医疗信息集成中消息交换性能优化技术研究

According to the message exchange characteristics in current medical information integration and existing problems in research, the topics start with three aspects: HL7 message construction, message cache and message transmission. It researches message field mapping structure based on Horner method, comparison method based on hash, designs HL7 message construction and parse algorithms based on hash; researching HL7 message hierarchical cache structure construction methods based on dynamic tree partition, cache lookup algorithm based on Bloom filter, researching lifetime of HL7 message, regulated threshold of lifetime and survival model, cache strategy based on lifetime model, then forming the method of distributed hierarchical cache; researching real-time impact factors of HL7 message and rule repository, transmission processing model, prediction algorithm based on model, sharing processing method, then forming HL7 message transmission processing mechanism. It aimed at overcoming the problems of direct lookup message construction and parse algorithm low efficiency, repeat request caused a large number of HL7 message be re-constructed and parsed, real-time HL7 message processing is difficult to obtain safeguard, then achieving the purpose of optimize and improve message exchange performance. Research achievement is expected to form key technical support of message exchange performance optimization in medical information integration.

根据当前医疗信息集成中消息交换的特点及研究存在的不足，课题拟从HL7 消息构建、消息缓存、消息传输处理三个方面入手，研究基于Horner方法的消息字段映射结构、基于哈希的比对方法，设计基于散列的HL7消息构建与解析算法；研究基于动态树分区的HL7消息分级缓存结构构建方法、基于布鲁姆过滤器的缓存区查找算法，研究 HL7消息生存期、生存期调出阈值及生存期模型、基于生存期模型的缓存调出策略，形成分布式分级缓存方法；研究HL7消息实时性影响因素及规则库、传输处理模型，研究基于模型的预测算法、分时处理方法，形成HL7消息传输处理机制。研究旨在克服基于直接查找的消息构建与解析算法效率低下问题，重复请求引起大量HL7消息重新构建与解析问题，实时HL7消息处理难以得到保障问题，达到优化、提高消息交换性能的目的。研究成果整体有望形成医疗信息集成中消息交换性能优化的关键技术支撑。

随着医疗信息集成范围不断扩大，涉及的业务不断增多，具有信息交换量大、类型复杂、多中间件等特点，对医疗信息集成与交换提出了更高的性能要求。项目开展了构建与解析HL7消息的散列算法、分布式分级缓存方法、HL7消息传输处理机制、医疗信息集成交换服务中间件与应用四个方面的研究工作，取得的成果有助于克服消息构建与解析效率低、重复请求引起大量消息重新构建与解析、实时消息处理难以保障等问题，以提高集成与交换的整体性能。.在消息构建与解析方面，设计了多模式字符串匹配算法、HL7消息抽象数据结构、消息构建与解析散列算法；针对异构医疗信息集成与交换，提出了语义映射方法，设计了面向异构数据的HL7消息、DICOM消息构建与解析方法。.在分布式分级缓存方面，提出了基于改进型一致性哈希算法的缓存数据分布策略，设计了HL7消息生存期模型及基于生存期模型的缓存替换策略；提出了一种图像纹理特征提取方法，完成了面向医学图像的基于自适应分层切割的缓存方法及基于LRFU的缓存置换算法的设计。.在消息传输处理机制方面，采用发布/订阅模型，设计了HL7消息快速校验方法；为提高性能及满意度，设计了基于深度信念网络的个性化信息推荐方法和基于卷积神经网络的语义检索模型；为防止传输中消息丟失，设计了基于持久化存贮的消息传输可靠性模式；为对服务进行评价，提出了基于排队论的Web 服务社区最优服务数设置方法及基于社会选择理论的在线服务评价方法。.项目研发的集成交换中间件具有语义映射与转换规则、HL7消息与DICOM消息构建与解析、分布式分级缓存、消息传输交换处理功能。.项目发表学术论文17篇（其中SCI 3篇，EI 4篇），培养青年教师2名、硕士研究生8名。