基于大數(shù)據(jù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

崔廣森

（上海電力醫(yī)院 上海 200050）

1 引言

近年來，醫(yī)療信息化的快速發(fā)展使得醫(yī)療數(shù)據(jù)的增長勢態(tài)十分迅猛，醫(yī)療大數(shù)據(jù)也為醫(yī)院現(xiàn)有的醫(yī)療設(shè)施條件提出了更高的要求。而一些社區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和護(hù)理機(jī)構(gòu)在設(shè)施設(shè)備方面較為簡便，只能達(dá)到基本的疾病診療要求，病區(qū)床位數(shù)量明顯不足，一些簡單的常見病可以在社區(qū)或小型醫(yī)院就診，但很多疾病則需要前往正規(guī)大型醫(yī)院進(jìn)行檢查診斷，普通社區(qū)醫(yī)療機(jī)構(gòu)無法診療的患者也要前往大醫(yī)院進(jìn)行就診。對此醫(yī)院需要進(jìn)一步探索智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)的建設(shè)與完善路徑，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為依托，提高醫(yī)療綜合水平。本文主要以大數(shù)據(jù)為背景，探討了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

2 智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)構(gòu)建的意義

信息化是醫(yī)院發(fā)展的必由之路，信息化系統(tǒng)的構(gòu)建也成為了此項(xiàng)工作的關(guān)鍵內(nèi)容，但越來越多非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的產(chǎn)生使得現(xiàn)有醫(yī)療信息系統(tǒng)的存儲空間以及效率上難以達(dá)到需求，甚至不得已放棄部分?jǐn)?shù)據(jù)，導(dǎo)致很多醫(yī)療數(shù)據(jù)的丟失。同時，人們對于大數(shù)據(jù)技術(shù)的了解也越來越深入，醫(yī)療大數(shù)據(jù)的潛在價值也尚待進(jìn)一步開發(fā)，這也需要通過對大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷研究，以及對醫(yī)療信息化系統(tǒng)的不斷完善來實(shí)現(xiàn)。但根據(jù)目前的實(shí)際情況來看，很多醫(yī)院現(xiàn)有的信息化系統(tǒng)存在著數(shù)據(jù)不夠完善、數(shù)據(jù)處理效率不高、數(shù)據(jù)收集與應(yīng)用難以達(dá)到用戶實(shí)際需求等。對此，大數(shù)據(jù)技術(shù)和醫(yī)療信息化系統(tǒng)的深度融合以及改進(jìn)優(yōu)化成為了解決這一困境的重要路徑。基于大數(shù)據(jù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)便運(yùn)用相對更加完善的移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的高效采集，提高數(shù)據(jù)收集的全面性，并運(yùn)用有關(guān)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，突破了原有信息化系統(tǒng)存在的不足[1]。

3 基于大數(shù)據(jù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)分析

以大數(shù)據(jù)技術(shù)作為依托的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)主要有三層架構(gòu)，信息采集和存儲技術(shù)設(shè)施層、數(shù)據(jù)處理分析的集成層、為醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療軟件提供服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)提供層，基本架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于大數(shù)據(jù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2 醫(yī)療大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層設(shè)計(jì)

3.2.1 醫(yī)療大數(shù)據(jù)采集層

因原有醫(yī)療信息化系統(tǒng)主要將HIS技術(shù)作為中心，建立桌面花信息系統(tǒng)，因此很難涉及到醫(yī)療業(yè)務(wù)的全過程，閉環(huán)式管理模式具有明顯的斷點(diǎn)，也無法達(dá)到大數(shù)據(jù)分析所需要的數(shù)據(jù)完全性條件，所以需要通過信息采集層的設(shè)計(jì)來獲得更加完善的醫(yī)療信息[2]。信息采集層一般運(yùn)用移動無線技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，構(gòu)成統(tǒng)一化的醫(yī)院物聯(lián)網(wǎng)平臺，確保智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全面性和便利性[1]。

3.2.2 醫(yī)療大數(shù)據(jù)存儲層的設(shè)計(jì)

由于醫(yī)療信息系統(tǒng)所需要處理的醫(yī)療數(shù)據(jù)基數(shù)過大，因此單機(jī)無法有效處理，這便需要設(shè)計(jì)分布式信息存儲系統(tǒng)。并且醫(yī)療數(shù)據(jù)也包含了各種半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫難以實(shí)現(xiàn)完全存儲[2]。Hadoop設(shè)計(jì)便很好地改善了這類現(xiàn)象。但Hadoop并非單純地將替代原本的關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為初衷，實(shí)際上Hadoop與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在大量數(shù)據(jù)處理工作方面各有千秋，醫(yī)院可以按照具體情況進(jìn)行選定，但相比之下Hadoop更加善于復(fù)雜數(shù)據(jù)的解析，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則更善于密集型計(jì)算任務(wù)，兩者可以進(jìn)行統(tǒng)一部署建立組合。對于醫(yī)院來說，可以將一致性的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中存儲，而關(guān)系數(shù)據(jù)庫難以存儲的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等則可以存儲于分布式文件系統(tǒng) （Hadoop Distributed File System，HDFS ）數(shù)據(jù)庫中。Hadoop設(shè)計(jì)的主旨在于針對海量數(shù)據(jù)的存儲用，同時根據(jù)不同的要求將數(shù)據(jù)進(jìn)行交換傳遞，所以能夠更加頻繁地將數(shù)據(jù)由關(guān)系數(shù)據(jù)庫向Hadoop中進(jìn)行導(dǎo)入。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠?qū)ｉT用于數(shù)據(jù)密集型數(shù)據(jù)的存儲與處理，而相對較為復(fù)雜的大數(shù)據(jù)分析則通過Hadoop實(shí)現(xiàn)[3]。

3.2.3 醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析層設(shè)計(jì)

大數(shù)據(jù)分析層的設(shè)計(jì)初衷便是為應(yīng)用層提供必需的數(shù)據(jù)分析接口，應(yīng)用程序利用分布式大數(shù)據(jù)計(jì)算平臺來降低應(yīng)用程序以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)難度。所以大數(shù)據(jù)分析層一般在功能性方面需要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：運(yùn)算→根據(jù)要求返回運(yùn)算結(jié)果；數(shù)據(jù)讀取→數(shù)據(jù)清洗。醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)療數(shù)據(jù)具有數(shù)量基數(shù)大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性高、數(shù)據(jù)處理效率要求高等特征，并且數(shù)據(jù)存儲于分布式系統(tǒng)中，以往的大數(shù)據(jù)分析工具和算法都沒辦法全面發(fā)揮分布式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。因此為了改善這類現(xiàn)象，信息分析層增設(shè)部分可拓展的經(jīng)典算法，并且對于醫(yī)院的業(yè)務(wù)具體情況，在基礎(chǔ)算法的基礎(chǔ)上又設(shè)計(jì)了其他類型的醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析工具，有利于開發(fā)人員進(jìn)行智能應(yīng)用程序的開發(fā)與設(shè)計(jì)[4]。

Apache Mahout能夠?qū)⒊Ｒ姷臋C(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的經(jīng)典算法實(shí)現(xiàn)開源，主要用于輔助開發(fā)人員快速建立智能應(yīng)用程序，同時Mahout還支持Hadoop平臺，將原本的單機(jī)執(zhí)行算法轉(zhuǎn)變?yōu)镸apReduce模式，醫(yī)療大數(shù)據(jù)分析一般需要多種算法，Mahout便支持這一要求，也能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有算法的MapReduce化，節(jié)約了多種算法調(diào)整的成本，是大數(shù)據(jù)分析的有效輔助手段。

3.2.4 醫(yī)療大數(shù)據(jù)服務(wù)提供層設(shè)計(jì)

醫(yī)療大數(shù)據(jù)服務(wù)提供層一般會選擇分布式計(jì)算模型，所以基于大數(shù)據(jù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)可以提供三種不同模式的服務(wù)，分別為醫(yī)療軟件服務(wù)、醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)、醫(yī)療大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)IaaS，以平臺為服務(wù)PaaS，以軟件作為服務(wù)SaaS，IaaS能夠?qū)⒂布O(shè)備等資源進(jìn)行封裝并提供服務(wù)[5]。醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及患者對于醫(yī)療信息化的要求具有多樣化特征，分布式平臺所具備的服務(wù)功能則可以有效滿足這些需求。

3.2.5 醫(yī)療大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)

利用基礎(chǔ)設(shè)施層的Hadoop集群環(huán)境建設(shè)，為醫(yī)療軟件的開發(fā)帶來服務(wù)，也能對計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有效利用，包含內(nèi)存和存儲以及網(wǎng)絡(luò)、其他計(jì)算資源等。用戶不需要對分布式計(jì)算等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行控制，但可以針對存儲空間進(jìn)行應(yīng)用，也能夠進(jìn)行部分網(wǎng)絡(luò)組件控制，比如路由器和防火墻等。

3.2.6 醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)

醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)主要為醫(yī)療軟件的供應(yīng)商和管理部門提供服務(wù)的集成開發(fā)工具和軟件運(yùn)行環(huán)境，能夠?yàn)獒t(yī)療機(jī)構(gòu)在分布式計(jì)算平臺中的后續(xù)開發(fā)及應(yīng)用提供服務(wù)支持。利用醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)的多種接口和軟件工具、數(shù)據(jù)挖掘引擎等服務(wù)，可以開發(fā)能夠達(dá)到各種要求的軟件，并將其集成于現(xiàn)有平臺之中。

3.2.7 醫(yī)療軟件服務(wù)

醫(yī)療軟件服務(wù)層一般具有支持醫(yī)療機(jī)構(gòu)運(yùn)行的功能性軟件，比如個性化醫(yī)療服務(wù)和物資管理系統(tǒng)、體檢管理平臺等，讓醫(yī)療機(jī)構(gòu)可以更快更便捷地獲取基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)功能軟件，運(yùn)用更少的投入獲取更加便利的服務(wù)。

4 結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧移動醫(yī)療信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高了醫(yī)院醫(yī)護(hù)工作的便捷性，緩解了醫(yī)務(wù)人員的工作壓力和病床位供給不足等情況，同時也進(jìn)一步改進(jìn)和完善了醫(yī)療機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施，提高其醫(yī)療技術(shù)水平，為社會群眾帶來更加優(yōu)質(zhì)、更加便捷的醫(yī)療服務(wù)。