基于云計算的醫療信息系統部署研究

喻婧+張鵬+舒琴

【摘 要】從云計算應用于醫療行業信息化建設優勢入手，提出健康云應用部署方案，并通過網絡安全、數據安全、運營維護等維度的分析指出業務部署風險和規避策略，且著重介紹業務實現方案和資源配置模型，最后說明了部署效果以及下一步研究的方向。

【關鍵詞】云計算 健康云 業務部署

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1010（2014）-20-0082-04

Research and Deployment of Medical Information System Based on Cloud Computing

YU Jing， ZHANG Peng， SHU Qin

（China Mobile Group Hubei Co.， Ltd.， Wuhan 430024， China）

[Abstract]

Based on the advantages of cloud computing in information construction of medical industry， the scheme for application deployment of health cloud is proposed. The service deployment risks and avoiding strategy are analyzed in terms of network security， data security and operation maintenance. In addition， the service implementation scheme and resource allocation model are emphatically introduced. Finally， the deployment effect and the direction of future research are illustrated.

[Key words]cloud computing health cloud service deployment

1 背景介紹

隨著信息技術的發展與醫療行業改革的深化，醫療行業的信息化建設已經取得了長足發展。醫院信息系統種類較多，形成以HIS（Hospital Information System，醫院信息系統）、CIS（Clinical Information System，臨床信息系統）、PACS（Picture Archiving and Communication Systems，醫學影像信息系統）、RIS（Radiology Information System，放射學信息系統）、LIS（Laboratory Information System，實驗室信息系統）、EMR（Electronic Medical Record，電子病歷系統）、HRP（Hospital Resource Planning，醫院資源計劃系統）為主要應用的綜合性信息系統。由于涉及到醫院的內部數據安全、隱私及醫患之間引起糾紛的處理，因此大多數醫療信息系統以自建為主，核心應用系統均部署于局域網中。

伴隨著醫療信息化的發展，支撐信息系統需要的計算資源、存儲資源、通信資源越來越多，對可靠性和安全性提出了更高的要求，同時對信息互通的需求也越來越強烈。而傳統的建設模式在帶來巨大投入的同時，還帶來繁重的IT維護壓力。

通過構建公共健康云，為醫療行業提供基于云計算的醫療信息系統應用。公共健康云的應用推廣不僅可以解決醫院IT資源短缺、IT人員專業程度不高、IT運維壓力日益繁重等問題，還能極大地提高醫療信息系統基礎設施的利用率，同時提升其可擴展性、靈活性以及新業務系統引入的速度。

2 公共健康云應用關鍵問題分析

2.1 網絡安全

在這一新的云應用領域，業務應用從局域網環境遷移至廣域網環境，需要從傳輸路由、傳輸帶寬、傳輸資源配置這幾個方面實現網絡保障。

網絡方案：傳輸路由需要滿足醫院至IDC機房的全程雙路由保護；傳輸帶寬需要關注業務發展對傳輸需求，提前擴容滿足其帶寬要求。

網絡安全風險示意圖如圖1所示。

2.2 數據安全

隨著醫療信息化的快速發展，其業務系統積累和掌握了大量的患者基本信息、化驗檢查結果、電子處方信息、醫院生產數據及運營信息。由于這些數據涉及到公民隱私、醫患關系、醫院自身經營發展等眾多方面，所以保障數據安全，減少因數據泄漏所帶來的公民信息泄漏、醫患矛盾、公信度降低的風險也是在健康云服務中需重點考量的。

備份策略：通過構建應用容災系統來確保其數據的安全和應用的連續。

2.3 運營維護

業務應用從局域網環境遷移至廣域網環境，維護歸口部門由單一部門擴展到兩個公司多個部門，責任界定和故障判斷的復雜度將增加。

管理措施：對外明確雙方（醫院和健康云服務提供商）責任界面；對內優化協同機制，提升協同效率。

運營維護風險示意圖如圖2所示。

3 業務應用部署方案

3.1 總體方案

整個方案由以下4部分構成：

（1）生產中心：包括云硬件、虛擬化調度軟件、應用軟件系統。其中，云硬件包括計算資源硬件、存儲資源硬件、通信資源硬件（云內部交換機）；應用軟件系統包括虛擬桌面應用軟件、醫療信息化應用系統（如HIS、LIS、PACS、EMR、HRP等）。

（2）城域網絡：生產中心至醫院局域網絡采用雙路由保護規避網絡風險。對現有業務模型進行測試，并充分考慮業務發展趨勢，選擇合適的網絡帶寬保障傳輸速率和網絡質量。endprint

（3）醫院瘦客戶端：所有辦公、醫療生產桌面使用TC（Thin Client，瘦客戶機）加顯示器模式來徹底替代傳統PC模式。所有醫療信息系統后端應用程序運行在醫療服務平臺上，共享存儲和計算資源，實現高效率、高可靠、自動管理的一體化解決方案。由于用戶桌面使用瘦客戶端后不再需要PC主機，因此PC主機高噪音、空間占用、散熱、高能耗等問題得以克服，可極大地改善辦公環境。

（4）災備中心：醫院生產數據中心產生的數據庫和影像文件通過備份軟件與存儲復制功能進行周期備份。

3.2 技術實現方式

在整體方案中兼顧現有資源的利用情況和未來云服務能力的擴展，并充分考慮先進性和實用性，提供靈活高效的云計算服務能力，采用X86架構建設IaaS（Infrastructure as a Service，基礎架構即服務）的云計算平臺。基于開放的技術和架構，構建高效、共享、安全、易維護、易引入部署新應用的云基礎設施，滿足醫院所有信息系統和桌面系統的業務應用需求。

健康云總體架構示意圖如圖3所示：

圖3 健康云總體架構示意圖

4 業務資源配置模型

4.1 計算資源

通過現有軟件對系統資源需求的分析以及對未來部署系統資源的預測，同時考慮軟件版本的升級對硬件資源的消耗情況，折算出各醫療信息系統的系統處理能力。以某醫院信息系統為例提供計算資源配置模型，具體如表1所示：

表1 某醫院信息系統計算資源配置模型

信息系統名稱 所需要的等效處理能力

HIS/PACS數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 4處理器X86服務器主機

LIS數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

PACS/RIS

應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

EMR數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 4處理器X86服務器主機

EMR應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

HRP數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

HRP應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

虛擬化桌面服務器 24臺（按1：25虛擬比）Intel 2處理器服務器主機

4.2 存儲資源

存儲資源需求由3部分構成：健康云生產中心、桌面云中心和健康云災備中心。存儲資源配置模型具體如表2所示：

表2 某醫院信息系統存儲資源配置模型生產中心/

災備中心 數據庫數據 500G/年*5年

非結構數據 20G/天*365天*5年

桌面云中心 60G/終端

4.3 帶寬資源

帶寬資源需求由2部分構成：健康云生產中心和健康云災備中心。其中，健康云生產中心包括TC終端、辦公PC終端、影像工作站、醫療工作站等終端類型。帶寬資源配置模型具體如表3所示。

5 部署效果

通過健康云的部署，將云計算技術引入醫療信息系統建設，是對醫療信息化服務模式的創新探索，可極大地降低IT支撐成本，實現醫療系統IT資源的共享，在提高能源利用率、實現節能減排目標方面發揮了積極作用。

以某地市大型醫院為例，自建IT機房涉及IT專用機房、機房動力環境配套和軟硬件設備，經初步測算，需一次性投入800萬元，同時還要配置專職的IT維護人員，并考慮其工資的支出（6萬元/年）及能力提升的相應投入。而采用健康云服務后，每年僅需支付約120萬元IT服務費即可滿足IT支撐需求，變買為租的方式不僅解決了初次的高額購買成本，而且可以享受更為專業的IT服務，使得醫院有更多精力投入到醫務工作中，專注于提升就醫的便捷性、服務的安全性、服務的延續性等服務。

6 總結及展望

為保證醫院信息系統高安全、高可靠的業務要求，健康云的業務部署應以保障信息系統安全為前提，以滿足客戶要求和確保用戶感知為目的。在業務部署過程中，還需要注意以下問題：

（1）各應用系統盡可能集中部署至數據中心，以提高各系統間訪問效率及后期系統間數據整合要求。

（2）醫院桌面系統需具備訪問醫院所有系統的能力，由于前期部署在局域網中，與核心系統的數據交互量及應用訪問容忍度仍不確定，建議部署初期將桌面系統與應用系統統一部署，后期可根據試點過程提取的業務模型考慮桌面系統。

本文通過對健康云部署方案的研究，提出了將云計算技術引入醫療信息系統建設的部署建議和資源配置模型，為健康云的實施提供了重要參考。伴隨云管端信息服務架構演進，下一步將重點關注基于終端移動醫療服務解決方案，結合醫療應用場景，提供更多惠醫惠民的解決方案。

參考文獻：

[1] 陳華林. 云計算在醫療行業的應用[J]. 科協論壇， 2011（3）： 61.

[2] 常盼盼. 云計算在醫療信息系統中的應用與思考[J]. 醫學信息， 2010（9）： 2579-2580.

[3] 張啟來，叢培才. 基于云計算的醫療信息系統研究[J]. 佳木斯大學學報： 自然科學版， 2012，30（4）： 570-572.

[4] 楊建民，陳小榮. 虛擬化云桌面在醫院信息化中的應用[J]. 現代醫院， 2013，13（9）： 139-140.

[5] 馬錫坤，史兆榮，王與榮，等. 基于云計算的醫院信息基礎平臺建設[J]. 醫學研究生學報， 2013，26（7）： 738-740.

[6] 歐汝鵬. 基于云計算的醫院信息系統優化設計探討[J]. 計算機光盤軟件與應用， 2013（22）： 269-271.

作者簡介

喻婧：工程師，學士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。

張鵬：工程師，碩士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。

舒琴：工程師，碩士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。endprint

（3）醫院瘦客戶端：所有辦公、醫療生產桌面使用TC（Thin Client，瘦客戶機）加顯示器模式來徹底替代傳統PC模式。所有醫療信息系統后端應用程序運行在醫療服務平臺上，共享存儲和計算資源，實現高效率、高可靠、自動管理的一體化解決方案。由于用戶桌面使用瘦客戶端后不再需要PC主機，因此PC主機高噪音、空間占用、散熱、高能耗等問題得以克服，可極大地改善辦公環境。

（4）災備中心：醫院生產數據中心產生的數據庫和影像文件通過備份軟件與存儲復制功能進行周期備份。

3.2 技術實現方式

在整體方案中兼顧現有資源的利用情況和未來云服務能力的擴展，并充分考慮先進性和實用性，提供靈活高效的云計算服務能力，采用X86架構建設IaaS（Infrastructure as a Service，基礎架構即服務）的云計算平臺。基于開放的技術和架構，構建高效、共享、安全、易維護、易引入部署新應用的云基礎設施，滿足醫院所有信息系統和桌面系統的業務應用需求。

健康云總體架構示意圖如圖3所示：

圖3 健康云總體架構示意圖

4 業務資源配置模型

4.1 計算資源

通過現有軟件對系統資源需求的分析以及對未來部署系統資源的預測，同時考慮軟件版本的升級對硬件資源的消耗情況，折算出各醫療信息系統的系統處理能力。以某醫院信息系統為例提供計算資源配置模型，具體如表1所示：

表1 某醫院信息系統計算資源配置模型

信息系統名稱 所需要的等效處理能力

HIS/PACS數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 4處理器X86服務器主機

LIS數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

PACS/RIS

應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

EMR數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 4處理器X86服務器主機

EMR應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

HRP數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

HRP應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

虛擬化桌面服務器 24臺（按1：25虛擬比）Intel 2處理器服務器主機

4.2 存儲資源

存儲資源需求由3部分構成：健康云生產中心、桌面云中心和健康云災備中心。存儲資源配置模型具體如表2所示：

表2 某醫院信息系統存儲資源配置模型生產中心/

災備中心 數據庫數據 500G/年*5年

非結構數據 20G/天*365天*5年

桌面云中心 60G/終端

4.3 帶寬資源

帶寬資源需求由2部分構成：健康云生產中心和健康云災備中心。其中，健康云生產中心包括TC終端、辦公PC終端、影像工作站、醫療工作站等終端類型。帶寬資源配置模型具體如表3所示。

5 部署效果

通過健康云的部署，將云計算技術引入醫療信息系統建設，是對醫療信息化服務模式的創新探索，可極大地降低IT支撐成本，實現醫療系統IT資源的共享，在提高能源利用率、實現節能減排目標方面發揮了積極作用。

以某地市大型醫院為例，自建IT機房涉及IT專用機房、機房動力環境配套和軟硬件設備，經初步測算，需一次性投入800萬元，同時還要配置專職的IT維護人員，并考慮其工資的支出（6萬元/年）及能力提升的相應投入。而采用健康云服務后，每年僅需支付約120萬元IT服務費即可滿足IT支撐需求，變買為租的方式不僅解決了初次的高額購買成本，而且可以享受更為專業的IT服務，使得醫院有更多精力投入到醫務工作中，專注于提升就醫的便捷性、服務的安全性、服務的延續性等服務。

6 總結及展望

為保證醫院信息系統高安全、高可靠的業務要求，健康云的業務部署應以保障信息系統安全為前提，以滿足客戶要求和確保用戶感知為目的。在業務部署過程中，還需要注意以下問題：

（1）各應用系統盡可能集中部署至數據中心，以提高各系統間訪問效率及后期系統間數據整合要求。

（2）醫院桌面系統需具備訪問醫院所有系統的能力，由于前期部署在局域網中，與核心系統的數據交互量及應用訪問容忍度仍不確定，建議部署初期將桌面系統與應用系統統一部署，后期可根據試點過程提取的業務模型考慮桌面系統。

本文通過對健康云部署方案的研究，提出了將云計算技術引入醫療信息系統建設的部署建議和資源配置模型，為健康云的實施提供了重要參考。伴隨云管端信息服務架構演進，下一步將重點關注基于終端移動醫療服務解決方案，結合醫療應用場景，提供更多惠醫惠民的解決方案。

參考文獻：

[1] 陳華林. 云計算在醫療行業的應用[J]. 科協論壇， 2011（3）： 61.

[2] 常盼盼. 云計算在醫療信息系統中的應用與思考[J]. 醫學信息， 2010（9）： 2579-2580.

[3] 張啟來，叢培才. 基于云計算的醫療信息系統研究[J]. 佳木斯大學學報： 自然科學版， 2012，30（4）： 570-572.

[4] 楊建民，陳小榮. 虛擬化云桌面在醫院信息化中的應用[J]. 現代醫院， 2013，13（9）： 139-140.

[5] 馬錫坤，史兆榮，王與榮，等. 基于云計算的醫院信息基礎平臺建設[J]. 醫學研究生學報， 2013，26（7）： 738-740.

[6] 歐汝鵬. 基于云計算的醫院信息系統優化設計探討[J]. 計算機光盤軟件與應用， 2013（22）： 269-271.

作者簡介

喻婧：工程師，學士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。

張鵬：工程師，碩士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。

舒琴：工程師，碩士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。endprint

（3）醫院瘦客戶端：所有辦公、醫療生產桌面使用TC（Thin Client，瘦客戶機）加顯示器模式來徹底替代傳統PC模式。所有醫療信息系統后端應用程序運行在醫療服務平臺上，共享存儲和計算資源，實現高效率、高可靠、自動管理的一體化解決方案。由于用戶桌面使用瘦客戶端后不再需要PC主機，因此PC主機高噪音、空間占用、散熱、高能耗等問題得以克服，可極大地改善辦公環境。

（4）災備中心：醫院生產數據中心產生的數據庫和影像文件通過備份軟件與存儲復制功能進行周期備份。

3.2 技術實現方式

在整體方案中兼顧現有資源的利用情況和未來云服務能力的擴展，并充分考慮先進性和實用性，提供靈活高效的云計算服務能力，采用X86架構建設IaaS（Infrastructure as a Service，基礎架構即服務）的云計算平臺。基于開放的技術和架構，構建高效、共享、安全、易維護、易引入部署新應用的云基礎設施，滿足醫院所有信息系統和桌面系統的業務應用需求。

健康云總體架構示意圖如圖3所示：

圖3 健康云總體架構示意圖

4 業務資源配置模型

4.1 計算資源

通過現有軟件對系統資源需求的分析以及對未來部署系統資源的預測，同時考慮軟件版本的升級對硬件資源的消耗情況，折算出各醫療信息系統的系統處理能力。以某醫院信息系統為例提供計算資源配置模型，具體如表1所示：

表1 某醫院信息系統計算資源配置模型

信息系統名稱 所需要的等效處理能力

HIS/PACS數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 4處理器X86服務器主機

LIS數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

PACS/RIS

應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

EMR數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 4處理器X86服務器主機

EMR應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

HRP數據庫服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

HRP應用服務器 2臺（雙機熱備）Intel 2處理器X86服務器主機

虛擬化桌面服務器 24臺（按1：25虛擬比）Intel 2處理器服務器主機

4.2 存儲資源

存儲資源需求由3部分構成：健康云生產中心、桌面云中心和健康云災備中心。存儲資源配置模型具體如表2所示：

表2 某醫院信息系統存儲資源配置模型生產中心/

災備中心 數據庫數據 500G/年*5年

非結構數據 20G/天*365天*5年

桌面云中心 60G/終端

4.3 帶寬資源

帶寬資源需求由2部分構成：健康云生產中心和健康云災備中心。其中，健康云生產中心包括TC終端、辦公PC終端、影像工作站、醫療工作站等終端類型。帶寬資源配置模型具體如表3所示。

5 部署效果

通過健康云的部署，將云計算技術引入醫療信息系統建設，是對醫療信息化服務模式的創新探索，可極大地降低IT支撐成本，實現醫療系統IT資源的共享，在提高能源利用率、實現節能減排目標方面發揮了積極作用。

以某地市大型醫院為例，自建IT機房涉及IT專用機房、機房動力環境配套和軟硬件設備，經初步測算，需一次性投入800萬元，同時還要配置專職的IT維護人員，并考慮其工資的支出（6萬元/年）及能力提升的相應投入。而采用健康云服務后，每年僅需支付約120萬元IT服務費即可滿足IT支撐需求，變買為租的方式不僅解決了初次的高額購買成本，而且可以享受更為專業的IT服務，使得醫院有更多精力投入到醫務工作中，專注于提升就醫的便捷性、服務的安全性、服務的延續性等服務。

6 總結及展望

為保證醫院信息系統高安全、高可靠的業務要求，健康云的業務部署應以保障信息系統安全為前提，以滿足客戶要求和確保用戶感知為目的。在業務部署過程中，還需要注意以下問題：

（1）各應用系統盡可能集中部署至數據中心，以提高各系統間訪問效率及后期系統間數據整合要求。

（2）醫院桌面系統需具備訪問醫院所有系統的能力，由于前期部署在局域網中，與核心系統的數據交互量及應用訪問容忍度仍不確定，建議部署初期將桌面系統與應用系統統一部署，后期可根據試點過程提取的業務模型考慮桌面系統。

本文通過對健康云部署方案的研究，提出了將云計算技術引入醫療信息系統建設的部署建議和資源配置模型，為健康云的實施提供了重要參考。伴隨云管端信息服務架構演進，下一步將重點關注基于終端移動醫療服務解決方案，結合醫療應用場景，提供更多惠醫惠民的解決方案。

參考文獻：

[1] 陳華林. 云計算在醫療行業的應用[J]. 科協論壇， 2011（3）： 61.

[2] 常盼盼. 云計算在醫療信息系統中的應用與思考[J]. 醫學信息， 2010（9）： 2579-2580.

[3] 張啟來，叢培才. 基于云計算的醫療信息系統研究[J]. 佳木斯大學學報： 自然科學版， 2012，30（4）： 570-572.

[4] 楊建民，陳小榮. 虛擬化云桌面在醫院信息化中的應用[J]. 現代醫院， 2013，13（9）： 139-140.

[5] 馬錫坤，史兆榮，王與榮，等. 基于云計算的醫院信息基礎平臺建設[J]. 醫學研究生學報， 2013，26（7）： 738-740.

[6] 歐汝鵬. 基于云計算的醫院信息系統優化設計探討[J]. 計算機光盤軟件與應用， 2013（22）： 269-271.

作者簡介

喻婧：工程師，學士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。

張鵬：工程師，碩士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。

舒琴：工程師，碩士，現任職于中國移動通信集團湖北有限公司設計中心，主要從事各類規劃咨詢、新業務新技術研究工作。endprint