大數據時代云計算在區域醫療信息化中的應用

王甜宇，孫艷秋，燕燕

遼寧中醫藥大學 信息工程學院， 遼寧 沈陽 110847

大數據時代云計算在區域醫療信息化中的應用

王甜宇，孫艷秋，燕燕

遼寧中醫藥大學 信息工程學院， 遼寧 沈陽 110847

本文通過分析大數據時代我國區域醫療信息化建設的現狀及存在的問題，提出了云計算在區域醫療信息化中的具體應用，設計并分析了基于云計算的區域醫療信息平臺架構模型，提出云計算應用于區域醫療信息化建設中面臨的挑戰。

大數據時代；云計算；區域醫療；信息化

近年來，隨著我國信息化發展的不斷深入、社會化網絡的興起，以及云計算、物聯網和移動互聯網等新一代信息技術的廣泛應用，全球的數據正以前所未有的速度增長，人類社會進入了大數據時代[1]。理論上，任何行業在時間范圍足夠長或者覆蓋范圍足夠大的情況下，均能產生大數據[2-3]。大數據時代醫療行業的數據容量增長速度大大超過了硬件、軟件技術的發展速度，以至于引發了數據存儲和處理的危機，云計算技術的產生為這些大數據提供了存儲和運算的支撐平臺[4]。

1 云計算概述

Buyya等提出云計算是一種并行和分布式的計算系統，由一組內部互連的虛擬機組成，該系統服務提供商能夠根據與用戶協商好的服務等級協議動態地為其提供計算資源[5]。美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）將云計算定義為：云計算是一種IT資源的使用模式，通過Internet對服務器、中間件和應用等可共享、可配置資源向用戶提供自助的、普適的、方便的、按需的、實時的訪問[6]。在云計算模式中，“云”是動態調節的一種虛擬化服務資源，用戶可以根據使用量多少進行付費，通過瀏覽器、桌面應用程序或者是移動應用程序發送服務請求，用戶不必具有相應的專業知識，不需要了解“云”中基礎設施的細節，也無需直接進行控制，所有具體的處理都在“云”端，遠端的“云”服務接收到客戶端的請求之后返回客戶端所需的應用數據等資源[7]。

2 大數據時代我國區域醫療信息化分析

2.1 大數據時代我國區域醫療信息化現狀

區域醫療通常指在完整的醫療衛生體系的行政區劃地區，可能是區、縣，也可能是更大的地級市、直轄市、甚至全國，所開展的跨不同業務平臺、互通不同系統之間信息的醫療服務行為[8]。區域醫療信息系統通過公網連接著區域內相關的醫療機構和行業管理機構，還可以連接千家萬戶的網絡終端。這些機構和個人用戶通過數據中心的控制機制和索引機制，共享區域內的醫療衛生信息，用戶之間可以進行信息交互。區域醫療衛生信息化的核心是實現電子監控檔案和電子病例的共享，需建立一個集成平臺，把所有的數據都傳送到平臺上，而所有的人在需要的時候再從平臺上獲取數據。

為深入貫徹國家新醫改相關政策要求，全國各地積極探索，建立區域醫療信息平臺，努力實現區域內醫療衛生機構互連互通、信息共享。目前，我國三甲級醫院已經基本實現了醫院的信息化建設，普及了醫院信息系統、電子病歷系統、影像歸檔系統、通信系統及實驗室信息管理系統等。但與國外先進的醫療信息化相比，我國醫療行業的信息化還處于初步探索階段，并沒有真正實現同一區域內醫療機構之間、醫療機構與政府管理部門之間、醫療機構與個人之間的信息共享、互連互通。

2.2 大數據時代我國區域醫療信息化建設中的問題

2.2.1 區域醫療信息化成本高

雖然醫療行業的各個機構初步實現了信息化建設，但隨著功能需求及數據量的快速增加，醫療行業的軟件、硬件設備跟不上發展的步伐，各醫療機構需不斷升級軟件、購買設備以應對日益增長的需求，提高了區域醫療信息化的成本。

2.2.2 區域醫療信息化人才緊缺

我國醫療信息化的建設需要大量醫療信息化人才，尤其是既熟悉醫療衛生業務，又精通計算機通信技術的人才。我國這樣的專業技術型人才匱乏，嚴重制約了區域醫療信息化的發展。

2.2.3 區域醫療信息共享程度低

目前，區域內各醫療機構也在進行信息化建設，但幾乎都是根據自己的需求建設相應的信息化平臺，并且各機構比較注重各部門業務的縱向信息化建設，很少考慮部門與部門之間的橫向信息溝通，更缺乏醫療機構和醫療機構之間、政府及個人之間的橫向信息溝通，導致醫療信息孤島現象嚴重[9]。

2.2.4 區域醫療缺乏系統的規劃

大部分醫療機構在某個部門或某一業務有信息化建設的需求時才開始針對具體需求建設信息化平臺，這樣使其信息化建設缺乏整體規劃，進而造成資源嚴重浪費。

3 大數據時代云計算在區域醫療信息化中的應用

3.1 大數據時代云計算在區域醫療信息化中的價值

大數據時代云計算在區域醫療信息化中的應用價值主要體現在以下3個方面。

3.1.1 經濟價值

將區域內的醫療信息資源部署在云端，不再孤立的存放在每一個醫療機構的服務器上，降低了主機存儲建設成本并可以充分利用現有的硬件資源，這樣不但可以提高醫療信息化水平，減少醫患糾紛，高效整合醫療資源，還能降低升級成本。不同權限的用戶可以通過計算機網絡使用PC、手機等設備訪問云端的不同醫療信息資源，提高醫療資源的利用率。

3.1.2 業務價值

普通患者在去醫院就醫之前，可通過基于云計算的區域醫療信息化平臺進行網上預約、掛號，就醫后還可以通過該平臺查詢檢驗結果、治療方法以及一些注意事項。同時，使用該平臺可以避免患者重復檢查等服務。這樣不但可以節省患者大量的時間，而且還能夠減輕醫務人員的工作量，提高服務質量。對于情況比較特殊的患者可以進行遠程就醫。該平臺中的檔案信息可以幫助醫生有效地了解患者以前的就診信息，便于更有針對性的采取醫療措施，大大減少誤診和醫療事故的發生，實現了區域醫療的數據協同和業務協同。

3.1.3 IT價值

可以有效地幫助醫療機構管理軟、硬件資源，減少IT部署及運維等工作，實現了數據的海量存儲及海量數據的快速檢索等功能。即使未來區域醫療平臺需要升級或者醫療標準的版本需要升級，醫療行業各機構也不用再擔心如何解決的問題，大大提高了醫療機構的管理水平和工作效率，降低了醫療信息化建設中投入的IT成本。

3.2 大數據時代云計算在區域醫療信息化中的應用

云計算的宗旨是“一切皆服務”。大數據時代云計算在區域醫療信息化建設中的服務架構由3層組成，分別是基礎設施層、云平臺支撐層和應用服務提供層[10]。大數據時代基于云計算的區域醫療信息平臺架構模型，見圖1。

圖1 大數據時代基于云計算的區域醫療信息平臺架構模型

3.2.1 基礎設施層

提供網絡服務、服務器和存儲設備等資源。大數據時代云計算的基礎設施層在區域醫療信息平臺中的部署形式有2種：公有云和私有云。公有云指由第三方基礎設施服務提供商提供的基礎設施服務平臺，通過外網訪問的、需用戶具有相應訪問權限的服務。醫療各機構通過使用公有云提供者提供的IT解決方案，來發展區域醫療，實現醫療機構按需使用，實現醫療機構業務協同和數據協同。對于各醫療機構比較敏感的、需要保密的數據，則可以保存在私有云上。私有云指醫療行業的各機構在其內部搭建基礎設施服務平臺，通過內網來管理內部具有保密性質的資源[11]。醫療機構可以在其內部通過現有的一些基礎設施，建立私有云。一方面便于存儲內部核心業務數據，另一方面充分利用了現有的資源，達到資源利用最大化。目前常用的、比較成熟的云計算醫療信息化解決方案使用的服務架構是是apache公司的Hadoop。

3.2.2 云平臺支撐層

云平臺支撐層，即為云平臺提供架構和部署云服務的開發環境等。各醫療機構需要使用的系統功能模塊均在本層進行開發、運行和管理，如網上預約、影像會診、遠程醫療、信息調閱、雙向轉診、病案管理、智能提示、藥品管理等。本層可以使用面向服務的體系結構（SOA），該架構通常被部署在Hadoop這樣的基礎設施架構上。

3.2.3 應用服務提供層

區域醫療各機構及個人可以通過使用Web瀏覽器、客戶端、移動終端等訪問其權限范圍內的特定的應用服務。本層提供的服務交付模式包括基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS）。

IaaS是其他云計算模式使用的基礎，提供商根據用戶需求提供如硬件、存儲、網絡、數據中心空間等服務，提供商將這些服務資源整合到一個虛擬的資源池中，以計量服務方式供用戶付費試用。醫療行業各機構只需購置部分低價的硬件資源，按需租用相應計算能力和存儲能力的服務，大大降低了其在硬件上的開銷。

PaaS提供應用平臺為資源的服務，以平臺即服務的模式交付給用戶使用[12-13]，各醫療機構需使用簡單的技術對操作系統或平臺進行必要的配置以加載一些服務到平臺，不需要管理和控制基礎設施層中的基礎設置、網絡、主機、服務器、操作系統等，但是需要對自己購買使用的應用及其環境進行相應的配置。

SaaS應用于平臺即服務和基礎設施即服務的基礎之上。在區域醫療信息化建設中，SaaS提供商將應用軟件統一部署在自己的服務器上，借助互聯網通過瀏覽器、客戶端、移動設備等向醫療行業各機構提供應用軟件服務，根據各機構需求軟件數量、功能數量、并發用戶數量、數據存儲容量、時間長短等不同組合按需收費。醫療行業各機構只需擁有能夠接入互聯網的終端，通過計算機網絡，便可隨時隨地快捷使用軟件及其部分功能，至于軟件的維護、管理以及軟件運行所需要的硬件設施等均由提供商提供。

3.3 大數據時代云計算在區域醫療信息化中面臨的挑戰

3.3.1 技術挑戰

云安全聯盟提出了1個防守深入的策略，包括存儲、計算、應用程序、網絡和用戶的安全執行，以及對IaaS、PaaS、SaaS的檢測[6]，并推出了1個免費、公開訪問的關于“安全性、信托及保險登記”的注冊表，來記錄云提供商提供的安全控制。一個故障可能會波及整個服務提供商提供的云服務，所以技術成為云計算在區域醫療信息化中面臨的一大挑戰。

3.3.2 信息安全挑戰

大數據的價值不言而喻，云計算在區域醫療信息化中面臨的信息安全涉及3個方面：① 存儲在公有云上的信息的存儲安全，由于某些不可控因素（天災、人禍等）導致第三方機構的設施損壞；② 用戶訪問控制策略、隱私方面的保護及如何抵御非授權用戶的非法訪問；③ 云計算服務提供商的員工是有權限對云平臺上的信息進行查看、修改和刪除的，不排除有員工惡意操作的可能。

3.3.3 通信網絡挑戰

云計算在區域醫療信息化中的應用需要借助Internet，業務的處理及數據的傳輸都離不開Internet，因此對網絡的穩定性及寬帶的帶寬要求比較高[14]。但是目前我國各個地區網絡通信的發展程度不均衡，這大大影響了云計算在區域醫療信息化中的發展。

4 結束語

大數據時代的到來，推進了我國云計算在區域醫療信息化中的應用進展。云計算應用到區域醫療信息化的建設中對醫院、政府監管部門以及就醫的患者等都具有重要意義。但云計算畢竟是一種新的技術，在實際應用中還會遇到一些至今沒遇見過或者是無法預料的問題。在當前大數據時代，這并不能阻礙云計算在區域醫療信息化建設中的應用。本文的研究對于大數據時代區域醫療信息化的建設具有一定的參考價值，并為云計算服務提供商設計具體的解決方案提供借鑒。

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Application of Cloud Computing in Regional Medical Informatization in the Big Data Era

WANG Tian-yu, SUN Yan-qiu, YAN Yan
School of Information Engineering, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Shenyang Liaoning 110847, China

Through analysis of the status quo and problems of the regional medical informatization construction in China in the big data era, this paper put forward the concrete application of cloud computing in regional medical informatization. This paper also designed and analyzed an architecture model of the regional medical information platform based on cloud computing and proposed the challenges in the regional medical information construction.

big data era; cloud computing; regional medical; informatization

TP399

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.06.018

1674-1633(2015)06-0072-03

2014-12-10

2015-01-07

本文作者：王甜宇，助教。

孫艷秋，副教授，信息工程學院副院長。

通訊作者郵箱：455699171@qq．com