Name: executing complexity-increasing queries in relational (mysql) and nosql (mongodb and exist) size-growing iso/en 13606 standardized ehr databases
Uploaded: 2018-03-19T14:30:00
Duration: 7 min 26 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Executing Complexity-Increasing Queries in Relational MySQL and NoSQL MongoDB and EXist Size-Growing ISO/EN 13606 Standardized EHR Databases at JoVE.com

Авторы хотели бы поблагодарить д-ра Dipak Калра, руководитель Целевой группы EHRCom, которая определена ISO/EN 13606 стандарта и его команда из университетского колледжа Лондона за их любезное разрешение использовать ISO/EN 13606 схемы W3C XML.
Эта работа была поддержана Институту Salud Карлоса III [номера грантов PI15/00321, PI15/00003, PI1500831, PI15CIII/00010 и RD16CIII].

<ol>
	<li>Codd, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+relational+model+for+large+shared+data+banks.">A relational model for large shared data banks.</a> Comm ACM. 13 (6), 377-387 (1970).</li><li>Kalra, D., Lloyd, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> ISO 13606 electronic health record communication part 1: reference model. , (2008).</li><li>Kalra, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electronic health record communication part 2: archetype interchange specification. , (2008).</li><li>Kalra, D., Beale, T., Heard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+openEHR+foundation.">The openEHR foundation.</a> Stud. Health Technol. Inform. 115, 153-173 (2005).</li><li>Beale, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Archetypes:+constraint-based+domain+models+for+future+proof+information+systems.">Archetypes: constraint-based domain models for future proof information systems.</a> OOPSLA, Workshop Behav Semant. , (2002).</li><li>S&#225;nchez-de-Madariaga, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Examining+database+persistence+of+ISO/EN+13606+standardized+electronic+health+record+extracts:+relational+vs.+NoSQL+approaches.">Examining database persistence of ISO/EN 13606 standardized electronic health record extracts: relational vs. NoSQL approaches.</a> BMC Medical Informatics and Decision Making. 32 (2), 493-503 (2017).</li><li>Ireland, C., Bowers, D., Newton, M., Waugh, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+object-relational+mapping:+a+framework+based+approach.">Understanding object-relational mapping: a framework based approach.</a> Int. J. Adv. Softw. 2, 202-216 (2009).</li><li>. Node+Path Persistence Available from: <a target="_blank" href="https://openehr.atlassian.net/wiki/spaces/dev/pages/6553626/Node+Path+Persistence">https://openehr.atlassian.net/wiki/spaces/dev/pages/6553626/Node+Path+Persistence</a> (2017)</li><li>Wang, L., Min, L., Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Archetype+relational+mapping+-+a+practical+openEHR+persistence+solution.">Archetype relational mapping - a practical openEHR persistence solution.</a> BMC Medical Informatics and Decision Making. 15, 88 (2015).</li><li>Kaur, K., Rani, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Managing+data+in+healthcare+information+systems:+many+models,+one+solution.">Managing data in healthcare information systems: many models, one solution.</a> Computer. March. , 52-59 (2015).</li><li>Sabo, C., Pop, P. C., Valean, H., Danciulescu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+innovative+approach+to+manage+heterogeneous+information+using+relational+database+systems.">An innovative approach to manage heterogeneous information using relational database systems.</a> Advances in Intelligent Systems and Computing. 557, (2017).</li></ol>

Авторы не имеют ничего сообщать. Наборы данных, используемые в этих экспериментов были предоставлены несколько испанских больницах под лицензией для этих экспериментов и поэтому не являются общедоступными. ISO/EN 13606 RM XML-схема была представлена центром Университета Колледж Лондон для здравоохранения информатики и Multiprofessional образования (звон).

Этот протокол показывает, что чисто реляционных систем ORM не представляется практичным для одного пациента запросов (Q1, Q3 и Q4), поскольку время отклика медленнее, вероятно из-за большого числа реляционных таблиц, выполнение многих операций дорогих join и из-за система хранения данных используется особый вид базы данных. NoSQL баз данных хранят данные в моде, на основе документа, в то время как реляционные системы используют таблицы на основе моды, который распространяется в каждом документе на протяжении всей базы данных. NoSQL системы показывают линейной склон, с MongoDB, выполняя значительно быстрее, чем существует СУБД. В параллелизма MongoDB также ведет себя гораздо лучше, чем реляционных MySQL ORM7.
Этот протокол представляет неполадок протокола для получения результатов, представленных в7 относительно СУБД MySQL ORM. Система MySQL был обновлен до последней версии, и результаты были слегка изменены. Кроме того критической точки в документе NoSQL системах таких как MongoDB является, что они могут сохранить согласованность при хранении медицинской информации7 , потому что когда Выдержка EHR обновляется, он не перезаписывается, но целый новый экстракт с новыми данными генерируется и хранится в системе, и сохраняется оригинальный экстракт. Это строгое требование медицинской информации, потому что некоторые врачи сделали важные медицинские решения, основанные на исходных данных.
Улучшенная система реляционной РУКУ резко уменьшается число реляционных таблиц и улучшает производительность реляционного. Однако поскольку она изменяет реляционной схемы, медицинской информации, хранящейся в экстракты могут быть запрошены, но выдержки не могут быть восстановлены в их точное оригинальные формы.
Для очень больших баз данных вторичного использования (исследования), не ясно, какая система базы данных более подходящим, поскольку все пациент запросов (Q2 и Q5) себя лучше в ORM, чем в системах NoSQL, но эти системы работают лучше, чем упрощенной реляционных системы в 12. Мы считаем Q6, специальных запросов между клинической практики и вторичного использования, поведение которых не может определяться результаты принесли эти эксперименты.
Однако одно ограничение метода является отсутствие прямых экспериментов, сравнивая усовершенствованной системы реляционных РУКУ с NoSQL MongoDB относительно одного пациента, медицинской практике запросы с точно те же данные, используемые в протоколе. Мы поддерживали результатов интерполяции таблицы 3 и Таблица 5 относительно одним пациентом запросы до тех пор, пока был проведен эксперимент, включая оптимизированные РУКУ в протоколе. Мы оставим эти эксперименты для будущих приложений. Один важный шаг в рамках протокола является выбор бесплатные базы данных, аналогичные версии программного обеспечения в последние годы, так что мы может сравнить точное состояние о--искусство трех технологий.
Это одна из первых попыток непосредственно сравнить реляционных и NoSQL систем с использованием фактических, реалистичные, стандартизированные медицинской информации. Однако системе определенных использоваться зависит гораздо фактический сценарий и проблема быть выполнено8.

NoSQL (не только SQL) СУБД недавно появились как альтернатива традиционной реляционной СУБД (ВЫСОКОМАСШТАБИРУЕМЫЙ). РСУБД доминировали как данные хранились в базе данных систем на протяжении десятилетий. Хорошо изучена и понял Реляционная алгебра и математический анализ гарантируют эффективность и согласованность РСУБД1. NoSQL системы не станут заменителей для реляционных систем, но они могут вести себя выгодно, в некоторых сценариях и при нескольких условиях.
Некоторые из этих конкретных сценариев и условий произойдет при проектировании базы данных сохраняемости систем электронного здравоохранения запись (EHR) используется для управления и хранения медицинской информации. Для того, чтобы быть совместимой и устойчивым на практике, некоторые международные стандарты, как ISO/EN 13606, openEHR и HL72,,345 ,были использованы для стандартизации EHR экстрактов.
Некоторые стандарты, как ISO/EN 13606 и openEHR отделили информации и знаний на двух различных уровнях абстракции, представлены в модели ссылки (RM) и специальных данных структур, называемых архетипов. Это разделение часто называют двойной модель и позволяет EHR систем быть семантически интероперабельной и медицинских знаний развиваться без перепрограммирования системы в целом EHR и, следовательно, в сопровождении и устойчивым на практике6 . Однако двойной модели реализованы в стандартизированных систем EHR требует что организации информации соответствует определенной структуре, и это имеет серьезные последствия в способ сохранения уровень базы данных системы разработанные7.
Объект Relational Mapping (ORM)8 является одной методологии внедрить систему EHR, с использованием парадигмы реляционной базы данных. ORM исчерпывающим образом сопоставляет структуры стандартизированных файлов XML (расширяемый язык разметки) EHR экстракты, используемые системой для реляционной базы данных. ORM создает много реляционных таблиц исчерпывающе после структуры стандартизированных экстрактов EHR XML-файлов. Эти реляционные таблицы связаны посредством многих внешних ключей и результирующая система не может быть очень эффективным.
Были предложены несколько реляционных улучшения ORM. openEHR путь узла +9 уменьшает число реляционных таблиц путем сериализации поддеревья экстракта всего XML-файла в капли (больших двоичных объектов). Однако это упрощение вызывает сложные поиска логики, повредив сложных запросов. Архетип реляционного сопоставления (ARM)10 генерирует обусловлен архетипы, строительство новой реляционной схемы, на основе сопоставлений между архетипы и реляционными таблицами модели базы данных. Следовательно некоторые сведения немедицинских EHR экстракта теряется.
Многие на основе документов баз данных NoSQL хранить целые документы как весь капли, уважая оригинальный XML или JSON (объектная нотация JavaScript) формат. Это означает, что не реляционные таблицы строятся. Эти базы данных NoSQL имеют не схема и они не поддерживают либо соединения или (кислота) свойства11, т.е., атомарности, согласованности, изоляции или прочность. В результате они могут быть очень неэффективно, если элемент документа ссылается на элементы одного и того же или других таких документов, используя ссылку косвенного обращения. Это происходит, потому что, с тем чтобы сохранить последовательность, полностью ссылочные документы должны обрабатываться последовательно. Однако нереляционная база данных может быть еще уместным, если основная задача, выполняемая СУБД на основе документа задача. Это потому, что данные могут оставаться в форме, более тесно приближения его истинное представление, с использованием базы данных на основе документа NoSQL, хотя это также из-за специальных сохранение политики, проделанную EHR медицинские документы (см. раздел "обсуждение").
Цель этих методов заключается в демонстрации нескольких экспериментов, чтобы сравнить реализации сохраняемости слоя стандартизованной системы EHR, используя три различных СУБД: один реляционных (MySQL) и два NoSQL (на основе документа MongoDB и поддержкой XML существуют). Был их вычислительной сложности вычисляется и сравнивается используя три различных увеличение размера базы данных и шесть различных увеличения сложности запросов. Три базы данных серверов были установлены и настроены локально в том же компьютере, где были выполнены запросы. Смотрите Таблицу материалы для технических деталей.
Проводились также параллелизма эксперименты с целью сравнения производительности реляционных СУБД MongoDB NoSQL и MySQL. Описаны улучшения ORM (+ путь узла и ARM) также были по сравнению с использованием соответствующих соответствующие результаты из литературы10.
Систем управления базами данных непрерывно развиваются быстрыми темпами. Никто бы думать об этом экспоненциальное развитие когда единственной существующей парадигмы является реляционная модель. В качестве примера, увидеть например12, где модель была предложена для реализации время отклика более реляционных баз данных, сохраняя свойства ACID.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="690">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MySQL 5.7.20</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>MySQL experiments</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Red Hat Enterprise Linux Server release 7.4 (Maipo), 2.60GHz, RAM 16GB</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">MongoDB 2.6</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>MongoDB experiments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Windows 7, 2.66GHz, RAM 12GB&#160;</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">eXist 3.0RC1</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>eXist experiments</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Windows 7, 2.66GHz, RAM 12GB&#160;</td>
			<td style="width:179px;"></td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Studio 3T 5.5.1</td>
			<td style="width:179px;">3T Software Labs Gmbh</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td>MongoDB GUI</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

executing complexity-increasing queries in relational (mysql) and nosql (mongodb and exist) size-growing iso/en 13606 standardized ehr databases

Это исследование показывает протокол для оценки вычислительная сложность запроса реляционных и нереляционных (NoSQL (не только язык структурированных запросов)) стандартизированных электронных медицинских записей (ЭМК) системы медицинской информации базы данных (СУБД). Он использует набор трех удвоение размера баз данных, т.е. баз хранения 5000, 10000 и 20000 реалистичные стандартизированные экстракты EHR, в трех систем управления различными базами данных (СУБД): реляционного MySQL объектно реляционного сопоставления (ORM), на основе документа NoSQL MongoDB и родной расширяемый язык разметки (XML) NoSQL существуют.
Среднее время ответа для шести увеличения сложности запросов были рассчитаны, и результаты показали линейное поведение в случаях NoSQL. В поле NoSQL MongoDB представляет много льстить линейной наклон, чем существует.
NoSQL системы также могут быть более целесообразным сохранить стандартизированных медицинских информационных систем из-за особого характера обновления политики медицинской информации, которая не должна затрагивать согласованности и эффективности данных, хранящихся в базах данных NoSQL.
Одно ограничение этого протокола является отсутствие прямых результатов улучшения реляционных систем, таких как архетип реляционного сопоставления (ARM) с теми же данными. Однако интерполяции результатов удвоение размера базы данных для тех, кто представил в литературе и других опубликованных результатов свидетельствует о том, что NoSQL системы может быть более подходящим во многих конкретных сценариев и решить проблемы. К примеру NoSQL может подходить для задач, на основе документов, например EHR экстракты, используемые в клинической практике, издание и визуализация или в ситуациях, где целью является не только медицинской информации запроса, но и для восстановления EHR в точно в его первоначальном виде.

Watch this Scientific Journal Video about Executing Complexity-Increasing Queries in Relational MySQL and NoSQL MongoDB and EXist Size-Growing ISO/EN 13606 Standardized EHR Databases at JoVE.com

Executing Complexity-Increasing Queries in Relational MySQL and NoSQL MongoDB and EXist Size-Growing ISO/EN 13606 Standardized EHR Databases

Это исследование сравнивает реляционных и нереляционных (NoSQL) стандартизированных систем медицинской информации. Вычислительная сложность время отклика запроса таких систем управления базами данных (СУБД) вычисляется с помощью удвоения размера баз данных. Эти результаты помогут обсуждение целесообразности подхода каждой базы данных проблем и различных сценариев.

Выполнение повышения сложности запросов в реляционных (MySQL) и NoSQL (MongoDB и существуют) растущий размер баз данных ISO/EN 13606 стандартизированных EHR

This research shows a protocol to assess the computational complexity of querying relational and non-relational (NoSQL (not only Structured Query ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Nursing

Medicine

Unit 1

Executing Complexity-Increasing Queries in Relational (MySQL) and NoSQL (MongoDB and EXist) Size-Growing ISO/EN 13606 Standardized EHR Databases

Documentation and Reporting

SCIENTISTS IN ACTION

Functional Assessment of Intestinal Motility and Gut Wall Inflammation in Rodents: Analyses in a Standardized Model of Intestinal Manipulation

Функциональная оценка моторики кишечника и воспаление стенки кишечника у грызунов: Анализы в стандартной модели Кишечные Манипуляции

Inflammation of the gastrointestinal tract is a common reason for a variety of human diseases. Animal research models are critical in investigating the ...

Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly

Поражение Explorer: Видео наведением, стандартизированный протокол для точной и надежной МРТ-производных Volumetrics при болезни Альцгеймера и Нормальная Пожилые

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are ...

A Standardized Obstacle Course for Assessment of Visual Function in Ultra Low Vision and Artificial Vision

A Стандартный полосу препятствий для оценки зрительной функции в сверхнизким Видение и искусственного зрения

We describe an indoor, portable, standardized course that can be used to evaluate obstacle avoidance in persons who have ultralow vision. Six sighted ...

An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice

Интрамедуллярный Запирание ногтей для стандартизированной Фиксация бедренной остеотомии для анализа Normal и неполноценный заживления костей у мышей

Bone healing models are essential to the development of new therapeutic strategies for clinical fracture treatment. Furthermore, mouse models are becoming ...

Standardized Technique of Aortic Valve Re-implantation for Valve-sparing Aortic Root Replacement

Стандартного метода повторного имплантации аортальный клапан для клапана щадящие аорты корень замена

Despite the obvious advantages of the preservation of a normal aortic valve during aortic root replacement, the complexity of valve sparing procedures ...

Standardized Measurement of Nasal Membrane Transepithelial Potential Difference (NPD)

Standardized Measurement of Nasal Membrane Transepithelial Potential Difference NPD

Стандартные измерения перепада Transepithelial потенциал слизистой (NPD)

We describe a standardized measurement of nasal potential difference (NPD). In this technique, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) ...

A Minimally Invasive Model to Analyze Endochondral Fracture Healing in Mice Under Standardized Biomechanical Conditions

Минимально инвазивные модели для анализа Endochondral перелом, исцеление в мышей стандартных биомеханических условиях

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an ...

Comparing Bibliometric Analysis Using PubMed, Scopus, and Web of Science Databases

Сравнение библиометрического анализа с использованием баз данных PubMed, Scopus и Web of Science

Literature databases (i.e., PubMed, Scopus, and Web of Science) differ in terms of their coverage, focus, and the tool they provide. PubMed focuses mainly ...

Standardized Hemorrhagic Shock Induction Guided by Cerebral Oximetry and Extended Hemodynamic Monitoring in Pigs

Стандартизированная геморрагическая шоковая индукция, обусловленная церебральной оксиметрией и расширенным гемодинамическим мониторингом у свиней

Hemorrhagic shock ranks among the main reasons for severe injury-related death. The loss of circulatory volume and oxygen carriers can lead to an ...

Standardized Model of Ventricular Fibrillation and Advanced Cardiac Life Support in Swine

Стандартизированная модель фибрилляции желудочков и расширенной сердечной жизнеобеспечения у свиней

Cardiopulmonary resuscitation after cardiac arrest, independent of its origin, is a regularly encountered medical emergency in hospitals as well as ...