基于MML電子病歷存儲模型研究

本文通過分析現(xiàn)今主流的數(shù)據(jù)庫存儲模型，對基于MML標準的電子病歷構(gòu)建存儲模型。針對對象一關(guān)系型和關(guān)系型2種存儲模型比較分析，給出了基于MML標準的電子病歷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存儲模型設(shè)計方案。

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年開發(fā)，是一套比較完整的使用XML結(jié)構(gòu)電子病歷交換標準，目前最新版本是3．0。采用MML標準可以將基于異構(gòu)電子病歷的醫(yī)療信息系統(tǒng)很好的結(jié)合起來，實現(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，主要考慮到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有強大易用的查詢分析工具和易與醫(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)庫時，原有的層次結(jié)構(gòu)信息將丟失，此外關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對基于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)庫類型選擇

針對醫(yī)療信息系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，兩類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作是必須的：操作類型(例如，統(tǒng)計、分析)；研究類型(例如，查詢)。在分析應(yīng)當選取何種類型的數(shù)據(jù)庫存儲模型作為研究對象時，首要前提是要支持這兩類操作?，F(xiàn)有3種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以作為MML電子病歷的存儲模型，分別是XML原生數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和對象一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

XML原生數(shù)據(jù)庫是專門為存儲XML數(shù)據(jù)設(shè)計的，支持DOM模型和斷言查詢。但現(xiàn)在缺乏商業(yè)級的產(chǎn)品，同時開發(fā)人員需要花費相當?shù)臅r間來熟悉和適應(yīng)，在未來可能作為XML存儲的重要應(yīng)用但這里不作為分析研究的重點。

對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，當MML電子病歷映射到數(shù)據(jù)庫時，文檔內(nèi)在的層次關(guān)系將丟失。這可能不影響操作類型的操作，可是對審計跟蹤將有一定影響。作為現(xiàn)在主流的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有豐富強大的查詢和分析工具，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)存儲模型的對象。

相比之下對象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為較新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫之間搭起了一座橋梁。對象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫基于關(guān)系模型，存儲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)訪問都是基于標準的面向?qū)ο蟀姹镜腟QL。因為引進了OO概念，對象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫也附加了、繼承和多態(tài)等OO特性。對象能存儲在表內(nèi)并包含方法。由于擴展了面向?qū)ο蟮奶匦裕С謴?fù)雜數(shù)據(jù)類型，對象一關(guān)系數(shù)據(jù)庫比傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫更適合作為MML電子病歷的存儲模型。

MML電子病歷包括各種檢驗表、圖形等對象需要專門的方法來查詢，在這種情形下對象一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就尤顯優(yōu)勢。

3存儲模型設(shè)計和實現(xiàn)

采用傳統(tǒng)的ANSI三層數(shù)據(jù)庫模型(外層、邏輯或內(nèi)層、物理層)來設(shè)計MML電子病歷存儲模型。概念設(shè)計階段的目標是構(gòu)造出獨立于具體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫概念模式。在邏輯層設(shè)計的過程中，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結(jié)構(gòu)開發(fā)數(shù)據(jù)庫的規(guī)范，底層算法用來設(shè)計執(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)計階段采用廣為使用的實體一關(guān)系(ER)模型。根據(jù)MML電子病歷處理過程，設(shè)計了包括3個實體和8種關(guān)系的模型，3個實體分別為：Person，MML-emr和Organization。

針對設(shè)計出的ER模型(見圖1)，町以選用對象導(dǎo)向的方法或傳統(tǒng)的純關(guān)系數(shù)據(jù)模型方法。下而將詳細討論對比兩種方法，找出各自的優(yōu)缺點。

3．2對象一關(guān)系型存儲模型設(shè)計

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

需要注意的是有4個屬性是對象數(shù)組用以表示PER-AON實體的多值屬性。MML_emr和Organization對象和Person對象類似。ER圖中的關(guān)系也可映射為對象，表2為3個實體之間的關(guān)系。

ER模型中的多值屬性可以用VARRAYS或者嵌套表表示，嵌套表更適合對一組需求的查詢，如果是要通過單個操作完成的組需求的話VARRAYS效率更好些。

在對象一關(guān)系模型中，N∶M關(guān)系可以通過在嵌套表上添加REF(類似參考類型指針)實現(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oo_MML_emr包含有oo_provider的嵌套表，每個oo_provider屬性指向一個person對象。在對象-關(guān)系模型中只需兩張表MML_emr和person就可以表示出這個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)系的實現(xiàn)在2種模型相似，在對象一關(guān)系模型中使用REF類型，而在關(guān)系模型中使用外鍵。

3．3 關(guān)系型存儲模型設(shè)計

采用標準算法將ER模型映射到關(guān)系型模型。首先為ER模型中的每個實體創(chuàng)建1張表；再對ER模型中的每個多值屬性創(chuàng)建表；1∶M類型的關(guān)系通過添加外鍵來實現(xiàn)；N∶M類型的關(guān)系使用單獨的表。由于基于MML的電子病歷包括大量的多值屬性和N∶M類型關(guān)系，所以相對于對象一關(guān)系模型會產(chǎn)生大量的表。

鑒于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在信息系統(tǒng)中的設(shè)計問題已經(jīng)有了詳盡深入的研究，這里就不詳細展開了。

4 比較

在前述段落提到的分析結(jié)果我們認為基于MML電子病歷的數(shù)據(jù)庫存儲模型的最佳選擇是對象一關(guān)系類型。針對對象一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有2種設(shè)計方法，一種是把包括數(shù)據(jù)成員和方法的對象存儲到表中；另一種是在只使用傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法不能滿足需求時才采用面向?qū)ο蟮姆椒▉聿僮鲗ο蟆?/p>

就分別采用這2種方法設(shè)計和實現(xiàn)對象一關(guān)系模型過程中存在的問題和對執(zhí)行結(jié)果的分析來討論二者的優(yōu)劣。

4．1 實現(xiàn)問題

對象關(guān)系模型創(chuàng)建的表的數(shù)量較關(guān)系型模型少許多，且使用基于對象方法的簡單表達式使得查詢也趨于簡單化。但是對象方法要認真設(shè)計實現(xiàn)，否則某些查詢因為沒有設(shè)計合適的對象方法將無法完成。