应触发事件或其他消息，而需要接受或发送某些数据以及发送特定的消息。

这就要求应用系统必须提供接受和发送功能来满足这些要求。

4. 模式与拓扑
v3.0版的消息将可以使用多种模式和拓扑来发送。

消息既可以象“主动更新”一样通过存储转发网络来立即响应发送；当消息传递的方式和时间没有特别规定时也可以采用批处理发送。

另外v3.0版可以通过外加的软件来支持“一对多”分布以及存储转发分布。

HL7在“一对多”分布式环境中时，并不需要特别的消息映射。

但v3.0版在“应用程序角色”概念中强烈地建议了一种范例来实现消息映射。

当一个触发事件在系统中发生，系统便将担任一个“应用程序角色”。

而担任这个角色后，系统将不时地产生一个约束来与执行不同“应用程序角色”的多个系统相互作用。

系统将发送一个简单的共用消息，包含网络中所有的“应用程序角色”信息。

而这些共用消息将提供“一对多”分布的候选者信息，从而实现消息映射。

(二). 内部版本兼容性
1. 与v
2.X版的兼容性
如果保持对以前版本的完全兼容性，v3.0版的目标将不能实现。

尽管如此，v3.0版还是包含了v2.X系列最终版本的信息内容，包括所有的属性和触发事件。

但这并不意味着所有的属性和触发事件在v3.0版中将以同样的形式存在。

当网络中同时存在应用v2.X版和v3.0版的系统时，系统之间将需要消息翻译来交换数据。

因为v2.X版标准的充分可选择性，翻译将应用所在网络的特定系统规则来进行。

届时将利用界面引擎以及其他翻译软件来提供特定的v2.X版本与任何v3.0版的应用程序之间的翻译。

2. v
3.X版本之间的兼容性
为了实现v3.X版本之间的向上兼容性。

HL 7将做到以下几点：
(1). HL 7将在所有使用基于老的或新的v3.X版本家族的HL7协议系统之间提供最大程度的互用性，这将通过新引入的“增强兼容”功能来实现。

所谓之“增强兼容”就是：
①. 一个在新版本中修改的消息结构必须能被基于老的v3.X版本的系统所接受。

然而一个基于老版本的系统只能析取为老版本所定义的信息。

②. 一个依照v3.X协议老版本创建的消息结构必须能被基于后期版本的系统所接受。

因而在
某些情况下，基于新版本的系统将不能接受某些信息域，因为它们并不属于老版本消息结构内，而是由某个有着特殊定义的用户所发送。

(2). 在“增强兼容”不能顾及的范围内，HL 7将使用缓慢但渐进地改进协议来保持兼容，并不断地发展以满足新的要求。

因而用户也可逐渐地引入新的变化到自身的网络中。

这便要满足以下要求：
①. 所有与在HL7一个版本中新定义的消息有关联的消息将不得发送给遵守老版本协议的接受者。

②. 如果在某个版本中公告将废弃某个消息结构，这个版本就必须规定一个替代的消息结构来代替它。

而这个被废弃的消息结构以及它的替代者，在所有支持这个版本的系统中都应可以使用。

③. 废弃的消息结构将在某一个版本发布后宣布过期并不再使用。

④. 废弃的消息结构在从最初公告废弃的两年内将不会宣布过期并停止使用。

⑤. 此外，如果一个新的应用技术规范（Implementation Technology Specification (ITS)）被引入，按照HL7的规定应保持与ITS的一致性，也并不需要支持新的ITS引入的但已被宣布废弃了的消息结构。

(3). 这些限制应在最大程度上不对所有HL7参考模型的发展产生影响。

(4). 如果需要对消息模型进行修改，只要这些修改不影响那些在先前版本标准中定义的数据结构，便没有任何限制。

(三). v3.0版的保密性及安全性
1. 病人信息的保密
鉴于以往版本在保密性方面的不足，也如医疗护理应用系统所期望的，v3.0版将引入显著的保密性功能在病人信息的保护方面。

这些功能包括：
(1). 在浏览或传递选定数据时，依据用户的被授权程度，来限制用户权利。

(2). 依据用户的被授权程度，审核用户对病人数据的访问。

此外，由于v3.0版本需要在多个系统间传递包含需要保密的数据对象、属性、事物内容的信息，所以这些系统同样需要执行保密性功能。

HL7工作组的功能委员会、控制小组、模型及方法学委员会在发展HL7数据模型和定义v3.0版消息结构时，都考虑了这个问题，并评估了业内所有相关成果。

在此基础上制定了新的保密性规范。

2. 服务的授权鉴别
基于同样的原因，v3.0版在v2.X版的基础上对数据服务请求以及数据报告请求的授权鉴别进行了重大的改进。

新功能包括电子签名、基于比密码访问更先进的技术的用户授权等等。

此外，由于v3.0版本的多系统要求，同样要求这些系统拥有授权和鉴定的功能。

HL7工作组在制定规范时，都考虑到了这些问题，并评估了业内所有相关成果。

3. 安全、隐私以及完整性
考虑到对病人信息的安全性和完整性的保护，以及v3.0版本系统开发商对HL7应用系统技术平台的期望，v3.0版将在安全、隐私以及完整性方面对v3.X版进行大大的功能加强。

新的功能包括：公用的或自用的密匙加密技术以及相应的系统校验和认可等等。

HL7控制小组将关注这方面的发展以保证v3.0版本的应用技术平台将很好地支持这些功能。

(五). HL 7展望
在十几年的发展过程中，HL7得到了长足的进步。

它正在引起一场深刻的医学信息管理模式的改革，使得医疗服务在更高水平和更大程度上实现医疗信息的自动化，整个医疗环境
将发展成一个全球化的虚拟医院。

医疗服务将向着更加专业化，更加信息化和全球化的方向发展。

v3.0版本展现给我们一个全新的、并且面向未来的医疗信息交换协议。

这将把医学信息管理模式推向更高的境界。

而我们也应该加快对HL7的研究和应用，一方面与国际标准接轨，另一方面加强本地化的工作，希冀全国各级政府主管部门大力支持，有志于此的专家学者一起努力，尽快建立起中国化的HL7标准，以满足自身的需要，并在国际HL7发展中占有一席之地。

参考文献：
1、 HL7 Working Group. HL7 Version 3 Statement of Principles. 01/22/1998
2、 HL7 Working Group. HL7 V2.3 Reference Model. 1996,Chapter 1,1-6.
3、D. Mead Walker, Virginia Lorenzi. HL7 Version 3Report to the Working Group How to Build V3 on the Foundation of V2. 01/22/1997,1-25。