云計算技術在醫院的信息化建設中的應用研究

侯佳音，史淳樵

（同濟大學 附屬第十人民醫院，上海　200072）

云計算技術在醫院的信息化建設中的應用研究

侯佳音，史淳樵

（同濟大學 附屬第十人民醫院，上海200072）

文中對醫院的信息化建設的云計算技術進行了充分論證和研究，提出了云計算在醫療信息領域方面應用的實施方案和風險評估，對應用云計算后的信息管理系統的性能運轉情況進行了分析，給出了一定的實現方法和模式，在經過多方論證的基礎上，通過醫院的具體云存儲數據中心的應用，論述了實現方案。同時，本文也對醫院信息管理系統經過云計算處理后的不足和困難給出了自己的看法，指出了云計算處理后的應用意義，即高性能、統一的維護和配置管理、高擴展性和開放式的歸檔設計。

云計算技術；醫院信息化系統；云存儲；方案設計

隨著計算機技術的不斷發展和壯大，關于云技術計算的討論和應用也是日趨成熟［1］，云計算技術在國外已經發展到一定規模了，它充分地運用到了軍用和民用兩大方面，帶來了前所未有的電子技術新革命，但是在國內，云計算還不是很成熟，僅僅在某些安全領域有應用，而在民用領域，主要還是各種云存儲技術應用規模比較大。在我國對醫院的領域進行改革的規劃中，信息技術的應用和安全已經成為其中不可或缺的重要一環，是國家“四梁八柱”計劃中的一個重要技術支撐［2］。云計算技術已經成為各個行業專家與學者討論的一大熱點問題，特別是在醫療信息領域上，如何有效的利用云計算、云存儲等技術在醫院已建立的信息管理系統的基礎上重新設計，使得信息管理系統更加智能，更加以患者利益為核心，這也體現了我國醫療信息領域改革的“以人為本”觀念［3］。本文一大核心就是如何云計算技術與醫院信息化的有機結合，分析論證其可行性和實際操作起來的諸多問題。

1　云計算服務模式與部署方式

從相關文獻和理論出發將云計算歸納為這樣的一種技術，即以用戶需求為導向提供的一種虛擬化的資源共享模型和形態，并且其具有可調節性，由服務器，存儲和網絡與應用軟件等組分組成，它的核心就是資源庫，用戶在連接互聯網的前提下，有任何需求只要向云端服務器輸入指令，數據庫就會作出相應的反饋，通過用戶客戶端實現響應，這就形成了一種網絡化的傳輸分布方式。

云計算信息系統中的服務模式主要可以描述為三層服務模式［4］，即SaaS、Paas、IaaS，這些層次不同的平臺機制共同支撐起整個云技術體系服務。

1）SaaS，即軟件服務一體化，這種服務的運行機制是將所有軟件與應用均集成在云端，用戶根據需求在云端通過互聯網實現下載和獲取，其中，在運行過程中，由云服務廠商統一部署，負責硬件和軟件的維護和更新，這種模式的優點是用戶可以節省大量的時間和成本來直接根據自身的需求定制服務，對于節省成本和硬件維護等有很大優勢。這種模式目前已經成為互聯網有效運營機制的核心組成部分。

2）Paas，即平臺服務一體化，這種模式運行原理是服務器開發商將開發環境，服務器平臺和一定的計算環境作為一種服務來提供給用戶，程序應用開發者可以通過這種搭設好的平臺進行自己的應用開發，只需要通過互聯網連接至云端即可，大大節省了硬件成本，且可以通過平臺提供的大量附加功能來對自己的應用進行私人訂制。

3）IaaS，即基礎設施與與服務一體化，這種模式的運行原理是云計算的開發者或提供商直接在云端提供一種虛擬的可操作的硬件設備，如存儲設備，計算設備等，用戶只需要通過互聯網進入虛擬平臺，即可直接進行相應的計算和開發，從而節省了大量的成本進行硬件的購買和維護，這是一種高效而又先進的運行模式。三層服務模式如圖1所示。

圖1　三層服務模式示意圖Fig.1　Schematic diagram of the three-tier service model

在云計算的整個系統中，存在著3種部署方式，這3種方式實質上是將云計算技術分割為3個模塊，即公有云，私有云和混合云。在實際應用中，上述提到的三層服務模式和部署方式中的3個模塊都必須有一定體現［5］，才能算作真正的云端開發技術。

2　云計算技術與醫院信息化結合的應用研究

2.1通過云計算實現醫院信息化的可行性分析

主要通過兩個層面來論述，即外部架構層面和內部層次結構。醫院作為與人民生活息息相關的場所，不僅承擔者病患的治療，還肩負內部人員有效管理，溝通協調，辦公的自動化和人才的輔助培養和實習等責任，隨著醫療觀念的深入，負責這些功能的各個服務器成本維護已經很高，而且缺少專門的信息化人才，使得醫院不得不購買和更新設備來保障日常運轉。而云計算卻能通過虛擬化的服務進行各設備的運轉溝通。

外部架構層面上，云服務廠商實際提供的是一套虛擬化的基礎服務設施，企業或者用戶可以根據自己的需求在云端完成資源的整合和動態管理，這就保證了信息的整合發展。內部架構方面，其實是上面提到的三層服務模式和三個模塊的重新構造，這種組合方式保證了信息的安全性和可靠性。圖2說明了云計算內部的實際結構模型圖。

圖2　云計算體系內部架構模型圖Fig.2　Cloud computing system internal structure model diagram

2.2云計算技術在從服務器和存儲設備中心的應用

思路和想法是將醫院原有的可用的服務器和存儲設備等進行虛擬化，搭建服務器和存儲設備的一體化云平臺中心，這里有兩種途徑可以考慮和遵循［6］，第一個是將高配置的服務器進行分割虛擬化，即將原來的單個高配進行虛擬切分成若干個具有特定功能的小的服務器；另一個途徑就是將原來的低配獨立的服務器進行資源整合，虛擬成一個龐大的服務器群，可以實現更強大的功能。

用到的一個核心技術就是虛擬化的應用，在服務器層面上的理解就是IAAS基礎設施的應用，虛擬化的對象主要是CPU，內存和IO。其中CPU的虛擬化就是講物理的CPU虛擬成一個或者若干個處理器，它們之間在云端是相互獨立和互不影響的。內存的虛擬就是實行分割或整合，在云端統一管理和調配。IO的虛擬化其實是將實際設備進行統一管理，滿足不同的訪問請求。

在實際操作過程中，一般會將多個服務器在云端實現資源整合并通過相應的軟件進行統一管理，后端會與虛擬化的存儲設備相關聯，實現云端的隨時調取的空間分配。這就保證了當有一個訪問請求時，一個服務期出現宕機情況，其余閑置的可以隨時進行命令處理。存儲端的架構一般采用的是SAN結構，這種架構的優勢是能最大化的保證虛擬架構的功能，講各個虛擬機的文件統一進行存放在云端平臺，可以隨時調取和使用，還可以進行軟件端的動態資源管理和整合備份，圖3所示為服務器和存儲虛擬化的平臺模型圖。

這種對于服務器和存儲虛擬化的云端平臺在實際工作運行中有很大的優勢，如可以節省大量空間、進行資源的合理整合和統一分配和實時在線遷移。對于醫院的醫療信息化具有積極的意義。

圖3　服務器、存儲虛擬化的平臺模型圖Fig.3　Servers，storage virtualization platform model diagram

2.3桌面終端的虛擬化云計算現狀與實施方案

桌面的云終端技術發展是多種因素下促進的，主要歸結為兩方面［7］，一方面就是醫院的信息維護人員的工作需求，他們需要面臨不同的服務器架構，復雜的用戶需求和對多種操作系統地熟悉和掌握等因素；另一方面，醫院的負責人的需求，他們需要隨時隨地處理問題，需要在移動端有信息保證。

對于桌面的云終端技術來說，是發展最成熟也是最具有活力的方案，這個對于醫院來說也比較容易接受和吸收，這個技術的核心原理就是實現服務器和存儲設備的云端開發和桌面化，主要依托的是后臺的硬件設備的“云”化，這個平臺的搭建主要由基礎設施層，虛擬化層和云管理層構成。當平臺搭建完成，在PC端和移動端通過各種定制的客戶端（如：Citrix、Vmware、Hyper-V等）進行登錄使用和云端同步，而后臺的云存儲采取特殊加密的措施，保證了信息的安全性。

目前采取使用的最廣泛的技術就是VDI虛擬桌面技術，其采取的是多臺服務器并行或者刀片服務器做n+1的冗余配置，存儲方面是通過聯接兩臺存儲做一個虛擬化的調整和平衡，用戶可以隨時隨地通過云端的客戶端進行登錄操作和存儲使用操作，圖4給出了云桌面終端的模型示意圖。

云終端改革性創新帶來的優勢顯而易見，總體而言，具有諸如安全性高、資源利用率高、故障率較低、技術門檻較低和對網絡質量要求一般等好處，對于促進醫院的醫療信息化改革具有很重要的意義，還可能實現多所醫院或者區域化的聯合信息交流，為綜合化，跨區域化的醫療信息傳遞提供了保障。

圖4　云桌面的終端模型示意圖Fig.4　Terminal schematic model of cloud desktop

2.4區域醫療基礎架構云服務平臺的實施方案

通過對服務器、存儲設備等云平臺虛擬化搭建和云桌面終端的技術突破后，區域化的醫療信息服務平臺也就可以實現了，它指的是以區域為核心構建云服務平臺數據資源中心。這樣就可以將區域內各家醫療信息部門的數據進行云端共享，豐富醫院的信息獲取渠道和有利于病人跨區域的基礎治療。同時還可以提供衛生監督職能部門和家庭用戶的信息共享和查詢功能，大大提高了醫療行為的有效性和針對性。

云計算方案的系統應用的高級別就是區域的聯動一體化，它包括了上述提到的IAAS，PAAS，SAAS等三層服務模式，基本運作機制是云平臺負責建立一個IAAS數據中心［8］，將各種服務器，存儲相關設備及網絡資源進行整個和管理并統一歸置于一個資源池中，在這個數據中心的基礎上構件醫療業務所必需的SAAS服務計算云軟件，最后就形成了以PAAS與計算平臺為中心的架構。通過這個資源平臺，可以實現個人，醫院，企業和衛生管理部門的聯動機制，使得醫療系統達到行業內資源共享，實時更新的高效訪問平臺。圖5給出了區域醫療云服務平臺功能的模塊設計圖。

對于醫院方面來說，通過這個資源共享信息化平臺，可以快速獲取臨床就診的患者的資料，以便更好地切入治療，而衛生管理部門也可以對轄區內的醫院進行有效的信息監督并做好相應的疾病預防工作，居民個人也可以隨時掌握自己的病歷資料，節省就診支出，可以說，這是一個全方位，立體化的云平臺，實現了信息的有效利用。圖6給出了區域醫療架構圖。

圖5　區域醫療云服務平臺功能的模塊設計圖Fig.5　Regional medical cloud services platform capable module design

2.5云存儲中心建設的實施方案研究

云存儲中心作為醫院的核心資料庫，它的建立對于整個信息化建設有著非常重要的意義，其具有四個方面的優勢，即高性能，統一的維護和配置管理，高擴展性和開放式的歸檔設計等特點，方便了醫護人員來進行診斷治療等行為，而且在互聯網環境下可以隨時隨地訪問庫資料，進行數據的讀寫和更新，在具體實施方案中，主要由以下幾個步驟組成：

1）配置高性能的磁盤和大容量低能耗的磁盤，建立核心存儲機制，并進行云端虛擬化管理；

2）為各種必要的應用提供云端的服務，將HIS、PASS等系統納入SAN架構；

3）將醫院的原始存儲資料進行云端遷移，并遵循在線，近線和離線的優先策略選擇權進行，做好歸檔設計，形成歷史資料的歸檔池；

4）做好數據保護工作，在建立云存儲平臺上應該注重數據的有效性和完整性，最好是形成三數據中心；

5）數據檢索的實現，云計算的核心技術可以提供任意時刻和任意數據的調閱和檢索；

總之，遵循以上的步驟扎實推進云存儲中心的網絡化和信息化，對HIS和PACS等業務提供可靠的支撐，這樣未來的數據擴展便可以輕松在云端進行。圖7說講明了建立云存儲中心的規劃圖。

3　結束語

文中充分論證了利用目前最先進的云計算技術對醫院的醫療信息系統進行網絡信息化改造的意義和可行性，提出利用云計算核心技術將存儲器，服務器和桌面客戶端等進行充分虛擬化改造，并對每一項具體改造方案提出了自己的構想和方案分析，總結了改造化后的信息系統對于整個行業的推動型變革的意義所在。

我國的醫療領域改革推行以來，信息化的改造已經成為了行業共識，利用好最先進的技術就可以有效節約成本，使資源得到充分的利用，更加便于管理和監督，但是，目前還存在著一些問題，主要是云計算技術并沒有發展到很成熟的形態，在安全性能方面還存在一定漏洞和風險，如何在實際運行中管控風險應當成為醫院信息化改造的下一個重大課題。

圖6　區域醫療架構圖Fig.6　Regional medical chart

圖7　云存儲中心的建設相關規劃圖Fig.7　Cloud storage center construction related plans

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Application of cloud computing technologies in information technology of hospitals

HOU Jia-yin，SHI Chun-qiao
（Tenth People’s Hospital Affiliated to Tongji University，Shanghai 200072，China）

This article on cloud computing technology hospital information management system was adequate demonstration and research，the implementation plan and risk assessment of cloud computing applications in the field of medical information on the performance of the functioning of the application after the cloud information management system was analysis，given the realization of certain methods and models，after a multidisciplinary basis，through the application of specific cloud storage data center hospital，discusses the implementation.Meanwhile，the paper also on the hospital information management system has been treated less cloud and gives his views on the difficulties pointed out the significance of cloud computing application processing，namely high performance，unified maintenance and configuration management，high scalability and open archiving design.

cloud computing；hospital information system；cloud storage；design

TM933.4

A

1674－6236（2016）05-0035-05

2015-04-07稿件編號：201504055

侯佳音（1985—），女，江蘇贛榆人，初級工程師。研究方向：研究數據庫、醫院信息化建設、數字化醫療。