云計算技術(shù)

莫夫 戴家剛 周玉寶

摘 要： 針對目前快速發(fā)展的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云計算技術(shù)進行了探索，根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展新趨勢，分析了國內(nèi)外數(shù)字醫(yī)院的發(fā)展現(xiàn)狀，指出了我國數(shù)字醫(yī)院發(fā)展存在的問題以及我國數(shù)字化醫(yī)院的主要特征，著重闡述了面向數(shù)字醫(yī)院的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，即適用于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的云計算技術(shù)，指出選擇云計算技術(shù)是實現(xiàn)醫(yī)院現(xiàn)代化的必由之路。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字醫(yī)院； 醫(yī)療； 信息； 物聯(lián)網(wǎng)； 云計算

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）05?0047?04

0 引 言

數(shù)字化醫(yī)院是利用先進的計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將病人的診療信息、衛(wèi)生經(jīng)濟信息與醫(yī)院管理信息等進行最有效的收集、儲存、傳輸與整合，并納入整個社會醫(yī)療保健數(shù)據(jù)庫的醫(yī)院，使醫(yī)院的服務(wù)對象由“有病求醫(yī)”的患者擴展到整個社會。患者在世界上任何一個地方，只要通過網(wǎng)絡(luò)接入，就可輕松查詢個人健康檔案、向醫(yī)生進行健康咨詢等；需要到醫(yī)院就醫(yī)時，可以在家中掛號或預約醫(yī)生。

1 云計算技術(shù)的內(nèi)含及其在數(shù)字化醫(yī)院的應(yīng)用

1.1 云計算技術(shù)的內(nèi)含

對云計算的定義有多種說法。對于到底什么是云計算，至今沒有統(tǒng)一的定義。目前廣為接受的是美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）給出的定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作或與服務(wù)供應(yīng)商進行很少的交互。

云計算系統(tǒng)具有如下基本特征：

（1） 支持虛擬化，云計算系統(tǒng)可以看做是一個虛擬資源池。通過在一個服務(wù)器上部署多個虛擬機和應(yīng)用，從而提高資源的利用率；當一個服務(wù)器過載時支持負載的遷移。

（2） 提供服務(wù)質(zhì)量保證（QoS）。云計算系統(tǒng)能夠向用戶提供滿足QoS要求的服務(wù)，能夠根據(jù)用戶的需求對系統(tǒng)作出調(diào)整，如用戶需要的硬件配置、網(wǎng)絡(luò)帶寬、存儲容量等。

（3） 高可靠性、可用性和可擴放性。云計算系統(tǒng)必須保證向用戶提供可靠的服務(wù)，保證用戶能夠隨時隨地地訪問所需要的服務(wù)，并且用戶的系統(tǒng)規(guī)模變化時，云計算系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的需求自由伸縮。

（4） 自治性。云計算系統(tǒng)是一個自治系統(tǒng)，系統(tǒng)的管理對用戶來講是透明的，不同的管理任務(wù)是自動完成的，系統(tǒng)的硬件、軟件、存儲能夠自動進行配置，從而實現(xiàn)對用戶按需提供。

1.2 云計算技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院的應(yīng)用

數(shù)字化醫(yī)院發(fā)展一般經(jīng)歷三個階段：醫(yī)院管理信息化、臨床管理信息化、局域醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)信息化。目前，世界數(shù)字化醫(yī)院雛形已經(jīng)形成，社會醫(yī)療發(fā)達的歐美國家已開始嘗試通過遠程診斷疑難病癥、進行高難度手術(shù)、護理病人，并取得了滿意的結(jié)果。在美國、歐洲或亞洲的一些國家，數(shù)字化醫(yī)院已經(jīng)進入了實質(zhì)性的階段；國內(nèi)的數(shù)字化醫(yī)院也正在開展，如“軍字一號”工程的推廣應(yīng)用。有專家預測今后的5～10年是數(shù)字化醫(yī)院長足發(fā)展的時期。

馬來西亞Selayang醫(yī)院擁有960張床位，22個科室，政府將投資5億馬克建設(shè)無紙化環(huán)境，以無線衛(wèi)生保健、遠程醫(yī)療和Ieternet解決方案為重點，將床邊監(jiān)護整合到高水平電子病歷中，醫(yī)生在院外就能遠程了解危重病人的信息，對移動病人實行不間斷監(jiān)護。

美國印第安納心臟病專科醫(yī)院擁有88張床位，32個門診科室，4個手術(shù)室，6個心導管實驗室以及1個心臟急診室。投資1 500萬美元在2002年底建成美國第一家數(shù)字化心臟病專科醫(yī)院，完全消除基于紙張和膠片的傳統(tǒng)病歷。信息的輸入和檢索均可在病人床邊進行，臨床醫(yī)生可在院內(nèi)外利用電子病歷觀察病人信息。

美國伯明翰市計劃投資125億美元，裝備1 000多臺電腦，建設(shè)規(guī)模為290張床位的數(shù)字化醫(yī)院。采用電子病歷的方式，利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)病人數(shù)據(jù)的自動采集、處理、檢索。病人可以通過Internet與醫(yī)生聯(lián)系直接進入病房住院，所有影像將全部數(shù)字化。醫(yī)院的每個病人將配備健康監(jiān)護儀，發(fā)現(xiàn)問題及時通知醫(yī)生和護士，并告知病人的確切位置。

2 我國云計算技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院的應(yīng)用和存在

的問題

2.1 我國云計算技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院的應(yīng)用

我國的數(shù)字化醫(yī)院應(yīng)用始于20世紀70年代，同樣經(jīng)歷了三個階段，如圖1所示。

第一階段，1970—1990年，主要是以醫(yī)院收費管理系統(tǒng)為核心，關(guān)注于PC機的應(yīng)用和普及，實現(xiàn)無紙化辦公。

第二階段，1990—2000年，主要是以臨床服務(wù)為核心，關(guān)注于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的醫(yī)療信息共享。

第三階段，20世紀90年代末至今，主要是以智能化、數(shù)字化醫(yī)院為核心，關(guān)注于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，實現(xiàn)醫(yī)院業(yè)務(wù)軟件、數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)平臺所組成的三位一體的綜合信息系統(tǒng)整合應(yīng)用。

圖1 我國數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)的三個發(fā)展階段

我國從20世紀90年代末開始進行建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院的探索，未來幾年我國將有70%～80%的醫(yī)院實現(xiàn)信息化管理，聯(lián)結(jié)成一個龐大的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)，為醫(yī)生、護士、患者提供一個更為快捷有效的信息紐帶和相互交流的廣闊空間。

2.2 我國數(shù)字化醫(yī)院的特征

數(shù)字化醫(yī)院是我國現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的新趨勢，主要特征如下：

（1） 全社會的醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化

一方面，實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)的醫(yī)療、教學、科研、管理信息網(wǎng)絡(luò)化。另一方面，實現(xiàn)醫(yī)院與相關(guān)機構(gòu)、相關(guān)部門的醫(yī)療信息互聯(lián)互通，包括醫(yī)院與上級主管部門相聯(lián)、醫(yī)院與醫(yī)院互聯(lián)、醫(yī)院與社區(qū)互聯(lián)、醫(yī)院與病人家庭互聯(lián)、醫(yī)院與醫(yī)院工作人員互聯(lián)、醫(yī)生與病人互聯(lián)、醫(yī)院與銀行、醫(yī)保等互聯(lián)。

（2） 形成組織化醫(yī)療協(xié)作體

數(shù)字化醫(yī)院延伸發(fā)展促使傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)突破了醫(yī)院圍墻限制，形成一些新型的、組織化醫(yī)療協(xié)作體的出現(xiàn)，如醫(yī)院集團化的醫(yī)療協(xié)作體：以人員、經(jīng)費、醫(yī)療物資和醫(yī)療設(shè)備信息共享和管理一體化為特征；區(qū)域醫(yī)療協(xié)作體：以大型三級醫(yī)院或?qū)？浦行摹^(qū)域醫(yī)療中心、城市社區(qū)衛(wèi)生中心之間實現(xiàn)基于遠程會診、雙向轉(zhuǎn)診的信息共享和醫(yī)療協(xié)同為特征；農(nóng)村三級醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)網(wǎng)絡(luò)：具有中國農(nóng)村特色的縣、鄉(xiāng)、村各級醫(yī)療機構(gòu)的信息共享和服務(wù)協(xié)同，服務(wù)目標是大病不出縣、常見病和多發(fā)病不出鄉(xiāng)、小病不出村，技術(shù)難點主要在于數(shù)字化設(shè)備落后、醫(yī)療信息人才短缺、網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施條件差等方面。

（3） 產(chǎn)生新型醫(yī)療信息服務(wù)業(yè)

數(shù)字化醫(yī)院工程建設(shè)不僅改變了醫(yī)院原有的工作流程，更重要的是推動新的服務(wù)模式和服務(wù)業(yè)態(tài)產(chǎn)生。包括基于第三方服務(wù)的區(qū)域性醫(yī)學影像中心（實現(xiàn)病理、CT、MRI等醫(yī)學圖像的數(shù)字化采集和網(wǎng)絡(luò)傳輸）、區(qū)域性臨床檢驗中心（實現(xiàn)臨床檢驗結(jié)果網(wǎng)上傳輸和在線查詢）、區(qū)域性數(shù)據(jù)中心（包括服務(wù)器中心和數(shù)據(jù)倉庫，能夠?qū)崿F(xiàn)跨機構(gòu)、跨區(qū)域的醫(yī)療信息共享）等的建立。同時出現(xiàn)了醫(yī)院信息中心社會化發(fā)展趨勢，即通過醫(yī)院信息中心服務(wù)外包方式，醫(yī)院不再建立網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器中心將采用租用電信運營商網(wǎng)絡(luò)線路， 實現(xiàn)醫(yī)療信息共享，解決各醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重復、利用率低、資源浪費的缺陷。總之，隨著各類面向第三方的、獨立的、區(qū)域性的各類醫(yī)學服務(wù)中心的建立，將使衛(wèi)生資源獲得最大程度利用。

（4） 實現(xiàn)醫(yī)療資源優(yōu)化配置和高效利用

通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與遠程醫(yī)療、移動醫(yī)療的結(jié)合，改變了醫(yī)院、臨床醫(yī)生的日常事務(wù)模式和工作方式。無論醫(yī)生在院內(nèi)還是院外，臨床醫(yī)生都可以隨時隨地進行病人病歷信息和檢查結(jié)果查詢、在線給出診療意見；一旦醫(yī)院患者出現(xiàn)緊急情況，可以通過遠程醫(yī)療平臺和移動醫(yī)護工作站獲得其他專家及時、有效的診療建議和手術(shù)指導。可以解放醫(yī)生，促進醫(yī)生多點執(zhí)業(yè)制度的落實。醫(yī)師將不屬于某一特定醫(yī)院職工，醫(yī)師可以通過網(wǎng)絡(luò)與病人、醫(yī)院及醫(yī)療保險部門聯(lián)系，使醫(yī)療資源得到充分利用。

2.3 我國在數(shù)字化醫(yī)院應(yīng)用云計算技術(shù)存在的問題

我國數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)存在技術(shù)水平普遍較低、互操作差、可擴展性弱以及維護成本高，缺乏可持續(xù)發(fā)展機制，具體如下：

（1） 醫(yī)療最常用、最基本的系統(tǒng)沒有完全應(yīng)用。如門診掛號系統(tǒng)。2005年中國醫(yī)院協(xié)會醫(yī)院管理專業(yè)委員會對482所醫(yī)院（其中三級醫(yī)院272所、二級醫(yī)院189所、其他類醫(yī)院21所）信息管理系統(tǒng)（HIS）的調(diào)查結(jié)果顯示，有14%的醫(yī)院沒有使用。門診收費系統(tǒng)，2007年衛(wèi)生部統(tǒng)計信息中心對全國3 765所醫(yī)院（其中：三級以上663家；三級以下3 102家）進行信息化現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果顯示，有18%的醫(yī)院還沒使用。

（2） 相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用廣度有待提高。如醫(yī)療管理與質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。2005年中國醫(yī)院協(xié)會醫(yī)院管理專業(yè)委員會對482所醫(yī)院的調(diào)查結(jié)果顯示，只有20%的醫(yī)院使用。2007年衛(wèi)生部統(tǒng)計信息中心對全國3 765所醫(yī)院的調(diào)查結(jié)果顯示，只有8%的醫(yī)院使用。

（3） 輔助決策支持方面應(yīng)用程度較低。2007年衛(wèi)生部統(tǒng)計信息中心對全國3 765所醫(yī)院的調(diào)查結(jié)果顯示，只有6.29%的醫(yī)院使用了臨床決策支持系統(tǒng)。目前我國醫(yī)院信息技術(shù)采用率排在前三位的依次是高速以太網(wǎng)（[≥]100 MB）技術(shù)、數(shù)據(jù)安全技術(shù)、條碼技術(shù)。CHIMA樣本調(diào)查結(jié)果顯示，采用率第一位的是高速以太網(wǎng)（[≥]100 MB）技術(shù)，比例達到73.77%，360家；第二位是數(shù)據(jù)安全技術(shù)，比例達32.38%，158家；第三位是條碼技術(shù)，比例達28.48%，139家。由此可見，無線網(wǎng)絡(luò)、手持終端、RFID技術(shù)等在醫(yī)院的應(yīng)用程度較低，但是發(fā)展前景良好。

（4） 可擴展性差。由于信息技術(shù)日新月益的發(fā)展，原有的停留在局域網(wǎng)、單機版、簡單化時代的技術(shù)架構(gòu)和設(shè)計理念已經(jīng)落伍，很難適應(yīng)今天的互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和智能化新時代的技術(shù)要求。而伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展，新的醫(yī)療健康需求不斷增加，對大部分現(xiàn)有系統(tǒng)進行局部優(yōu)化和改造對適應(yīng)新時代的技術(shù)要求已經(jīng)無濟于事，難以滿足未來醫(yī)療健康信息化開放性和可持續(xù)發(fā)展的根本要求。

醫(yī)院信息化雖然取得了很大成績，但是醫(yī)療機構(gòu)之間發(fā)展不平衡，只有少數(shù)具備數(shù)字化醫(yī)院基礎(chǔ)的在向醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)支撐的智能化醫(yī)院方向發(fā)展。因此，無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)院的發(fā)展空間很大，同時醫(yī)院也需要高新技術(shù)來促進醫(yī)院的管理智能化決策、臨床智能化決策和患者智能化服務(wù)。

3 我國在數(shù)字化醫(yī)院應(yīng)用云計算技術(shù)的對策

適用于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的云計算技術(shù)，是實現(xiàn)數(shù)字醫(yī)院醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)健，一方面，高清晰度的醫(yī)學影像對數(shù)據(jù)存儲和處理能力的要求很高；另一方面，數(shù)字醫(yī)院中人、財、物種類繁多、關(guān)系復雜、處理方式各異，對眾多種類信息的高效處理也提出了很高的要求。所有這些信息的存儲和處理均需要適宜的存儲和處理解決方案，云計算是一種必然的選擇，具體如下：

（1） 在醫(yī)療健康信息的采集、傳輸、存儲、處理、告警及分析中應(yīng)用云服務(wù)技術(shù)

醫(yī)療健康采集的信息，定期和突發(fā)地傳輸?shù)结t(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云平臺存儲與監(jiān)控服務(wù)節(jié)點，這些信息需要及時地分析處理，識別出其中可能告警的模式，然后相關(guān)的信息會被存儲到醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云存儲系統(tǒng)中，以便后期調(diào)取分析；由于各類疾病種類繁多，需要不同的系統(tǒng)來分析處理，因而需要在各種不同的平臺上提供服務(wù)支持，這就需要基于云計算服務(wù)的方式進行處理。

（2） 運用云協(xié)同技術(shù)實施高清醫(yī)學影像、視頻、聲音、體征信息等的交互式協(xié)同

數(shù)字醫(yī)院需要醫(yī)、患與云服務(wù)端協(xié)同交互式的工作。患者病情變化需要救治時，醫(yī)護人員需要及時趕到，并根據(jù)病情變化準備救治方案。在需要通過遠程診療支持指導緊急救治時，把手術(shù)狀況和救治情況傳送給支援的專家。在需要轉(zhuǎn)院救治時，患者被運輸?shù)侥康尼t(yī)院的過程中也能接受急救專家的指導救治，患者病情的變化能被監(jiān)控并被實施相應(yīng)的急救措施，所有這些協(xié)同都在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云平臺服務(wù)系統(tǒng)的支持下完成。

（3） 運用云服務(wù)技術(shù)實現(xiàn)醫(yī)學多應(yīng)用信息處理支撐與調(diào)度

在數(shù)字醫(yī)院中，服務(wù)的內(nèi)容隨著疾病的不同，患者人群的不同而多種多樣。單一的服務(wù)絕對無法滿足這種多樣性的需求。而多樣性的服務(wù)是無法簡單的由一個龐大的單一服務(wù)系統(tǒng)所提供，這在技術(shù)上存在很多問題，在服務(wù)演進上也存在局限。在基于云計算的醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云平臺服務(wù)系統(tǒng)中，可以有很好的技術(shù)體系和服務(wù)手段，使得面向多樣化需求而開發(fā)的不同的服務(wù)子系統(tǒng)能被非常有機有效地集成在云服務(wù)平臺中，并滿足服務(wù)不斷演進的要求。通過云平臺支撐的調(diào)度技術(shù)可以有效的保證服務(wù)質(zhì)量。

（4） 運用云服務(wù)技術(shù)保證醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云平臺中個人健康信息的安全保密

患者的信息被存放在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云平臺中，但不同醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)生也應(yīng)當能通過信息交換服務(wù)訪問到患者的信息，為其提供相應(yīng)的醫(yī)療服務(wù)。但另一方面，如果不加限制地允許醫(yī)療機構(gòu)訪問患者的信息，則可能導致患者信息被非法傳播，患者隱私泄露，甚至會給患者造成嚴重的損害。

同時，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)云平臺的管理者如果能不受限制地訪問到患者的信息，這將成為患者隱私信息泄露的重要威脅。如何提供一套行之有效的患者信息保護方法，既能保證患者隱私信息的完全保護，避免被惡意利用，又能保證患者信息的共享仍是直接有效的，還能使患者信息中那些非隱私化的信息能夠被合理獲得用于支持數(shù)字醫(yī)院和社區(qū)健康服務(wù)。其中蘊含的關(guān)鍵后臺支持技術(shù)包括：云服務(wù)平臺中的信息加密問題，海量數(shù)據(jù)共享中的隱私保護問題，云服務(wù)平臺上的數(shù)據(jù)訪問控制機制等。

4 云計算技術(shù)是我國數(shù)字化醫(yī)院發(fā)展的必然抉擇

全面建設(shè)數(shù)字化醫(yī)院對于我國的大部分醫(yī)院來講仍存在不少困難，但數(shù)字化醫(yī)院是醫(yī)院現(xiàn)代建設(shè)的必然發(fā)展趨勢。計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)字化醫(yī)院的建設(shè)提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，數(shù)字化醫(yī)院的實現(xiàn)將打破醫(yī)院的圍墻，使醫(yī)院從醫(yī)療型向保健醫(yī)療型擴展，從點向面輻射，向社區(qū)延伸，從而為中國老百姓提供更加全面基礎(chǔ)的醫(yī)療保健服務(wù)，是體現(xiàn)一個國家發(fā)達程度的標志之一。

數(shù)字化醫(yī)院順應(yīng)了我國現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的新趨勢。醫(yī)院的數(shù)字化建設(shè)應(yīng)緊緊圍繞醫(yī)療服務(wù)體制改革、醫(yī)院改革和醫(yī)療保險制度改革三大主題，以適應(yīng)人民日益增長的醫(yī)療服務(wù)需求，全面提高醫(yī)院管理水平和整體競爭能力為根本目的。數(shù)字化醫(yī)院系統(tǒng)是醫(yī)院業(yè)務(wù)軟件、數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)平臺所組成的三位一體的綜合信息系統(tǒng)，數(shù)字化醫(yī)院工程有助于醫(yī)院實現(xiàn)資源整合、流程優(yōu)化、降低運行成本、提高服務(wù)質(zhì)量、工作效率和管理水平。

數(shù)字化醫(yī)院是醫(yī)院現(xiàn)代化的必由之路，醫(yī)院只有充分利用數(shù)字信息技術(shù)，才能解放勞動力，使其在激烈的市場競爭中取得成功。醫(yī)院通過數(shù)字化建設(shè)將加快醫(yī)療、管理、服務(wù)、體制等各方面的創(chuàng)新。

5 結(jié) 語

總之，數(shù)字化醫(yī)院的建設(shè)觸動管理理念，變革醫(yī)院流程、機構(gòu)等生產(chǎn)關(guān)系，促使醫(yī)療活動和服務(wù)活動從形式到內(nèi)容上發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化，競爭態(tài)勢、市場結(jié)構(gòu)、醫(yī)療行業(yè)結(jié)構(gòu)、醫(yī)院結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和管理模式等也隨之發(fā)生一場革命性的變革，它的實現(xiàn)將是醫(yī)院發(fā)展的重大突破。

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