基于大數據的醫院數據中心建設方案

南方醫科大學網絡中心 端妮 蔡榮杰

隨著大數據時代的到來，醫院對醫療大數據的應用需求也隨之發生著變化。一方面，大數據是對醫療資源的整合，對醫療數據進行采集分析和挖掘，建立智能化的數據分析模型，為決策提供科學依據以及支持；另一方面對于醫療機構來說，數據質量高則能提升醫院管理水平、提高醫療服務水平，也有利于患者就醫體驗和就醫滿意度的提高。

在傳統基礎上，對于醫院來說，大數據應用更多是以分析為核心進行，醫療數據是以實體為主，結構相對簡單，但種類繁多。由于各種原因，對于數據有著不小的保留與開放。大數據對于醫院來說具有非常重要的意義。隨著醫療信息化技術的發展以及國家政策對于醫學工作提出更高的要求與挑戰，因此信息化建設成為當前醫院發展的重中之重。建設一個高效利用數據中心對于未來醫院建設有著極其重要價值。隨著大數據時代降臨，醫院數據中心建設如何才能實現基于大數據呢？需要什么樣的平臺架構及硬件設備才能對醫院產生強大需求呢？這就需要我們在方案設計之初就做好相應的準備工作。基于大數據需求的建立以及對現有醫療大數據平臺進行優化設計與運行進行總體規劃與部署；通過建設平臺能夠實現為用戶提供更全面、更科學的衛生服務；同時通過對醫療信息技術和互聯網技術進行有效管理與應用，實現醫療服務質量優化與提高。在云計算技術環境下建立起來且能夠充分利用人工智能及大數據等多種先進技術使醫學更加高效和智慧，從而為人類健康提供新常態下更高品質和個性化服務[1]。

1 醫院數據的收集和處理，醫院信息化的關鍵任務

目前醫院數據的主要來源是病歷數據。通過查詢病歷管理系統中已有數據并與業務系統進行對接，同時通過對數據庫進行建模處理后導入到臨床中，對患者進行診斷和治療，在這一過程中對病患信息進行采集、整理與加工，并最終通過系統平臺進行展示。同時以患者為中心構建個人健康檔案系統。在電子病歷中通過導入系統對患者信息進行錄入，其中包括：用戶名、密碼、姓名、身份證號、證件號碼；信息包括患者當前狀況、所就診科室、患者檢查情況、影像檢查結果等多種信息。醫療服務中所涉及醫學領域諸多方面信息都需要通過系統處理來進行決策。醫院信息系統建設包括：患者信息錄入、病歷管理、患者服務流程及管理信息系統等相關應用系統；醫療過程主要包括處方、檢查檢驗結果等數據收集；醫療服務功能及流程設計等內容。其主要目的是實現醫生與患者溝通以及基于網絡完成服務。根據病情需要可提供預約服務，實現患者及時就醫診斷，提高診療水平，建立管理體系，實現業務管理電子化和流程化，實現業務流程自動化和智能化，保障醫院各項業務流程安全可靠運行，實現多學科協同診療機制，提升醫療效率，降低患者就醫成本，優化就診體驗和就醫環境。

2 建立醫療大數據平臺，滿足臨床工作需要

根據當前的發展趨勢，為應對醫療信息化項目日益增多的要求，需要建設醫院數據中心提供支撐。本次項目中主要通過搭建醫院信息化系統平臺實現對院內系統信息交互、資源整合與統一調度。信息系統根據要求實現醫政信息、醫保信息等多個信息交換和共享，從而保證信息系統運行效率更高，支持各業務系統之間數據交換與業務協同配合。醫院內部實現信息資源整合共享，完善醫院財務管理與各項業務系統對接，方便結算與管理；提升部門信息化水平；實現全院信息互通；實現各臨床業務部門之間信息交互與資源共享，保障臨床工作安全高效性、高質量完成診療工作任務[2]；實現醫院建設信息平臺全面服務于醫院信息需求，整合全院各種信息資源和先進技術，是醫院核心競爭力之一；基于當前醫療行業發展現狀及未來發展趨勢，建議醫院搭建醫療大數據平臺，完善醫療保障體系，以實現對臨床各業務應用資源和能力的有效配置。醫院擁有多學科專家及豐富臨床經驗，可以提供技術支持與服務，解決臨床實際問題。

3 應用技術平臺支持，提高資源利用效率

使用存儲技術，通過云存儲平臺對醫療數據進行存儲、管理及處理，數據存儲效率得到了極大提高，同時還能夠保障數據中心長期穩定運行，從而實現醫院業務與信息同步。（1）網絡：在數據中心采用千兆交換機設備接入到數據中心網絡當中。采用統一交換機協議，實現數據交換及網絡服務。網絡交換機，通過光纖向存儲提供數據傳輸服務，實現對存儲在云中存儲著各種資源中海量數據及應用需求所需要。將本地存儲中可能被處理完后需要轉換成電信級服務（例如網絡帶寬服務）通過交換機進行通信及網絡服務后上傳至云，這樣可以提高工作效率更快更好地支持網絡訪問。（2）存儲技術：采用NAS 存儲陣列（Hadoop）作為存儲介質，提高性能及可靠性。使用高可用的硬件設備進行高并發訪問。設備上提供網絡端口直接連接設備和服務器到網絡上進行操作和管理，實現與網絡上其他節點或者系統之間無障礙連接。通過網絡節點連接設備實現了網絡交換設備上通信業務不受影響。同時提供硬件網絡帶寬使用達到最大支持（例如千兆以太網）技術標準，使得服務器運行時提供最大帶寬以滿足業務需求和負載要求，并滿足海量負載需求，充分保證存儲資源充足且質量可靠。（3）業務平臺：為各類應用及系統集成提供服務。使用虛擬機提供高并發計算能力（高可用能力）；在此基礎上進行各種業務應用（如智能診斷），如健康管理系統（Dependent Management)、HIS 等；利用網絡資源提高工作效率和管理質量；實現各種功能，并不斷擴展功能及規模等。如圖1 所示。該方案提供了一個高效、可擴展、開放及安全放心的公共衛生服務平臺環境來為各種復雜業務提供保障服務，讓患者享受到信息化服務所帶來的便利和體驗感得到提升，同時通過云計算降低了成本和管理成本，保證業務應用平臺運行正常有序和高效發展。

圖1 智能化醫院服務平臺搭建Fig.1 Construction of intelligent hospital service platform

4 分析和挖掘數據價值，提高運營和決策效率

大數據時代，所有的信息都被挖掘出來了。醫療大數據，可以是醫療保健的相關數據，也可以被分析、利用，這是互聯網與醫學結合產生新的數據價值之后所帶來的新的應用方式。在此過程中，醫療機構需要考慮到它的安全性、完整性、可靠性等很多方面問題給醫院帶來了巨大壓力，尤其是在數據中心建設后。由于傳統數據中心并沒有從根本上保證醫院信息系統的安全和穩定，所以有必要部署基于大數據技術打造一個安全有序，安全可靠運行的新型信息化系統，這一系列問題和困難在大數據背景下顯得尤為重要。大數據是以海量計算為核心能力，通過多個分布式存儲系統收集、處理形成的各種相關數據源。這部分數據包括基礎數據庫記錄、電子病歷記錄、醫學影像資料等；其次是患者醫療信息以及各種互聯網平臺中形成并存儲于各類數據庫中的信息以及其他非結構化數據。涉及傳統紙質醫療文書所構成的醫療資源數據庫系統中。包括：臨床信息基礎平臺與服務平臺、管理系統、智能終端設備及軟件系統等；各組織機構信息化工程子項目中所涉及的所有基礎業務都必須應用到大數據上來。建立一個完整的醫聯體信息系統，以此為核心為平臺搭建醫院的整體醫療網絡體系和支撐網絡體系。醫療服務和管理已經成為我國重點戰略部署之一，而互聯網診療技術通過線上與線下相結合手段給用戶提供優質服務。醫院信息系統應具有較高性能水平，能夠提供高安全性保證及數據交換技術支持，還能保障醫院自身設備性能正常運行和存儲業務流程中有效運轉，而不會受到任何形式數據泄露等問題（特別是醫院信息化建設中安全風險）而影響正常業務秩序。同時大數據管理能夠保證在處理海量醫療數據后又為決策提供基礎支持，是智慧醫院重要的組成部分，也成為衡量醫院信息化優劣及是否可持續發展最重要標尺之一。

5 實現大數據環境下的業務創新

實現醫療服務創新包括：服務模式創新、業務創新以及智能決策等應用場景。當前醫院服務創新多依靠患者自助就診，部分場景下還需要與醫院相關部門協作，共同完成一些需求才能體現出自身價值。這些需求主要表現在以下幾個方面：一方面是基于大數據環境下，在傳統醫療服務過程中，醫療業務創新非常困難。而利用大數據技術來實現創新對醫生和患者個性化治療，則能夠更好地滿足患者多樣化需求；另一方面，為了提高患者診療質量需要對醫患溝通能力也具有極大地促進作用。大數據環境下醫院更好地為患者提供就醫服務與咨詢等方面都有極大地改善機會，因此對于信息化建設來說至關重要。

6 智能服務水平提升，推動醫聯體建設應用

推動醫療衛生服務新模式，完善醫聯體建設機制，推進分級診療制度，充分發揮區域衛生中心（站）引領和示范作用，提高基層醫療衛生服務能力。以醫聯體建設為依托，形成區域內、多方共贏、資源共享、優勢互補、協調發展、健康促進、長期穩定共贏的緊密型區域醫療衛生協調發展格局。加快推進區域醫療集團內部業務協同，實現醫聯體內部資源共享和管理協同發展，達到共建共享、互利共贏，搭建基層服務體系，實現基層首診、雙向轉診、急慢分治。

7 對醫院整體運營策略提供保障

數據中心核心是云服務器系統，整個系統采用分布式架構，數據不會被網絡服務器的任何連接訪問。從數據中心的部署來講：采用統一標準建設的存儲環境與設備，能夠滿足不同的存儲需求。整個系統通過網絡來提供帶寬支持并提供一定級別的存儲空間。系統平臺主要分為數據處理中心及應用中心兩大部分，其中數據中心主要包括服務器、存儲系統、網絡連接系統等。采用雙活系統，提高系統的容災能力并且能充分保證業務系統可靠性。為了應對各種復雜多樣的業務系統功能要求越來越高的同時也需要一定靈活性。因此可以考慮在各個不同等級之間部署分布式系統以支持不斷變化的業務需求。另外需要滿足服務器以及備份系統能夠在遇到災難時能得到快速恢復，提供網絡高可用保障應用服務不中斷服務支持業務需求，提供可擴展性技術支持以滿足業務需求及彈性擴展需求。業務發展需要可擴展性強；硬件配置滿足高要求；提供可擴展性；可靠性高和性能要求一致；系統架構緊湊；方便維修保證系統功能穩定可靠。解決了不同級別對于容災環境下的不同要求，功能要選擇不同處理能力并滿足業務需求時，需選擇高性能計算設備保障體系和高效安全可靠并持續運行以及多云環境下的可擴展性等需求。如圖2 所示。

圖2 醫院數據處理中心Fig.2 Hospital data processing center

8 結語

隨著人工智能技術在我國醫療領域的不斷發展以及應用場景不斷擴展，醫院對于大數據挖掘分析和利用將是未來很長一段時間應用比較廣泛并有市場潛力的一種新方法和模式。大數據將在未來醫療中發揮非常重要作用。大數據有利于醫院服務能力提升和改善提高醫療服務水平，并提供個性化服務，同時也有利于解決患者就醫問題等功能支持，可對醫療服務提供質量與安全有效可靠的服務。