大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用

王甜宇，孫艷秋，燕燕

遼寧中醫(yī)藥大學(xué) 信息工程學(xué)院， 遼寧 沈陽(yáng) 110847

大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用

王甜宇，孫艷秋，燕燕

遼寧中醫(yī)藥大學(xué) 信息工程學(xué)院， 遼寧 沈陽(yáng) 110847

本文通過分析大數(shù)據(jù)時(shí)代我國(guó)區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)的現(xiàn)狀及存在的問題，提出了云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的具體應(yīng)用，設(shè)計(jì)并分析了基于云計(jì)算的區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)架構(gòu)模型，提出云計(jì)算應(yīng)用于區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)中面臨的挑戰(zhàn)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代；云計(jì)算；區(qū)域醫(yī)療；信息化

近年來，隨著我國(guó)信息化發(fā)展的不斷深入、社會(huì)化網(wǎng)絡(luò)的興起，以及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，全球的數(shù)據(jù)正以前所未有的速度增長(zhǎng)，人類社會(huì)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代[1]。理論上，任何行業(yè)在時(shí)間范圍足夠長(zhǎng)或者覆蓋范圍足夠大的情況下，均能產(chǎn)生大數(shù)據(jù)[2-3]。大數(shù)據(jù)時(shí)代醫(yī)療行業(yè)的數(shù)據(jù)容量增長(zhǎng)速度大大超過了硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展速度，以至于引發(fā)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的危機(jī)，云計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)生為這些大數(shù)據(jù)提供了存儲(chǔ)和運(yùn)算的支撐平臺(tái)[4]。

1 云計(jì)算概述

Buyya等提出云計(jì)算是一種并行和分布式的計(jì)算系統(tǒng)，由一組內(nèi)部互連的虛擬機(jī)組成，該系統(tǒng)服務(wù)提供商能夠根據(jù)與用戶協(xié)商好的服務(wù)等級(jí)協(xié)議動(dòng)態(tài)地為其提供計(jì)算資源[5]。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）將云計(jì)算定義為：云計(jì)算是一種IT資源的使用模式，通過Internet對(duì)服務(wù)器、中間件和應(yīng)用等可共享、可配置資源向用戶提供自助的、普適的、方便的、按需的、實(shí)時(shí)的訪問[6]。在云計(jì)算模式中，“云”是動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的一種虛擬化服務(wù)資源，用戶可以根據(jù)使用量多少進(jìn)行付費(fèi)，通過瀏覽器、桌面應(yīng)用程序或者是移動(dòng)應(yīng)用程序發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，用戶不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，不需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，也無需直接進(jìn)行控制，所有具體的處理都在“云”端，遠(yuǎn)端的“云”服務(wù)接收到客戶端的請(qǐng)求之后返回客戶端所需的應(yīng)用數(shù)據(jù)等資源[7]。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代我國(guó)區(qū)域醫(yī)療信息化分析

2.1 大數(shù)據(jù)時(shí)代我國(guó)區(qū)域醫(yī)療信息化現(xiàn)狀

區(qū)域醫(yī)療通常指在完整的醫(yī)療衛(wèi)生體系的行政區(qū)劃地區(qū)，可能是區(qū)、縣，也可能是更大的地級(jí)市、直轄市、甚至全國(guó)，所開展的跨不同業(yè)務(wù)平臺(tái)、互通不同系統(tǒng)之間信息的醫(yī)療服務(wù)行為[8]。區(qū)域醫(yī)療信息系統(tǒng)通過公網(wǎng)連接著區(qū)域內(nèi)相關(guān)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)和行業(yè)管理機(jī)構(gòu)，還可以連接千家萬戶的網(wǎng)絡(luò)終端。這些機(jī)構(gòu)和個(gè)人用戶通過數(shù)據(jù)中心的控制機(jī)制和索引機(jī)制，共享區(qū)域內(nèi)的醫(yī)療衛(wèi)生信息，用戶之間可以進(jìn)行信息交互。區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生信息化的核心是實(shí)現(xiàn)電子監(jiān)控檔案和電子病例的共享，需建立一個(gè)集成平臺(tái)，把所有的數(shù)據(jù)都傳送到平臺(tái)上，而所有的人在需要的時(shí)候再?gòu)钠脚_(tái)上獲取數(shù)據(jù)。

為深入貫徹國(guó)家新醫(yī)改相關(guān)政策要求，全國(guó)各地積極探索，建立區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)，努力實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)互連互通、信息共享。目前，我國(guó)三甲級(jí)醫(yī)院已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院的信息化建設(shè)，普及了醫(yī)院信息系統(tǒng)、電子病歷系統(tǒng)、影像歸檔系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)等。但與國(guó)外先進(jìn)的醫(yī)療信息化相比，我國(guó)醫(yī)療行業(yè)的信息化還處于初步探索階段，并沒有真正實(shí)現(xiàn)同一區(qū)域內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間、醫(yī)療機(jī)構(gòu)與政府管理部門之間、醫(yī)療機(jī)構(gòu)與個(gè)人之間的信息共享、互連互通。

2.2 大數(shù)據(jù)時(shí)代我國(guó)區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)中的問題

2.2.1 區(qū)域醫(yī)療信息化成本高

雖然醫(yī)療行業(yè)的各個(gè)機(jī)構(gòu)初步實(shí)現(xiàn)了信息化建設(shè)，但隨著功能需求及數(shù)據(jù)量的快速增加，醫(yī)療行業(yè)的軟件、硬件設(shè)備跟不上發(fā)展的步伐，各醫(yī)療機(jī)構(gòu)需不斷升級(jí)軟件、購(gòu)買設(shè)備以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的需求，提高了區(qū)域醫(yī)療信息化的成本。

2.2.2 區(qū)域醫(yī)療信息化人才緊缺

我國(guó)醫(yī)療信息化的建設(shè)需要大量醫(yī)療信息化人才，尤其是既熟悉醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)務(wù)，又精通計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的人才。我國(guó)這樣的專業(yè)技術(shù)型人才匱乏，嚴(yán)重制約了區(qū)域醫(yī)療信息化的發(fā)展。

2.2.3 區(qū)域醫(yī)療信息共享程度低

目前，區(qū)域內(nèi)各醫(yī)療機(jī)構(gòu)也在進(jìn)行信息化建設(shè)，但幾乎都是根據(jù)自己的需求建設(shè)相應(yīng)的信息化平臺(tái)，并且各機(jī)構(gòu)比較注重各部門業(yè)務(wù)的縱向信息化建設(shè)，很少考慮部門與部門之間的橫向信息溝通，更缺乏醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間、政府及個(gè)人之間的橫向信息溝通，導(dǎo)致醫(yī)療信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重[9]。

2.2.4 區(qū)域醫(yī)療缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃

大部分醫(yī)療機(jī)構(gòu)在某個(gè)部門或某一業(yè)務(wù)有信息化建設(shè)的需求時(shí)才開始針對(duì)具體需求建設(shè)信息化平臺(tái)，這樣使其信息化建設(shè)缺乏整體規(guī)劃，進(jìn)而造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)。

3 大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用

3.1 大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的價(jià)值

大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

3.1.1 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

將區(qū)域內(nèi)的醫(yī)療信息資源部署在云端，不再孤立的存放在每一個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的服務(wù)器上，降低了主機(jī)存儲(chǔ)建設(shè)成本并可以充分利用現(xiàn)有的硬件資源，這樣不但可以提高醫(yī)療信息化水平，減少醫(yī)患糾紛，高效整合醫(yī)療資源，還能降低升級(jí)成本。不同權(quán)限的用戶可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用PC、手機(jī)等設(shè)備訪問云端的不同醫(yī)療信息資源，提高醫(yī)療資源的利用率。

3.1.2 業(yè)務(wù)價(jià)值

普通患者在去醫(yī)院就醫(yī)之前，可通過基于云計(jì)算的區(qū)域醫(yī)療信息化平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約、掛號(hào)，就醫(yī)后還可以通過該平臺(tái)查詢檢驗(yàn)結(jié)果、治療方法以及一些注意事項(xiàng)。同時(shí)，使用該平臺(tái)可以避免患者重復(fù)檢查等服務(wù)。這樣不但可以節(jié)省患者大量的時(shí)間，而且還能夠減輕醫(yī)務(wù)人員的工作量，提高服務(wù)質(zhì)量。對(duì)于情況比較特殊的患者可以進(jìn)行遠(yuǎn)程就醫(yī)。該平臺(tái)中的檔案信息可以幫助醫(yī)生有效地了解患者以前的就診信息，便于更有針對(duì)性的采取醫(yī)療措施，大大減少誤診和醫(yī)療事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域醫(yī)療的數(shù)據(jù)協(xié)同和業(yè)務(wù)協(xié)同。

3.1.3 IT價(jià)值

可以有效地幫助醫(yī)療機(jī)構(gòu)管理軟、硬件資源，減少IT部署及運(yùn)維等工作，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)及海量數(shù)據(jù)的快速檢索等功能。即使未來區(qū)域醫(yī)療平臺(tái)需要升級(jí)或者醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)的版本需要升級(jí)，醫(yī)療行業(yè)各機(jī)構(gòu)也不用再擔(dān)心如何解決的問題，大大提高了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的管理水平和工作效率，降低了醫(yī)療信息化建設(shè)中投入的IT成本。

3.2 大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用

云計(jì)算的宗旨是“一切皆服務(wù)”。大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)中的服務(wù)架構(gòu)由3層組成，分別是基礎(chǔ)設(shè)施層、云平臺(tái)支撐層和應(yīng)用服務(wù)提供層[10]。大數(shù)據(jù)時(shí)代基于云計(jì)算的區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)架構(gòu)模型，見圖1。

圖1 大數(shù)據(jù)時(shí)代基于云計(jì)算的區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)架構(gòu)模型

3.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施層

提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備等資源。大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施層在區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)中的部署形式有2種：公有云和私有云。公有云指由第三方基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供商提供的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)平臺(tái)，通過外網(wǎng)訪問的、需用戶具有相應(yīng)訪問權(quán)限的服務(wù)。醫(yī)療各機(jī)構(gòu)通過使用公有云提供者提供的IT解決方案，來發(fā)展區(qū)域醫(yī)療，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)按需使用，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)協(xié)同。對(duì)于各醫(yī)療機(jī)構(gòu)比較敏感的、需要保密的數(shù)據(jù)，則可以保存在私有云上。私有云指醫(yī)療行業(yè)的各機(jī)構(gòu)在其內(nèi)部搭建基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)平臺(tái)，通過內(nèi)網(wǎng)來管理內(nèi)部具有保密性質(zhì)的資源[11]。醫(yī)療機(jī)構(gòu)可以在其內(nèi)部通過現(xiàn)有的一些基礎(chǔ)設(shè)施，建立私有云。一方面便于存儲(chǔ)內(nèi)部核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，另一方面充分利用了現(xiàn)有的資源，達(dá)到資源利用最大化。目前常用的、比較成熟的云計(jì)算醫(yī)療信息化解決方案使用的服務(wù)架構(gòu)是是apache公司的Hadoop。

3.2.2 云平臺(tái)支撐層

云平臺(tái)支撐層，即為云平臺(tái)提供架構(gòu)和部署云服務(wù)的開發(fā)環(huán)境等。各醫(yī)療機(jī)構(gòu)需要使用的系統(tǒng)功能模塊均在本層進(jìn)行開發(fā)、運(yùn)行和管理，如網(wǎng)上預(yù)約、影像會(huì)診、遠(yuǎn)程醫(yī)療、信息調(diào)閱、雙向轉(zhuǎn)診、病案管理、智能提示、藥品管理等。本層可以使用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA），該架構(gòu)通常被部署在Hadoop這樣的基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)上。

3.2.3 應(yīng)用服務(wù)提供層

區(qū)域醫(yī)療各機(jī)構(gòu)及個(gè)人可以通過使用Web瀏覽器、客戶端、移動(dòng)終端等訪問其權(quán)限范圍內(nèi)的特定的應(yīng)用服務(wù)。本層提供的服務(wù)交付模式包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。

IaaS是其他云計(jì)算模式使用的基礎(chǔ)，提供商根據(jù)用戶需求提供如硬件、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心空間等服務(wù)，提供商將這些服務(wù)資源整合到一個(gè)虛擬的資源池中，以計(jì)量服務(wù)方式供用戶付費(fèi)試用。醫(yī)療行業(yè)各機(jī)構(gòu)只需購(gòu)置部分低價(jià)的硬件資源，按需租用相應(yīng)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的服務(wù)，大大降低了其在硬件上的開銷。

PaaS提供應(yīng)用平臺(tái)為資源的服務(wù)，以平臺(tái)即服務(wù)的模式交付給用戶使用[12-13]，各醫(yī)療機(jī)構(gòu)需使用簡(jiǎn)單的技術(shù)對(duì)操作系統(tǒng)或平臺(tái)進(jìn)行必要的配置以加載一些服務(wù)到平臺(tái)，不需要管理和控制基礎(chǔ)設(shè)施層中的基礎(chǔ)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)等，但是需要對(duì)自己購(gòu)買使用的應(yīng)用及其環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的配置。

SaaS應(yīng)用于平臺(tái)即服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)的基礎(chǔ)之上。在區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)中，SaaS提供商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，借助互聯(lián)網(wǎng)通過瀏覽器、客戶端、移動(dòng)設(shè)備等向醫(yī)療行業(yè)各機(jī)構(gòu)提供應(yīng)用軟件服務(wù)，根據(jù)各機(jī)構(gòu)需求軟件數(shù)量、功能數(shù)量、并發(fā)用戶數(shù)量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、時(shí)間長(zhǎng)短等不同組合按需收費(fèi)。醫(yī)療行業(yè)各機(jī)構(gòu)只需擁有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的終端，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，便可隨時(shí)隨地快捷使用軟件及其部分功能，至于軟件的維護(hù)、管理以及軟件運(yùn)行所需要的硬件設(shè)施等均由提供商提供。

3.3 大數(shù)據(jù)時(shí)代云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中面臨的挑戰(zhàn)

3.3.1 技術(shù)挑戰(zhàn)

云安全聯(lián)盟提出了1個(gè)防守深入的策略，包括存儲(chǔ)、計(jì)算、應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)和用戶的安全執(zhí)行，以及對(duì)IaaS、PaaS、SaaS的檢測(cè)[6]，并推出了1個(gè)免費(fèi)、公開訪問的關(guān)于“安全性、信托及保險(xiǎn)登記”的注冊(cè)表，來記錄云提供商提供的安全控制。一個(gè)故障可能會(huì)波及整個(gè)服務(wù)提供商提供的云服務(wù)，所以技術(shù)成為云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中面臨的一大挑戰(zhàn)。

3.3.2 信息安全挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)的價(jià)值不言而喻，云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中面臨的信息安全涉及3個(gè)方面：① 存儲(chǔ)在公有云上的信息的存儲(chǔ)安全，由于某些不可控因素（天災(zāi)、人禍等）導(dǎo)致第三方機(jī)構(gòu)的設(shè)施損壞；② 用戶訪問控制策略、隱私方面的保護(hù)及如何抵御非授權(quán)用戶的非法訪問；③ 云計(jì)算服務(wù)提供商的員工是有權(quán)限對(duì)云平臺(tái)上的信息進(jìn)行查看、修改和刪除的，不排除有員工惡意操作的可能。

3.3.3 通信網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)

云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用需要借助Internet，業(yè)務(wù)的處理及數(shù)據(jù)的傳輸都離不開Internet，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性及寬帶的帶寬要求比較高[14]。但是目前我國(guó)各個(gè)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展程度不均衡，這大大影響了云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，推進(jìn)了我國(guó)云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化中的應(yīng)用進(jìn)展。云計(jì)算應(yīng)用到區(qū)域醫(yī)療信息化的建設(shè)中對(duì)醫(yī)院、政府監(jiān)管部門以及就醫(yī)的患者等都具有重要意義。但云計(jì)算畢竟是一種新的技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中還會(huì)遇到一些至今沒遇見過或者是無法預(yù)料的問題。在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代，這并不能阻礙云計(jì)算在區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)中的應(yīng)用。本文的研究對(duì)于大數(shù)據(jù)時(shí)代區(qū)域醫(yī)療信息化的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值，并為云計(jì)算服務(wù)提供商設(shè)計(jì)具體的解決方案提供借鑒。

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Application of Cloud Computing in Regional Medical Informatization in the Big Data Era

WANG Tian-yu, SUN Yan-qiu, YAN Yan
School of Information Engineering, Liaoning University of Traditional Chinese Medicine, Shenyang Liaoning 110847, China

Through analysis of the status quo and problems of the regional medical informatization construction in China in the big data era, this paper put forward the concrete application of cloud computing in regional medical informatization. This paper also designed and analyzed an architecture model of the regional medical information platform based on cloud computing and proposed the challenges in the regional medical information construction.

big data era; cloud computing; regional medical; informatization

TP399

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.06.018

1674-1633(2015)06-0072-03

2014-12-10

2015-01-07

本文作者：王甜宇，助教。

孫艷秋，副教授，信息工程學(xué)院副院長(zhǎng)。

通訊作者郵箱：455699171@qq．com