基于區域云平臺抗菌藥物醫療信息系統

王一敏 梁治鋼

【摘要】 利用云計算技術，在區域抗菌藥物平臺中的智慧中心對平臺抗菌藥物的數據進行分析和挖掘，獲得各個醫療機構抗菌藥物潛在的規律和趨勢，逐漸建立抗菌藥物智慧中心知識庫。不斷的根據規則自主學習并往更新知識庫，分析某個地區抗菌藥物的使用情況，能夠將結果反饋給相應的醫療機構和醫療監管部門，從而更有效地提升醫療質量。

【關鍵詞】 云計算 數據挖掘 抗菌藥物 知識庫 平臺架構

近些年隨著我國經濟的快速發展，衛生醫療事業也得到了發展迅猛，但醫療資源的分布卻不均衡，有80%以上的醫療資源集中在城市，農村人口僅享有不到20%的醫療資源，基層衛生機構醫療資源配置不盡人意[1]。信息化技術的不斷發展，使得計算機網絡、軟件、硬件等技術的也不斷應用到國家衛生各部門、醫院及基層醫療事業單位中。區域云平臺系統在近幾年廣泛被應用到了醫療行業，區域云平臺醫療信息系統是指在一定區域范圍內， 運用信息技術， 為患者、醫護人員、醫療協同機構和衛生監管部門提供以各種形式數據的業務信息平臺[2]，從而實現區域內醫療信息、醫療服務、醫療資源的共享協同。

區域云平臺醫療系統中抗菌藥物合理使用將是未來抗菌藥物使用的一個發展方向。

一、抗菌藥物信息平臺設計目的

目前我國醫院抗菌藥物濫用情況依然比較嚴重，抗菌藥物的合理使用是多年來一致關注的問題，國家通過不斷的改革來降低抗菌藥物使用率，雖然取得了一定的效果，但是跟國際醫院抗菌藥使用率為30%的數據相比，我們還需要采取更多的措施來改進，廣譜高價抗菌藥物使用比例逐年上升過快，廉價抗菌藥物使用頻度大幅度減少[3]。因此，對醫生的用藥習慣和規則進行分析是降低使用頻度的趨勢。

由于大量的抗菌藥物醫療數據來自于物理位置分散、管理形式自治、數據模式上異構的多種數字化醫療軟件，例如HIS、合理用藥支持系統等。針對一個區域內不同醫院的抗菌藥物數據，每個醫院的數據都是各自獨立的，數據之間很難達到共享，如何實現海量異構、動態更新的抗菌藥物數據跨機構、跨地域共享與集成， 實現區域協同醫療， 是區域醫療信息共享與協同服務的首要問題，數據達到共享后可以將抗菌數據進行區域內二次分析和加工后，獲取到真正對自己有意義的數據，從而得到能夠解決問題的知識。

區域抗菌藥物平臺建設的必要性主要體現在以下幾個方面：

1、醫保政策的要求和發展趨勢將抗菌藥物的使用在一個區域內標準化，使得抗菌藥物使用更加合理化；

2、國家分級診療制度的建立對于區域抗菌藥物的知識庫建立有著至關重要的作用，通過達到抗菌藥物數據共享，使得病人的就診數據統一管理查詢，讓病人治療更加合理化和科學化，具有了針對性，從而降低了就醫成本，在地縣醫院也能夠得到三甲醫院大夫的診斷治療；

3、我省處于西部區域，醫院信息化的發展很不均衡，程度相差比較大。各地區和醫療機構的軟硬件、網絡帶寬等諸多因素的差異導致醫院信息系統（HIS）種類多樣，數據結構、業務覆蓋面也不盡相同。各個醫院的醫生對抗菌藥物的使用有著自己的標準和習慣，執行情況都不一樣。

4、由于國家近些年提倡藥品零差價的實施，對于將來藥品的使用有了嚴格的管理，醫院和醫生的利益將受到影響，從而導致對藥品的使用也有所改善，通過區域平臺系統使得基層醫院和大型醫院之間實現信息共享，改變區域內醫生的用藥習慣和用藥規則。

5、目前國家衛計委已經對于某些病種采用了數據統一采集和分析，這個已經是數據共享的一個重要發展模式，因此針對單病種來說，區域抗菌藥物的數據共享已經成為將來發展的趨勢。

6、近幾年云計算的快速發展，不少地區開始將云計算技術應用到醫療行業，優化醫療資源分配通過“云管理平臺”可實現大醫院的醫療資源與基層醫療機構之間的共享，提高基層區域醫療機構的醫療服務，但是對于抗菌藥物的使用現在還沒有一個統一的規范和使用標準。

二、基于云計算的抗菌藥物區域醫療信息平臺設計

2.1 總體架構

我省地處西北內陸，醫院信息化的發展不均衡，程度不一。各地市州醫療機構和醫療監管部門的軟硬件、網絡、以及歷史原因等諸多因素導致醫院HIS系統種類多樣、軟件供應廠家也各有不同，采用的數據庫、區域覆蓋面也不盡相同。因此，我們提出了一種基于云計算平臺的抗菌藥物區域醫療信息平臺，該平臺是云計算、互聯網、網頁服務和虛擬化等技術的綜合，同時租用現在的通信運營商的已有群組服務器、網絡以及存儲等設備，這種方式成本低，可靠性強，可行性大。該平臺提供了一個統一的數據中心來獲取不同地區患者的臨床抗菌藥物信息及患者健康檔案，同時與區域醫療智慧中心對接，進行抗菌藥物數據的挖掘分析，并即時將結果反饋給患者所在醫療機構及相關衛生醫療監管機構。

基于云計算的抗菌藥物區域醫療信息平臺的總體架構要能支持云計算服務模式下的多組織機構、多用戶使用、支持與各級醫療機構的集成、支持區域抗菌藥物信息共享，因此應該為該平臺建立一個綜合的、靈活的、安全的運行環境[3]。

圖1顯示的是該平臺的系統架構。

2.2 技術架構

區域級抗菌藥物平臺主要與區域內的醫療衛生專網進行連接，同時又通過內外網融合技術與Internet連接，這樣既實現在專網的通訊，又與Internet網相連，目前內外網的融合技術已經很成熟，通過防火墻進行IP過濾保障。同時區域抗菌藥物平臺還與省外醫療平臺實現對接，實現數據跨省共享，目前醫保政策的不斷完善改進實現數據跨區域已經成為可能。對于平臺之間互聯，因為國家對互聯網帶寬的發展提出了要求，因此在成本下降的同時，服務帶寬卻提高了。為了保證平臺的正常連接，系統正常運行，平臺與大型醫院之間接入信息平臺采用兩條不同的運營商的光纖并實現負載均衡，至少滿足50M的帶寬要求，市縣級醫院接入信息平臺帶寬應該在10 M以上[5]。圖2顯示的是該系統的網絡架構情況。

2.3 分析與設計

醫療信息平臺建設包括機房設施、網絡、存儲、服務器、安全、多媒體平臺和抗菌藥物智慧中心應用系統等。設計主備災備的數據中心，實現高可靠的信息共享服務；在數據中心內，采用先進的云計算技術來承載抗菌藥物區域醫療信息平臺業務，建設綠色、可擴展的抗菌藥物醫療數據中心平臺[4]。

平臺部署的系統分為不同的應用，例如電子病歷、影像/病理、病區醫生等應用系統，支持這些應用還有核心數據數據庫系統。為了保證數據的安全，平臺需要部署統一的數據安全、數據備份、關鍵服務器的快速恢復系統，因此必須滿足以下要求。

（1）數據中心的計算單元（應用服務器）必須高效、并且計算資源能進行靈活動態的調配；

（2）數據存儲系統，必須滿足高OLTP的數據庫應用，也要滿足大量醫療數據的快速存儲和快速的檢索查看。

（3）為了保證整個信息平臺的數據安全，必須滿足關鍵數據和重要數據的定期智能免手工的備份，對于關鍵的應用服務器和數據庫服務器，能夠做到在遇到嚴重的錯誤時，能進行快速恢復的能力。

（4）抗菌藥物智慧中心的主要功能是挖掘某個地區或者某個醫院患者的用藥習慣和醫生的治療規則，在設計上，充分考慮上述要求，需要采用相應的算法智能分析這些數據，最后通過分析得到抗菌藥物的使用情況，做出相應的修正，提高醫生的治療質量，降低患者的治療成本，從而真正解決看病貴，看病難的問題，充分利用有限的醫療資源，提高治療的準確率。

2.3.1 計算資源

當前服務器的發展趨勢是模塊化和集成化，從業務功能上區分，服務器主要分為數據類服務器和應用類服務器，根據醫療實際的系統部署，數據類服務器包括：數據庫服務器、數據倉庫和決策服務器、文檔服務器；應用類服務器包括：業務應用服務器、監管服務器、服務管理服務器、數據交換服務器、中間件服務器、數據中心管理服務器、防病毒服務器等。

信息平臺基于虛擬化平臺，可以采用組服務器提供虛擬化，基于虛擬化云平臺的HA、FT、熱遷移等特性來保障系統的可靠性，并簡化運維管理。

2.3.2虛擬化

通過服務器整合虛擬化方式，提供抗菌藥物信息平臺的應用服務，以實現高擴展性、高可靠性、高利用率。

1、虛擬化：資源抽象成共享資源池，上層操作系統與硬件緊耦合，操作系統從資源池中分配資源；2、引入虛擬化，實現服務器整合等；3、整合比與物理資源配置和業務性能要求有關，提高資源利用率；資源靈活調整包括：虛擬機資源（CPU、內存、磁盤）調整，基于虛擬機熱遷移衍生的多種資源調度策略，實現負載均衡或動態節能；故障快速恢復：虛擬機HA；4、統一部署維護管理：統一云平臺管理。

2.3.3數據庫服務器

為了實現信息平臺數據庫系統的高效和穩定性，建議使用雙機互備模式，通過負載均衡，最大程度的保證數據庫系統的連續性。由于需要數據庫服務器、文檔/影像存儲服務器、以及考慮未來數據倉庫服務器等，建議供配置2對（即4臺）雙機熱備的數據庫服務器。

2.3.4存儲

目前，整個存儲體系都由SSD、SAS、SATA盤組成，主存儲系統中采用自動分級存儲技術，實現數據的自動分級訪問。該技術根據數據的訪問頻度，自動分級存儲數據分級軟件能夠實現不同存儲介質間的數據縱向流動。例如，自動分層軟件可以根據策略將熱點數據盡可能分布在SSD介質上，將非熱點數據盡可能分布在SAS介質上，將較低訪問的數據盡可能分布在低速SAS介質上。該軟件可滿足企業對性能和容量的雙重需求，避免冷數據占用昂貴的存儲介質，降低系統總體投入。

數據分級存儲之所以重要，是因為它既能最大限度地滿足用戶需求，又可使存儲成本最小化。數據分級存儲的優點具體表現在：

1、減少總體存儲成本，不經常訪問的數據駐留在較低成本的存儲器中，可綜合發揮陣列的性能優勢與硬盤的成本優勢。

2、性能優化，分級存儲可使不同性價比的存儲設備發揮最大的綜合效益。

3、改善數據可用性，分級存儲把很少使用的歷史數據遷移到低成本存儲設備中，提高了在線數據的可用性，使磁盤的可用空間維持在系統要求的水平上。

2.3.5備份及歸檔

由于在數據中心處理區已構建了SAN存儲區域網絡，同時配置了NAS存儲用于影像數據的存儲，因此建議SAN存儲數據的備份也存儲在NAS存儲中，以一臺服務器作為備份主控服務器，并配置備份策略、管理備份存儲介質。各數據庫服務器則作為備份介質服務器，安裝備份軟件的數據庫代理，實現數據庫服務器上的數據的備份。如果需要，還可在其他服務器上安裝備份軟件的客戶端，實現文件系統的數據備份。

2.3.6支持 WEB、數據專網等多種網絡形式

數據中心對外接口既可以使專用的數字網絡，也可以是通用的 Internet 接口。通過 WEB 方式，可使用戶不受地理位置限制安全訪問所需數據內容。

2.3.7支持數據安全加密手段

醫療數據對安全性要求較高，通過數據安全加密手段，可有效阻隔非法用戶獲得數據，或者即便獲得數據片斷，也無法正常解讀，從而確保了病人信息安全。

三、結論

本文將云計算技術應用于抗菌藥物區域醫療信息平臺，展示了一個新穎的基于Web 服務的抗菌藥物區域醫療信息平臺。云計算為患者和各醫療機構的數據提供安全保障，不必再擔心病毒入侵和資料數據的丟失[6]。通過抗菌藥物智慧中心將共享抗菌信息智能分析，智能分析算法將分析好的數據存入到相應的知識庫中，保持對關鍵字的查詢，根據每個醫療機構的數據進行分析當前時間段內的抗菌藥物使用規則和習慣，通過對這些數據的分析和計算，可以對未來一段時期內抗菌藥物的情況做出預測，發現某種藥物或者某種疾病的抗菌藥物使用超出合理范圍比較大，給相應的醫療機構給出預警提醒，減少患者的抗菌藥物使用量，尤其對區域醫療的開展會提供有力的幫助。

實現大醫院與區域基層醫療機構之間醫療資源充分共享和高效協作，對于均衡醫療資源、提高基層醫院診療水平、提高醫療設備使用效率、提高醫療服務質量、降低醫療費用具有重要的意義。

通過這種知識服務，將醫療數據挖掘和數據倉庫充分利用起來，從而降低抗菌藥物的不合理使用，這也是醫療信息服務發展的必然趨勢。

參 考 文 獻

[1]安艷芳. 我國優質醫療資源分布特點與改善策略[J]. 中國衛生質量管理，2011，18（5） ： 111 - 113.

[2]周迎，曾凡，黃昊. 淺談云計算在醫療衛生信息化建設中的應用前景[J]. 中國醫學教育技術，2010，24（4）：350-354.

[3]吳國海，朱志會. 我院2010-2012年抗菌藥物使用情況分析[J]. 臨床合理用藥，2014，7（2）：59-60.

[4]楊宏橋，卜海兵. 基于本體的區域醫療信息系統設計[J].計算機工程，2009， 35（11）： 283–285.

[5]周莉莉， 唐慧. 基于省級平臺的臨床路徑知識庫共享平臺設計[J].中國醫院管理，2015，7（7）：29-31

[6]劉博，夏新，陳彥東. 基于云計算的區域健康服務平臺的研究與設計[J].醫療衛生裝備，2013（9）：41-43