医疗信息系统的工作流网建模及其语言分析

摘要

医疗信息整合(IHE)，是针对复杂而异构的医院环境，基于医疗标准的一种通用的医疗信息系统集成的新规范。本文基于Petri网理论，利用工作流技术，将IHE规范作为医疗信息系统集成问题到Petri网模型的桥梁，提出一种形式化、规范化的医疗信息系统工作流集成方法，构建了基于Petri网的医院信息系统工作流模型。为医院的医疗信息系统集成的仿真及对医疗服务信息系统工作流的分析、验证与优化提供了理论基础。IHE是为实现医疗信息全面集成而制定的一种信息共享框架。但IHE本身的复杂性和对正确性的高度要求，需要一种形式化的建模和验证分析技术作为理论支撑。为此，本文进一步地对一个医疗信息系统工作流实例，构建了基于IHE规范的医疗信息系统工作流的Petri网模型，并给出了基于Petri网化简分析方法的模型化简与性质验证，表明该模型能够对医疗信息工作流进行有效的分析和验证，从而为医疗信息系统集成设计及其工作流分析提供了一种方法。工作流系统刻画了服务过程的事务流程，基于Petri网的工作流模型是以图形方式直观地反映工作流系统的结构，Petri网语言反映了系统的动态行为过程。本文基于Petri网的化简技术，证明了网化简规则对工作流网系统语言保持不变，在此基础上提出了工作流网系统的语言表达式生成算法，并给出了基于语言表达式对工作流网系统进行性能分析的方法。本方法在一定程度上缓解了Petri网可达状态空间的爆炸问题，为工作流网系统的分析提供了一种新的代数技术。工作流网系统的合理性是描述事务处理过程的一个基本要求，目前的研究大都是将工作流网系统的合理性转化为对应的扩展工作流网系统的活性和有界性来考虑。本文从工作流网系统的语言角度，研究了合理性的特征，给出合理性的一个网语言刻画，从而揭示了这一基本性质的行为特征。进一步地，研究了同步合成工作流网系统和组合合成工作流网系统，分别给出这两种合成系统合理性保持的充分必要条件，从而为复杂工作流网系统合成建模与合理性保持分析提供了一种新的途径。最后利用上述的工作流网语言的分析理论和方法，对本文构建的基于Petri网的医院信息系统工作流模型的相关性质进行了详细分析。本文主要贡献：1.提出了医疗信息系统工作流的Petri网建模方法，并讨论了化简分析技术，获得了医疗信息系统工作流化简分析基本方法。2.基于化简过程，研究了工作流网语言的保持性，提出了语言表达式生成算法及性能分析方法。3.提出了工作流网系统合理性的语言刻画，并给出了判定准则和验证方法。4.基于语言分析理论和方法，详细分析了医疗信息工作流网系统的相关性质。关键词：Petri网，工作流模型，医疗信息整合(IHE)，化简技术，工作流网系统，语言表达式

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1网络技术发展概况

1.2工作流技术

1.3医疗信息系统研究与应用

1.3.1医疗信息系统

1.3.2国外医疗信息系统研究与应用

1.3.3国内医疗信息化建设

1.4研究动机

1.4.1我国医疗卫生信息化发展趋势

1.4.2区域医疗信息化服务

1.4.3基于Petri网的医疗信息系统工作流建模与分析

1.4.4课题研究意义

1.5本文主要研究内容与主要贡献

1.5.1主要研究内容

1.5.2主要贡献

1.6本文内容安排

第2章 基本知识

2.1 Petri网

2.1.1 Petri网定义

2.1.2 Petri网的结构和动态性质

2.1.3随机Petri网

2.2语言及其运算

2.3工作流及其Petri网模型

2.3.1工作流网(WF-net)及其系统

2.3.2工作流网性质

2.4医疗信息系统的工作流

2.5 IHE技术框架

第3章 医疗信息服务系统工作流建模

3.1建模动机

3.2基于Petri网的建模

3.2.1 IHE框架与Petri网的映射

3.2.2构建部分医疗过程的信息工作流的Petri网子网

3.2.3 Petri网子网合成

3.3模型性质与验证

3.3.1 Petri网建模分析

3.3.2模型验证

3.4本章小结

第4章 工作流系统的Petri网模型化简分析

4.1医疗信息系统的Petr i网模型

4.2模型的化简分析与验证

4.3本章小结

第5章 工作流网系统的语言性质研究

5.1工作流网语言的化简技术

5.1.1化简规则

5.1.2化简规则的语言保持性

5.2工作流网系统语言表达式的生成算法

5.3基于工作流网语言的性能分析

5.3.1性能分析方法

5.3.2实例分析

5.4本章小结

第6章 工作流网系统合理性的语言特性研究

6.1合理性的语言特征

6.2合成网系统的合理性

6.3举例

6.4本章小结

第7章 基于工作流网语言的医疗信息工作流模型分析

7.1医疗信息工作流模型的合理性分析

7.1.1医疗信息工作流模型的结构

7.1.2子系统工作流网模型的合理性分析

7.1.3医疗信息工作流网模型的合理性验证

7.2医疗信息工作流模型的性能分析

7.2.1医疗信息工作流网的语言表达式

7.2.2基于语言表达式的性能分析

7.3本章小结

第8章 结论与展望

8.1结论

8.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果