私有云在构建区域医疗中的应用分析

徐海峰，刘海波

0 引言

随着数字化医疗应用的不断深入，数字化医院和区域医疗已经成为医疗行业的发展趋势。然而，对于中小规模的部队医院、疗养院等基层医疗机构来说，数字化建设不仅投资巨大，而且需要专业的技术支持人员进行维护，在具体实施过程中存在一定的困难，云技术的出现为解决这一问题提供了可能。本文通过利用私有云技术，充分发挥信息资源整合的作用，为快速构建区域医疗平台进行了分析与讨论[1]。

1 云计算的特点与分类

云计算通过数据中心将IT基础设施等作为一种网络服务提供给各个用户，这种服务具有可按需获取、易扩展的特点，相对于传统模式具有高可靠性、低成本的优势[2]。云计算按照服务方式分类，即从云计算提供者与使用者的所属关系进行划分，主要包括公有云、私有云和混合云。公有云是由若干企业和用户共享使用的云环境，用户所需的服务由一个独立的、第三方云提供商提供。该模式中的云提供商也同时为其他用户服务，这些用户共享这个云提供商所拥有的资源。私有云是由某个企业或组织独立构建和使用的云环境，为企业或组织所专有，提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。在私有云中，用户是这个企业或组织的内部成员，这些成员共享着该云计算环境所提供的所有资源，公司或组织以外的用户无法访问这个云计算环境提供的服务。混合云是指公有云与私有云的混合。

一般来说，对安全性、可靠性及IT可监控性要求高的公司或组织，如金融机构、政府机关、军队单位等，是私有云的潜在使用者。它们已经拥有了规模庞大的IT基础设施，因此，只需进行少量的投资，将自己的IT系统升级，就可以拥有云计算带来的灵活与高效，同时，也可有效地避免使用公有云可能带来的负面影响[3]。

2 区域医疗信息化的发展现状

我区目前共有1所总医院、8所中心医院以及多所师医院，受地区经济发展水平和医院级别的影响，信息化建设发展很不平衡。医院所处地区经济越发达、医院级别越高、信息化投入越大，医院信息化程度也越高[4]。总体来说，各医疗机构基本都应用了“军卫一号”HIS，具有基础结构一致、数据标准化程度高的特点。但另一方面，各中小型医院的信息化水平与总部的要求还有很大差距，在推进全军“十二五”数字化医院、疗养院方面，面临较大的困难和挑战。尤其是在新一轮的医院等级评审工作中，与HIS相关的医疗子系统，如PACS、LIS等已经成为等级评审的重要内容，加之新版电子病历EMRS的推广应用具有结构复杂、调试困难的特点，因此，迫切需要一种快速灵活的方式，以提高全区医疗机构信息化的整体水平。

我们计划以总医院为依托，构建全区的医疗信息数据中心，为下属的医院和基层医疗机构提供统一的数据运行环境[5]。这种模式的主要优势在于：（1）可以快速批量地部署简单业务流系统，如批量建设PACS、LIS，以统一的格式应用于全区的医务人员。（2）可快速批量地实现高端应用的建设，如新版电子病历系统、临床路径系统、医院信息集成平台等。在数据中心部署完成后，各医院和基层医疗机构直接通过光纤网络接口访问即可，避免了对各信息系统的重复投资与建设的复杂性。（3）通过基于现有IT资产调配区域信息资源，能够统一管理和控制数据信息，提升医疗监管部门的服务质量。

3 基于私有云的区域医疗信息平台

我们设计了一种基于私有云的区域医疗信息平台模型，主要包括硬件资源层、虚拟存储层、业务应用层、信息访问层4层。系统的整体架构如图1所示。

图1 区域医疗信息平台构架

3.1 硬件资源层

硬件资源层主要使用Oracle云数据库架构，采用虚拟集群技术，以Exadata云数据库一体机作为底层硬件。每台数据库网格可配备128核CPU和2 TB内存，每台智能存储网格使用5 TB闪存存储，支持高达336 TB的磁盘空间。各服务器之间通过InfiniBand网络联接，提供40 GB/s的网络带宽，每个机架可容纳2台数据库网格和14台存储网格，并且只需增加线缆即可扩展到8个机架的规模。

3.2 虚拟存储层

虚拟存储层使用硬件资源层提供的硬件设备，形成Oracle最新发布的Database 12c数据库服务器资源池，可作为各医院的HIS、LIS和PACS等数据库，也可将虚拟服务器直接作为后台存储空间使用。虚拟存储层中的资源管理模块还负责对底层硬件的资源管理和监控服务，动态调度以实现虚拟资源的自动分配。

3.3 业务应用层

业务应用层为虚拟存储层和信息访问层提供中转服务，如新版电子病历所需的WebService服务、PACS的DICOM服务等，同时，还包括安全管理服务，如身份认证、访问授权和安全审计等功能[6]。采用独立的业务应用层有利于提高客户端的可扩展性。

3.4 信息访问层

信息访问层一般通过光纤连接到数据中心的业务应用层，在经过应用接口网关的安全验证后，以浏览器、医院各业务程序和无线移动设备等形式访问网络资源与服务。在该层中部署有门诊挂号预约、住院登记、检查检验、药房管理等医院业务程序，实现了高性能、可靠、稳定的运行环境。

4 系统的关键性技术研究

4.1 虚拟化技术

在硬件资源层中包括大量不同的软、硬件设备和技术特性，采用虚拟化技术屏蔽设备多样性带来的差异，并将具体的技术特性加以封装，对外提供统一的逻辑接口[7]。

4.2 数据存储技术

平台汇集了大量的医疗数据，需要对这些分布广泛的医疗大数据进行可靠的存储。目前，在云计算中广泛使用的数据存储系统有Google的GFS和Hadoop团队开发的HDFS文件系统[8]。

4.3 平台管理技术

平台管理技术需要确保平台中的大量服务器协同工作，方便进行业务部署、用户管理和安全管理等，以智能化的手段快速发现和恢复系统故障的机制，实现系统的可靠运营。

5 结语

目前，我们搭建出了基于私有云技术的区域医疗数据中心原型系统，并进行了模拟测试，运行效果良好。与传统的体系结构相比，这种方式可以提高系统整体资源的利用率，降低信息系统建设与运营的成本，减少原来各中心机房管理者的工作量，也有效保障了系统的稳定性和可扩展性[9]。但还存在以下几点问题需要注意：

（1）不是所有的医疗业务都适合云计算，某些个性化的需求还是要单独开发，如各地区政策和医院管理的差异，会导致信息系统的功能点有所不同。

（2）医院信息科的工作中心将由建设和维护信息系统转移到数据分析和增值服务的开发上，有助于信息科人员掌握医疗专业化知识，从而更好地为临床医疗服务。

总之，云计算为区域医疗信息平台提供了稳定的支撑环境，也为医务人员带来了灵活的业务处理方式[10]，对经费受限、专业IT管理人员不足的医疗行业来说，具有应用创新的参考价值，也为医疗改革提供了有益的借鉴。

[1]李包罗，李皆欢.中国区域医疗卫生信息化和云计算[J].中国数字医学，2011，6（5）：19-23.

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[3]雷万云.云计算技术平台及应用案例[M].北京：清华大学出版社，2011：362-369.

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