大数据时代云计算在区域医疗信息化中的应用

王甜宇，孙艳秋，燕燕

辽宁中医药大学 信息工程学院， 辽宁 沈阳 110847

大数据时代云计算在区域医疗信息化中的应用

王甜宇，孙艳秋，燕燕

辽宁中医药大学 信息工程学院， 辽宁 沈阳 110847

本文通过分析大数据时代我国区域医疗信息化建设的现状及存在的问题，提出了云计算在区域医疗信息化中的具体应用，设计并分析了基于云计算的区域医疗信息平台架构模型，提出云计算应用于区域医疗信息化建设中面临的挑战。

大数据时代；云计算；区域医疗；信息化

近年来，随着我国信息化发展的不断深入、社会化网络的兴起，以及云计算、物联网和移动互联网等新一代信息技术的广泛应用，全球的数据正以前所未有的速度增长，人类社会进入了大数据时代[1]。理论上，任何行业在时间范围足够长或者覆盖范围足够大的情况下，均能产生大数据[2-3]。大数据时代医疗行业的数据容量增长速度大大超过了硬件、软件技术的发展速度，以至于引发了数据存储和处理的危机，云计算技术的产生为这些大数据提供了存储和运算的支撑平台[4]。

1 云计算概述

Buyya等提出云计算是一种并行和分布式的计算系统，由一组内部互连的虚拟机组成，该系统服务提供商能够根据与用户协商好的服务等级协议动态地为其提供计算资源[5]。美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）将云计算定义为：云计算是一种IT资源的使用模式，通过Internet对服务器、中间件和应用等可共享、可配置资源向用户提供自助的、普适的、方便的、按需的、实时的访问[6]。在云计算模式中，“云”是动态调节的一种虚拟化服务资源，用户可以根据使用量多少进行付费，通过浏览器、桌面应用程序或者是移动应用程序发送服务请求，用户不必具有相应的专业知识，不需要了解“云”中基础设施的细节，也无需直接进行控制，所有具体的处理都在“云”端，远端的“云”服务接收到客户端的请求之后返回客户端所需的应用数据等资源[7]。

2 大数据时代我国区域医疗信息化分析

2.1 大数据时代我国区域医疗信息化现状

区域医疗通常指在完整的医疗卫生体系的行政区划地区，可能是区、县，也可能是更大的地级市、直辖市、甚至全国，所开展的跨不同业务平台、互通不同系统之间信息的医疗服务行为[8]。区域医疗信息系统通过公网连接着区域内相关的医疗机构和行业管理机构，还可以连接千家万户的网络终端。这些机构和个人用户通过数据中心的控制机制和索引机制，共享区域内的医疗卫生信息，用户之间可以进行信息交互。区域医疗卫生信息化的核心是实现电子监控档案和电子病例的共享，需建立一个集成平台，把所有的数据都传送到平台上，而所有的人在需要的时候再从平台上获取数据。

为深入贯彻国家新医改相关政策要求，全国各地积极探索，建立区域医疗信息平台，努力实现区域内医疗卫生机构互连互通、信息共享。目前，我国三甲级医院已经基本实现了医院的信息化建设，普及了医院信息系统、电子病历系统、影像归档系统、通信系统及实验室信息管理系统等。但与国外先进的医疗信息化相比，我国医疗行业的信息化还处于初步探索阶段，并没有真正实现同一区域内医疗机构之间、医疗机构与政府管理部门之间、医疗机构与个人之间的信息共享、互连互通。

2.2 大数据时代我国区域医疗信息化建设中的问题

2.2.1 区域医疗信息化成本高

虽然医疗行业的各个机构初步实现了信息化建设，但随着功能需求及数据量的快速增加，医疗行业的软件、硬件设备跟不上发展的步伐，各医疗机构需不断升级软件、购买设备以应对日益增长的需求，提高了区域医疗信息化的成本。

2.2.2 区域医疗信息化人才紧缺

我国医疗信息化的建设需要大量医疗信息化人才，尤其是既熟悉医疗卫生业务，又精通计算机通信技术的人才。我国这样的专业技术型人才匮乏，严重制约了区域医疗信息化的发展。

2.2.3 区域医疗信息共享程度低

目前，区域内各医疗机构也在进行信息化建设，但几乎都是根据自己的需求建设相应的信息化平台，并且各机构比较注重各部门业务的纵向信息化建设，很少考虑部门与部门之间的横向信息沟通，更缺乏医疗机构和医疗机构之间、政府及个人之间的横向信息沟通，导致医疗信息孤岛现象严重[9]。

2.2.4 区域医疗缺乏系统的规划

大部分医疗机构在某个部门或某一业务有信息化建设的需求时才开始针对具体需求建设信息化平台，这样使其信息化建设缺乏整体规划，进而造成资源严重浪费。

3 大数据时代云计算在区域医疗信息化中的应用

3.1 大数据时代云计算在区域医疗信息化中的价值

大数据时代云计算在区域医疗信息化中的应用价值主要体现在以下3个方面。

3.1.1 经济价值

将区域内的医疗信息资源部署在云端，不再孤立的存放在每一个医疗机构的服务器上，降低了主机存储建设成本并可以充分利用现有的硬件资源，这样不但可以提高医疗信息化水平，减少医患纠纷，高效整合医疗资源，还能降低升级成本。不同权限的用户可以通过计算机网络使用PC、手机等设备访问云端的不同医疗信息资源，提高医疗资源的利用率。

3.1.2 业务价值

普通患者在去医院就医之前，可通过基于云计算的区域医疗信息化平台进行网上预约、挂号，就医后还可以通过该平台查询检验结果、治疗方法以及一些注意事项。同时，使用该平台可以避免患者重复检查等服务。这样不但可以节省患者大量的时间，而且还能够减轻医务人员的工作量，提高服务质量。对于情况比较特殊的患者可以进行远程就医。该平台中的档案信息可以帮助医生有效地了解患者以前的就诊信息，便于更有针对性的采取医疗措施，大大减少误诊和医疗事故的发生，实现了区域医疗的数据协同和业务协同。

3.1.3 IT价值

可以有效地帮助医疗机构管理软、硬件资源，减少IT部署及运维等工作，实现了数据的海量存储及海量数据的快速检索等功能。即使未来区域医疗平台需要升级或者医疗标准的版本需要升级，医疗行业各机构也不用再担心如何解决的问题，大大提高了医疗机构的管理水平和工作效率，降低了医疗信息化建设中投入的IT成本。

3.2 大数据时代云计算在区域医疗信息化中的应用

云计算的宗旨是“一切皆服务”。大数据时代云计算在区域医疗信息化建设中的服务架构由3层组成，分别是基础设施层、云平台支撑层和应用服务提供层[10]。大数据时代基于云计算的区域医疗信息平台架构模型，见图1。

图1 大数据时代基于云计算的区域医疗信息平台架构模型

3.2.1 基础设施层

提供网络服务、服务器和存储设备等资源。大数据时代云计算的基础设施层在区域医疗信息平台中的部署形式有2种：公有云和私有云。公有云指由第三方基础设施服务提供商提供的基础设施服务平台，通过外网访问的、需用户具有相应访问权限的服务。医疗各机构通过使用公有云提供者提供的IT解决方案，来发展区域医疗，实现医疗机构按需使用，实现医疗机构业务协同和数据协同。对于各医疗机构比较敏感的、需要保密的数据，则可以保存在私有云上。私有云指医疗行业的各机构在其内部搭建基础设施服务平台，通过内网来管理内部具有保密性质的资源[11]。医疗机构可以在其内部通过现有的一些基础设施，建立私有云。一方面便于存储内部核心业务数据，另一方面充分利用了现有的资源，达到资源利用最大化。目前常用的、比较成熟的云计算医疗信息化解决方案使用的服务架构是是apache公司的Hadoop。

3.2.2 云平台支撑层

云平台支撑层，即为云平台提供架构和部署云服务的开发环境等。各医疗机构需要使用的系统功能模块均在本层进行开发、运行和管理，如网上预约、影像会诊、远程医疗、信息调阅、双向转诊、病案管理、智能提示、药品管理等。本层可以使用面向服务的体系结构（SOA），该架构通常被部署在Hadoop这样的基础设施架构上。

3.2.3 应用服务提供层

区域医疗各机构及个人可以通过使用Web浏览器、客户端、移动终端等访问其权限范围内的特定的应用服务。本层提供的服务交付模式包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。

IaaS是其他云计算模式使用的基础，提供商根据用户需求提供如硬件、存储、网络、数据中心空间等服务，提供商将这些服务资源整合到一个虚拟的资源池中，以计量服务方式供用户付费试用。医疗行业各机构只需购置部分低价的硬件资源，按需租用相应计算能力和存储能力的服务，大大降低了其在硬件上的开销。

PaaS提供应用平台为资源的服务，以平台即服务的模式交付给用户使用[12-13]，各医疗机构需使用简单的技术对操作系统或平台进行必要的配置以加载一些服务到平台，不需要管理和控制基础设施层中的基础设置、网络、主机、服务器、操作系统等，但是需要对自己购买使用的应用及其环境进行相应的配置。

SaaS应用于平台即服务和基础设施即服务的基础之上。在区域医疗信息化建设中，SaaS提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上，借助互联网通过浏览器、客户端、移动设备等向医疗行业各机构提供应用软件服务，根据各机构需求软件数量、功能数量、并发用户数量、数据存储容量、时间长短等不同组合按需收费。医疗行业各机构只需拥有能够接入互联网的终端，通过计算机网络，便可随时随地快捷使用软件及其部分功能，至于软件的维护、管理以及软件运行所需要的硬件设施等均由提供商提供。

3.3 大数据时代云计算在区域医疗信息化中面临的挑战

3.3.1 技术挑战

云安全联盟提出了1个防守深入的策略，包括存储、计算、应用程序、网络和用户的安全执行，以及对IaaS、PaaS、SaaS的检测[6]，并推出了1个免费、公开访问的关于“安全性、信托及保险登记”的注册表，来记录云提供商提供的安全控制。一个故障可能会波及整个服务提供商提供的云服务，所以技术成为云计算在区域医疗信息化中面临的一大挑战。

3.3.2 信息安全挑战

大数据的价值不言而喻，云计算在区域医疗信息化中面临的信息安全涉及3个方面：① 存储在公有云上的信息的存储安全，由于某些不可控因素（天灾、人祸等）导致第三方机构的设施损坏；② 用户访问控制策略、隐私方面的保护及如何抵御非授权用户的非法访问；③ 云计算服务提供商的员工是有权限对云平台上的信息进行查看、修改和删除的，不排除有员工恶意操作的可能。

3.3.3 通信网络挑战

云计算在区域医疗信息化中的应用需要借助Internet，业务的处理及数据的传输都离不开Internet，因此对网络的稳定性及宽带的带宽要求比较高[14]。但是目前我国各个地区网络通信的发展程度不均衡，这大大影响了云计算在区域医疗信息化中的发展。

4 结束语

大数据时代的到来，推进了我国云计算在区域医疗信息化中的应用进展。云计算应用到区域医疗信息化的建设中对医院、政府监管部门以及就医的患者等都具有重要意义。但云计算毕竟是一种新的技术，在实际应用中还会遇到一些至今没遇见过或者是无法预料的问题。在当前大数据时代，这并不能阻碍云计算在区域医疗信息化建设中的应用。本文的研究对于大数据时代区域医疗信息化的建设具有一定的参考价值，并为云计算服务提供商设计具体的解决方案提供借鉴。

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[3] 袁静,吴海燕,刘长兴．基于云平台的智能数据中心的构建[J]．中国医疗设备,2014,29(11):58-61．

[4] 丁圣勇,樊勇兵,闵世武．解惑大数据[M]．北京:人民邮电出版社,2013,9．[5] Buyya R,Yeo C S,Venugopal S．Market-oriented cloud computing: vision,hype,and reality for delivering IT services as computing utilities[A]．IEEE International Conference on High Performance Computing and Communications[C],2008:5-13．

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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。

孙艳秋，副教授，信息工程学院副院长。

通讯作者邮箱：455699171@qq．com