4.5万字透视FAT32系统
一、硬盘的物理结构：
硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。
硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。当系统向硬盘写入数据时，磁头中“写数据”电流产生磁场使盘片表面磁性物质状态发生改变，并在写电流磁场消失后仍能保持，这样数据就存储下来了；当系统从硬盘中读数据时，磁头经过盘片指定区域，盘片表面磁场使磁头产生感应电流或线圈阻抗产生变化，经相关电路处理后还原成数据。因此只要能将盘片表面处理得更平滑、磁头设计得更精密以及尽量提高盘片旋转速度，就能造出容量更大、读写数据速度更快的硬盘。这是因为盘片表面处理越平、转速越快就能越使磁头离盘片表面越近，提高读、写灵敏度和速度；磁头设计越小越精密就能使磁头在盘片上占用空间越小，使磁头在一张盘片上建立更多的磁道以存储更多的数据。
二、硬盘的逻辑结构。
硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有N 个盘片。就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的。)每个盘片的划分规则通常是一样的。这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆再逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。这三个参数即是硬盘的物理参数。我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。（磁道是逻辑上的，理解记忆，数量和柱面相等）
三、磁盘引导原理。
3.1 MBR(master boot record)扇区：
计算机在按下power键以后，开始执行主板bios程序。进行完一系列检测和配置以后。开始按bios中设定的系统引导顺序引导系统。假定现在是硬盘。Bios执行完自己的程序后如何把执行权交给硬盘呢。交给硬盘后又执行存储在哪里的程序呢。其实，称为MBR的一段代码起着举足轻重的作用。MBR(master boot record),即主引导记录，有时也称主引导扇区。位于整个硬盘的0柱面0磁头1扇区(可以看作是硬盘的第一个扇区)，bios在执行自己固有的程序以后就会jump到MBR中的第一条指令。将系统的控制权交由MBR来执行。在总共512byte的主引导记录中，MBR的引导程序占了其中的前446个字节(偏移0H~偏移1BDH)，随后的64个字节(偏移1BEH~偏移1FDH)为DPT(Disk PartitionTable，硬盘分区表)，最后的两个字节“55 AA”(偏移1FEH~偏移1FFH)是分
区有效结束标志。
MBR不随操作系统的不同而不同，意即不同的操作系统可能会存在相同的MBR，即使不同，MBR也不会夹带操作系统的性质。具有公共引导的特性。
我们来分析一段MBR。下面是用winhex查看的一块希捷120GB硬盘的MBR。
你的硬盘的MBR引导代码可能并非这样。不过即使不同，所执行的功能大体是一样的。这里找wowocock关于磁盘MBR的反编译，已加了详细的注释，感兴趣可以细细研究一下。
我们看DPT部分。操作系统为了便于用户对磁盘的管理。加入了磁盘分区的概念。即将一块磁盘逻辑划分为几块。磁盘分区数目的多少只受限于C～Z的英文字母的数目，在上图DPT共64个字节中如何表示多个分区的属性呢?microsoft通过链接的方法解决了这个问题。在DPT共64个字节中，以16个字节为分区表项单位描述一个分区的属性。也就是说，第一个分区表项描述一个分区的属性，一般为基本分区。第二个分区表项描述除基本分区外的其余空间，一般而言，就是我们所说的扩展分区。(只能描述一个基本区+四个扩展分区)这部分的大体说明见表1。
注：上表中的超过1字节的数据都以实际数据显示，就是按高位到地位的方式显示。存储时是按低位到高位存储的。两者表现不同，请仔细看清楚。以后出现的表，图均同。
也可以在winhex中看到这些参数的意义：
说明：每个分区表项占用16个字节，假定偏移地址从0开始。如图3的分区表项3。分区表项4同分区表项3。
1、0H偏移为活动分区是否标志，只能选00H和80H。80H为活动，00H为非活动。其余值对microsoft而言为非法值。
2、重新说明一下(这个非常重要)：大于1个字节的数被以低字节在前的存储格式格式(little endian format)或称反字节顺序保存下来。低字节在前的格式是一种保存数的方法，这样，最低位的字节最先出现在十六进制数符号中。例如，相对扇区数字段的值0x3F000000的低字节在前表示为0x0000003F。这个低字节在前的格式数的十进制数为63。
3、系统在分区时，各分区都不允许跨柱面，即均以柱面为单位，这就是通常所说的分区粒度。有时候我们分区是输入分区的大小为7000M，分出来却是6997M，就是这个原因。偏移2H和偏移6H的扇区和柱面参数中,扇区占6位(bit)，柱面占10位(bit)，以偏移6H为例，其低6位用作扇区数的二进制表示。其高两位做柱面数10位中的高两位，偏移7H组成的8位做柱面数10位中的低8位。由此可知，实际上用这种方式表示的分区容量是有限的，柱面和磁头从0开始编号,扇区从1开始编号,所以最多只能表示1024个柱面×63个扇区×256个磁头×512byte=8455716864byte。即通常的8.4GB(实际上应该是7.8GB左右)限制。实际上磁头数通常只用到255个(由汇编语言的寻址寄存器决定),即使把这3个字节按线性寻址，依然力不从心。在后来的操作系统中，超过8.4GB的分区其实已经不通过C/H/S的方式寻址了。而是通过偏移CH～偏移FH共4个字节32位线性扇区地址来表示分区所占用的扇区总数。可知通过4个字节可以表示2^32个扇区，即2TB=2048GB，目前对于大多数计算机而言，这已经是个天文数字了。在未超过8.4GB的分区上，C/H/S的表示方法和线性扇区的表示方法所表示的分区大小是一致的。也就是说，两种表示方法是协调的。即使不协调，也以线性寻址为准。(可能在某些系统中会提示出错)。超过8.4GB的分区结束C/H/S一般填充为FEH FFH FFH。即C/H/S所能表示的最大值。有时候也会用柱面对1024的模来填充。不过这几个字节是什么其实都无关紧要了。
虽然现在的系统均采用线性寻址的方式来处理分区的大小。但不可跨柱面的原则依然没变。本分区的扇区总数加上与前一分区之间的保留扇区数目依然必须是柱面容量的整数倍。(保留扇区中的第一个扇区就是存放分区表的MBR或虚拟MBR的扇区，分区的扇区总数在线性表示方式上是不计入保留扇区的。如果是第一个分区，保留扇区是本分区前的所有扇区。
附：分区表类型标志如图4
3.2 扩展分区
扩展分区中的每个逻辑驱动器都存在一个类似于MBR的扩展引导记录( Extended Boot Record, EBR)，也有人称之为虚拟mbr或扩展mbr，意思是一样的。扩展引导记录包括一个扩展分区表和该扇区的标签。扩展引导记录将记录只包含扩展分区中每个逻辑驱动器的第一个柱面的第一面的信息。一个逻辑驱动器中的引导扇区一般位于相对扇区32或63。但是，如果磁盘上没有扩展分区，那么就不会有扩展引导记录和逻辑驱动器。第一个逻辑驱动器的扩展分区表中的第一项指向它自身的引导扇区。第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。如果不存在进一步的逻辑驱动器，第二项就不会使用，而且被记录成一系列零。如果有附加的逻辑驱动器，那么第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第一项会指向它本身的引导扇区。第二个逻辑驱动器的扩展分区表的第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR。扩展分区表的第三项和第四项永远都不会被使用。
通过一幅4分区的磁盘结构图可以看到磁盘的大致组织形式。如图5：
关于扩展分区，如图6所示，扩展分区中逻辑驱动器的扩展引导记录是一个连接表。该图显示了一个扩展分区上的三个逻辑驱动器，说明了前面的逻辑驱动器和最后一个逻辑驱动器之间在扩展分区表中的差异。
除了扩展分区上最后一个逻辑驱动器外，表2中所描述的扩展分区表的格式在每个逻辑驱动器中都是重复的：第一个项标识了逻辑驱动器本身的引导扇区，第二个项标识了下一个逻辑驱动器的EBR。最后一个逻辑驱动器的扩展分区表只会列出它本身的分区项。最后一个扩展分区表的第二个项到第四个项被使用。
扩展分区表项中的相对扇区数字段所显示的是从扩展分区开始到逻辑驱动器中第一个扇区的位移的字节数。总扇区数字段中的数是指组成该逻辑驱动器的扇区数目。总扇区数字段的值等于从扩展分区表项所定义的引导扇区到逻辑驱动器末尾的扇区数。
有时候在磁盘的末尾会有剩余空间，剩余空间是什么呢？我们前面说到，分区是以1柱面的容量为分区粒度的，那么如果磁盘总空间不是整数个柱面的话，不够一个柱面的剩下的空间就是剩余空间了，这部分空间并不参与分区，所以一般无法利用。照道理说，磁盘的物理模式决定了磁盘的总容量就应该是整数个柱面的容量，为什么会有不够一个柱面的空间呢。在我的理解看来，本来现在的磁盘为了更大的利用空间，一般在
物理上并不是按照外围的扇区大于里圈的扇区这种管理方式，只是为了与操作系统兼容而抽象出来CHS。可能其实际空间容量不一定正好为整数个柱面的容量吧。关于这点，如有高见，请告知 https://www.doczj.com/doc/166987171.html, 或 zymail@https://www.doczj.com/doc/166987171.html,
四、FAT分区原理。
先来一幅结构图：
现在我们着重研究FAT格式分区内数据是如何存储的。FAT分区格式是MICROSOFT 最早支持的分区格式，依据FAT表中每个簇链的所占位数(有关概念，后面会讲到)分为fat12、fat16、fat32三种格式"变种"，但其基本存储方式是相似的。
仔细研究图7中的fat16和fat32分区的组成结构。下面依次解释DBR、FAT1、FAT2、根目录、数据区、剩余扇区的概念。提到的地址如无特别提示均为分区内部偏移。
4.1 关于DBR.
DBR区(DOS BOOT RECORD)即操作系统引导记录区的意思，通常占用分区的第0扇区共512个字节(特殊情况也要占用其它保留扇区，我们先说第0扇)。在这512个字节中，其实又是由跳转指令，厂商标志和操作系统版本号，BPB(BIOS Parameter Block)，
扩展BPB，os引导程序，结束标志几部分组成。以用的最多的FAT32为例说明分区DBR 各字节的含义。见图8。
图8的对应解释见表3
图9给出了winhex对图8 DBR的相关参数解释：
根据上边图例，我们来讨论DBR各字节的参数意义。
MBR将CPU执行转移给引导扇区，因此，引导扇区的前三个字节必须是合法的可执行的基于x86的CPU指令。这通常是一条跳转指令，该指令负责跳过接下来的几个不可执行的字节(BPB和扩展BPB)，跳到操作系统引导代码部分。
跳转指令之后是8字节长的OEM ID，它是一个字符串， OEM ID标识了格式化该分区的操作系统的名称和版本号。为了保留与MS-DOS的兼容性，通常Windows 2000格式化该盘是在FAT16和FAT32磁盘上的该字段中记录了“MSDOS 5.0”，在NTFS磁盘上(关于ntfs，另述)，Windows 2000记录的是“NTFS”。通常在被Windows 95格式化的磁盘上OEM ID字段出现“MSWIN4.0”，在被Windows 95 OSR2和Windows 98格式化的磁盘上OEM ID字段出现“MSWIN4.1”。
接下来的从偏移0x0B开始的是一段描述能够使可执行引导代码找到相关参数的信息。通常称之为BPB(BIOS Parameter Block)，BPB一般开始于相同的位移量，因此，标
准的参数都处于一个已知的位置。磁盘容量和几何结构变量都被封在BPB之中。由于引导扇区的第一部分是一个x86跳转指令。因此，将来通过在BPB末端附加新的信息，可以对BPB进行扩展。只需要对该跳转指令作一个小的调整就可以适应BPB的变化。图9已经列出了项目的名称和取值，为了系统的研究，针对图8，将FAT32分区格式的BPB 含义和扩展BPB含义释义为表格，见表4和表5。
DBR的偏移0x5A开始的数据为操作系统引导代码。这是由偏移0x00开始的跳转指令所指向的。在图8所列出的偏移0x00~0x02的跳转指令"EB 58 90"清楚地指明了OS引导代码的偏移位置。jump 58H加上跳转指令所需的位移量，即开始于0x5A。此段指令在不同的操作系统上和不同的引导方式上，其内容也是不同的。大多数的资料上都说win98,构建于fat基本分区上的win2000,winxp所使用的DBR只占用基本分区的第0扇区。他们提到，对于fat32，一般的32个基本分区保留扇区只有第0扇区是有用的。实际上，以FAT32构建的操作系统如果是win98,系统会使用基本分区的第0扇区和第2扇区存储os引导代码；以FAT32构建的操作系统如果是win2000或winxp,系统会使用基本分区的第0扇区和第0xC扇区(win2000或winxp,其第0xC的位置由第0扇区的0xAB偏移指出)存储os引导代码。所以，在fat32分区格式上，如果DBR一扇区的内容正确而缺少第2扇区(win98系统)或第0xC扇区(win2000或winxp系统)，系统也是无法启动的。如果自己手动设置NTLDR双系统，必须知道这一点。
DBR扇区的最后两个字节一般存储值为0x55AA的DBR有效标志，对于其他的取值，系统将不会执行DBR相关指令。上面提到的其他几个参与os引导的扇区也需以0x55AA 为合法结束标志。
FAT16 DBR：
FAT32中DBR的含义大致如此，对于FAT12和FAT16其基本意义类似，只是相关偏移量和参数意义有小的差异，FAT格式的区别和来因，以后会说到，此处不在多说FAT12与FAT16。我将FAT16的扇区参数意义列表。感兴趣的朋友自己研究一下，和FAT32大同
小异的。
4.2 关于保留扇区
在上述FAT文件系统DBR的偏移0x0E处，用2个字节存储保留扇区的数目。所谓保留扇区(有时候会叫系统扇区，隐藏扇区)，是指从分区DBR扇区开始的仅为系统所有的扇区，包括DBR扇区。在FAT16文件系统中，保留扇区的数据通常设置为1，即仅仅DBR扇区。而在FAT32中，保留扇区的数据通常取为32，有时候用Partition Magic分过的FAT32分区会设置36个保留扇区，有的工具可能会设置63个保留扇区。
FAT32中的保留扇区除了磁盘总第0扇区用作DBR，总第2扇区(win98系统)或总第0xC扇区(win2000,winxp)用作OS引导代码扩展部分外，其余扇区都不参与操作系统管理与磁盘数据管理，通常情况下是没作用的。操作系统之所以在FAT32中设置保留扇区，是为了对DBR作备份或留待以后升级时用。FAT32中，DBR偏移0x34占2字节的数据指明了DBR备份扇区所在，一般为0x06，即第6扇区。当FAT32分区DBR扇区被破坏导致分区无法访问时。可以用第6扇区的原备份替换第0扇区来找回数据。
4.3 FAT表和数据的存储原则。
FAT表(File Allocation Table 文件分配表)，是Microsoft在FAT文件系统中用于磁盘数据(文件)索引和定位引进的一种链式结构。假如把磁盘比作一本书，FAT表可以认为相当于书中的目录，而文件就是各个章节的内容。但FAT表的表示方法却与目录有很大的不同。
在FAT文件系统中，文件的存储依照FAT表制定的簇链式数据结构来进行。同时，FAT文件系统将组织数据时使用的目录也抽象为文件，以简化对数据的管理。
★存储过程假想：
我们模拟对一个分区存储数据的过程来说明FAT文件系统中数据的存储原则。
假定现在有一个空的完全没有存放数据的磁盘，大小为100KB，我们将其想象为线形的空间地址。为了存储管理上的便利，我们人为的将这100KB的空间均分成100份，每份1KB。我们来依次存储这样几个文件：A.TXT(大小10KB),B.TXT(大小53.6KB)，
C.TXT(大小20.5KB)。
最起码能够想到，我们可以顺序的在这100KB空间中存放这3个文件。同时不要忘了，我们还要记下他们的大小和开始的位置，这样下次要用时才能找的到，这就像是目录。为了便于查找，我们假定用第1K的空间来存储他们的特征(属性)。还有，我们设计的存储单位是1KB，所以，A.TXT我们需要10个存储单位(为了说明方便，我们把存储单位叫做“簇”吧。也能少打点字，呵呵。)，B.TXT需要54个簇，C.TXT需要21个簇。可能有人会说B.TXT和C.TXT不是各自浪费了不到1簇的空间吗？干嘛不让他们紧挨着，不是省地方吗？我的回答是，如果按照这样的方式存储，目录中原本只需要记下簇号，现在还需要记下簇内的偏移，这样会增加目录的存储量，而且存取没有了规则，读取也不太方便，是得不偿失的。
根据上面所说的思想，我们设计了这样的图4.3.1所示的存储方式。
我们再考虑如何来写这三个文件的目录。对于每个文件而言，一定要记录的有：文件名，开始簇，大小，创建日期、时间，修改日期、时间，文件的读写属性等。这里大小能不能用结束簇来计算呢？一定不能，因为文件的大小不一定就是整数个簇的大小，否则的话像B.TXT的内容就是54KB的内容了，少了固然不行，可多了也是不行的。那么我们怎么记录呢？可以想象一下。为了管理上的方便，我们用数据库的管理方式来管理我们的目录。于是我把1KB再分成10份，假定开始簇号为0，定义每份100B的各个位置的代表含义如图4.3.2
这样设计的结构绝对可以对文件进行正确的读写了。接着让我们设计的文件系统工作吧。先改动个文件，比如A.TXT，增加点内容吧！咦？增加后往哪里放呀，虽然存储块的后面有很多空间，但紧随其后B.TXT的数据还顶着呢？要是把A.TXT移到后边太浪费处理资源，而且也不一定解决问题。这个问题看来暂时解决不了。
那我们换个操作，把B.txt删了，b.txt的空间随之释放。这时候空间如图4.3.3，目录如图4.3.4
这个操作看来还可以，我们接着做，在存入一个文件D.txt(大小为60.3KB),总共100簇的空间只用了31簇，还有68簇剩余，按说能放下。可是？往那里放呢？没有61个连续的空间了，目录行没办法写了，看来无连续块存储暂时也不行。
你一定能够想到我们可以在连续空间不够或增加文件长度的时候转移影响我们操作的其他文件，从而腾出空间来，但我要问你，那不是成天啥也不要干了，就是倒腾东西了吗？
看来我们设计的文件系统有致命的漏洞，怎么解决呢？。。。。
。。。。。。
其实可以这样解决：
首先我们允许文件的不连续存储。目录中依然只记录开始簇和文件的大小。那么我们怎么记录文件占用那些簇呢，以文件映射簇不太方便，因为文件名是不固定的。我们换个思想，可以用簇来映射文件，在整个存储空间的前部留下几簇来记录数据区中数据与簇号的关系。对于上例因为总空间也不大，所以用前部的1Kb的空间来记录这种对应，假设3个文件都存储，空间分配如图4.3.5，同时修改一下目录，如图4.3.6
第一簇用来记录数据区中每一簇的被占用情况，暂时称其为文件分配表。结合文件分配表和文件目录就可以达到完全的文件读取了。我们想到，把文件分配表做成一个数据表，以图4.3.7的形式记录簇与数据的对应。
用图4.3.7的组织方式是完全可以实现对文件占有簇的记录的。但还不够效率。比如文件名在文件分配表中记录太多，浪费空间，而实际上在目录中已经记录了文件的开始簇了。所以可以改良一下，用链的方式来存放占有簇的关系，变成图4.3.8的组织方式。
参照图4.3.8来理解一下文件分配表的意义。如文件a.txt我们根据目录项中指定的a.txt的首簇为2，然后找到文件分配表的第2簇记录，上面登记的是3，我们就能确定下一簇是3。找到文件分配表的第3簇记录，上面登记的是4，我们就能确定下一簇
是4......直到指到第11簇，发现下一个指向是FF，就是结束。文件便丝毫无误读取完毕。
我们再看上面提到的第三种情况，就是将b.txt删除以后，存入一个大小为60.3KB 的d.txt。利用簇链可以很容易的实现。实现后的磁盘如图4.3.9 4.3.10 4.3.11
上面是我们对文件存储的一种假设，也该揭开谜底的时候了。上面的思想其实就是fat文件系统的思想的精髓(但并不是，尤其像具体的参数的意义与我们所举的例子是完全不同的。请忘掉上边细节，努力记忆下边)。
★FAT16存储原理:
当把一部分磁盘空间格式化为fat文件系统时，fat文件系统就将这个分区当成整块可分配的区域进行规划，以便于数据的存储。一般来讲，其划分形式如图7所示。我们把FAT16部分提取出来，详细描述一下：
FAT16是Microsoft较早推出的文件系统，具有高度兼容性，目前仍然广泛应用于个人电脑尤其是移动存储设备中，FAT16简单来讲由图4.3.12所示的6部分组成(主要是前5部分)。引导扇区(DBR)我们已经说过,FAT16在DBR之后没有留有任何保留扇区，其后紧随的便是FAT表。FAT表是FAT16用来记录磁盘数据区簇链结构的。像前面我们说过的例子一样，FAT将磁盘空间按一定数目的扇区为单位进行划分，这样的单位称为簇。通常情况下，每扇区512字节的原则是不变的。簇的大小一般是2n (n为整数)个扇区的大小，像512B,1K,2K,4K,8K,16K,32K，64K。实际中通常不超过32K。之所以簇为单位而不以扇区为单位进行磁盘的分配，是因为当分区容量较大时，采用大小为512b的扇区管理会增加fat表的项数，对大文件存取增加消耗，文件系统效率不高。分区的大小和簇的取值是有关系的，见表9
血液净化治疗中心智能管理系统 血液净化是肾脏替代疗法的一种，是抢救急、慢性肾功能衰竭的有效措施。其原理是利用半渗透膜来去除血液中的代谢废物和多余水分，并维持体内的酸碱平衡。近年来，世界各国救治的急慢性肾衰竭患者的数量、质量和方法逐年在发展。目前，许多有条件的医院都设立了血液净化中心，为肾病病人进行血液净化治疗。 我国每年终末期肾衰发病率比较高，但由于经济及医疗条件所限，至今接受血液净化疗法的患者只占很少一部分。如何能在提高血液净化疗法的质量基础上，更好地提高工作效率，是目前血液净化中心今后发展的方向。 昆明杰软科技有限公司与解放军成都军区昆明总医院的血液净化中心合作，根据临床实际需要和专家意见，设计开发了一套杰软血液净化治疗中心智能管理系统。该系统是一套集血液净化数据采集、存储、分析、统计于一体的系统，是血液净化中心信息化的一套完整的解决方案。系统能够帮助血液净化中心的医护人员方便、快捷地完成日常工作，在保证质量的前提下，提高了工作效率，节约下来的时间能够更好地为病人服务。 一、系统概述 1、系统概要 血液净化治疗中心智能管理系统综合运用了医学和计算机技术，实现了透析治疗过程的流程式管理以及对患者病情的实时监控，为医护人员及时诊断病情、制定优良的医疗方案提供了强有力的支持和帮助，极大的提高了工作效率并降低了成本。 2、系统特点 （1）流程化的管理 本系统严格按照解放军成都军区昆明总医院的业务流程量身打造，可从患者情报、透析日程准备、患者治疗排班等各个不同环节对血液透析治疗进行管理和监控，便于用户掌握最及时和准确的信息，同时省去大量繁琐的书面记录工作，解决了各类资料的储存问题。 （2）丰富的专业化医疗数据主表 本系统附带一套完整的透析数据主表，基本囊括国内透析业界所有业务历程所需的各类数据，用户可以简便的检索和编辑所需要的数据。 （3）界面友好、操作便捷 本系统从医护人员使用实际出发，界面设计简洁美观，实际操作简单易学各功能模块之间关联性强，用户只需通过双击、拖拽的简单操作就能实现所需要的功能，极大限度的节省了医护人员的宝贵时间。 二、系统功能简介 1、患者管理
血液透析管理系统 毕 业 论 文 撰稿人姓名：王化忠 学科专业：计算机科学与技术 指导教师：龚鸣敏老师与 王化文院长
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血液透析中心管理系统需求分析报告 1前言 自本院实行信息化管理以来,，极大地提高了医护人员的工作效率，降低了劳动强度，减轻了以往手工输入的不便及出错率，提升了医护人员及患者的满意度，也保证了表格书写的合格率，由此带来了可观的经济效益及社会效益。 血液透析中心作为肾病内科的附属科室，其独特的地位及治疗方式，使得其一直未能实施信息化管理，沿用手工操作至今，出于对信息管理规范化及提高工作效率的迫切性，在信息科领导的大力支持下，对透析中心进行信息化科学管理也提上了日程，由此针对血液透析中心展开了一系列的需求分析业务。 计算机的查询、反馈、修改、系统分析是任何一个信息系统最主要的部分，计算机的应用有助于我们随时提取所需要的信息和资料，以助于综合分析。由于计算机的信息储存量大，有利于资料的保存，有效地克服了手工操作带来的诸多不便，如过去大量书写、大量资料的堆积以及长时间纸张变质、灰垢、查找困难的现象，因而从根本上改变了透析资料的管理方法，使各类资料得以保存完整，可以随用随查，提高了工作效率，使透析中心的信息管理更加先进、科学、规范。 在需求分析过程中得到了总医院血液透析中心的各位医护人员的鼎力支持及大力协助，他们是：车华主任、王晗莹技师、郑丹丹护士长、吴君、彭小慧、肖红华、李仙桃、郭海燕、文建玲，在此深表感谢！ 鉴于血液透析中心的特殊情况，在与医护人员及患者的长达两周的接触之后，采用了跟踪分析的方式，使得本系统的雏形得以展现，以下便是需求分析的具体内容：
2系统主要功能 血液透析是一种较安全、易行、应用广泛的血液净化方法之一，透析是指溶质通过半透膜，从高浓度溶液向低浓度方向运动。血液透析包括溶质的移动和水的移动，即血液和透析液在透析器（人工肾）内借半透膜接触和浓度梯质进行物质交换，使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液移动。如果把蛋白质与尿素的混合液放于透析器中，管外用水浸泡，这时透析管内的尿素就会通过人工肾膜孔移向管外的水中，白蛋白因分子较大，不能透过膜孔，这种小分子物质能通过而大分子物质不能通过半透膜的物质移动称为弥散。临床上用弥散来分离纯化血液使之达到净化的目的的方法即为血液透析的原理。 血液透析所使用的半透膜厚度为10—20微米，膜上的孔径平均为3纳米，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过。因此蛋白质、致热源、病毒、细菌以及血细胞等都是不可透出的；尿的成分中大部分是水，要想用人工肾替代肾脏必须从血液中排出大量的水分，人工肾只能利用渗透压和超滤压来达到清除过多的水分的目的，现所使用的人工肾即血液透析装置都具备上述功能，从而对血液的质和量进行调节，使之近于生理状态。血液透析是一个反复多次的过程，目的在于改善患者的身体状况，延缓患者生命历程，减轻患者的痛苦。 2.1设计目标 本系统依据医护人员的具体要求，利用计算机建立患者个人档案，把患者的个人信息、血液透析治疗中的信息、机器的运转参数储存于计算机中，利用系统的查询和统计功能使医生、护士及管理者可以随时准确、快捷地掌握全部患者的整体信息及单个患者的综合信息，增加护理工作的科学性，也为护理诊断、计划提供相关的依据，而且资料输入一次保证永久使用，有效地解决了以往资料保存不完整难以查询及占用空间等问题。其表现为： 1)利用计算机建立患者档案，把患者的个人信息存储于计算机中，包括姓
血液透析中心说明 一、独立透析中心设置的初衷及标准 血液透析中心是国家批准设立的独立设置的对慢性肾功能衰竭患者进行透析治疗的医疗机构。现阶段，我国现有血液透析室主要集中在大中城市的二级以上医院，各区县、社区、特别是农村血透设施配置缺乏，医生的专业技能水平有限，透析的医疗环境也急需改善。2016年12月，国家卫生计生委（原卫生部）紧急下发国卫医发【2016】67号文《关印发血液透析中心基本标准和管理规范（试行）的通知》，就解决血液透析患者治疗率与就医困难问题，鼓励血液透析中心向连锁化、集团化发展，对于拟开办集团化、连锁化血液透析中心的申请主体，可以优先设置审批。 对于血液透析中心的审批及建立国家均有相关制度、政策及标准，对于后期运行的监管等都是相当严格的。诺伊城第一血液透析中心选址在紫乐广场3号楼独栋符合天津市卫健委审批选址设置要求。从设置审批、图纸设计、到装修施工都是严格按照国家要求来建立的。 二、天津诺伊城为什么选择开展血透？ 近几年透析病人人数不断增加，而增长趋势越发明显，例如糖尿病肾病、高血压肾病等发病率越来越高。在各大医院透析床位非常紧张，甚至一床难求，长期透析患者大多为门诊透析,到大医院还要排
长队挂号交费，透析结束之后还要长途返回家中。患者和家属的工作、生活都受到极大的影响。为了减轻和分流各大医院的负担，解决一部分患者就医困难等问题，响应国家号召，我们决定开展独立式血液透析中心。 三、居民答疑解惑 对于血液透析可能很多人还存在一些认知上面的误区，比如提到血液可能很多民众会觉得危险或者恐惧，会认为是血液病等传染性疾病。针对诸如此类的疑问，下面将用几个小问答的形式来做一下普及和解答。 1.什么是血液透析？ 血液透析是血液净化中的一种方式。它的涵义是:把患者的血液引出身体外并通过一种透析装置，除去其中某些致病物质（这些物质主要成分跟正常人尿液成分相似），净化血液，达到治疗疾病的目的。 2.什么样的人群需要进行透析？ 血液透析的主要适应症就是肾功能衰竭的患者，包括急性肾功能衰竭和慢性肾功能衰竭，简单来说就是丧失肾功能的人群。说的通俗一点就是，没有了肾功能这个人就没尿了，那么他吃进去喝进去，凡是进入体内的水分都只进不出，那么这个时候他就需要进行透析治疗。3.血液透析排除的毒素都是什么？
血液透析技术管理规范（试行） 为规范血液透析技术临床应用，保证医疗质量和医疗安全，根据卫生部颁布的《医疗技术临床应用管理办法》(卫医政发〔2009〕18号），并结合本省的实际情况，制定本规范。本规范为医疗机构及医生开展血液透析技术最低要求。 本规范所称的血液透析技术是需要将病人血液引出体外，血液在透析器中与透析液进行溶质交换，达到除体内代谢废物、排出体内多余的水分和纠正电解质、酸碱平衡的目的。是慢性肾衰竭病人赖以生存的肾脏替代治疗手段之一，也为急性肾衰竭患者完全或部分恢复肾功能创造了条件。 一、医疗机构基本要求 (一)医疗机构开展血液透析技术，应当与其功能、任务相适应。 (二)二级以上医院，以及由卫生行政部门核准登记、许可从事血液透析技术的医疗机构。 (三)医院设有内科肾脏病学科，肾脏病区床位数10张以上，开设肾脏病专科门诊。 (四)血液透析中心（或室）空间和设备的要求：血液透析室应具有： 1、污染区：患者候诊室、患者更衣室、血液净化治疗室、洗涤消毒室、复用室
半污染区：治疗室 清洁区：工作人员更衣室、工作人员休息室、水处理室、清洁库房、医务人员办公室 2、透析治疗间： 应当达到《医院消毒卫生标准》（GB15982---1995）中规定的Ⅲ类环境，一台透析机与一张床（或椅）称为一个透析单位，透析单元间距按床间距计算不能小于0.8米，实际占用面积不小于3.2平方米。治疗室：应达到《医院消毒卫生标准》（GB15982-1995）中规定的对Ⅲ类环境的要求，透析中需要使用的药品如促红细胞生成素、肝素盐水、鱼精蛋白、抗生素等应当在治疗室配制。备用的消毒物品（缝合包、静脉切开包、无菌纱布等）应当在治疗室储存备用；存量较多的透析器、管路、穿刺针等耗材可以在符合《医院消毒卫生标准》（GB15982-1995）中规定的其它Ⅲ类环境中存放。 3、水处理间 水处理间面积应为水处理机占地面积的1.5倍以上；地面承重应符合设备要求；地面应进行防水处理并设置地漏。水处理间应维持合适的室温，并有良好的隔音和通风条件。水处理设备应避免日光直射，放置处应有水槽，防止水外漏。水处理机的自来水供给量应满足要求，入口处安装压力表，入口压力应符合设备要求。透析机供水管路和排水系统应选用无毒材料制备，保证管路通畅不逆流，避免死区滋生细菌。
血液净化中心管理系统 一、产品介绍 随着人们生存环境的不断恶化，越来越多的疾病威胁着我们的健康，肾脏病也是其中一种。医院规模的不断扩大，不断增加的就诊者人数，使得传统的人工管理血液透析中心的方式已不能适应现代化医院管理的要求。为此，江苏美德电子科技公结司结合当前国内血透行业的特点并根据血液净化中心的工作流程开发了血液净化中心信息管理系统，该系统涵盖了患者登记、预约、排班、检查、记录、库房、统计等透析检查全过程，具有实用性、高效性、安全性、可操作性等特点。 血液净化中心管理系统综合运用了医学和计算机技术，实现了透析治疗过程的流程式管理以及对患者病情的实时监控，为医护人员及时诊断病情、制定优良的医疗方案提供了强有力的支持和帮助，极大的提高了工作效率并降低了成本。 二、系统特点 实用安全，可操作性强 本系统严格按照血液净化中心的业务流程量身打造，实时掌握患者透析情况，保证透析安全、高效、顺利的完成。 全数字化操作，简化节约 全程无纸化办公，降低了传统透析中产生的大量纸质文档的打印、存储成本，同时便于保存及查询数据，大大提高了透析中心的工作效率。使用IC卡管理每位患者，降低差错率的同时提高科室的工作效率，IC卡可重复使用，节约科室成本。 流程化管理 本系统严格按照透析中心的业务流程量身打造，从患者情况、透析记录、患者治疗排班、统计分析、设备管理、库房管理等各个不同环节对血液透析治疗进行管理和监控，便于用户掌握最及时和准确的信息，同时省去大量繁琐的书面记录工作，解决了各类资料的储存问题。 专业化医疗数据表 本系统附带一套完整的透析数据主表，基本囊括国内透析业界所有业务历程所需的各类数据，用户可以简便的检索和编辑所需要的数据并打印报表。 操作便捷 系统界面按照苹果系统设计，操作快捷简便。本系统从医护人员使用实际出发，界面设计简洁美观，实际操作简单易学，各功能模块之间关联性强，用户只需通过双击、拖拽的简单操作就能实现所需要的功能，极大限度的节省了医护人员的宝贵时间。 三、功能介绍 透析管理
血液净化治疗中心信息管理系统报告 尊敬的院领导： 根据卫生部下发的《医疗机构血液透析室管理规范》中，对血液透析室的医疗质量管理的控制工作，持续改进医疗质量，血液透析治疗流程的监控，严格的接诊制度，实行患者实名制管理以及血液透析患者登记及医疗文书管理制度，加强血液透析患者的信息管理的要求，以及通过先进的信息化管理使我院血液透析中心的各项工作实现更加完善。特提出以下申请： 一、我院血液净化治疗中心目前现状 1.血液净化治疗中心（以下简称中心）工作以原始手工作业方式，各环节信息无法实 现统一记录、存档，且存档信息查看费时费力，工作效率低下 2.存在信息记录不及时、不完整，具有随意性、可篡改性、不真实性等弊端 3.未实施计算机管理，无法建立与推行电子信息化管理制度 4.采取纸质交接单进行无菌物品的交接易造成交叉污染 5.无法实现统计分析，无法精准掌控医护人员的工作量，很难准确的实行绩效考核管 理 6.无法为医院核算部门提供成本核算依据。 二、信息系统建设必要性 1.提高病人的就医安全性 2.增强各项数据记录的准确性，有效预防和减少临床的差错 3.优化工作流程，提高医护工作效率和服务质量 4.实现医护人员之间在临床的实时信息共享 5.加强中心对临床医疗过程的监控和管理 6.把我院的血液透析中心打造成全国的一流品牌，为医院更好的做出贡献 基于以上原因和必要性，中心需要一套信息管理系统和覆盖病区及血液净化中心的无线网络，建设数字化管理快速发展的必要手段和途径，通过临床工作的电子化信息进程，可以显著提高医护人员的工作时效和服务水平，有效减少临床差错的发生，增强病人的满意度，从而提升中心的核心竞争力。 特此提出申请，望批准！ 申请部门：血液净化中心 申请人： 年月日
血液透析信息管理系统 标准方案 上海金仕达卫宁软件股份有限公司 2014年3月
目录 前言 (4) 一、项目建设背景 (5) 二、项目整体建设目标 (5) 2.1统一管理，控制成本 (5) 2.2业务流程标准化、信息化，提高血液透析治质量管理 (6) 2.3提高工作效率 (6) 2.4提高管理水平 (6) 2.5为学术科教、质量监控提供坚实的数据平台 (7) 2.6提高经济效益 (7) 2.7提高社会效益 (7) 三、系统介绍 (8) 3.1系统网络设计架构 (8) 3.2三层体系软件设计架构 (8) 3.3产品系统特点 (9) 3.4特色功能介绍 (10) 四、系统具体功能详解 (12) 4.1患者管理 (12) 4.1.1患者登记 (12) 4.1.2患者信息查询 (13) 4.2电子病历 (14) 4.2.1病史记录 (14) 4.2.2诊断信息管理 (15) 4.2.3血透信息管理 (15) 4.2.4治疗信息 (17) 4.3透析管理 (17) 4.3.1透析上机 (17) 4.3.2透析医嘱 (18) 4.3.3透析记录 (18) 4.4床位管理 (19) 4.5药品管理 (20) 4.6费用管理 (20) 4.7耗材管理 (22) 4.8设备管理 (22) 4.9系统管理 (22) 4.10质量控制 (23) 4.11第三方软件接口 (23) 4.12“全国血液净化病例登记系统”数据上传。 (23) 五、移动数据采集平台 (24) 5.1系统技术特点 (24) 5.2功能概述 (24) 5.2.1患者治疗记录 (24) 5.2.2长期医嘱 (24)