基于云計算的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的研究

張月東，尚凱，王玫，馬曉艷

1.泰安市中心醫(yī)院骨科，山東泰安271000；2.泰山醫(yī)學(xué)院信息工程學(xué)院，山東泰安271016

基于云計算的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的研究

張月東1，尚凱1，王玫2，馬曉艷2

1.泰安市中心醫(yī)院骨科，山東泰安271000；2.泰山醫(yī)學(xué)院信息工程學(xué)院，山東泰安271016

云計算具備共享資源、智能可靠等優(yōu)點。該文以現(xiàn)有醫(yī)療信息管理系統(tǒng)和國家衛(wèi)生信息化建設(shè)政策為基礎(chǔ)，提出建立基于云計算的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的框架方案，以實現(xiàn)醫(yī)療信息共享為目的，為患者提供全面的醫(yī)療服務(wù)，建立更高級的醫(yī)療應(yīng)用，最終建立合理的醫(yī)療體系管理政策，從而提高公共衛(wèi)生水平。

信息一體化服務(wù)平臺；云計算；虛擬化技術(shù)

隨著醫(yī)療信息的數(shù)字化、信息化的不斷發(fā)展，各個醫(yī)療單位都通過建立適合自己的醫(yī)療信息系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)管理，然而不同醫(yī)療數(shù)據(jù)的集成與應(yīng)用的獨立性日益成為醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)面對的難題。各系統(tǒng)之間的醫(yī)療數(shù)據(jù)不能實現(xiàn)有效管理與資源共享，出現(xiàn)的海量冗余信息存儲，逐漸成為醫(yī)療信息化建設(shè)過程中的難題，構(gòu)建醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的需求也日益凸顯。

1 云計算國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

IT技術(shù)發(fā)展到今天，云計算已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)的突破，以云計算為動力，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為根基，國際知名的IT巨頭紛紛推出了應(yīng)用云計算技術(shù)的產(chǎn)品或應(yīng)用，如早期亞馬遜的Cloud Drive，2011年蘋果公司推出的iCloud，2012年微軟的System Center系統(tǒng)，IBM的Power Systems等，2012年更是出現(xiàn)了像Oracle的Exadata為代表的超豪華一代的云計算產(chǎn)品。

云計算技術(shù)的推廣和應(yīng)用必將會給復(fù)雜的日常管理工作和數(shù)據(jù)的存儲及信息挖掘帶來重要的變革。大多數(shù)的世界財富500強企業(yè)已經(jīng)率先成為云計算技術(shù)的用戶群體，涵蓋了物流、金融、制造、電信、能源等企業(yè)。據(jù)IBM官網(wǎng)報道，中國國家統(tǒng)計局目前正在全力打造安全、智慧的云計算中心，一些大型的醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)也紛紛對云計算技術(shù)的虛擬化應(yīng)用表示出濃厚的興趣。

2 醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的設(shè)計

基于云計算的軟件服務(wù)模式有整合軟硬件資源的優(yōu)勢，客戶端要求較低，并且可以統(tǒng)一維護平臺，根據(jù)這些特點，將云計算模式應(yīng)用到醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺的建設(shè)上，可以最大限度的共享數(shù)據(jù)資源、節(jié)約建設(shè)運行成本，而且可以提高平臺的負載能力，進一步降低系統(tǒng)的維護難度。

2.1 平臺的總體框架

設(shè)計、構(gòu)建和管理基于云計算的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，其組織架構(gòu)采用了與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架類似的分層結(jié)構(gòu)，主要分為三層：基礎(chǔ)架構(gòu)層、中間層和應(yīng)用層。不同之處在于在各層中增加了一些增強型功能構(gòu)件使之更適合云計算的特點，主要體現(xiàn)在：

①在基礎(chǔ)架構(gòu)層中云計算更強調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)：IaaS

目前作為一個服務(wù)的IaaS產(chǎn)品在應(yīng)用中已經(jīng)存在很多，這些基礎(chǔ)設(shè)施可以同時為海量用戶的程序提供支持服務(wù)。一臺實際物理設(shè)備如計算機或服務(wù)器等可以利用虛擬化技術(shù)變?yōu)槎嗯_虛擬設(shè)備，每臺虛擬設(shè)備在邏輯上其CPU、存儲器等物理資源都是各自獨立的；同樣虛擬化技術(shù)，還可以將多臺實際設(shè)備虛擬成邏輯上獨立運行的單一設(shè)備，而這臺設(shè)備可以共享所有的硬件資源，其物理功能更加強大。

②在中間層云計算更加強調(diào)平臺即服務(wù)：PaaS

該層主要需要解決設(shè)備的負載均衡與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流量控制問題。通過增加中間層功能構(gòu)件，能夠更加合理地分配核心資源的運行負載，進行流量控制可以保障系統(tǒng)的安全性和高效率。

③在應(yīng)用層云計算更加強調(diào)平臺即服務(wù)：SaaS。

各醫(yī)療單位或其他用戶可以根據(jù)在云端定制自身需要的服務(wù)，世界各地的用戶連接網(wǎng)絡(luò)后通過瀏覽器就能方便快捷地使用云上運行的應(yīng)用，消除了各單位獨立構(gòu)建和維護基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用軟件的費用。

在醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺中應(yīng)用云技術(shù)，其核心思想是使用虛擬化的技術(shù)來實現(xiàn)服務(wù)器的整合，滿足現(xiàn)有應(yīng)用同時提供適應(yīng)未來信息化發(fā)展的“醫(yī)療云”服務(wù)。虛擬化技術(shù)應(yīng)用的模式主要有以下兩種。

①單一資源的多個邏輯表示。

雖然只包含一個實際的物理資源，但邏輯上呈現(xiàn)在用戶面前的卻是多個資源，用戶感覺自己是唯一使用這個虛擬資源的用戶。優(yōu)點是充分發(fā)揮這些高配置服務(wù)器的性能，將若干配置高但實際運行負載較低的服務(wù)器虛擬成多個邏輯服務(wù)器，避免資源浪費并降低維護復(fù)雜度，這是虛擬化技術(shù)使用最廣泛的模式之一。

②多個資源的單一邏輯表示。

通過這種模式，可以有效利用多個配置較低的資源構(gòu)建功能強大的虛擬資源，醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺中最典型的應(yīng)用實例就是實現(xiàn)存儲的虛擬化，組合若干分散的存儲設(shè)備成為一個大型的單一存儲設(shè)備，使用中用戶如同在操作一個存儲設(shè)備。另一個應(yīng)用實例就是使用集群軟件將多臺獨立服務(wù)器連接成一個服務(wù)器群，該服務(wù)器群作為一個邏輯個體為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，用戶充分共享群上的數(shù)據(jù)或應(yīng)用軟件等所有資源。如果服務(wù)器群中的有個別服務(wù)器出現(xiàn)故障無法使用，相應(yīng)的資源和應(yīng)用程序?qū)⒆詣愚D(zhuǎn)移到其他可用的服務(wù)器。優(yōu)點是利用多臺低端服務(wù)器進行組合，從而實現(xiàn)與高配置服務(wù)器同樣功能而無須再額外購置新設(shè)備。

我國目前主要使用的醫(yī)療信息系統(tǒng)，用戶端需要不斷升級硬件和軟件才能享受更多的服務(wù)，云計算作為建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的一種新興網(wǎng)絡(luò)計算技術(shù)，已經(jīng)成為信息化建設(shè)的重要組成部分，采用以上虛擬化技術(shù)搭建基于云的服務(wù)平臺，對醫(yī)療信息化基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)優(yōu)化配置，可以大大提高基層醫(yī)療信息一體化建設(shè)的集約性，將是整個醫(yī)療信息化體系變革的新方向。在應(yīng)用云計算后，大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)資源都集中到了云端，用戶端的資源配置將變得越來越簡單。見圖1。

圖1 醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺總體框架

從醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺總體框架圖可以看出：由于在平臺設(shè)計中減少了軟件，云計算的許多硬件服務(wù)器都是虛擬的，對終端使用設(shè)備的要求也不高，用戶和醫(yī)療單位在使用時更加簡便，醫(yī)療機構(gòu)軟硬件投資成本都會大大的降低，為各級醫(yī)療機構(gòu)帶來前所未有的低成本和高收益；另外由于云計算超大規(guī)模的計算和存儲功能，醫(yī)生可以隨時隨地利用電腦或移動終端設(shè)備查看患者的個人健康電子檔案，為共享醫(yī)療信息提供了可能。醫(yī)生也可以將自己的治療方法保存在云端供全世界醫(yī)療人員共享，這種基于云計算的資源共享也為醫(yī)院和患者節(jié)約了時間與金錢，當(dāng)其他地方出現(xiàn)了類似的病例，就可以及時在云中共享信息，避免延誤治療。

2.2 平臺研究的目標

平臺可以發(fā)揮云計算高效、便捷、節(jié)約、透明的優(yōu)勢，為醫(yī)療信息化管理提供先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)，徹底解決原有網(wǎng)絡(luò)管理中存在的信息孤島、信息分散、部門分立、數(shù)據(jù)共享性差等弊端。通過多種形式的用戶自定義，實現(xiàn)由特定功能開發(fā)向通用型功能需求的轉(zhuǎn)變，開發(fā)適合醫(yī)療信息管理的私有云虛擬化功能管理模塊，提高資源池中數(shù)據(jù)信息和其他硬件資源的利用率。為私有云技術(shù)與公有云技術(shù)的結(jié)合奠定基礎(chǔ)，完善以功能需求分配系統(tǒng)能力和資源的體系結(jié)構(gòu)，可以減少基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)，通過利用成熟的云計算應(yīng)用開發(fā)平臺，可以充分利用現(xiàn)有的Web應(yīng)用資源，并提高系統(tǒng)開發(fā)的開源性和適用性。

3 結(jié)語

基于云計算的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺充分發(fā)揮云計算高效、透明、節(jié)能、降耗等優(yōu)勢，探索適合中國醫(yī)療管理模式的云計算應(yīng)用服務(wù)模式，為醫(yī)療管理提供先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)服務(wù)，從而徹底解決原有醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)管理中存在的信息孤島等弊病。下一步的工作是通過實現(xiàn)由特定功能開發(fā)向通用型功能需求的轉(zhuǎn)變，開發(fā)適合醫(yī)療管理的私有云功能模塊，為私有云技術(shù)與公有云技術(shù)的有機結(jié)合奠定基礎(chǔ)，逐步完善以功能需求分配系統(tǒng)能力和資源的框架結(jié)構(gòu)。

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Research of the Medical Information Network Service Platform Based on Cloud Computing

ZHANG Yue-dong1,SHANG Kai1,WANG Mei2,MA Xiao-yan2
1.Department of Orthopedics,Taian Central Hospital,Taian,Shandong Province,271000 China;2.College of Information Engineering,Taishan Medical University,Taian，Shandong Province，271000 China

Cloud computing has the advantages of shared resources,smart reliable and so on,with existing medical information management system and national health information policy,It proposed the establishment of medical information network service platform framework based on cloud computing.In order to achieve the purpose of medical information sharing with comprehensive medical services,a more advanced medical applications.The eventual establishment of a legitimate medical system management policies to improve the level of public health.

Information Integration Services Platform;Cloud Computing;Virtualization Technology

R197.1

A

1672-5654（2015）04（b）-0019-02

2015-01-13）

泰安市科技發(fā)展計劃課題（201430774-08）。