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三层架构下的智能API提高Medicare互操作性的文件
软件X 22(2023)101376原始软件出版物建立三层架构,使用智能和战略性API主导的集成来提高Medicare的互操作性Renu Mishraa,P.,Inderpreet Kaurb,Santosh Sahuc,Sandeep Saxenad,Nitima Malsae,Mamta Narwariaba印度大诺伊达Sharda大学计算机科学与工程系b印度大诺伊达GCET CSE部c印度瓜廖尔ITM大学CSE系d印度大诺伊达GNIOT CSE部印度诺伊达JSS技术教育学院CSE系ar t i cl e i nf o文章历史记录:2022年8月11日收到收到修订版,2023年1月12日接受,2023年保留字:电子健康档案基 于 价 值 的 护 理机器学习安全深度学习攻击者互操作性主导连接MulesoftAPIa b st ra ct在数字时代,医疗保健行业面临的最重大挑战之一是互操作性。目前,包括患者病史、实验室检查、人口统计学、药物和过敏、免疫状态、放射学图像、生命体征在内的电子健康记录(EHR)都隐藏在孤立的数据库、不兼容的系统和专有软件中,这对数据交换、分析和解释造成了最大的障碍。医疗保健行业正在实现一个系统的推动力,该系统允许医疗保健机构在本地或跨组织级别访问、分析和增强系统、医疗设备和应用程序之间的应用程序编程接口(API)集成已成为管理医疗行业内部应用程序、EHR和其他数据交换工具之间的数据流的最流行解决方案,使应用程序能够轻松安全地交换数据和功能。在本文中,我们认为互操作性是大多数即将到来的医学进步的必要条件在物联网、SaaS和云计算等新兴技术的各种示例中,API是最好的工具,可以在赚取更多收入、更好地了解客户等方面最大限度地提高性能。本文强调了API的好处,并提出了一个以API为主导的集成框架,以提高医疗机构之间患者健康信息的互操作性,同时维护数据的隐私和安全版权所有2023作者。由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)中找到。代码元数据当前代码版本V1Code/repository的永久链接用于此代码版本https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX-D-22-00234Code Ocean Compute capsule N/A法律代码许可证CC BY 4.0代码版本控制系统使用git使用的软件代码语言、工具和服务Mulesoft,Led连接编译要求、操作环境和依赖性Mulesoft版本4.x至4.n如果可用,则链接到开发人员文档/手册N/A问题支持电子邮件Renutrivedi11@gmail.com缩略语:API,应用程序编程接口; EHR,电子健康记录*通讯作者。电子邮件地址:renutrivedi11@gmail.com(Renu Mishra),gmail.com(Inderpreet Kaur),santoshsahu. gmail.comgmail.com(Santosh Sahu),gmail.com(Sandeep Saxena),nitima. malsa@www.example.com(NitimaMalsa)。https://doi.org/10.1016/j.softx.2023.1013761. 介绍在医疗保健部门,根据需要,为提高数据互操作性或“数据流动性”做出了显著贡献但是,要实现一个完全可互操作的系统,还有更多的工作要做。最近,需求已经从收集数据转向生成知识、结论和行动。的量2352-7110/©2023作者。 由Elsevier B.V.出版。这是一篇开放获取的文章,使用CC BY许可证(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页:www.elsevier.com/locate/softxRenu Mishra,Inderpreet Kaur,Santosh Sahu等.软件X 22(2023)1013762医疗保健行业中收集的数据以这样的方式增长,即存储的电子健康记录(EHR)在过去十年中爆炸式增长[1]。EHR不再像以前那样用于存储基本的患者信息和管理任务,但它们现在可以包括各种数据,例如病史、实验室结果、人口统计学、药物和过敏、免疫状态、放射学图像、生命体征。个体提供者和医疗保健机构是今天这些数据的保管者,它位于数据库中,很少有使用案例[2,3]。本研究证明了互操作性在医疗保健和医学数字化中的充分优势尽管其重要性已得到认可,但医疗保健专业人士仍存在认识差距[1,4]。我们可以安全地披露这些数据点,并通过API市场向医疗保健行业利益相关者和公众提供这些数据,从而提高行业效率并实现人口健康技术创新[5API有一个文档化的协议集,描述了计算机或应用程序之间的通信方式。API充当中间人,以确保应用程序和服务器之间轻松安全的数据传输。 [八]《中国日报》最近,报告了一些严重的医疗保健数据盗窃,因此各种机构都呼吁所有这些机构反对政府关于医院之间毫无疑问,API可以帮助确保健康信息的隐私和安全性,允许患者或其个人代表请求医疗保健提供者的电子健康记录(EHR)将有关他们的点对点(P2P)连接以前用于这些集成,但它们有许多缺点。[8,9]拟议的分层框架将作为新的医疗保健加速器,其中包含经过测试的预构建API,集成模板和最佳实践,以帮助开发人员简化复杂的集成要求并加快关键医疗保健项目的交付,以应对这些集成挑战。随着健康数据互操作性越来越受到关注,我们必须使用数据标准,以实现无缝的,按需的信息交换[2,3,6,8,10论文分几个部分完成。第2节描述了医疗保健决策的范例。第3节概述了互操作性在医疗保健中的作用。接下来的第4节说明了API的力量。第5节演示了如何使用Mule软件集成API,然后是性能评估部分,最后一节涵盖了医药行业的当前推动力,并以用户意识总结了本文。2. OBH(基于结果的医疗保健)的医疗保健互操作性数据互操作性是医疗保健组织(HCO)迈向数字化的必要前提,数字化不仅可以提高可用性、效率和可靠性,还可以增强通信。医疗部门正遭受与效率低下、错误、官僚主义和高昂行政成本有关的挑战。从上图中可以看出,目前医疗保健行业从数据到决策的模式转变。 1 [16,17]和进一步可以在以下小节中可视化2.1. 基于结果的医疗保健(OBH)顺畅和免费的数据共享不仅有助于医疗机构更有效地运营,还将直接使患者受益于基于结果的医疗保健。结果Fig. 1. 医疗保健中的互操作性基于医疗保健是一种新型的医疗保健模式,其中所有服务提供者,包括医院和医生,都是根据患者的结果而不是他们提供的医疗保健服务的数量来支付。根据基于价值的护理协议,提供者因帮助患者改善健康状况、减少慢性病的影响和发病率以及以循证方式过上更健康的生活而获得奖励。这种新模式强调从共享患者数据开始的团队方法,协调一致,成果易于衡量。但是,大多数患者抱怨各种护理提供者之间缺乏数据共享,传真和电话仍然被用作信息交换媒介。为了解决这个问题,2020年引入了互操作性规则,目的是在医疗领域实现无缝数据传输。互操作性的核心是反映了医疗保健行业需要以比目前更好的方式在越来越多的参与者中协调对患者的2.2. 互操作性的需要真正的EHR需要能够轻松地与健身追踪器、患者应用程序、医院系统、药房软件和实验室工具等支持人员共享数据[4]。在这个现实世界中,任何提到的一方都可以通过智能手机立即访问相应的文件。它已经得出结论,数据的质量和可用性在建立透明的、以患者为中心的医疗保健行业中起着重要作用[1,5]。目前,问题已经从收集大量数据转移到理解它,即使用EHR将数据转化为知识,结论和行动[5]。早期的EHR不是为了预测疾病风险或疾病进展和正确的治疗而设计的,但如果它们与API一起使用,这个问题就成为可能[7]。最大的障碍之一是数据的异质性。数据来自不同的来源,采用不同的格式,包括结构化、半结构化和非结构化,缺乏统一的数据格式。不同的医疗保健组织(HCO)有不同的软件和系统,运行不同的程序、不同的操作系统、不同的计算语言和不同的网络配置[6,8]。到目前为止,主要的EHR已经使用各种技术来格式化信息以进行数据共享,并且仍然注意到在整合来自不同HCO的所有数据以做出预测性决策方面存在差距决策[1、2、5]2.3. 医疗保健互操作性信息学专家和医疗保健信息和人机系统协会(HIMSS)定义了四个不同的级别Renu Mishra,Inderpreet Kaur,Santosh Sahu等.软件X 22(2023)1013763的可解释性。[10、16] [26]。虽然其中一些水平已经可以通过当今的医疗保健IT架构和系统来满足,但其他水平将需要以患者为中心的技术的新想法和进步[6,8]。这些级别包括:传统:在这种类型中,数据必须从一个系统发送到另一个系统,而不需要解释或转换为特定格式。例如,护士可以手动地将来自患者最近的实验室结果的PDF文件的信息结构化:所有数据必须标准化为特定格式,以便各种系统或设备可以理解。为了使记录统一、集中且易于在系统之间传输,通过FHIR和HL7等数据标准提供了结构互操作性[18]。语义:异构结构的不同EHR必须在不同的系统之间进行交换。考虑图像数据的场景,它提供了一个简单的说明,说明如何将图像从一个系统传输到另一个系统,评估并集成到新系统中,而不管图像组织:它指的是在具有各种要求、规则和目标的不同组织之间无缝传输数据。需要在治理、政策和技术方面进行创新,以确保在这种互操作性水平上实现集成的工作流、安全性和各方之间的同意。2.4. 在医疗保健领域虽然许多医疗保健专业人士和领导者认为,增强互操作性将从总体上增强医疗保健,但医疗保健组织在尝试使其数据和系统更具互操作性时遇到了许多常见问题[10,16]。让我们来看看这些问题以及如何解决这些问题:协调:组织内部的协作对于提高互操作性非常重要,不同组织、机构和决策者之间的协调也很重要[10]。医疗保健组织必须遵守法律要求和标准,但那些希望积极主动地实现互操作性的组织应该考虑创建专门的互操作性策略,并将互操作性规划放在首位[19]。财政限制:并不是每个公司都有必要的财务或技术资源来投资建立一个真正的互操作系统所需的技术资源。各组织应在更新其健康记录系统之前确定其资格,因为可能有政府补助许多云计算公司还提供现收现付的支付选项,这可能会降低并更好地预测技术成本。不同的需求:根据他们提供的医疗保健服务类型以及他们所在的位置,组织必须遵守各种规范和法规,这就是为什么他们中的许多人拥有高度个性化的数据。通过一个混合云平台,允许他们替代混合和集成他们的数据,而不放弃他们所需要的修改,组织可以帮助连接各种内部和外部系统。遗留系统:具有过时遗留系统的医疗保健行业必须在更新现有系统的同时满足互操作性要求使用混合云策略从古老的系统中提取数据,对于当代应用程序和程序更可用,组织可以实现这两个目标。2.5. 实现数据互操作性本节简要介绍了组织为保持数据在其系统内轻松移动而提供的支持选项。基于数据仓库的解决方案:普通的基于数据仓库的解决方案在这里并不实用,因为它只对异构数据起作用,并且可以很容易地将许多微小的数据湖组合成一个大的数据湖。系统[1,8]。如果我们将一种数据类型转换为另一种数据类型,也会发生同样的事情,但还有一个问题是,我们需要在主要使用点使用数据,这使得将其重新定位到仓库并检索它变得更加困难。合并临床文档架构(C-CDA):C-CDA是一种标准化文档格式,包含大量关键数据,但与PDF类似,因为数据主要是静态的,需要额外的工作来提取并转换为另一种格式。快速医疗保健互操作性资源(FHIR):FHIR具有将不同系统集成在一起的强大工具,并承诺采用基于应用程序的方法进行互操作性和健康信息交换[18]。FHIR的创建考虑到了医疗保健数据的复杂性,并采用现代的非结构化方法来连接不同的离散元素。应用程序编程接口(API)和Led API:我们可以使用应用程序编程接口(API)而不是标准数据格式检索数据[19]。通过API连接数据和应用程序的过程被称为API主导的集成(应用程序编程接口),这使得公司内外的许多人都可以创建和使用集成流程。3. 当代和现代API在医疗保健中的力量每个API的基本功能是帮助两个或多个软件系统相互通信在API的支持下,医疗服务提供商、制药公司和保险公司可以为患者和合作伙伴提供应用程序编程接口(API)取代了传真机,为医疗保健利益相关者提供了一种新的选择。例如,医疗保险公司连接到Aad- haar数据库以验证患者身份,使用网上银行进行资金转账,或在移动设备上显示简单的天气更新,都涉及API在后端的应用。一组被称为API的既定指导方针描述了计算机或程序如何相互连接[7]。系统的数据库可以通过API被其他应用程序容易地共享或使用。任何正确配置的第三方软件都可以通过API以“Wall-socket”方式与EHR共享数据。电器只需插入电源即可获得电力,而不是连接到电源。没有必要事先了解电力或它是如何工作的。他们只需要知道插头是否适合插座。在这里,从插座中汲取电力是软件所拥有的数据的隐喻。在这里,套接字是API,它可以提交请求并接收对该请求的响应。在这种情况下,设备是一种新软件的隐喻,它已经开发出来,并将适当地使用所获得的信息。············Renu Mishra,Inderpreet Kaur,Santosh Sahu等.软件X 22(2023)1013764图二. 现代API。3.1. 现代API现代API的参与可以彻底改变医疗保健结果-通过赋予患者权力并实现所有医疗保健提供者和新参与者之间的交叉合作[7]。下面列出了现代API支持的一些关键功能1. 现代的API更像是“产品”或“原样”,意味着授权用户的即插即用。它们被设计用于特定受众的消费(例如,移动开发人员),它们被记录下来,并且以用户可以对其维护和生命周期有某些期望的方式对其进行版本化。2. 现代API在“安全和治理”、“性能监控和管理”以及“按需扩展功能”方面具有更强的规范3. 与任何其他产品化软件一样,现代API有自己的软件开发生命周期(SDLC),包括设计、测试、构建、管理和版本控制。4. 现代的API遵循“开发者友好”、“易于访问”和“广泛理解”的标准(见图1和图2)。第2和第3段)。3.2. REST(Representational State Transfer)API 的概念并不新鲜,API 的演变已经开始现代 API 是 RESTAPI,可以使用任何协议;它通常适用于HTTP协议。假设你想在Youtube上找到关于API的视频,你只需输入REST API以类似的方式工作。你搜索某个东西,然后从你请求的服务中得到一个结果列表。REST API是一种应用程序编程接口,它符合REST架构风格的约束,并允许与REST风格的Web服务进行交互。现代API是轻量级的 , 即 API 消 费 者 不 需 要 任 何 库 或 任 何 软 件 , 如 单 片 APIJava,.Net,SOAP或RPC API [21]。现代API是语言、供应商和平台中立的,并专注于将要消费的目标客户端。3.3. MuleSoft中的API LED连接所有传统的基于对等(P2P)的方法都存在端点有限和速度慢的问题。这里使用MuleSoft平台,建议使用基于敏捷的API开发周期构建API[22]作为一个API,并将职责分为三层。然而,骡子的最佳实践强烈提倡API LED连接设计方法,为未来的证明和可扩展的按需解决方案。使用Mulesoft提供的不同服务,可以构建一个API主导的网络,其中可以集成各种异构的EHR。[23日]3.4. 现代API最佳实践现代API设计、实施和管理依赖于设计决策和使用最佳实践的正确方法,特别是当客户需要可根据客户需求扩展的未来证明、可重用组件时。MuleSoft最佳实践强烈提倡采用“设计优先”的方法,然而,“设计优先”的方法使API消费者能够在开发工作之前理解,交互和报告API合同的反馈。然而,它更敏捷,更接近用户/开发人员接 下 来 的 部分 将 全 面 介 绍 我 们 如 何在 MuleSoft 中 完 成 。MuleSoft最佳实践的‘‘Planning and initial design’’ or ‘‘API Decision Tree’’: It drawan outline of Modern API, the exercise in API decision treehelps采用API LED连接方法(将底层连接和编排服务打包为易于发现和可重用的构建块,由API公开API接口:Mule可以根据需要快速地将构建块组合在一起。• Mule中的API设计建议(见图 4).4. 医疗保健的三层框架数据可解释性和相关集成技术正在推动下一代医疗保健的未来。该框架为API设计和管理提供了一个集成平台。我们利用Mulesoft ESB(基于Java的轻量级企业服务总线)作为AnypointPlatform的运行时引擎,快速轻松地将应用程序连接在一起,使它们能够交换数据。允许不同的应用程序相互通信,而不管应用程序使用的是什么技术,包括JMS、Web Services、JDBC和HTTP,它作为一个传输系统,在您的企业或整个Internet上的应用程序 之间传输 数据, 具有丰富的 连接器和 转换器功能 。Anypoint平台允许创建应用程序、设备、遗留系统或任何类型的产品(如Salesforce、SAP等)的无缝应用网络, 社交媒体应用程序,如Facebook,Twitter等(见图)。 5)。4.1. 系统模型系统层:这是三层架构的基础层。这些通常访问核心记录系统,并将用户与后续层的复杂性或任何更改进程层:在这一层,API与系统内或跨系统的数据进行交互,进程API还负责维护隐私。体验层:数据可以根据特定需求在此层轻松重新配置。不必要的方法可以删除,必要的方法可以通过简单的方式暴露出来。······Renu Mishra,Inderpreet Kaur,Santosh Sahu等.软件X 22(2023)1013765图三. 现代API特性。见图4。 MuleSoft最佳实践关键组件。在此之前,大多数卫生信息交换和数据互操作都是基于文档的。无论是传真、电子邮件还是电子邮件,提供商通常都必须选择一套然后生成只包含该数据的消息。虽然这种方法有助于组织进行充分的沟通,但对于有意义的护理协调,决策或数据分析来说,它可能过于有限。4.2. API LED连接架构方法API主导的连接是一种架构方法,它使平台能够将API结构化为构建块,以在三个不同的层中连接和公开资产它分散了终端系统(数据库、大型机遗留系统、SAP、Salesforce等)并在数字世界中暴露为资产。这种设计方法确保了所有方面,如安全数据和保持完整性,同时将其暴露给外部字[22]。通过这种方法,而不是点对点连接,每个资产都成为一个托管API -一个现代API。在单片设计中,关键的挑战是如何克服单片应用和生产图五. 医疗保健集成框架的系统模型。一些易于管理可重用的API和设计方法必须包含现代API,这些API应该有助于用户对IT系统进行数字化转型。拟议的框架侧重于在API主导的连接中,MuleSoft对API责任进行逻辑划分然而,当前的IT世界非常不稳定,IT客户可以根据客户需求在各种渠道上实现业务数字化,因此单一的API无法满足如此快速的数字化转型。因此,考虑到业务需要API LED连接,提出了封装三个组件的不同构建块。接口:它更关注API客户端数据表示,而不是任何业务逻辑或任何中间逻辑。演示:该组件更多地关注单个系统内或跨系统的形状数据,如下划线系统API或API的聚合。应要求进行验证以实现业务功能。··Renu Mishra,Inderpreet Kaur,Santosh Sahu等.软件X 22(2023)1013766见图6。 API LED连接架构。图7.第一次会议。 API LED连接(面向医疗保健生态系统的忠诚度API)。连通性:核心资产的分散访问即数据库、遗留系统或任何SaaS或PaaS(见图1)。 6)。在API LED连接架构方法中,在体验API、流程API和系统API4.3. 医疗保健生态系统的忠诚度API框架在下面的图表中,展示了医疗保健生态系统的忠诚度系统。为了使IT系统能够支持验证,我们提出了MuleSoft ESB,它可以为他们的数字渠道启用可重用的API,并通过公开系统API。基于API LED连接的建议方法提供它有三层(a) 体验层:它代表或模型数据,为用户面对的应用程序或渠道。这一层专用于面向用户的应用程序。(b) 流程层:该层对功能用例进行建模,以将数据组合和转换为与EDI,移动应用程序API,B2B(企业对企业),B2C(企业对商业)等相关的流程。(c) 系统层:从Azure、SAP、Salesforce和云数据库等后端系统解锁数据。我们通过图7提出,其中系统API分散后端系统的访问,而流程API聚合·Renu Mishra,Inderpreet Kaur,Santosh Sahu等.软件X 22(2023)1013767系统API以及将业务逻辑与系统API隔离。体验API为前端应用程序解锁数据,它专注于不同渠道的数据表示。医疗保健支付方组织可以通过全面的互操作性解决方案解决策略创建、数据策展和管理、患者访问API管理、支付机构可以更好地吸引其成员,在市场上更成功地竞争,并通过改善医疗保健信息共享以及遵守CMS最终规则要求来进行数字化转型。5. 拟议框架建议的医疗保健特定集成API框架必须实现一些关键目标,例如过渡到云:云的出现导致许多企业选择云基础设施,但传统系统的过渡并不总是容易的。以API为主导的连接可以轻松完成工作,并有助于更快地创新。全球影响力:业务增长需要扩展到新的市场,通过API主导的连接,数据和基础架构可以轻松解锁,以适应必要的系统。可扩展性:API主导的连接性确保了API的可重用性和微服务,从而实现更快的应用程序开发并集成现有系统。实时:业务增长的关键因素之一是更快地响应客户查询,而API主导的连接毫不费力地做到了这一点,提供了有关潜在客户的实时信息。具有灵活性的双模IT:API主导的连接确保了对核心记录系统的稳定性和控制,同时,允许访问这些系统的应用程序的快速创新和迭代。统一连接:在一个平台上实现完整的模块堆栈-连接、服务和API。高生产力:能够快速体验新的计划,而不会出现任何系统级别的 差异。业务平台:跨API连接,从而使业务能够自给自足。混合:轻松过渡到云,并确保代码可重用性。更好的评估:确保对代码中的任何更改进行正确的评估。6. 结论如今,几种流行的基于医疗保健特定API的解决方案正在帮助组织实现其成果。在过去的几年里,印度的医疗保健组织也在采用API,不仅用于互操作性,而且还用于在医疗IT系统和第三方应用程序之间提供安全的电子信息传输,但它也有重大的危险和弱点。然而,要得到一个完全可互操作的系统,还有更多的工作要做。拟议的框架提供了一套全面的功能和服务,使所有利益相关者受益,同时也超出了用户隐私和同意的期望。API不仅作为以患者为中心的解决方案,而且各种技术创新也可以一起放弃,以提供强大的集成解决方案,以帮助医疗行业的各种利益相关者,如人工智能和大数据。通过参考所提出的框架,我们可以很容易地划分ERP,CRM,在一个平台下集成工程师、市场营销人员、销售人员和POS系统,实现流程自动化。竞合利益作者声明,他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,可能会影响本文报告的工作数据可用性文章中描述的研究未使用任何数据引用[1]斯里维迪亚湾电子健康记录:一个过渡性的观点。医疗物联网(IOMT)医疗转型。^John,p. 289比300[2]AguruAD,Babu ES,Nayak SR,Sethy A,Verma A.综合工业参考-物联网中智能医疗的协同架构:系统研究。算法2022;15(9):309。[3]阿塔兰·M 医疗保健中的区块链技术:挑战和机遇nities。国际健康管理杂志2022;15(1):70[4]Umashankar G等,电子健康记录的演变。医疗物联网(IOMT)医疗转型。^John,p. 143比60[5]KiourtisAthanasios等人电子健康记录在人们欧洲:互操作协议。在:PHealth2022。IOS Press; 2022,p. 145比50[6]Symvoulidis Chrysostomos等人,云中的医疗保健供应:EHR用于紧急情况的基于对象存储的云。 健康信息2021;1:435-42.[7] API 对 于 完 美 医 疗 保 健 的 重 要 性 Orion Health 白 皮 书 fiora au productdirectorAPIs022018,https://orionhealth.com/media/4879/the-importance-of-apis-us-082019_web-final.pdf.[8] Forrester Wave™:API管理解决方案,第3季度。2022年,https://www.ibm.com/account/reg/us-en/signup? formid=urx-35095。[9]Kawamoto K,Kukhareva PV,Weir C,Flynn MC,Nanjo CJ,Martin DK等人,在学术医疗中心建立多学科的可互操作电子健康记录创新计划。JAMIAOpen2021;4(3):ooab041.[10]FatoumH,Hanna S,Halamka JD,Sicker DC,Spangenberg P,Hashmi SK.区块链与数字技术的整合以及医疗保健生态系统的未来:系统综述。医学互联网研究杂志2021;23(11):E19846。[11]SoraceJ,Wong HH,DeLeire T,Xu D,Joshua S,Garcia B,et al. 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