基于Hadoop的醫(yī)院智慧醫(yī)療信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭家華 張金華

摘要：為保障醫(yī)院化工器械管理的安全性，結(jié)合我院實(shí)際，提出一種基于Hadoop的化工醫(yī)療器械信息管理系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，將系統(tǒng)分為四層，其中在采集部分，通過RFID標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)對(duì)化工醫(yī)療器械信息的存儲(chǔ);在存儲(chǔ)部分，采用Hadoop集群完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ);在應(yīng)用服務(wù)層，采用聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等模型完成對(duì)醫(yī)療器械信息的分類。最后，搭建Hadoop測(cè)試環(huán)境，對(duì)上述架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果看出，在大量并發(fā)線程下，系統(tǒng)具有較快的寫入時(shí)間。同時(shí)通過掃描RFID標(biāo)簽，可實(shí)現(xiàn)對(duì)化工醫(yī)療器械產(chǎn)品的全案過程追溯。由此，上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了提升了醫(yī)院管理和診斷水平。

關(guān)鍵詞：Hadoop集群;智慧醫(yī)療;化工器械

中圖分類號(hào)：TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0119-04

在現(xiàn)代醫(yī)療信息化的今天，每天產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)正在成為醫(yī)院寶貴的財(cái)富。而在數(shù)據(jù)海量增長(zhǎng)的同時(shí)，如何對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和利用，以提高醫(yī)院數(shù)據(jù)利用效率，并加強(qiáng)醫(yī)院的管理，成為當(dāng)前思考重點(diǎn)。Hadoop架構(gòu)作為大數(shù)據(jù)的代表，具有存儲(chǔ)量大、運(yùn)算快的特點(diǎn)，進(jìn)而被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域。如王巡（2017）、曾航齊（2018）等作者都將Hadoop應(yīng)用到醫(yī)療信息化中，從而提供了醫(yī)院的信息哈管理水平和診斷水平。除以上應(yīng)用以外，部分學(xué)者還將Ha-doop技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)院管理和醫(yī)療器械的管理中。而隨著醫(yī)院規(guī)模的擴(kuò)大，面臨著大量的醫(yī)用化學(xué)廢棄物、醫(yī)療化工用品等，一旦這些化工用品處理不好，會(huì)對(duì)環(huán)境帶來巨大的危害。因此，做好對(duì)醫(yī)院化學(xué)化工器材的全過程追溯，對(duì)提高醫(yī)院的衛(wèi)生安全，基于極其重要的價(jià)值。由此，結(jié)合大數(shù)據(jù)和醫(yī)院化工器材要化學(xué)藥品等安全管理的需求，提出一種基于Hadoop的智慧醫(yī)療信息管理系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

由于醫(yī)院每天會(huì)涉及大量的化學(xué)器材和化學(xué)藥品。以醫(yī)院手術(shù)中心為例，每天涉及多臺(tái)手術(shù)，這會(huì)產(chǎn)生大量的醫(yī)療廢棄物。這些醫(yī)療廢棄物一旦處理不好，會(huì)產(chǎn)生大量的污染。因此，促邊這類化工物品的全過程管理，對(duì)保障醫(yī)院衛(wèi)生安全具有重要作用。由此，構(gòu)建該系統(tǒng)的目的，是借助傳感設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備等實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療器械、化工藥品等數(shù)據(jù)的采集;通過Hadoop架構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析;通過應(yīng)用服務(wù)層實(shí)現(xiàn)對(duì)不同批次醫(yī)療器械和化工藥品的管理查詢，最終促進(jìn)醫(yī)院的信息化管理。因此結(jié)合Hadoop技術(shù)，將系統(tǒng)分為3層：信息采集與存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)分析層、應(yīng)用服務(wù)提供層。具體整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在圖1中，信息采集與存儲(chǔ)部分主要是對(duì)化工醫(yī)療器械的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后通過HDS分布式文件完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ);分析層主要采用MapReduce運(yùn)算方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高效率運(yùn)算和挖掘;應(yīng)用層部分則是用于對(duì)化工器械信息進(jìn)行查詢、追溯等。

2 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)層設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)

2.1.1標(biāo)簽采集整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

在信息采集部分，主要數(shù)據(jù)來源于RFID標(biāo)簽采集。通過該采集平臺(tái)，可對(duì)化工器械、手術(shù)室用品等各項(xiàng)信息進(jìn)行全面掃描監(jiān)控。具體采集架構(gòu)如圖2所示。

2.1.2RFID標(biāo)簽采集流程設(shè)計(jì)

RFID標(biāo)簽采集嚴(yán)格按照醫(yī)院關(guān)于化學(xué)藥品和化工器械的相關(guān)管理，從化學(xué)器材入庫(kù)，到最后的器材處置，都需要掃描RFID標(biāo)簽完成對(duì)這些器材使用去向的跟蹤，以及相關(guān)信息的采集。具體流程如圖3所示。

2.2標(biāo)簽信息存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)標(biāo)簽信息來講，主要來自RFID標(biāo)簽所存儲(chǔ)的信息。對(duì)該部分信息的存儲(chǔ)，采用Hadoop集群服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)。通過這種集群存儲(chǔ)方式，不僅可以滿足多個(gè)院區(qū)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，還可以大大降低存儲(chǔ)成本。具體是以我院計(jì)算機(jī)機(jī)房的1臺(tái)服務(wù)器作為主存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其余服務(wù)器則作為子存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，將全院的每天產(chǎn)生的大量患者信息存儲(chǔ)在這些分布式節(jié)點(diǎn)中。而通過這種存儲(chǔ)方式，可存儲(chǔ)大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。具體的存儲(chǔ)部署方案如圖4所示。

3 分析層設(shè)計(jì)

3.1分析層架構(gòu)設(shè)計(jì)

在分析層部分，主要負(fù)責(zé)將采集到的標(biāo)簽信息進(jìn)行分類、挖掘等。而在數(shù)據(jù)挖掘方面，需要高運(yùn)算的存儲(chǔ)方式。因此，為解決該問題，在將數(shù)據(jù)部署在各個(gè)子節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用MapReduce并行化處理的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，以改善對(duì)RFID標(biāo)簽信息挖掘的性能。具體實(shí)現(xiàn)的步驟為：將整個(gè)分析層分為接口層、邏輯層、并行化算法層、數(shù)據(jù)預(yù)處理層。其中，接口層主要連接應(yīng)用服務(wù)提供層的各個(gè)應(yīng)用模塊;邏輯層主要提供業(yè)務(wù)響應(yīng)模塊和工作流;并行化算法層主要采用聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等對(duì)化工器械信息進(jìn)行分類。具體如圖5所示。

3.2應(yīng)用服務(wù)提供層設(shè)計(jì)

提供層部分主要為醫(yī)院管理層、化工藥品與器械管理者提供相關(guān)的查詢和分類服務(wù)。因此，結(jié)合上述的需求，設(shè)計(jì)標(biāo)簽信息查詢、標(biāo)簽信息異常分類、標(biāo)簽信息挖掘等相關(guān)的功能。

4 系統(tǒng)搭建與測(cè)試

4.1系統(tǒng)環(huán)境搭建

為驗(yàn)證上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性，以我院計(jì)算機(jī)中心作為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，搭建如圖6所示的系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境。

在該測(cè)試中，服務(wù)器選擇4臺(tái)，1為主服務(wù)器，3臺(tái)為從服務(wù)器。Hadoop選擇2.8.0;通過Java語(yǔ)言進(jìn)行編程。

4.2 Hadoop平臺(tái)系統(tǒng)性能測(cè)試

為驗(yàn)證上述搭建的系統(tǒng)的性能，以我院手術(shù)室每天產(chǎn)生的化工器械掃描信息作為寫入的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。寫入測(cè)試采用多線程，將數(shù)據(jù)寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，寫入量在100～1000之間。根據(jù)上述的寫入數(shù)據(jù)量，得到如圖7的測(cè)試結(jié)果。

4.3 RFID追溯界面

根據(jù)上述的設(shè)計(jì)，得到如圖8所示的醫(yī)療化工器械的追溯界面。

5 結(jié)語(yǔ)

通過上述的研究，本文主要得出以下3點(diǎn)結(jié)論：

1）化工醫(yī)療器械作為當(dāng)前醫(yī)院醫(yī)療安全的一個(gè)重要方面，其重要性不言而喻。一旦廢氣的化工醫(yī)療器械處理不好，會(huì)給醫(yī)療安全帶來嚴(yán)重影響。而信息化作為保證醫(yī)療安全的重要手段，通過RFID追溯等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院任意化工醫(yī)療器械的追蹤。

2）通過Hadoop等大數(shù)據(jù)技術(shù)，可存儲(chǔ)大量的醫(yī)療器械信息，而該系統(tǒng)還可以進(jìn)行拓展，拓展到對(duì)醫(yī)院任意設(shè)備、物品的追蹤，以此可實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院更為全方位和信息化的管理。

3）通過上述信息的存儲(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大量醫(yī)療信息的挖掘，為今后醫(yī)院的更為智能化的管理提供了參考和借鑒。

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