The Architecture of patient’s view personal health record system

以病患為觀點的個人健康記錄系統之架構

The Architecture of patient’s view personal health record system

趙英傑 林志豪

亞洲大學 資訊科學與應用學系 亞洲大學 資訊科學與應用學系

g95251005@ms1.asia.edu.tw chlin@asia.edu.tw

1、前言 摘要

現代人對自我健康管理的重視度日漸升 高，也越來越多人投入開發基於個人健康紀 錄(PHR)的相關系統。但大多系統都是以醫療 專業人員使用為主，ㄧ般病患對其中的數據 資料並不甚了解。所以，本文目的在提供一 個以病人角度為主的個人健康紀錄系統架 構。將醫療院所 HIS 紀錄中難懂的數據，透 過 HL7 XML 格式的轉換，在資料庫中對照替 換後，成為病患能了解的電子病歷紀錄，進 而更積極參與個人醫療計畫。

網際網路的快速發展，使越來越多產業 趨於即時性，全球化，客製化發展；而跟ㄧ 般民眾生活最為息息相關的醫療產業，在這 股 e 化風潮中，也受到相當程度的重視。

國際間為了醫療資訊最終能達到完整電子健 康記錄(EHR)的目的，許多協議及標準因而產 生 ； 將 以 往 紙 本 病 歷 電 子 化 的 電 子 病 歷 (EMR)，使得紀錄病歷所需的空間及人力大幅 減少，HL7、DICOM 等標準的製定，讓醫療 資訊能在不同的醫療院所間互通有無，使醫 療資源能夠更準確及有效的被利用。

關鍵字：個人健康紀錄、HIS、HL7、XML

Abstract 而國內發展方面，行政院衛生署推動了 許多病歷電子化試辦計畫，並在醫療資訊交 換方面，指導台灣健康資訊交換第七層協定 協會(HL7 Taiwan)在國內推廣 HL7 標準。國 內學術研究，在實作 HL7 訊息的轉換及驗 證，分析病歷電子化的好處，都有著良好的 成果，證明了醫療資訊的 e 化，對於醫事人 員處理醫療事件上有相當大的幫助。

The modern people rises attention to self-health management day by day, and more and more people develop the system that based on personal health record (PHR). However, most systems are developed for the medical specialists to use, in other words the patinets hard to know the meaning of data/information in PHR system. In this paper we presented an architecture of patient’s view personal health record system. In this system we convert the data/information of HIS to HL7 format and compared with database of PHR system. Then, translated the meaning of data/information.

Finally the electronic health record will become easier to read for the patients and then make the patients positively participates the individual medical plan.

不過上述的標準及研究，大多以具醫療 專業背景的人員使用為出發點，ㄧ般社會大 眾對其中的代碼、數值，並不甚了解，在個 人健康管理越發被重視的現今社會，單單滿 足專業人員需求的系統，似乎略顯不足，病 患主動參與自身的健康管理，不但有助了解 自己的病情，並能與醫療人員有良好的互 動，幫助改善病情。

Keywords: PHR, HL7, HIS, XML. 所以本文的目的在於建置ㄧ套以病患角 度發展的個人健康資訊系統，讓病患能查詢 自己的病歷狀況，並能了解其數值所代表的 意義，進而對自身的健康管理有更深一層的

認識及參與。

第 2 章探討本文所應用的技術及標準，

第 3 章為系統發展建置步驟，第 4 章提出系 統架構，第 5 章為結論並於第 6 章討論未來 工作。

2、文獻探討

2.1、Health Level 7

由 HL7 組織所制定的標準，其作用在於 將醫療資訊結構化、標準化，使其能透過網 路，在不同的醫療院所間傳輸，達到資訊共 享的目的。

HL7 組織在 1987 年成立，並於 1997 公 佈 HL7 2.3 版本，此版本被美國國家標準局 (ANSI)通過認可為國家標準[13]，並在國際間 廣為流傳普及，成為最多國家所遵循使用的 版本。目前最新版本為 3.0，在架構上有相當 大的變動，目前在國際間仍處於學習和推廣 的階段。

台灣健康資訊交換第七層協定協會(HL7 Taiwan)則是在 2001 年成立，並在衛生署指導 下持續舉辦各項教育訓練及學術研討會等活 動，積極在國內推動 HL7 標準[7]。

2.2、Extensible Markup Language

由全球資訊網聯盟(W3C)在 1998 年所提 出 的 一 種 置 標 語 言 ， 前 身 為 SGML(The Standard Generalized Markup Language)，考慮 到 SGML 難以理解學習及 HTML 擴充性、易 讀性不佳的缺點，W3C 按照 HTML 的發展經 驗精簡了 SGML 而發展出 XML[17]。

其特性為：

z 結構性：XML 為巢狀式的結構化語言。

z 擴充性：XML 為一種元語言，沒有固定 標籤，需要新標籤時，可以自行擴充定 義。

z 可讀性：XML 文件結構是由許多元素 (Element)所構成，而各個元素具有階層 結構的特性，使用者可以自行選擇需要 的部分判讀。

z 驗證性：XML 可以包含驗證內容的文件 與文法，使用者可以自行定義、下載『文 件型態定義(DTD)』或 XML schema 來驗 證所編輯的 XML 文檔是否正確。

在 HL7 版本發展的過程之中，HL7 組織 發現 HL7 定義了資料內容和傳送順序，而 XML 是一套在網路上進行資料交換的語法標 準；二者之間有著相當契合的互補性，如果 將二者結合，對醫療資訊的交換有著顯著的 幫助[12]。所以在 HL7 2.5 版中加入了 XML 的 編 碼 規 則[14]， 並 在 3.0 版中正式支援 XML。[6]

2.3、Extensible Stylesheet Language Transformations

延伸樣式語言轉換(XSLT)，是ㄧ種對 XML 文檔進行轉化的語言，可將 XML 檔案 轉換為另ㄧ種 XML 檔案[9]，可分兩種轉換模 式：

z Template-driven model：基於 XSLT 樣板 在 XML 文檔中尋找所需要的片段，並形 成合乎 XSLT 要求的新文檔。

z Data-driven model：在原始 XML 檔案中 尋找匹配於 XSLT 的片段，形成類似原始 文檔的新 XML 文件。

2.4、電子健康紀錄

電子健康紀錄是ㄧ個人終其一生的健康 狀態及醫療照護之電子化資訊[11]，目的在於 能提供醫療人員或病患即時且能共享的資 訊。美國病歷發展協會(MRI)將傳統紙本病歷 到最後的電子健康紀錄間的發展過程，分成 了五個階段：

z Automated Medical Record：自動化病歷 階段，主要是將傳統紙本病歷逐漸以電 腦表單取代。

z Computerized Medical Record：電腦化病 歷階段，將病歷資料以電子媒體檔案方 式表示，達成無紙化系統。

z Provider-based Electronic Medical Record：以醫療提供者為主的電子病歷階 段，亦可稱電子化病歷(EMR)階段，醫師 看診不再仰賴紙本，所需資料皆已建成

資料庫。

z Electronic Patient Record：電子病患紀錄 階段，此階段強調跨出個別醫院的藩 籬，以病人為中心，具跨區域性，全球 性的病歷資訊架構。

z Electronic Health Record：電子健康紀 錄，為電子病歷發展的最後階段，打破 傳統病歷概念，紀錄及整合個人從出生 到死亡的疾病和行為，可提供病患參與 查詢管理或提供學術研究使用。

而國內目前的狀況，根據 2002 年衛生署 的調查，大多屬於第三階段，發展緩慢的原 因有二，ㄧ為國內法律上的限制，病歷被限 定要用紙本的方式保存；二為建置電子健康 紀錄系統花費金額龐大，許多中小醫院無力 負擔[4][8]。

所以期許電子簽章法能在未來立法並通 過，而相關系統也能在各界的努力下，開發 出低成本且適合本土條件的系統。

2.5、Personal Health Record

世界衛生組織(World Health Organization) 提倡醫療機構應該以主動預防的方式取代以 往被動式的提供病患照顧[18]，讓病患本身積 極參與自身的健康照護。於是在近幾年 PHR 的觀念逐漸抬頭，相關研究及實作也在蓬勃 發展中。根據相關研究結果顯示，PHR 的建 立能讓病患對自己的病情更加了解，增加病 患照護的滿意度，且讓病患更投入且配合治 療計畫[3]。

PHR 包含各種不同的內容，但大致可分 為以下項目[15]：

z 基本資訊。

z 過敏與藥物不良反應。

z 用藥資訊，包括劑量及使用方式。

z 疾病及住院資訊。

z 手術及特殊治療。

z 接種資訊。

z 實驗數據及結果。

z 家族病史。

美國健康資訊管理學會(AHIMA)將 PHR

定義為個人管理、隨處可得的終生健康資訊 [10]。ㄧ般而言，具備以下特性：

z 個人可以掌管自己 PHR 的權限。

z 包含個人終生健康資訊。

z 包含來自醫療提供者的資訊。

z 取得不受時間地點限制。

z 資料隱密且安全。

z 使用紀錄清楚明白，可以查詢何人何時 何地使用過該 PHR 資料。

完整的 PHR 不但適合旅行慢性病患者，

對於ㄧ般民眾的健康管理，疾病就醫也有顯 著的幫助。

2.6、RSA 演算法

由於個人健康紀錄的資料是敏感且具私 密性的資料，為防有心人士的竊取，確保資 訊的安全不外洩是相當重要的課題。

RSA 演算法是在西元 1978 年由美國麻省 理工三位教授 Rivest、Shamir 及 Adleman 提 出，RSA 即三人姓氏開頭三字母組合成[16]。

RSA 演算法利用稱為公鑰及私鑰的二個 質數來作加解密，公鑰用來對訊息加密，而 私鑰則用來解密，只要私鑰不公開，就算擁 有公鑰也無法破解密文。RSA 演算法的可靠 性基於分解極大的整數是相當困難的，只要 鑰匙長度夠長，RSA 加密的訊息便不可能被 暴力破解，如此可以確保訊息安全。

根據國內研究結果指出，用 RSA 演算法 對健康管理系統的密碼進行加密，有足夠且 良好的成果[5]，所以本文採用 RSA 演算法來 進行資訊安全的維護。

3、系統建置

系統建置過程可以分為以下三階段：

z 資料轉換。

z 資料表建立。

z 使用者介面。

並分別詳述如下。

3.1、資料轉換

由於 HL7 已成為國際間通用的標準格

式，而國內方面也在衛生署健保局的指導下 推廣，所以本研究採用 HL7 標準為轉換格 式。此階段主要工作是將各家醫療院所 HIS 中的 HL7 檔案轉換為 PHR 資料庫所需的 HL7 XML 格式。HL7 格式部份採用健保局所 推廣的 HL7 2.3.1 版本；XML 轉換部分則依 照 HL7 協會所公佈之 XML Encoding Rules for HL7 v2 Message[14]。此階段共分為三部 份，如 Figure 1 所示：

目前資料匯入以個人基本資料及醫囑資訊為 主 。 未 來 規 劃 加 入 檢 驗 (Hematology 、 Urinalysis)、檢查(ECG、endoscope、ultrasonic) 報告，並以 DICOM 標準導入放射(X-ray、

CT、MRI)等相關圖片。

3.2、資料表建立

如前言中所提過的，ㄧ般醫療資訊內含 大量的數值、編碼及代碼，一般社會大眾不 容易去理解這些數據所代表的意義。於是縱 使看到關於自身的健康紀錄，也因不了解其 內容而不知該採取什麼行動，造成醫療計畫 的主動參與度降低。

Figure 1 資料轉換步驟

有鑑於此，本文在 PHR 資料庫中建置資 料表單資料庫(Table Data base)，如 Figure 2。

Figure 2 資料表單資料庫

意義做

e 的英文、中文對照表，如 Table1 所

Table 1 醫事編碼對照表(ICD)

code

其作用在於將數據及其所代表的 z 第ㄧ部分為接收各家醫療院所之 HL7 訊

息 ， 並 依 照 HL7 協 會 公 布 之 “ XML Encoding Rules for HL7 v2 Message[14]＂，由於協會所發布的，是 僅針對英文部分的轉碼規則，所以中文 部分配合台灣 HL7 協會所頒佈「電子病 歷之 HL7/XML 轉診、轉檢(代檢)白皮書 [2]」補足，將 HL7 訊息轉換為 XML 格 式。

z 第二部份為轉換主體，事先編輯吻合 PHR 資料庫格式的 XSL 樣板，在接收第 一部份的 XML 格式後，按照樣板作 XSLT，產生 PHR 所需之 HL7 XML 格式。

z 第三部份為驗證 XML 檔案用，針對 PHR 的 HL7 XML 格式編輯 XML schema 的 xsd 檔，利用該檔案來驗證第二部份所轉 出的檔案格式是否正確。

對照比較並表示出。在以下詳述：

z 醫事編碼對照表，可將醫事編號代表何 種病症表示出。使用健保局所公佈之 ICD-9-CM 疾 病 碼 一 覽 為 基 準 ， 建 置 ICD-cod

示。

ICD- 英文 中文

001 Cholera 霍亂

0020 Typhoid fever 傷寒

0030 Salmonella gastroenteritis 沙門菌腸胃炎

205 Myeloid leukemia 骨髓性白血病

…

540 Acute appendicitis 急性闌尾炎

550 Inguinal hernia 腹股溝疝氣

Table 4 HL7 Data Table(ADT) z 數值對照表，可將 BMI 值、肝指數、血

醣值、血壓…等數值作對照比較，藉以 讓患者了解自己是否有過胖、過瘦、肝 指數過高、高血壓等疾病，並可監視控 制自身健康狀況，以 BMI 值為例，如 Table2 所示。

Table 2 數值對照表(BMI)

BMI 檢測結果 BMI 檢測結果

BMI<18.5 過輕 27≦BMI<30 輕度肥胖

18.5≦BMI<24 正常 30≦BMI<35 中度肥胖

24≦BMI<27 過重 BMI≧35 重度肥胖

z 藥典，將藥物專有名詞作轉換，除了讓 患者了解自己使用的適合種藥物外，也 可加入用藥資訊，包括適應症狀、副作 用及用藥需知。考慮到同ㄧ種藥品可能 可以對應不同的適應症，或是會產生不 ㄧ樣的副作用，所以採關聯式資料表的 方式來建置藥典資料庫，如 Figure3 所示。

Figure 3 藥典

z HL7 Data Table，針對 HL7 的 Segment 標頭做解釋，除讓患者了解此訊息功 用，也可作醫療人員訓練或查詢用。以 ADT﹝住院，出院與轉診﹞訊息為例，

建置如 Table4 之表格。

原始訊息 代表意義 原始訊息 代表意義

MSH 訊息標頭 PV1 病患就診

EVN 事件類型 [PV2] 額外資訊

PID 病患編號 [{OBX}] 觀察/結果

[{NK1}] 最近親屬 [{AL1}] 過敏資訊

…

z 其他資料表，用於未來擴充功能。

資料表建置完成後，輸入 PHR 資料庫，

與第ㄧ階段轉換輸入的 XML 檔案中的數據 對照比較，並將結果輸出至使用者介面。

3.3 使用者介面

考慮到 PHR 資訊要能隨時隨地的取得，

所以使用者介面以網站的方式建置。使用者 只需透過網際網路，即能登入網站，並取得 個人健康紀錄的資訊。

網站功能如 Figure 4 所示：

Figure 4 網站功能架構圖

首頁：提供使用者登入，密碼部分採用 RSA 加密。

基本資料：紀錄患者的姓名、性別、年齡、

電話住址等個人基本資料。

目前狀態：主要工作為將第二階段表單資料 庫與第一階段 XML 檔案比較對照的結果輸 出顯示，分三部分。

z 個人數值，針對 BMI、血醣、肝指數、

血壓等數值資料比對結果的顯示。

z 病史資訊，顯示家族病史、過敏史、個 人重大疾病史等相關的代碼其意義的表 示。

5、安全架構 z 醫療紀錄，針對病患所接受過的手術、

特殊治療、接種、疾病等醫療紀錄中相

關的醫事代碼，顯示其代表的意義。 本系統安全架構如 Figure 6 所示，使用者 使用帳號密碼登入 PHR 系統介面端，介面端 確認使用者身份後，發送使用者欲查詢的要 求給伺服端。PHR 伺服端到資料庫裡找查符 合使用者需求的資料列表後進行加密動作，

本研究採 RSA 技術將欲傳送資料加密成為密 文，同時，使用者從伺服端取得私密金鑰。

PHR 伺服端接著將加密過後的文件送回介面 端，由介面端回傳使用者，使用者再對密文 進行解密，而獲得所查詢之資料。本安全架 構以 RSA 的雙金鑰制度，確保使用者個人資 料的私密性及安全性。

z 用藥資訊，針對藥物劑量、使用方法、

不良反應等相關代碼作轉換的顯示。

討論區：提供患者與醫療專業人員溝通的平 台，使病患與專業人員間有良好的互動，進 而增加病患照護的滿意度。

4、系統架構

整合上述之三階段，而建置出的系統架 構如 Figure5 所示。

INTERNET INTERNET

Figure 5 系統架構圖

網際網 路

Internet 使用者

金鑰取得

文件加密 RSA

欲傳送文件 .登入：身分認證

PHR介面端

PHR伺服端

加密後文件 6.回傳

將各家醫療院所的 HIS 資料轉換成 PHR 資料庫所需的 HL7 XML 檔案後，依其數據格 式，在 PHR 資料庫中跟資料表資料庫內的相 關的表單作資料對照，將比對結果代換原本 文檔數值後，輸出至使用者介面相對應功能 區塊。使用者透過網路登入 PHR 系統，登入 密碼由 RSA 演算法加密確保資訊安全，登入 後可獲取個人健康紀錄的相關資訊，並可在 討論區與醫療專業人員進行互動。

Figure 6 安全性架構

6、系統雛形

Figure 9 為家族病史，以病患的個人資料 為依據，關聯找出其家族病史，並將病名依 第二階段之醫事編碼對照表，將 ICD-9-CODE 及其中英文列表。

登入頁面如 Figure 6 供使用者輸入個人 帳號密碼。

Figure 9 家族病史區塊 Figure 6 使用者登入頁面

個人基本資料區塊目前只提供資料庫中 既有之 HL7XML 檔案轉換，未來擬加入使用 者線上修改之功能，獎資料庫中的個人資料 轉換為如 Figure 7 之頁面形式。

藥典部份根據第二階段建製之藥典資料 庫，將藥品的中英文名稱、適應症、副作用、

用藥指示列表，並佐以藥品圖例，讓病患對 自己所服用的藥品，能更加了解。

Figure 7 個人基本資料區塊

Figure 10 藥典區塊 目前狀態區塊顯示如 Figure 8、9，將第

二階段轉換後的數值資訊列表顯示。Figure 8 為個人數值資訊，將病患的各種數值資料，

依第二階段所建製之資料庫轉換，將結果顯 示。

5、結論

良好的健康照護，除了醫療專業人員提 供完整的治療行為外，病患本身的積極參與 也是相當重要的因素。

以往因為專業知識的鴻溝，致使病患怯 步於參與自身的醫療行為。而本研究站在病 人的角度，提出ㄧ套轉換數據的系統架構。

在艱澀難懂的醫療數據與疾病患者間搭起了 ㄧ座溝通的橋樑，並提供平台讓病患與醫療 人員互動，藉以提高病人自身的參與度，讓 醫療資源能更有效的發揮。

Figure 8 個人數值資訊區塊

6、未來工作

持續擴充系統功能，加入檢驗、檢查報 告的轉換，並依循 DICOM 標準建置放射 (X-ray、CT、MRI、內視鏡、超音波)圖片，

而且除了醫院單方面的提供資料外，也讓病 患能夠管理自己的個人健康紀錄。導入專家 系統，使系統能在個人數值資料超越正常值 範圍時，適度的提供建議行為，並提供預約 掛號功能。討論區部份增加自然語言 Q&A 系 統，使病患的問題能夠獲得最即時正確的答 案或建議。資訊安全部分，應用健保卡採用 Smart Card 的方式，讓 PHR 更加個人化、私 密化。

參考文獻

[1] 中央健康保險局，2001 年ICD-9-CM疾病 碼一覽表，http://www.nhi.gov.tw。

[2] 台灣健康資訊交換第七層協定協會，電 子病歷之HL7/XML轉診、轉檢(代檢)標 準 白 皮 書 ， 1.103c 版 ， http://www.hl7.org.tw。

[3] 李雯婷、郭光明、李兆殷、蔡家安，個 人健康紀錄入口網站雛型系統開發：以 冠狀動脈心血管疾病照護為例，第六屆 亞太 HL7 健康資訊交換標準研討會。

[4] 李宜昌，病歷電子化國內之現況及發展 趨勢，第七期資管人電子書。

[5] 周怡廷、黃衍文、許智皓、張智勛、吳 怡玟，資料加解密演算法及存取權限控 管探討：以某網路健康管理系統為例，

第六屆亞太 HL7 健康資訊交換標準研討 會。

[6] 林育民，設計以 HL7/XML 為基礎的巡迴 醫療資訊系統，私立中原大學工業工程 學系碩士論文。

[7] 洪睿璇、黃衍文、張啟明、邱瑞科、彭 振興，標準 HL7/XML 訊息格式轉換系統 實作，第六屆亞太 HL7 健康資訊交換標 準研討會。

[8] 陳秀雯，電子病歷資訊共享效益分析之 研究，私立中原大學工業工程學系碩士 論文。

[9] 張智勛、黃衍文、吳季勳、李麗惠、劉 德明，產生 HL7 V3 訊息之研究：以病患 資料查詢為例，第四屆亞太 HL7 健康資 訊交換標準研討會。

[10] AHIMA e-HIM PHR Work Group,

“Defining the Personal Health Record”,

Journal of AHIMA/American Health Information Management Association, 76,

[11] C. P. Waegemann, “Status Report 2002:

Electronic Health Record”, Medical

Record Institute, 2002.

[12] E. W. Huang, D. W. Wang and D. M. Liou,

“Development of a deterministic XML schema by resolving structure ambiguity of HL7 messages”, Computer Methods and

Programs in Biomedicine, 80, 1-15, May

[13] HL7, “Health Level 7 Version 2.3.1 Final Standard”, 1999.

[14] HL7, “XML Encoding Rules for HL7 v2 Message”, 2003.

[15] M. I. Kim and K. B. Johnson, “Personal Health Records: Evaluation of Functionality and Utility”, Journal of

American Medical Informatics Association,

[16] R. Rivest, A. Shamir and L. Adleman, “A Method for Obtaining Digital Signatures and Public-Key Cryptosystems”,

Communications of the ACM, Vol.21, No.2,

[17] W3C, “Extensible Markup Language”, http://www.w3.org/XML.

[18] WHO, “Retrieved December 14”, http://www.who.int, 2006.