大中型醫療單位高效信息化環境的構建

李文健，高勇

青島市膠州中心醫院信息科，山東膠州266300

大中型醫療單位高效信息化環境的構建

李文健，高勇

青島市膠州中心醫院信息科，山東膠州266300

某醫療單位原服務器集群和主干網環境因使用時間長、應用頻率高而頻繁出現故障。為改善網絡運行環境和方便病人縮短病人就診時間，該院決定建設新型信息化綜合處理平臺。為使醫院信息化軟件在新平臺環境中得到高效利用并對節余資源作持續性、可拓展化應用管理，信息化綜合處理平臺在搭建過程中應用了虛擬化、高速光纖主干網等先進技術；通過對實際運行狀態下的隨機結果進行抽樣，評測結果非常理想，完全能夠勝任大型醫療集團高效高速信息化處理工作的目標。

服務器集群；虛擬化；高速主干網；高效信息化平臺；醫療行業；IBM X3650

在當今世界環境下，醫療行業服務的信息化是國際發展大趨勢，隨著IT業信息化技術的快速發展，信息化技術對醫療行業的影響也在不斷加深，新信息化技術與醫療行業不斷融合，傳統的、單純的醫療行為正在發生翻天覆地的變化。信息化技術平臺與醫療行業的業務行為的深層次結合正在成為國內醫院尤其是大中型醫院信息化發展的新方向，大中型醫療單位構建一個適用于該單位的高效高速、穩定安全的信息化應用環境就成為了首要任務。

1 醫療行業信息化在國際和國內的應用現狀

醫療行業信息化就是指利用電腦與網絡信息傳輸技術對醫療電子數據庫系統進行查詢、交互、存儲、應用等一系列相關行為的概括。按目前國際通行的醫療系統信息化標準劃分，醫療信息化系統可以歸結為三類：醫院信息管理系統、臨床信息管理系統、公共衛生信息化系統。

1.1 醫療行業信息化在國外的發展

國外醫療行業信息化建設早已走出了開發建設的初級階段，步入了高速發展的時期，其相關技術都已經形成了統一的國際化標準。以美國為代表的醫療行業自1987年就開始了對“衛生信息傳輸標準”這一重要行業技術的開發和推廣，通過建立一系列立法，推動醫療機構盡快走入了信息化時代。自2010年后，美國的醫療服務信息化行業呈現出了爆發式發展，以谷歌為首的IT行業開始跟美國的醫療中心聯手為上百萬名的社區病人建立了電子檔案，對病人的健康狀況進行監控，并可在遠程醫療系統下對異地病人進行遠程會診，甚至可以通過網絡為遠在異地的病人進行手術。

1.2 醫療行業信息化在國內的發展

經過最近十幾年的不斷普及，我國目前絕大多數醫院已經擺脫了紙張記帳的時代，開始邁進了醫療信息數字化時代。但應該看到的是還有相當一部分的醫療團體處于信息化管理系統建設的初級階段，所實現的功能也還僅僅局限于劃價收費和財務記帳系統。我國目前醫療行業的信息化建設投入程度相對于國外醫療行業來說還處于較低的水平：國內醫療行業每年對信息化建設的投入規模約占衛生機構支出的0.8%左右，而發達國家的同期投入則達到了3%～5%的水平。因此，我國醫療信息化的未來發展存在廣闊空間。

2 應用實例

某醫療單位使用的醫院信息化管理平臺是在2003年開始建設并實施的，已使用了11年之久。期間雖經多次升級改造仍因使用年限長、應用頻率高而頻繁出現故障，無法完全滿足現階段醫院信息化的整體要求。為改善這種情況，自2013年6月起醫院決定構建一個以提高信息綜合處理能力為主要目的的高效高速醫療信息化綜合平臺。

2.1 服務器集群的建設

任何一種信息化綜合平臺的處理能力都以服務器集群的運算效能為主要體現。在整體規則設計階段，針對服務器集群的高運算速度、高穩定性要求選取了高性能CPU及大容量內存的機架式服務器組成虛擬化集群，這樣既可以保證應用的穩定，同時也保證了使用中的順暢。通過對醫院日常業務的應用分析，集群在實施中將服務器分為：應用服務器部分和數據庫服務器部分兩類。

應用服務器部分設計為采用IBM X3650兩路機架式服務器，每臺服務器配置兩顆Intel至強E5系列CPU，兩塊熱插拔硬盤做Raid1保障數據安全，同時配備高性能的DDR3內存。除此之外，每臺機架式服務器本身還配備兩個千兆PCI-E自適應網卡，支持網卡冗余、負載均衡，從網絡鏈路上為使用者提供了最好的I/O性能。數據庫服務器部分設計為使用IBM X3850四路機架式服務器，每臺服務器配置四顆Intel至強E7系列CPU，配合大容量的內存，完全可以滿足數據庫的要求，在性能上四路服務器處理能力遠高于兩路服務器，擴展性也得到了充分保障，可以保證在未來幾年里因醫院業務增長服務器也能根據需要得到升級。

2.2 高速主干網絡的建設

在服務器集群建設的同時，醫院也開始對主干傳輸網絡進行了重新規劃和布設。網絡作為信息化建設的基礎，其重要性不言而喻，建設一個高效穩定的網絡，是提供優質服務的保證。從國際區域主干網設計的前瞻性和先進性角度考慮，選擇利用業界目前最新最快的10Gb光纖網和萬兆核心交換機所組成的主干網構架這種技術思路，在性能上可給予系統最強的保障。

由于醫療行業的特殊性，各客戶終端需要和服務器集群之間保持實時通訊并產生大量數據交換，對主干網的穩定性及傳輸速率有較高要求；做為整個網絡的核心配置，選對一款數據處理能力高并運行穩定的核心交換機就顯得非常重要。經過研究對比決定使用模塊化的萬兆高性能H3C S10508-V交換機做為網絡的核心交換機使用。

萬兆以太網技術作為千兆以太網的技術升級版本，不再是以單純的提高傳輸速度作為技術目標，它第一次提出了萬兆廣域以太網這個新的概念，同時也首次實現了公網與私網的融合；該款H3C萬兆以太網交換機除了在以往千兆以太網交換機技術的基礎上完整的支持1 000 G接口模塊，更是使用了全新的系統內核設計，對交換機的體系結構做出了相應調整；通過對OSI網絡模型中的數據鏈路層和網絡層的技術更新實現了有效的帶寬管理，特別是對下一代網絡技術IPv6協議的支持更是做到了前瞻性的技術擴展。

在高速主干網的建設中，對全院范圍內的各主要樓宇建筑間均重新布設了10 G傳輸能力的光纖線纜，樓層間采用了HUAWEI Quidway S23千兆交換機進行桌面中繼，達到了主干網萬兆傳輸、樓層網千兆到桌面的傳輸速度。PACS醫學影像閱片系統也在此基礎上得以實施上線，為醫院的信息化建設增添了新亮點。

2.3 存儲系統的建設

醫療數據的存儲和安全是所有醫療信息化環節中最為重要的一個環節，在對這一環節的建設中，醫院使用了EMC光纖存儲系統。該套光纖存儲系統可將龐大的數據資源集中存放在專業的SAN網絡中，在實際應用中還具有即時擴展容量、數據存儲性能高、可用性高、管理方便等諸多優點。

在對存儲設備的選擇中，考慮到因業務數據庫需要對大量數據進行隨機插入、更改、刪除等OLTP操作以及需要對全表進行查詢、分析等READ操作；而資源服務器則需要大并發量的數據共享訪問操作，這就要求存儲系統具有極高的IO事務處理能力（IOPS不低于400,000）以及硬盤高速讀寫性能(傳輸率不低于1 600 MB/s)。為了提升主機系統I/O數據的吞吐能力，實際應用中使用了8Gb光纖鏈路的高性能磁盤陣列柜，配置雙冗余控制器，實現了負載均衡和故障切換。光纖通道磁盤陣列相對于半光纖磁盤陣列或SCSI陣列，一方面具有極高的性能，另一方面其穩定性也非常出色，且光纖磁盤陣列采用串行傳輸總線，抗外部信號干擾的能力很強，具有近乎無限的擴展能力。

同時配置了同步復制軟件，可以實現兩臺存儲之間的數據鏡像功能，同步復制技術是最高級的數據備份技術，兩臺存儲中的數據可以保證幾乎完全一致，誤差僅為分鐘級，甚至秒級，實現了存儲系統的高可用性。

2.4 服務器集群虛擬化管理技術的應用

2.4.1 什么是虛擬化技術、常見的虛擬化系統有哪些虛擬化技術是指將一臺或多臺服務器的物理資源（physical resource）置換為邏輯資源（logical resource），通過配置資源的優先級別，即時的將服務器邏輯資源分配給最需要它們的工作應用載荷來提高效率，進而降低為每個工作量最大峰值載荷而準備的資源。

當前主流的虛擬化技術均可支持用戶為虛擬機提取和劃分硬件資源，并在多個操作系統環境中進行分配，在不同虛擬機之間實現徹底隔離，并為每個虛擬機提供卓越性能，同時確保整個平臺的出色可用性、可靠性和安全性。目前業界較為流行的虛擬化產品主要包括VMware的vSphere、Citrix的XenServer、微軟Windows Server2008Hyper-V和甲骨文的OracleVM。其中VMwar的vSphere是VMware公司的一款云操作系統產品，是x86平臺上市場占有率最高的虛擬化產品[1]。

2.4.2 部署VMware vSphere虛擬化系統經過對各虛擬化系統的分析比較，最終決定采用VMware的vSphere虛擬化系統來對新服務器集群進行部置操作。按服務器集群順序分別對各workstation端服務器安裝ESX主機并安裝vCenter服務器；分別對各ESX主機及vCenter服務器進行逐級逐項配置操作；完成創建虛擬機服務器、配置網卡及虛擬交換機等網絡組件；設置服務器虛擬硬盤存儲；群集完成配置后將ESX主機拖入群集下即完成對整個虛擬化系統的部署。

VMware vSphere虛擬化系統實施后達到了利用最簡便的管理辦法和最少的資本投入即可為使用它的用戶提供最安全的業務保障功能。

3 高效信息化環境未來應用前景的展望

最近幾年來，隨著移動醫療、物聯網、大數據采集、云計算、病人床邊系統、遠程診療系統、智能化醫療儀器等大量新技術的出現和普及，傳統觀念的醫療行業工作模式正在發生巨大的變化，這些全新的觀念拓寬了醫療行業信息化的應用空間。

移動醫療通過無線局域網技術能夠幫助醫院等醫療機構實現醫療設備、醫療信息的高度共享和有效利用，從而達到提高效率、節省人手和提高醫療服務質量的目的。醫生可以方便、自由地將電腦在病區間移動，通過無線設備迅速地掃描病人的條碼，可以方便地調出患者的電子病歷、快速掌握病人全部信息，方便醫生根據病情變化及時開出檢查、檢驗、治療和其他醫囑；避免了查房后再次轉抄醫囑或憑記憶補開醫囑、記錄病程，造成重復工作甚至錯誤情況發生。結合臨床用藥知識庫，藥物配伍禁忌報警系統，醫生在病人床邊就能及時修正醫囑，并采用合理用藥對其進行治療，最大限度地避免了錯誤的發生。可以預見隨著無線網絡技術的更加成熟，產品性能的更加穩定，移動醫療技術在醫院信息化的發展將會有更好的前景[2]。

4 結語

高速信息化綜合處理平臺在某醫療單位實施完成后，信息化管理部門在全院范圍內按實際應用進行了綜合評測。經過與前期細致的數據對比發現：網絡環境性能提升約25%、系統綜合故障率下降了95%、醫療效率平均提升了約3.5%、科室工作效率提升了約9.2%，在為醫院節省了大量的工作時間的同時病人平均就醫時間縮短了約23%，病人節省了大量的等待時間，滿意率也在不斷攀升。而通過應用服務器集群虛擬化技術后使得之前處于閑置運行中的服務器資源得到了飽和式利用，這些閑置資源的使用價值無形中提升了1倍以上，這就意味著醫院未來可大幅減少硬件資源的投入費用；而利用其強大的DRS（分布式資源調度）技術也使得該醫院不必因為實施新業務系統而再次購置價格不菲的服務器設備，縮減了對信息化平臺基礎設施的重復投資；同時也降低了用于維護信息化平臺硬件基礎設施方面的資金、人力、技術資源，為該院節省了大批可用資金。

相比往年同期，該院的收益在原來的基礎上也有所增長，這也從側面說明了新建設的高速高效信息化綜合處理平臺在各類大中型醫療集團運營過程中所起到的關鍵性作用。

[1]潘欣.服務器虛擬化技術在醫院信息系統中的應用[J].中國衛生產業，2013（1）:184-185.

[2]丁斌，劉華杰.無線網絡在醫院信息化的前景分析[J].中小企業管理與科技，2009（12）：244.

Building Efficient Information Environment of Large and Medium-sized Medical Unit

LI Wen-jian，GAO Yong
Department of Information,the Central Hospital of Qingdao City,Jiaozhou,Shandong Province，266300 China

A medical treatment unit server cluster and backbone environment fault occurs frequently due to its long time and high frequency use.In order to improve the network running environment and shortening the time of patients,the hospital decided to build new information processing platform.In order to make the hospital informatization software efficient utilization in the new platform environment as well as saving resources and the sustainable,advanced technologies such as virtualization,high-speed fiber optic backbone were introduced during processing platform.For actual operation under the condition of random sampling, testing result is very ideal,completely can be competent the goal of highly efficient large medical group,high speed information processing.

Server cluster；virtualization；High speed backbone；Efficient information platform；The health care industry；IBM X3650；H3C S10508-V

R197.34

A

1672-5654（2015）03（c）-0086-03

2014-12-26）

李文健（1977-），男，山東濰坊人，本科，助理工程師，主要從事計算機網絡及計算機軟硬件維修維護方向的研究工作。

高勇（1975-），男，山東膠州人，本科，工程師，主要從事計算機網絡應用方向的研究工作。