第三节　医疗卫生信息模型与建模

医疗卫生信息模型是应用于医疗卫生领域的信息模型。ISO对临床信息模型的定义为：信息模型就是可用于效仿或参考的方式、计划、例子或者标准等［6］。

一、医疗卫生信息建模及其技术

居民健康档案和电子病历的日益普及可使跨多个医疗机构共享患者信息成为可能，以支持医疗的连续性。为此，制定标准和技术规范，定义了居民健康档案、电子病历中包含的信息应该如何进行结构化处理，如何进行语义描述和通信。当前的趋势是，大多数规范都依赖于将数据实例的表示与医疗卫生信息模型的定义区分开来。

在健康医疗领域，医疗卫生信息模型有多种类型，例如HL7的RIM、DMIM、RMIM、数据元模型等，具体的医疗卫生信息应用都可以建立相应的信息模型。本部分通过临床信息模型（clinical information modeling，CIM），介绍医疗卫生信息建模技术原理和方法。

CIM作为一个通用术语，它包含所有技术规范，这些规范定义了如何在EHR系统或存储库中组织和描述临床信息，或用于EHR通信。CIM定义了文档化临床概念的信息结构和形式语义。CIM是结构化的语义工件，有助于组织、存储、查询和显示临床数据；在不同的信息系统之间交换数据；并进行数据分析。通常，CIM是通过约束底层参考模型（RM）的通用数据结构来定义的，CIM提供了表示数据实例所需的基本特征和属性。SNOMED CT、ICD或LOINC等术语在定义CIM方面也发挥着重要作用。CIM的结构可以绑定（精确映射）到临床术语，以提供模型的统一定义。此外，术语还用于对值集进行详细说明，即可以将这些术语指定为临床信息值。

因此，只有同时使用标准RM和术语来描述信息结构的语义，才能实现CIM完整的语义互操作定义。Goossen等人描述了一些遵循CIM方法的计划，指出了它们的不同之处和相似之处［7］。HL7 V3建模方法基于表示任何医疗环境的主要业务逻辑的标准参考信息模型，可以采用该模型定义特定的消息和文档。HL7 V3消息和HL7临床文档架构（HL7 CDA）是基于HL7参考信息模型的标准。可以以HL7模板的形式为HL7 CDA定义CIM，HL7模板指定如何在每种文档中包含和组织临床信息，以实现特定的临床通信目的。HL7 FHIR（快速医疗互操作资源）是一种新一代规范，使用的模块化组件称为资源。这些资源（对临床信息的常见可重用范式的定义）可以进行组合或加以扩展，以便为医疗信息系统提供特定的解决方案［8］。因此，在某种程度上它们也是CIM。另一种重要的建模方法是基于双层方法，而双层方法又基于合成的通用RM的定义，该RM旨在表示任何EHR最基本的属性和结构。CIM是以原型的形式定义的，原型定义了数据的结构，以便在EHR系统中无缝存储或传输。双层模型方法由EN ISO 13606标准和openEHR规范支持［9］。另外，也出现了一些其他建模方法，这些方法侧重于在概念级别定义通用信息模型，而不依赖于特定的实现，临床信息建模计划（CMMI）、详细临床模型（DCM）和临床元素模型规范（CEMS）就是此类通用模型的例子［10，11］。

二、医疗卫生信息建模过程与方法

（一）过程

CIM的使用已被公认为创建标准化和可互操作的EHR系统的基本条件之一。虽然存在不同的标准和技术方法（如使用原型的EN ISO 13606和openEHR，或使用模板的HL7 V3），但是所有这些方法都有一个基本和共同的想法，即将CIM的定义与数据值的实际表示和持久化分离开来。此外，国际建模计划（如临床信息建模计划）的工作表明，人们对创建可重用的临床信息模型（CIM）越来越感兴趣。因此，重要的是，用于创建这些模型的临床信息建模过程（clinical information modeling processes，CIMP）必须遵循清晰且定义良好的步骤。

在关于CIM方法的研究论文中发现，创建CIM的方法是相似的。图4-8概括了归纳分析CIMP相关内容后而得出的步骤以及它们之间的关系。临床信息建模的第一步是选择确定信息域的范围和组建工作团队，第二步是信息域分析（包括研究引用或现有的可再利用的CIM）；第三步和第四步是设计和定义新的临床信息模型（CIM）的结构和语义（或修改现有的）；第五步是由医务人员进行验证；最后一步是临床信息模型（CIM）的发布和维护。

虽然这些步骤是根据已发表的文献中提供的部分信息定义的，但是发现的相似性表明，可以定义一个统一的过程来指导CIM的定义，包括对提高CIM质量的最佳实践的描述。

最后，确定的CIMP步骤由一般治理过程包含。这种治理负责确定何时需要创建新的CIM，以及何时应该审查现有的CIM。CIM的治理是一个独立的主题，也受到了研究人员的关注。

（二）技术方法

图4-9为数据建模的技术路线图。

1.场景分析

场景就是指某场合所发生的或可能发生的事件的描述，可以理解为现实活动的实例。完整的场景体现了事件的触发、发展、结局的过程。在概念模型建模场景分析里，对信息从医疗机构内部信息系统到健康档案平台存储过程的描述就是一个场景。场景分析则是对这些场景进行重现、域的定义、归纳、提取类、类关联、类属性的过程。

2.信息域分析

在信息域分析中主要考虑要存储信息的域的范围，以及与其他域的信息之间的关系，如“新生儿出生证明”信息域与“计划免疫接种卡”信息域之间存在着一定的关系。

3.主题域的确定

在信息域分析的基础上再对信息拆解、对比、描述、再定义、组合等分析，即对各组成元素进行分析、判别、抽象并归纳。根据信息概念模型，将信息泛化到实体、角色、活动、参与、活动关联、角色关系6个主题域中，活动作为信息的主体，其余5个均为事件的关联方，要深刻理解各个主题域内容以及主题域之间的关系，将分析抽象的结果与数据概念模型主题域结合。

4.类的确定

确定信息在主题域中确定使用的类对象。如新生儿信息使用实体表达，登记事件信息使用活动表达等。

5.类关联

按照信息概念关系，描述出泛化后的实体、角色、活动、参与、活动关联、角色关系等对象之间的关系，有HL7相关标准的要使用HL7标准。

6.类属性

将要保存的信息元素与信息模型的对象属性做对应关系映射。首先需要了解信息模型的数据类型的概念及其之间的关系，如LIST〈ADXP〉与List类型、AD类型之间的关系、AD类型的属性及属性取值范围、其所涉及的概念。

7.数据库设计

对应数据库具体实现，考虑使用对象数据库模型设计方式。

三、CIM I模型

HL7临床信息建模首倡项目CIMI（HL7 Clinical Information Modeling Initiative）提供了可实际使用的模型。CIMI是HL7国际委员会（HL7 International）的一个工作组，旨在通过提供易于实施的临床信息模型（implementable clinical information models）所构成的开放式共享库（shared open library），改善医疗服务系统的互操作性（interoperability）。CIMI不提供实现指南，CIMI模型中与指南对应的是正规化的建模方法和模型本身。本部分讨论CIMI建模组件及其当前状态［12，13］。

（一）CIMI临床模型

CIMI临床模型定义为CIMI参考模型中的约束集。它提供了一种通用语言，可用于所有EHR/EMR平台或智慧医疗机构。这些约束要么使用原型定义语言（ADL）来表示，要么使用原型建模语言（AML）来表示。CIMI临床模型包括语义绑定和值绑定，这种绑定定义可填充模型中适当部分的意义和有效值。所有模型都设计成通用型，且很灵活，使得重用和实现成为可能，同时保持最大程度的一致性。在临床模型的第一层，建模模式独立于实现目的上下文、医疗场景上下文和专科上下文。表4-1是用药管理的CIMI模型层级示例。表4-1从底部向上，最底层是参考模型层，包含了CIMI模型的所有概念组件；临床模型层选取了参考模型层中用药管理需要的相关组件（如用药细目、血压、用药清单和出院小结等）；临床模型层上方是添加了不同上下文（即绑定语义）的具体临床模型层。

在CIMI的建模方法中，有一些基本的实施指导性说明文件，可促进从各种来源收集到的临床组件和医疗数据的协调，这类指导性说明文件包括：①CIMI参考模型；②原型对象模型；③CIMI建模模式；④CIMI风格指南。

（二）CIMI参考模型

参考模型用于概述所有CIMI临床模型中使用的核心结构和数据类型。

图4-10展示了CIMI参考模型的概念组件。图4-11描述了CIMI参考模型中使用的数据类型。

（三）开发建模框架的CIMI方法

图4-12是通用CIMI建模流程图，用于定义CIMI建模组件和方法的CIMI建模方法。一旦定义了这个建模基线，就可以使用工具来验证并将外部提交的模型合并到CIMI批准的模型目录中。

1.CIMI模型包括以下数据类型。

（1）与要建模的临床概念特别相关的数据。

（2）描述已建模的临床概念属于谁、是什么、在何处、何时和如何的数据。

（3）数据在结构上应采用前后协调一致的表示，如诊断的身体部位。

2.CIMI模型不包括以下内容。

（1）特定于实现用例的数据。

（2）特定于医疗场所的数据。

（3）特定于临床专科的数据。

（4）管理细节，如财务数据。

（5）特定于本地环境的数据，如地方立法。

（6）与要建模的临床概念无关的数据。

3.CIMI建模模式由该模式结构的四个组件组成。

（1）属性观察（属性值）：用于表示为了查明和了解患者健康状况以及设备或与诊治相关的医疗场所的更多信息的观察或调查结果，如心率、血糖、昏迷量表。

（2）临床发现（名称：用于表示在检查中发现或从临床推理推断出的临床状态（如“糖尿病”“痰清”）和患者可能遭受的事件（如“身体虐待”“汞暴露”），如诊断、不良反应、告警。

（3）活动：用于记录已经、正在或将要进行的活动，包括治疗、调查、管理过程、提供建议或信息，如药物治疗活动（请求、分发、管理）、调查活动（请求、执行）。

（4）管理：CIMI已定义了若干个临床模型，这些临床模型与以上所建议的每种模式类型相关联。

1）心率：属性观察。

2）体重指数（BMI）：属性观察。

3）新生儿评分：属性观察。

4）葡萄糖耐受试验结果：属性观察。

5）不良反应：临床发现。

6）药物订购：活动。

7）问题清单：临床发现。

8）医护人员报告的恶心反胃：临床发现。

9）伤口分泌物标本培养结果：活动+属性观察。

四、已被CIMI评审通过的模型

CIMI已经评审通过了几个组织机构的一些现有模型。表4-2是作为CIMI模型基础的已评审通过且已使用的若干模型。

表4-3是每个被评审组织机构的输入模式定义。

（赵新远）