松散耦合的分布式电子健康系统改善发展中国家医疗服务

阵列13（2022）100114一个具有松散耦合的可互操作分布式电子卫生系统，可改善发展中国家的医疗保健服务Mahnuma Rahman Rinty，Uzzal Kumar Rinty，Md. 米贾努尔·拉赫曼计算机科学与工程系，Jatiya Kabi Kazi Nazrul Islam大学，Trishal，Mymensingh 2224，BangladeshA R T I C L E I N F O保留字：分布式数据库分布式电子健康系统电子健康记录（EHR）健康等级7（HL7）互操作性松耦合A B S T R A C T一个松散耦合的分布式系统可以实现医疗结构的互操作性，并可用于创建灵活的体系结构。发展中国家采用电子保健服务的主要限制是保健数据的互操作性问题。 大多数发展中国家都面临着利用电子保健系统提供保健服务的问题。本研究旨在为发展中国家开发一个有前景的电子医疗系统，以提高医疗服务的有效性。本文提出了一种增强的电子健康框架，使用分布式内存和异构数据处理机制与松耦合。分布式电子保健系统是使用与保健7级兼容的电子保健标准设计的，可促进保健信息系统之间的互操作性。消息传递接口（MPI）已实现存储异构健康数据的定期备份。HL7标准还可以处理安全威胁。从一个电子健康系统服务器到另一个服务器的数据交换根据实验结果进行。分布式数据库已经可以从远程服务器，采用松耦合技术。 它还提供了电子保健数据恢复功能，并通过分布式环境处理大量数据库。根据这项研究，开发的系统可以有效地向预定的发展中国家社区提供低成本服务1. 介绍电子保健和远程医疗服务是信息和通信技术的好处。电子病历（EMR）和其他健康信息系统（HIS）可以帮助改善医疗保健设施[1]。电子健康记录（EHR）被欧洲和美国的大多数发达国家广泛使用，以提高医疗质量[2]。由于医疗保健系统的数字化，现在可以获得大量的医疗信息生成医疗相关记录的能力使健康管理信息系统能够将所有人的医疗服务结合起来电子健康，如果表现良好，大大增加了医疗保健的交付给个人在低资源国家。医疗质量和成本是这些电子医疗服务成功的最关键因素[5]。然而，只有少数发展中国家拥有能够小规模实施数字干预的电子卫生系统[6]。与电子健康一样，移动健康通过利用自动化工具和移动网络加强卫生系统任务，提高了现有卫生计划的绩效[7]。然而，发展中国家的眼科项目仍然不足，因为这些项目旨在提供有效的二级和三级急性治疗。一项与眼科项目相关的研究[8]强调，需要改善初级卫生保健服务，以避免与糖尿病有关的失明。此外，它还要求重组保健服务，以注重终身预防和综合标准。因此，这项研究对于解决如何将这些方法结合起来，避免进一步削弱健康方法至关重要。通过松散耦合的分布式系统可以实现促进医疗保健结构互操作性的灵活设计但是，缺乏互操作性，这是适应电子卫生服务的主要障碍之一[10]。大多数发展中国家没有遵循适当的电子健康标准。分布式EHR的数据互操作性对于改善医疗决策，节省医疗成本和提高医疗质量至关重要。由于电子健康系统HL7标准是一个全球健康等级7标准，可以集成到各种系统中，被认为是医疗保健和信息技术的融合[12]。[13]中的作者应用了这种方法大大改善了服务提供。一项研究[14]表明，巴基斯坦农村地区的妇女∗通讯作者。电子邮件地址：mahnumarinty@gmail.com（M.R.Rinty）、uzzal_bagerhat@yahoo.com（英国）M.M. J.K.（2004），mijan@jkkniu. Rahman）。https://doi.org/10.1016/j.array.2021.100114接收日期：2021年8月28日;接收日期：2021年11月4日;接受日期：2021年11月23日2021年12月18日网上发售2590-0056/© 2021作者。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/）。可在ScienceDirect上获得目录列表阵列期刊主页：www.elsevier.com/locate/arrayM.R. Rinty等人阵列13（2022）1001142（TB）。因此，焦点小组讨论平台包括人们对不同医疗保健/结核病护理系统和社区标准的询问。此外，记录显示，缺乏结核病相关的耻辱感，对结核病的认识不高，结核病作为一种可治疗的疾病，都被确定为促进结核病治疗的机会。在2019冠状病毒病大流行期间，[15]旨在概述判断无帮助人群对远程咨询满意度的活动，例如由其所在地区的医疗保健专业人员提供的电子健康援助。因此，我们增加了对全球低收入和临床易感人群的远程咨询服务的研究。它强调COVID-19的监测、治疗和预防，并从人权的角度加强/提供服务和治疗。本研究的主要目标是实现电子健康系统之间的互操作性，相互连接，并以安全的方式共享数据，涉及有效的健康数据管理。数据交换标准（如HL7标准）以及医学数字成像和通信（DICOM）可以帮助实现互操作性[16，17]。DICOM远程医疗的特点是增加了放射系统的服务，使偏远地区的弱势群体能够方便地利用这些服务。它还缩小了技术差距，降低了成本，并确保更快的治疗。消息传递接口（MPI）在一组进程之间提供关键的虚拟拓扑、同步和通信功能，是数据互操作性挑战的另一种解决方案[18]。信息技术，如电子健康记录，正在改变医疗保健，我们需要有效地应对它。开放性或可互操作的EHR的重要性在当前形势下，有效的卫生信息交流成为一个紧迫的研究课题[20]。在发展中国家，电子保健服务的使用有限。由于缺乏互操作性，健康标准和异构数据使其难以管理。存在重大挑战，例如缺乏所需技术、技术不兼容、网络覆盖区域有限、限制可参与各种电子健康计划的卫生机构数量以及分销技术[21]。基于移动多代理的分布式信息平台提供了一种新的方法来整合和评估患者监测产生的大量数据[22]。它提供了很多承诺，以改变医疗保健监测的方式，甚至可能的结果。此外，在生物医学领域，松耦合技术能够适应数字数据收集和集成[23]。但是它包括利用Web服务来设计在资源有限的环境中传输数据的策略这项研究背后的比较是，没有太多的努力，建立跨不同的电子卫生系统的互操作性。另一方面，关键的缺点是系统由于现有的标准难以采用且费用昂贵，因此形成了HL7发展中国家目前所有的EHR记录都链路故障和最小容错或无容错是这种集中式基于web的系统的两个显著缺点。在这方面，分散的分布式数据库是远程维护电子保健的适当解决方案。根据一项在孟加拉国进行的调查，孟加拉国是一个发展中小国，在南亚，94.80%的专家医生、74%的当地医生、91.42%的患者和80.32%的药店老板希望支持为孟加拉国广大农村人口提供远程医疗服务。正如沙特阿拉伯的一项案例研究[25]所示，约70%的专业人士知道电子健康，尽管大多数人从未使用过它。如今，电子卫生系统利用不足，成本效益低，在发展中国家实施面临技术障碍。因此，分布式EHR系统的接受度和改善电子医疗保健的潜力是非常高的考虑。在文献中，它是发现分布式EHR比集中式EHR具有一些优势。然而，城市地区的人们只熟悉中央电子保健系统。此外，缺乏备份计划是集中式EHR的本研究的目的是开发一个可互操作的分布式系统集成EHR的数据是灵活的松耦合，以克服这些困难。数据恢复，MPI，也包括在拟议的框架。本文的其余部分组织如下。在第2节中， 描述并回顾了与问题域相关的文献。第3节描述了系统架构和开发阶段。本研究的实验结果和评价在第4节中讨论。第五节是结论。2. 背景和意义本文的研究思路来源于对电子健康系统相关研究成果的分析。这些文献帮助我们找出电子健康框架的不同方法，并指导一种先进的方法来克服当前的医疗保健挑战。在治疗慢性病方面，开发了一种基于信通技术的方法，在电子保健方面有一些可预见的未来趋势和情景[26]。一项关于远程保健和电子保健的研究发现，为初级保健患者提供远程保健和电子保健服务具有成本效益[27]。电子健康服务有了巨大的改善，人们正在随着创新的健康技术而发展[10]。取决于智能设备和系统的可用性，健康管理和治疗发生了巨大变化[28]。2.1. 发展中国家在发展中国家，提高电子保健服务的有效性仍需更多关注。根据2016年的一项评估，大约70%的医生知道电子健康，尽管他们中的大多数人从未使用过它[25]。分布式电子卫生系统在更好地管理卫生专业人员、减少旅行时间以及通过电子通信促进站点之间的医疗信息交换方面更有效[29]。它降低了医疗保健服务的成本，但在发展中国家采用电子健康存在一些障碍。根据根据一项关于低收入和中等收入国家电子保健的研究[30]，由于信通技术的广泛使用，电子保健的发展减少了许多障碍。低收入和中等收入国家的卫生系统面临的问题包括偏远地区缺乏体检医师、医疗质量参差不齐、患者不依从以及欺诈等。由卫生信息通信技术专业人员[31]与“博茨瓦纳国家电子卫生战略”进行的一项研究分析了互操作性的好处，可能性和困难，并得出了该研究的重要未来方向。受访者表示，现有的移动医疗应用程序和电子记录系统是根据当时的“国家电子医疗战略”草案的期望实施的相比之下，私营部门的电子记录系统是以内部“标准作业程序”为基础由此产生的研究发现了电子记录系统之间互操作性的一些挑战，包括：(i) 缺乏电子记录系统法律和治理。(ii) 缺乏ICT支持。(iii) 支持资金不足。(iv) 缺乏使用电子记录系统的专门知识(v) 不统一的唯一患者标识符（UPI）。(vi) 不执行互操作性标准。此外，在地区一级，还介绍了互联网连接情况贫穷和不稳定，一些设施既缺乏接入，也缺乏能源。M.R. Rinty等人阵列13（2022）1001143表1孟加拉国的不同类型的卫生设施[34]。保健中心的级别（从高到低）健康服务提供平台（一）医学院医院的护理学院，（二）护理学院和以及综合医院，（三）传染病医院，（四）卫生技术中心（i）区医院的护理学院，（ii）护理学院及普通科医院，（三）医学院医院护理研究所，（四）胸部疾病和结核病诊所，（五）腹腔镜医院和MATS根据医院和诊所医院和诊所（一）乌帕齐拉（一）农村社区保健中心，（二）变电站联盟，（三）联盟健康和家庭福利中心（向社区提供健康和家庭福利服务公寓还（i）社区健康诊所上门服务技术接受模型（TAM）[32]的适用性后来在巴基斯坦得到了证明，并增加了其他因素来模拟贫穷国家远程医疗服务的使用情况。该模型为决策者和医疗保健专业人员提供了有用的信息，以确定大规模电子卫生服务部署的促进因素和抑制因素个人动机、创新性和文化建设是限制因素，应进一步研究，以揭示发展中国家采用电子健康服务的建议模式的更可信的结果。鉴于加纳他们提请注意发展中国家面临的一些最紧迫的问题，而这些问题是任何经济发展的引擎和成功的电子倡议背后的驱动力。这些限制包括通过严格评估工业化国家电子商务、电子政府和电子卫生的成功和失败经验，从这些经验中获得重要的见解。为了应对赞比亚的问题和机遇，[33]介绍了一个电子保健系统，该系统将电子保健与信息交流的新模式相结合。该研究发现，虽然电子健康核心设计和信息产品在过去被认为是有竞争力的，但由于ICT基础设施不足，劳动力培训、临床合规性、医疗、立法和政策以及变革管理仍然严重缺乏因此，需要了解采用电子卫生系统的挑战、潜在的技术和工艺以及进步的范围。但发展中国家的实际医疗设施在一定程度上是不一样的，其中大多数是医院。目前，本研究讨论了发展中国家，特别是孟加拉国的不同类型的卫生设施及其平台（见表1）。在孟加拉国，农村人口通过病房、工会和乡一级的医院或医疗中心获得初级保健服务。二级医院更为先进，通过区和区级医院为病人提供特殊护理。但也有一些提供高端医疗服务的医院数量由于孟加拉国的二级和三级医院数量有限，农村人口无法获得先进的保健服务。大多数电子保健服务侧重于通过医院提供三级和二级保健。这些服务可以通过拟议的系统从农村地区扩展到初级保健。人们可以通过拟议的电子健康平台从基层医疗中心获得专业的健康服务。因此，一个可互操作的分布式电子医疗系统可以在改善孟加拉国等发展中国家农村人口的医疗保健方面发挥关键作用。2.2. 可互操作的分布式EHR电子健康记录（EHR）是数字化医疗服务中心的重要组成部分[35]。电子健康记录以电子方式保存一个人一生的健康状况和药物治疗的医疗记录。它将纸质健康记录替换为数字平台。在电子健康中，具有共同结构和组织的多个医疗保健中心之间的健康数据共享被称为互操作性[36]。医疗中心之间的互操作性阻碍了电子病历的维护，分布式电子病历是解决互操作性问题的主要方案。现在很少有发展中国家熟悉分布式EHR，大多数发展中国家都面临互操作性问题。因此，发展中国家农村地区的人民在这种情况下受到的影响最大此外，他们没有动力，也不愿意适应EHR系统。但是分布式EHR系统只能实现健康数据的互操作性。本文综述了分布式电子病历系统互操作的相关方法和技术。Rubi等人[37]提出了一个可互操作的医疗物联网平台，开放式电子健康记录（OpenEHR）和语义传感器网络语义。为了在急诊室进行连续的患者监测，在[38]中采用了使用开放协议的垂直物联网架构。他们开发了一个电子健康系统，利用开放通信协议和openEHR标准，允许跨各种设备和软件的互操作性，从有线传感器到数据库。在为孟加拉国农村人口部署先进的远程医疗服务时也发现了这一点分布式体系结构模型的开发整合个人健康信息产生了显著的好处，特别是在病人健康记录的数字存储方面2018年，[41]的作者研究了医疗保健的开放获取，包括其保密性。他们还发现，患者更担心从医疗保健人员而不是医生那里获得他们的EHR。企业电子健康集成和互操作性挑战信息和通信技术（ICT）和健康信息系统（HIS）在医疗保健中的使用是架构的责任[42]。一项评估提出了医疗保健中互操作性的现状，的进展[43]。它还发现，互操作性节省了成本，提高了医疗服务质量。Lehne等人[44]提出数字医学平台依赖于可改善全球医疗信息通信的互操作性。2.3. 一些电子保健模式和相关技术本研究回顾了与分布式EHR系统相关的各种方法和技术，并调查了他们的发现，结果和局限性。其中一些是集中式的，一些是分散式或分布式的。以下小节将介绍一些潜在的解决方案和相关技术。M.R. Rinty等人阵列13（2022）1001144图1.一、IS-ACTIVE 系统的架构[26]。2.3.1. 一种采用集中式技术的今天，ICT负责降低医疗保健成本。分析[26]研究了慢性病电子健康解决方案的现状，并预测了未来的趋势和情景。无线传感器收集数据。IS-ACTIVE（“用于高级慢性病监测和风险预防的惯性传感系统”）架构组件如图所示。1.一、IS-ACTIVE旨在基于新型无线惯性传感设备为慢性病提供以人为中心的医疗保健解决方案。IS-ACTIVE建议的基于传感器的系统为患者提供了有益的策略它通过有效的远程监控工具实时分析他们的IS-ACTIVE技术包括它们包含各种传感器，用于发出关于用户特定条件的可能不利环境条件的信号。TAO是一种技术辅助对象，可以帮助远程监控患者的体能训练表现。“扩展的身体传感器网络（BSN+ ESN反馈设备覆盖了所有用户交互元素，为用户提供由WSN检测和处理的信息。无线通信基础设施无缝连接了以下组件，如无线传感器网络、技术辅助项目、反馈设备等。多个用户允许众多患者同时锻炼和使用IS-ACTIVE系统。与护理人员的沟通使他们能够评估患者的进展，并根据目前的病情和疾病进展提供适当的建议。这一制度是中央建立的。本研究无分布特征。2.3.2. 分散式通常，大多数医疗IT都非常分散，健康数据分散在不同的医院 。 本 研 究 的 目 的 [45] 是 通 过 快 速 医 疗 保 健 互 操 作 性 资 源（FHIR）框架提出互操作性问题的解决方案。该技术对于分散、安全和不可信的个人健康记录管理是有效的。该技术的前端应用[45]由图2中的流程图表示。对于前端应用程序，这里使用了ReactJava脚本框架对于客户端，使用了以太坊，BigchainDB，IPFS和FHIR的官方库，其中以太坊，BigchainDB和IPFS分别应用逻辑，数据库和文件系统。虽然这个系统能够实现互操作性和安全性，但它有一些显著的缺点，例如，健康数据是不可变的，这种分散的技术，公共DLT（消肿淋巴疗法）是不可取的私人图二. 基本前端应用程序流程图[45]。健康记录和以太坊是一种区块链技术，它很慢，也不熟悉。发达国家在电子医疗保健方面的技术比较先进.我们研究的目的是引入一个有效的方法到分布式EHS在发展中国家，提供了一个可互操作的分布式EHR的实施的概念架构。2.3.3. 孟加拉国一些发达的电子保健系统模式发展中国家需要可在各种情况下提供帮助的电子保健应用程序，例如在医生相对于人口而言短缺的情况其中，我们需要考虑孟加拉国研究人员开发的一些孟加拉国电子卫生系统模型。2015年，基于传感器的远程患者诊断中心[46] 成立该中心的目的是为南亚的贫穷国家和新兴国家提供远程医疗。使用四个传感器收集患者主要目标是向农村地区的贫困社区提供初级保健。但其局限性是中央服务器用于数据存储，系统不能与其他卫生系统互操作2016年，作者为远程患者监护系统执行了基于智能手机的远程医疗技术[47]。采用生物医学传感器和光电传感器采集输入参数。该方法是为了跟踪印度农村的高血压和肥胖患者而创建的。该系统也是集中式的，这里使用少量传感器进行数据收集。2017年，孟加拉国创建了一个无线健康监测系统[48]，该系统采用被动WiFi传感来跟踪三种活动：呼吸频率，特发性震颤和跌倒。本研究的目的是证明采用被动WiFi系统而不是传统的侵入式健康传感器的准确率。没有任何分布式特征在发达的模式。2018年，创建了远程医疗工具包[39]，为孟加拉国农村人口提供电子医疗服务。该办法优先考虑为得不到充分服务的人提供初级保健，而不是专门治疗。但系统是集中式的，因此中央服务器的任何故障都会导致系统故障。M.R. Rinty等人阵列13（2022）1001145表2开发了孟加拉国电子保健系统模型SL.电子健康系统的特点技术限制1一个带有四个传感器的远程诊断中心[46]2基于智能手机的远程医疗系统用于远程患者监测[47]3被动Wi-Fi传感允许无线健康监测[48]4孟加拉国先进远程医疗工具包[39]初级保健：ECG、血压、SPO2和体温农村高血压、低血压作为医疗保健的常规工具，它取代了侵入性医疗器械初级卫生保健服务有九个传感器缺乏与其他组织卫生系统中央系统需要包括更多传感器集中式集中式系统是集中式的，数据恢复根据上述讨论，表2总结了孟加拉国的电子保健此外，孟加拉国开发的电子保健模式数量不多，而且都是集中式的。如果发展中国家（如孟加拉国）需要采用遵循开源健康标准的分布式电子健康系统。2.4. e-Health中的HL 7、松耦合技术和消息传递接口目前，医院本身没有使用适当的电子健康标准进行系统集成。这是缺乏互操作性的最常见原因之一。HL7 [49]是一套国际标准、规范和定义，用于在医疗保健从业者之间交流和传递医疗信息，在此，我们将其与拟议的系统相结合。它是健康数据标准中最重要的设计模式之一。HL7的目标是为电子交换和共享医疗保健信息提供标准，从而实现医疗数据的互操作性。松耦合或松耦合技术[50]是一种独立互连组件的方法，通过允许系统对某些输入的持久行为来提供稳定性。对耦合架构中的一个元素所做的更改将导致对其他元素的意外修改。松耦合架构旨在最小化计划外更改的风险松耦合技术实现了不同机构应用平台的同步。松散耦合的分布式技术使电子健康系统能够独立地执行健康数据. 松耦合使健康数据源之间能够互操作，并使系统具有灵活性。为了设计一个灵活的，分散的电子健康系统，我们必须考虑松耦合的电子健康的优势。消息传递接口（MPI）是用于指定将在可扩展分布式存储器系统上执行的应用程序的最广泛使用的方法之一，所述可扩展分布式存储器系统由通过一个或多个互连网络连接的多个计算节点组成。本研究的目标是设计一个具有并行计算能力的分布式电子健康系统，以实现数据从一个站点到另一个站点的交换。MPI提出了并行和分布式应用，具有通过所需的主机网络接口实现高效环境的能力[51]。MPIMPI广播的性能也比较快。我们考虑在这项研究中使用MPI定期备份异构健康数据。根据上述关于电子保健的调查结果有几个需要考虑的问题，包括：(i) 缺乏电子保健方面技能和经验，(ii) 大多数专家医生和保健中心都设在发展中国家的城市，(iii) 超过一半的医院医生没有与电子健康系统连接，但他们中的大多数人希望引入电子健康服务，并希望与EHS连接，(iv) 为了获得适当的保健服务，农村人口将不得不前往城市地区，(v) 虽然存在少数电子保健服务，但保健数据仍然不能与其他服务进行互操作考虑到这一实际情况，一个松散耦合的分布式可互操作电子保健系统将是一个可行的解决办法，在发展中国家具有巨大的潜力。它可以成为通过当地保健中心为发展中国家大量农村人口服务的适当工具。3. 材料和方法这项研究提出了电子保健模式的总体设计和发展，以改善医疗保健服务。系统的体系结构、数据存储和EHR服务器模块、数据备份系统和实施阶段在下面的小节中进行了讨论。3.1. 拟议系统架构基于HL7的电子医疗保健是一种新的模式，基于分布式计算和互操作的思想，本系统采用HL7标准结构进行健康信息交换，并设计了系统框架。图3显示了系统架构。分布式电子健康系统是一个松散耦合的体系结构，分离的接口和实现。服务器通过标准协议连接到其他服务器。为了与GNU Health进行接口，使用了基于HL7的开源电子健康系统由于Tryton支持医院，医疗保健模块，如完整的临床工作流程，患者记录管理，实验室管理，医疗库存管理等已经可用。3.1.1. 基于HL7的临床文档体系结构（CDA）安排电子健康记录的主要框架是HL7设计的HL7 CDA是临床文档的标记标准组织健康记录并对数据进行编码以供交换。CDA文档结构[53]如表3所示。CDA文档的输出似乎是一个基于XML的文档。用于将CDA文档转换为另一种格式的布局对于设计者创建包含患者健康信息的可读文档很有价值。转换过程如图所示。四、3.1.2. 电子保健系统我们已经考虑了搜索组件和本地EHR数据源的架构，重点是它们之间的接口。图3描述了概念架构。电子健康系统的终端用户可随时随地通过电子通信索取健康相关信息。然后，健康系统管理员将请求分发给本地管理员并协调它们的执行。同时，健康系统管理员控制并发运行的并发搜索的限制，以避免过载。本地管理员分析请求并将其转换为可执行语句并将其发送到本地EHRM.R. Rinty等人阵列13（2022）1001146图三. 概念架构。图四、基于XM L 的CDA文件到可读格式的转换流程。电子健康系统的服务器。可执行语句适合在EHR服务器上运行从EHR服务器本地管理员获取结果后，最后，健康系统管理员累积各个结果并返回给用户。通过这种配置，系统实现了健康数据和搜索界面之间的松散耦合和互操作性。因此，这种结构允许灵活地实施个人电子保健系统。3.2. 松耦合分布式EHR系统的数据流程图为了说明松散耦合的分布式EHR系统的设计和开发，使用了通信模块 图 5表示具有n个节点的系统的图。该图显示，每个偏远地区都有自己的电子保健系统，与中央或主服务器相连。此外，Tryton在这里被卫生专业人员或服务提供商用于进入电子卫生系统。卫生专业人员的工作场所被视为服务提供中心。患者可以在任何地方注册和发送/接收数据。当地医生可以登录该系统，观察患者的个人资料，并根据患者的问题向然后患者从卫生专业人员那里获得信息。对于任何类型的系统故障，都会执行数据备份操作这样数据就可以从主服务器恢复，因为我们的系统本质上是分布式的。3.3. 系统的部件该电子健康系统由EHR服务器模块、用户登录模块、基于HL7的健康系统、服务器数据备份等组成。主要组件和部署关系图将在以下小节中描述3.3.1. 登录模块该系统开发了两个登录模块，一个用于客户端，另一个用于本地医生，客户端模块将作为农村患者的远程医疗中心，并提供必要的组件。农村患者将来到远程医疗服务中心或药房获得电子健康服务。药房的管理员将把病人的病史输入健康系统。为了将服务中心与电子健康系统连接起来，以便进行患者登记和提供服务，我们按照以下步骤实施了此模块：步骤1.安装GNU Health服务器步骤2.安装Tryton客户端M.R. Rinty等人阵列13（2022）1001147表3图五. 具有n个节点的分布式电子健康系统的数据流图。系统为了实现此模块，我们遵循了以下步骤HL7 CDA文档结构[53]。<临床文档>... CDA Header.<结构体>

.&联系我们<观察>.& lt;/观察><观察><外部观察>. 外部观察>

<部分>.& lt;/section><临床文档>... CDA Header.<结构体>

.&联系我们<观察>.& lt;/观察><观察><外部观察>. 外部观察>

<部分>.& lt;/section>步骤3.使用有效的用户名和密码连接电子健康系统。当地医生为农村病人提供初级保健。在患者注册后，当地医生将收集患者的数据，并在将其上传到服务器之前验证所有内容。专家医生也可以通过健康网与当地医生进行交流步骤：步骤1.在基于HL7的电子健康系统步骤2.允许访问患者个人资料以制定用药计划第3步.将处方或进一步更新上载到服务器。3.3.2. 电子健康记录（EHR）服务器模块在这个系统中，我们为每个电子健康子系统使用了一个EHR服务器模块。图6示出了到服务器的数据导入机制。在每个服务器中，我们通过使用单个患者ID和测试ID存储患者不同的基础数据。每个数据都是唯一的，可以轻松搜索，管理和用于分布式EHR服务。所有患者数据主要存储在本地数据库中，本地数据库的所有数据导出到主服务器数据库中。如果患者结果准备就绪，则更新本地数据库。最后，从服务器完成患者数据后，我们将患者数据导出到e-Health系统模块，以提供EHR服务。通常，患者在我们的模型中注册到本地服务器。如果患者改变了他/她的地理位置，并希望从我们的系统中获得服务，他/她可以从同一系统中新位置的本地服务器获得服务。然后，患者3.3.3. 基于健康7级（HL7）的卫生系统在设计我们的系统时，我们采用了基于Health Level SevenInternational（HL7）的开源健康我们根据发展中国家的要求定制了卫生系统。所有电子健康记录将存储在电子健康系统中。开发的模型将与其他基于HL7的卫生系统进行互操作。3.4. 数据准备数据准备包括存储患者、医生和健康专业人员的所有健康相关信息。为了测试电子健康系统，我们在这里使用GNU Health系统的演示数据集，其中GNU Health是一个开源的医院信息管理系统M.R. Rinty等人阵列13（2022）1001148图第六章 EHR服务器模块流程图。免费使用系统（HIS）。GNU Health的演示数据库使得使用可互换的演示数据变得更加容易。该数据集包括卫生系统40个模块下的异构数据量。我们随机评估了100名患者3.5. 服务器数据备份操作如果EHR系统的本地服务器发生故障，则必须从中央服务器备份服务器数据。“消息传递接口（MPI接口整个基于MPI的数据备份过程总结为以下步骤：步骤1.通过MPI_Init（argc，argv）初始化MPI执行环境，这是任何MPI程序可以进行的第一次调用。步骤2. Declare并设置一个整数变量declareby system（'' sshpass -p“REMOTE_USER_PASSWORD”scpfile.sqlremote_username@remote_ip：/remote/directory '' ） [ssh （ 键 盘 交 互 式 口令 身 份 验 证 ） 将 文 件 从 本 地 传 输 到 远 程 服 务 器 ] 和Print（r）。步骤3. 通过MPI_Comm_size（MPI_Community，int关联的组中的进程数*size），其中size =进程数。步骤4.通过MPI_Comm_rank（MPI_Comm rank，int *rank）确定调用进程在通信器中的等级，其中rank=调用进程的秩。步骤5.返回MPI_Get_processor_name（char *name，int）*resultlen）。步骤6.提供通知以确认备份已从一个处理器发送到另一个处理器。步骤7.通过MPI_Finalize（）结束MPI程序以终止MPI执行环境。3.6. 开发的分布式电子健康系统这里还提出了一个部署图来表示开发的系统。图7显示了所开发的松散耦合分布式EHR系统的部署图。开发的分布式EHR系统将用于偏远的农村地区，并可接入互联网。我们已经考虑将药房作为EHR服务交付中心。服务器部分由一个EHR服务器组成，主要存储重要的健康信息。有一个接口与卫生系统的药房管理员通过Tryton。远程用户将通过药房模块与电子保健系统通信。3.7. 实施该系统根据系统设计思想和方法，开发了该系统。对于系统的实际实现，我们使用了三个节点（参见图7）来创建分布式环境，其中节点1被认为是主服务器，而其他节点被认为是本地服务器。每个节点都有自己的电子保健系统。我们为每个节点安装了基于HL7的开源电子健康系统。在这里，我们认为每个节点作为一个松散耦合的分布式远程医疗保健中心的电子健康系统。所有电子健康记录都存储在电子健康系统中。在我们的系统中，主服务器包含所有其他节点的数据。如果本地服务器的存储失败，则从主服务器检索数据。电子保健系统托管在一个中央服务器上，该服务器是分布式的，可从任何具有保健设施的远程位置访问。服务器经由通信网络连接。为 了 将 健 康 数 据 存 储 在 服 务 器 数 据 库 中 ， 我 们 使 用 了PostgreSQL [54]数据库，这是一个开源的安全数据库。每个节点都能够发送、接收和更新数据。对于分布式电子健康系统，有必要定期存储数据备份。MPI在这里用于备份操作，将数据存储在主服务器中。实施系统的结果，确保电子健康系统M.R. Rinty等人阵列13（2022）1001149图第七章开 发 的分布式EHR系统部署图。4. 结果和讨论图八、开 发 的电子保健系统的成果。网络创建、删除、备份和恢复数据都是通过Tryton数据库客户端提供的管理操作。为了测试，在这项研究中，我们已经建立了一个低成本的分布式EHR松散耦合。我们在每个医疗保健中心都使用了HL7兼容的电子健康系统（EHS）。每个中心都有自己的电子健康系统，通过通信连接我们在保健中心使用个人计算机创建了一个分布式环境，其中一台计算机用于主服务器，其他计算机用于本地服务器。所开发系统的总体结果如图所示。 主要成果概述如下：M.R. Rinty等人阵列13（2022）10011410见图9。系统到系统数据交换的图示。(a) 通过当地服务提供商从全国任何地方访问电子保健系统(b) 任何本地医疗保健中心的健康数据都可以与电子健康系统中的其他医疗保健中心进行互操作（图1）。 9）。(c) 农村患者可以通过具有多个主机的分布式环境轻松获得服务。(d) 不需要改变患者的地理位置，患者可以在需要时从其所在地的当地服务中心获得任何类型的更新或检索他们的历史。如果一个新的记录添加或任何信息得到更新到当地的医疗保健中心，更新将可在其他医疗保健中心连接到电子健康系统（图。 10）。(e) 定期备份数据可以防止任何本地系统故障造成的数据丢失（图1）。 11）。4.1. 与多个主机的图图9描述了从系统到系统的数据互操作。主服务器数据由图表示。9（a）。任何连接到该系统的本地用户都可以通过用户ID和密码成功访问系统图图9（b）示出了来自本地用户端的主服务器的相同数据。来自任何网络的任何本地用户都可以随时获得所需的信息。因此，两个图显示了相同的内容，这意味着所有EHS之间实现了互操作。那里易于访问健康数据，因此也实现了松耦合。卫生专业人员可以添加新记录或删除一些记录，其中许多记录需要修改。该系统的所有用户将通过从任何地方访问该系统来了解这一修改4.2. 健康数据更新/删除操作病人的登记，新的记录添加或删除，处方生成的医生是可能的，在我们的系统。新纪录本地服务器中的插入过程在图10（a）中示出。此外，Fig. 10（b）和图图10（c）分别描述了在本地和主服务器中插入新患者记录后数据库的状态。如果任何信息得到更新，系统的所有用户将通过从任何地方访问系统来了解其记录中的更改。4.3. 健康数据备份操作分布式EHR系统中的任何一台主机发生故障，都会导致整个系统在这方面，使用MPI执行备份操作以恢复任何服务器之间的任何不确定性。 图 11显示了备份文件的创建。图中的黑色箭头标志。11（a）标记“healthbackup.sql”文件，该文件是系统的备份数据库。 它显示备份文件创建的时间是23：11（图中的黑色矩形标记），图11（b）本地EHS，但这里的时间是23：13（图中的黑色矩形标记）。这意味着，创建的备份数据库成功地发送到本地服务器并从本地服务器接收。时间取决于数据库的大小和网络或互联网连接。数据库越大，发送到所有本地服务器所需的时间就越长。一般来说，数据备份操作在我们的系统中每天的特定时间执行。因此，备份操作的健康 数据在这里进行。在这样的数字化时代，电子卫生系统在发展中国家具有重要意义。可见，发展可互操作的分布式电子医疗系统对发展中国家的医疗保健具有重要作用。本节介绍了当前的医疗保健挑战以及如何在先进性和可持续性方面应对这些挑战。M.R. Rinty等人阵列13（2022）10011411图10. 在 电 子 健 康 系 统 中 添 加 新记录或更 新 信息。4.4. 拟议系统与现有系统与提供分布式组件或客户端-服务器体系结构的相关工作不同，但采用紧密耦合技术，所提出的系统提供了一种松散耦合，允许跨电子健康系统的灵活性。此外，它还为发展中国家提供数据库。虽然发达国家的类似系统数据库是分布式的，但发展中国家和不发达国家的大多数技术都假装集中式数据库，限制了EHR的可扩展性。此外，大多数系统缺乏数据恢复，而所提出的方法提供了基于MPI的数据恢复。因此，与发达国家相比，适应HL7CDA为发展中国家提供互操作性是本研究中提出的一个挑战。表4总结了拟定工作与相关研究的比较分析。4.5. 松散耦合分布式EHR开发因此，发展中国家的人们不熟悉电子保健系统，电子保健服务对农村人口无效。但是，开发的系统可以随时从任何偏远地区访问。人们不需要改变他们的位置来使用这项服务。患者和医生可以根据自己的需要使用该系统。无论数据库变得更大;在这方面，术语分布保持它平滑。表5阐明了所开发的分布式电子保健系统相对于现有系统的潜在优势。与集中式共享内存相比，健康系统有很多局限性，例如，数据库变得越来越大而且维护这样的数据库确实很困难，而且如果中央系统崩溃，整个系统将停止，整个服务将受到影响。在这种情况下，分布式数据库是远程维持电子保健的一种可接受的方法。目前的电子卫生服务主要集中在城市卫生保健方面.本研究以农村M.R. Rinty等人阵列13（2022）10011412图十一岁 备份文件发送和接收操作。表4基于关键特征的拟议系统与其他相关系统的比较系统/年架构模型数据库访问管理互连模型互操作性身份验证数据备份透视图提出分布有分布式健康服务松散耦合的HL7 CDA通过用户ID和基于MPI的正则表达式发展中系统（2021）松耦合提供商密码备份国家HL7 FHIR&GraphQL方法（2021）[55]分布式组件患者和专业–