臨床教學資源共享平臺的設計和構建

陳智勇 孫嘉

【摘要】針對目前醫學院校與各附屬醫院在資源交流渠道不通暢，大量的臨床教學資源無法給師生所用的問題，本文提出了基于云計算平臺的臨床教學資源集成方案，并根據此方案構建了一個臨床教學資源共享平臺。

【關鍵詞】云計算 臨床教學資源 共享

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）06-0121-02

一、問題的提出

隨著高等醫學院校的學生日益增多，而臨床資源卻保持相對穩定或只是略微增長，這直接導致了分配到每個學生的臨床教學資源明顯減少了，十幾個見習或實習生圍著一個病人的情況早已經見慣不怪了，這將對醫學教育的發展造成嚴重的阻礙。與之同時，我國眾多的高等醫學院校普遍存在與各直屬或非直屬附屬醫院在資源交流渠道不通暢，大量的臨床教學資源無法給師生所用。由于臨床教學資源不可能在短期內出現迅速的增長，如何充分利用好手頭上有限的臨床教學資源是我們當務之急需要解決的問題。為了能讓醫院臨床一線眾多的教學資源能為學校師生所用，整合兩校區及眾多附屬醫院的臨床教學資源，建設一個通用臨床教學資源平臺顯得尤其必要。

“十二五”、“十三五”期間 ，國家衛生部大力推進衛生系統信息工程建設 ，國內各大醫院基本先后已經建成相對完善的信息管理系統（HIS）[1]。由于各醫院信息管理系統建設和開發缺乏統一的標準，數據格式不一，難以有效進行共享。除此以外，基于數據安全性考慮，每個醫院的HIS系統基本上都是封閉獨立的。這些都給醫學院校師生充分利用這些一線臨床資源帶來了相當的不便。為了學校各個附屬醫院的臨床教學資源能讓學生得到充分的利用，我們通過利用目前比較流行的云計算和分布式系統技術，構建了一個臨床教學資源共享平臺。這個平臺在不改動各附屬醫院的網絡結構，對其豐富的一線臨床教學資源進行了一次整合，為學校的信息化教學提供有力的支撐和輔助。

二、研究思路

本項目研究采用技術支撐下的應用研究模式，即醫院臨床一線的眾多的教學資源能為學校師生所用。要實現這個目標，必須解決三個問題：如何構建安全可靠的數字化臨床教學資源采集網絡； 如何利用采集來的數據構建資源共享平臺；如何科學管理臨床教學信息及構建服務網絡。這三個問題互相影響和依存，解決好這三個問題，一個科學高效的臨床教學資源共享平臺也就建立起來了。

三、關鍵技術的實現

1.在各系統之間設置一個中間層

由于我校各附屬醫院信息系統的建設比較復雜，既有公司引進的也有自主研發的系統，這些系統的數據庫數據存放格式各不相同，為了使各數據庫的數據能夠互通，我們必須各數據庫之間設置一個“翻譯家”，專門負責把不同的數據格式“翻譯”為一種標準格式。通過設置一個中間層來提取局部數據源的數據信息以及相應的操作訪問調用參數[2]，最終實現集成所有數據庫的數據，為應用層的各項應用提供服務。

2.云計算平臺的搭建

云平臺具有擴展性強、規模超大、可用性高等特點[3]，對于高校來說，比較節省成本而可行的方案主要是采用虛擬化技術。虛擬化能對計算機硬件資源（處理器、內存、硬盤等）重新動態分配，提高硬件資源利用率，具有較高的性能和可擴展性。平臺依托廣東醫科大學相對完善的高性能服務器群及高速校園網絡， 從軟件到硬件，建立起一個私有云計算平臺。

3.數據挖掘技術

該數據挖掘技術的核心思想是將醫療領域大量的數據中挖掘出有用的數據為臨床教學服務。在醫療領域中存在大量病例和藥物相關的數據、實例的存在，可以通過在領域內構建立元數據集及臨床教學資源信息模型，將臨床教學資源數據與資源管理平臺中的數據相結合，挖掘出有用數據。

四、臨床教學資源共享平臺的搭建

1.構建安全可靠的數字化臨床教學資源采集網絡

（1）前端數據采集 利用各附屬醫院信息系統采集臨床數據，篩選出對臨床教學有用的數據，具體實施分以下兩個步驟：

1）用各附屬醫院信息系統采集臨床教學數據

在充分考慮保護病人的隱私的情況下，通過合理、巧妙地在各附屬醫院環境中或病人身上安置各種醫學攝像頭和傳感器，來獲取病人醫學生理信息及相關的手術信息，制作成詳盡的個人健康檔案，其中包括各階段病人的生理數據及醫生對此進行的治療手段。 這些都是臨床一線的高質量教學資源。

2）基于知識的醫療數據挖掘技術

隨著醫院信息系統的普遍建立，臨床教學得以積累了海量的數字化臨床數據，但并不是所有的數據都對臨床教學有用。我們需要通過有效分析、挖掘這些隱藏在這些數據中共同特征和規律，提取一些典型的醫療案例，為學生提供有用的臨床教學資源。

（2） 設計基于 WebService技術的中間層方案

為了解決學校眾多附屬醫院各自的信息管理系統的不同導致的兼容性問題，我們利用 WebService技術在共享平臺和各醫院信息系統之間設置一個中間層結構，使平臺通過這個中間層的接口透明地訪問這些異構的信息管理系統，從而實現了對這些異構信息系統資源的統一地調用和管理。其示意圖如下：

基于WebService技術的中間層邏輯上由查詢轉換器、模式轉換器、包裝器組成。用戶通過共享平臺進行數據的查詢先提交給查詢轉換器，查詢轉換器則根據預先設置的轉換規則將通用的查詢請求轉變為各異構信息管理系統獨有的查詢模式對各數據庫進行查詢，得到反饋回來的結果后統一轉換為共享平臺能識別的格式并根據需要將數據包傳送到共享平臺的云服務器上[4]。將各數據庫系統的有效數據轉換為XML元數據是由包裝器負責的，包裝器根據數據查詢需要，訪問相應的數據庫，通過這樣把各異構數據庫之間的差異屏蔽了。

2.構建基于云計算的臨床教學資源共享平臺

基于云計算構建的臨床教學資源平臺，必定會有以TB計算的海量數據通在網絡和服務器之間傳送。如何處理這些海量的資源信息數據是構建臨床教學資源共享平臺的重點和難點。當今流行的云計算平臺能很好地解決這個問題：在架構上，采用分層次的體系架構；數據處理上，云計算平臺調用整個架構的硬件資源對大量數據集進行處理、分析，為用戶提供高效的服務；在服務質量控制方面，采用服務水平協議和實時監測技術來保證教學資源的完整性和正確性[5]。

臨床教學資源共享平臺的架構分為兩層：總平臺與分平臺。總平臺充分利用云平臺帶來的硬件的優勢，大規模構建數據中心和基于 SAAS的應用系統，用以滿足學校和醫院共建共享資源庫的需要。分平臺按照單客戶端建設，可根據各單位的具體情況構建集群或者非集群系統。由于各附屬醫院都有自己的一套信息管理系統，為了避免資源的浪費，各附屬醫院原有的信息管理系統不做改變，可以繼續沿用。為了實現臨床教學資源數據的共建共享，必須建立一套大家認可的翻譯體制，制定通用翻譯語言，提供資源數據的轉換機構（即中間層結構）。考慮到臨床教學資源數據的巨大容量，資源數據提供在線和離線兩種上傳機制，根據網絡擁擠的情況智能決定以何種方式將資源數據共享至總平臺的數據中心。共享平臺的核心是如何建設總平臺，總平臺一方面為訪問者提供統一的訪問入口；另一方面要對眾多臨床教學資源進行有效管理和共享。

3.合理管理臨床教學資源及構建服務網絡

在采集了海量臨床教學資源并上傳存儲到共享平臺的數據中心之后，我們需要制定一種方法從這些海量數據中提取有效信息，從而構建面向臨床教學的服務來提高臨床教學質量。共享平臺有一個很關鍵的功能，需要為各異構的用戶終端提供“透明”的檢索和通信，以提高交互性。我們需要建設一個開放透明的龐大資源數據中心，讓各客戶端可以輕松檢索各種信息，充分利用云平臺帶來的便利性。建立分層賬戶管理，不同級別的賬戶給予不同的權限，完善共享平臺建設中的一系列管理問題。平臺支持多種類型終端訪問，用戶可以使用PC端或移動終端設備（如平板、手機等）隨時隨地很方便地進行學習和信息的查詢與處理。我們充分利用目前日漸成熟的 Web2.0 技術，使用戶在使用過程中實現最大范圍的交互體驗。

五、結束語

數字化臨床教學資源共享平臺的建立，能緩和高等醫學院校目前遇到的學生日益增多，而臨床教學資源相對較少的矛盾。同時，建立了臨床教學資源建設規范確保所存儲的資源的標準化，對解決臨床教學資源優化與共享等關鍵問題提供了一個很好的思路，達到了減少重復建 設，減低教學成本和提高學校的臨床教學質量的目的。

參考文獻：

[1] 莊秀麗，孫 波. 基于Web Service異構教育資源庫數據共享方案的研究與實現[J]. 電化教育研究，2003，（2）：47-50.

[2] 肖君，張永忠，陳祝華. 基于XML-RPC技術的分布式教育資源庫系統[J].計算機工程，2014，（20）：217-219.

[3]張家貴，曹哲新. 高職院校共享型專業教學資源庫建設研究[J]. 現代教育技術，2009，（7）：51-54.

[4] 現代遠程教育資源建設技術規范（試行） [EB/OL]. http：//www.cve.com.cn/biao_zhun_gui_ fan/jishuguifan.htm， 2000-05.

[5]鄭湃，崔立真，王海洋等.云計算環境下面向數據密集型應用的數據布局策略與方法[J].計算機學報，2015，（8）：1472-1480.

[6] 馬成志. 論遠程教育中多媒體教學資源的應用效果[J]. 鹽城工學院學報，2005，2（2）：86-88.

基金資助：湛江市科技攻關項目《基于云計算的臨床教學資源共享平臺的建設與應用》（2013B01101）。