云計算技術下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺構建研究

高穎

摘 要：隨著信息技術的進步，云計算的發(fā)展為醫(yī)療行業(yè)帶來了新的生機。為了消除醫(yī)療信息孤島，進一步開發(fā)醫(yī)療資源，提出了云計算技術下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺構建模型。分析將云計算應用于醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢，設計了平臺的基礎架構模型，并對平臺各功能層進行詳細闡述，最后對運行機制展開探討，為醫(yī)療大數(shù)據(jù)的采集、管理與分析、服務共享提供支持，旨在提供更靈活的信息共享方式和更高效的數(shù)據(jù)分析方法，為改進醫(yī)療信息共享模式，發(fā)展醫(yī)療大數(shù)據(jù)應用提供新思路。

關鍵詞：云計算；醫(yī)療信息；大數(shù)據(jù)

0 引言

醫(yī)療大數(shù)據(jù)是指在醫(yī)療過程中產生的海量數(shù)據(jù)，具有規(guī)模大、產生速度快、結構多樣化、數(shù)據(jù)價值高但價值密度低等特點，主要來源于各類數(shù)字化醫(yī)療儀器設備產生的相關醫(yī)療數(shù)據(jù)，臨床診療信息系統(tǒng)所產生的醫(yī)療數(shù)據(jù)，各類運營支持系統(tǒng)產生的醫(yī)院運營數(shù)據(jù)等。2014年是中國互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療元年，從這一年起，互聯(lián)網(wǎng)進入醫(yī)藥市場并逐漸發(fā)展成為移動醫(yī)療產業(yè)鏈[1]。本文運用云計算原理與特點，提出云計算技術下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺。該平臺具有安全穩(wěn)固的大數(shù)據(jù)存儲中心，能增強數(shù)據(jù)存儲安全性。并且，可實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的云端存儲與交互共享，保障數(shù)據(jù)的安全性與平臺的穩(wěn)定性，優(yōu)化醫(yī)療信息共享機制，提高醫(yī)療資源利用率。

1 利用云計算構建醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的優(yōu)勢

1.1 增強數(shù)據(jù)存儲安全性

醫(yī)療數(shù)據(jù)來源廣泛且信息量大，云計算的出現(xiàn)可以大大提高數(shù)據(jù)存儲的安全性。數(shù)據(jù)和資料無須全部保存在終端電腦，而是保存在網(wǎng)絡中的集群服務器內。一方面，可以完全避免本地存儲所帶來的病毒攻擊、設備故障等問題而造成的數(shù)據(jù)丟失和外泄。而且，數(shù)據(jù)一旦通過云賬戶保存在云端，數(shù)據(jù)的管理將由各大云計算服務商負責，這些服務商配備專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲中心，承擔云計算的運算能力和存儲空間的維護工作等[2]。

1.2 優(yōu)化醫(yī)療信息共享機制

我國信息化起步較晚，如今，醫(yī)療信息化的需求與目前信息化水平之間形成了巨大的矛盾。雖然部分醫(yī)院已經(jīng)建立了HIS（Hospital Information System）系統(tǒng)，但由于沒有形成成熟的行業(yè)規(guī)定，導致各醫(yī)院各自為營，信息資源相對孤立。云計算通用性和擴展性強，降低了對各個系統(tǒng)的硬件結構及計算能力的要求，在各個系統(tǒng)間搭建起互通的橋梁。運用云計算搭建醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與部署，進行深層次數(shù)據(jù)分析與挖掘，實現(xiàn)醫(yī)療大數(shù)據(jù)的充分整合與共享利用。

1.3 提高醫(yī)療資源利用率

由于醫(yī)療資源配備不合理，大量資源重復建設以及部分資源空閑等問題導致醫(yī)療資源利用情況不盡樂觀。云計算將軟硬件資源統(tǒng)一集中于資源池中，因此，不同醫(yī)療機構間可以進行實時傳輸，避免了重復組織信息造成的資源浪費和空間冗余，以最小的空間占有實現(xiàn)了最大化的存儲與組織。一旦成功架構醫(yī)療大數(shù)據(jù)云服務平臺，醫(yī)院之間進行實時數(shù)據(jù)資源交互，可以在不降低甚至提高醫(yī)療水平的前提下縮短醫(yī)療時間，提升診療質量，提高資源利用率。

2 云計算技術下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺架構模型

2.1 物理資源層

物理資源層是醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的基礎層，包含計算資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡資源池等資源池，完成原始數(shù)據(jù)的采集工作，支持基礎設施服務，它從根本上決定了醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺提供服務的范圍、能力及數(shù)據(jù)平臺信息共享的程度。物理資源層運用虛擬化技術，達到主機虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡虛擬化等目的，有效滿足彈性需求和按需服務，提高性能利用率。保證最大程度化利用資源和最高質量的網(wǎng)絡服務，實現(xiàn)低成本和高效益。

2.2 云平臺管理層

云平臺管理層是醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的核心，提供軟件開發(fā)集成套件和API等環(huán)境，具有多線程web程序運行、資源部署分配等功能，并配以安全防護機制、隱私保護協(xié)議等，提供開發(fā)、運行、管理、控制的網(wǎng)絡環(huán)境。資源部署分配基于高度經(jīng)濟性和資源效益性的原則，對得到的資源進行高度模塊化，根據(jù)不同顆粒度進行資源描述，分布存儲于多個網(wǎng)絡節(jié)點中，實現(xiàn)資源的統(tǒng)一調配和集成部署。云計算提供安全可靠的防護機制，運用安全加固、防病毒控件等手段對服務器進行安全管理，運用數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)備份、加密存儲、保護傳輸?shù)确绞綄?shù)據(jù)進行安全管理，運用防入侵管理、安全域管理等進行網(wǎng)絡安全維護。

2.3 軟件應用層

軟件應用層是醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺服務于各需求方的途徑。軟件應用層提供各種軟件服務、服務說明、醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺界面等。用戶通過云賬號即可訪問平臺，通過web軟件獲取所需服務。醫(yī)院可抓取所需資源、通過各種算法進行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，獲取有關資料進行診斷和科研。制藥行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)通過運行項目管理軟件，在一定權限設置下可以在大數(shù)據(jù)平臺上訪問公開數(shù)據(jù)庫獲得脫敏數(shù)據(jù)。用戶可通過個人健康管理軟件登錄面向個人的隱私數(shù)據(jù)庫獲得電子健康檔案。

2.4 服務交互層

服務交互層是用戶在醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺上獲取信息的窗口。包括用戶接口、按需付費配置等，提供用戶管理和訪問權限控制。云計算通過按需訪問可配置共享資源池的服務，給用戶快速提供最低的分析與交互成本，通過整合分布式資源，搭建應對多種服務要求的處理分析環(huán)境，滿足用戶個性化要求[3]。用戶訪問云端服務器，訪問接口接收用戶請求，調用分析工具，分析工具根據(jù)智能處理模塊從數(shù)據(jù)庫中調用資源，并為用戶搭建服務環(huán)境。

3 云計算技術下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的運行機制

3.1 醫(yī)療數(shù)據(jù)采集機制

本平臺采用信息轉錄、識別抓取等方式采集數(shù)據(jù)。平臺采用基于XML的簡單對象訪問協(xié)議等接口直接訪問到各個系統(tǒng)相應的信息存儲區(qū)，并轉存到系統(tǒng)中，快速采集數(shù)據(jù)，并配以OCR識別設備，將傳統(tǒng)的非結構化數(shù)據(jù)轉換，形成分布式文檔傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心系統(tǒng)。通過建立完善的醫(yī)療數(shù)據(jù)采集機制，可以保證數(shù)據(jù)來源的可靠和全面，提高平臺資源客觀性。

3.2 信息資源管理與分析機制

云計算對資源共享且高效利用的特點，可以實現(xiàn)系統(tǒng)管理維護與服務使用的解耦[4]。醫(yī)療大數(shù)據(jù)云平臺基于云計算技術采用集成化管理的思想，分布存儲數(shù)據(jù)、統(tǒng)一部署資源，形成醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺共建資源共享的機制。為了對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗、特征提取等預處理任務，醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺通過關聯(lián)分析對資源進行優(yōu)化整合，提供樸素貝葉斯、K近鄰等方法對獲取的資源進行分類，提供K均值聚類法、層次聚類法進行聚類分析，以滿足不同用戶的個性化服務需求。

3.3 服務共享機制

醫(yī)療大數(shù)據(jù)云平臺提供一站式自助服務，由于平臺不斷對資源進行優(yōu)化整合，因此用戶只需通過統(tǒng)一界面即可快速獲取資源，簡化了操作流程。用戶看到的是統(tǒng)一的界面，而不需要關心平臺的運作過程與支撐技術，在窗口按需檢索即可獲取內容。針對于不同用戶，界面建設不同的服務窗口。此外，云計算還可以實現(xiàn)同一資源在不同設備上的獲取與利用，使數(shù)據(jù)充分共享。

4 結語

云計算是一種網(wǎng)絡資源共享利用模式，通過網(wǎng)絡按需訪問結構化的計算資源共享池可以方便快捷地獲得所需要的信息和資源，利用云計算技術的原理和特點可以有效改善目前醫(yī)療行業(yè)數(shù)據(jù)繁雜、利用率低等問題。基于云計算的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺采用虛擬化技術、集約化管理思想避免空間資源重復建設，有利于打破數(shù)據(jù)交互壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)重組利用，進行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，以期得到更多信息資源與結論，促進信息資源利用與共享，給科學研究提供數(shù)據(jù)支持、促進醫(yī)療產業(yè)升級，提高醫(yī)療資源利用率。

參考文獻

[1]朱勁松.互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療模式：內涵與系統(tǒng)架構[J].中國醫(yī)院管理，2016，36（1）：28-40.

[2]孫世強，劉甲學.“云計算”環(huán)境下的網(wǎng)絡信息資源開發(fā)與利用研究[J].現(xiàn)代情報，2011，31（5）：76-78.

[3]林闖，蘇文博，孟坤，等.云計算安全：架構、機制與模型評價[J].計算機學報，2013，36（9）：1765-1784.

[4]胡新平，張志美，董建成.基于云計算理念與技術的醫(yī)療信息化.醫(yī)學信息學雜志，2010，31（3）：6-9.

（作者單位：河海大學商學院）