云计算技术在医院的信息化建设中的应用研究

侯佳音，史淳樵

（同济大学 附属第十人民医院，上海　200072）

云计算技术在医院的信息化建设中的应用研究

侯佳音，史淳樵

（同济大学 附属第十人民医院，上海200072）

文中对医院的信息化建设的云计算技术进行了充分论证和研究，提出了云计算在医疗信息领域方面应用的实施方案和风险评估，对应用云计算后的信息管理系统的性能运转情况进行了分析，给出了一定的实现方法和模式，在经过多方论证的基础上，通过医院的具体云存储数据中心的应用，论述了实现方案。同时，本文也对医院信息管理系统经过云计算处理后的不足和困难给出了自己的看法，指出了云计算处理后的应用意义，即高性能、统一的维护和配置管理、高扩展性和开放式的归档设计。

云计算技术；医院信息化系统；云存储；方案设计

随着计算机技术的不断发展和壮大，关于云技术计算的讨论和应用也是日趋成熟［1］，云计算技术在国外已经发展到一定规模了，它充分地运用到了军用和民用两大方面，带来了前所未有的电子技术新革命，但是在国内，云计算还不是很成熟，仅仅在某些安全领域有应用，而在民用领域，主要还是各种云存储技术应用规模比较大。在我国对医院的领域进行改革的规划中，信息技术的应用和安全已经成为其中不可或缺的重要一环，是国家“四梁八柱”计划中的一个重要技术支撑［2］。云计算技术已经成为各个行业专家与学者讨论的一大热点问题，特别是在医疗信息领域上，如何有效的利用云计算、云存储等技术在医院已建立的信息管理系统的基础上重新设计，使得信息管理系统更加智能，更加以患者利益为核心，这也体现了我国医疗信息领域改革的“以人为本”观念［3］。本文一大核心就是如何云计算技术与医院信息化的有机结合，分析论证其可行性和实际操作起来的诸多问题。

1　云计算服务模式与部署方式

从相关文献和理论出发将云计算归纳为这样的一种技术，即以用户需求为导向提供的一种虚拟化的资源共享模型和形态，并且其具有可调节性，由服务器，存储和网络与应用软件等组分组成，它的核心就是资源库，用户在连接互联网的前提下，有任何需求只要向云端服务器输入指令，数据库就会作出相应的反馈，通过用户客户端实现响应，这就形成了一种网络化的传输分布方式。

云计算信息系统中的服务模式主要可以描述为三层服务模式［4］，即SaaS、Paas、IaaS，这些层次不同的平台机制共同支撑起整个云技术体系服务。

1）SaaS，即软件服务一体化，这种服务的运行机制是将所有软件与应用均集成在云端，用户根据需求在云端通过互联网实现下载和获取，其中，在运行过程中，由云服务厂商统一部署，负责硬件和软件的维护和更新，这种模式的优点是用户可以节省大量的时间和成本来直接根据自身的需求定制服务，对于节省成本和硬件维护等有很大优势。这种模式目前已经成为互联网有效运营机制的核心组成部分。

2）Paas，即平台服务一体化，这种模式运行原理是服务器开发商将开发环境，服务器平台和一定的计算环境作为一种服务来提供给用户，程序应用开发者可以通过这种搭设好的平台进行自己的应用开发，只需要通过互联网连接至云端即可，大大节省了硬件成本，且可以通过平台提供的大量附加功能来对自己的应用进行私人订制。

3）IaaS，即基础设施与与服务一体化，这种模式的运行原理是云计算的开发者或提供商直接在云端提供一种虚拟的可操作的硬件设备，如存储设备，计算设备等，用户只需要通过互联网进入虚拟平台，即可直接进行相应的计算和开发，从而节省了大量的成本进行硬件的购买和维护，这是一种高效而又先进的运行模式。三层服务模式如图1所示。

图1　三层服务模式示意图Fig.1　Schematic diagram of the three-tier service model

在云计算的整个系统中，存在着3种部署方式，这3种方式实质上是将云计算技术分割为3个模块，即公有云，私有云和混合云。在实际应用中，上述提到的三层服务模式和部署方式中的3个模块都必须有一定体现［5］，才能算作真正的云端开发技术。

2　云计算技术与医院信息化结合的应用研究

2.1通过云计算实现医院信息化的可行性分析

主要通过两个层面来论述，即外部架构层面和内部层次结构。医院作为与人民生活息息相关的场所，不仅承担者病患的治疗，还肩负内部人员有效管理，沟通协调，办公的自动化和人才的辅助培养和实习等责任，随着医疗观念的深入，负责这些功能的各个服务器成本维护已经很高，而且缺少专门的信息化人才，使得医院不得不购买和更新设备来保障日常运转。而云计算却能通过虚拟化的服务进行各设备的运转沟通。

外部架构层面上，云服务厂商实际提供的是一套虚拟化的基础服务设施，企业或者用户可以根据自己的需求在云端完成资源的整合和动态管理，这就保证了信息的整合发展。内部架构方面，其实是上面提到的三层服务模式和三个模块的重新构造，这种组合方式保证了信息的安全性和可靠性。图2说明了云计算内部的实际结构模型图。

图2　云计算体系内部架构模型图Fig.2　Cloud computing system internal structure model diagram

2.2云计算技术在从服务器和存储设备中心的应用

思路和想法是将医院原有的可用的服务器和存储设备等进行虚拟化，搭建服务器和存储设备的一体化云平台中心，这里有两种途径可以考虑和遵循［6］，第一个是将高配置的服务器进行分割虚拟化，即将原来的单个高配进行虚拟切分成若干个具有特定功能的小的服务器；另一个途径就是将原来的低配独立的服务器进行资源整合，虚拟成一个庞大的服务器群，可以实现更强大的功能。

用到的一个核心技术就是虚拟化的应用，在服务器层面上的理解就是IAAS基础设施的应用，虚拟化的对象主要是CPU，内存和IO。其中CPU的虚拟化就是讲物理的CPU虚拟成一个或者若干个处理器，它们之间在云端是相互独立和互不影响的。内存的虚拟就是实行分割或整合，在云端统一管理和调配。IO的虚拟化其实是将实际设备进行统一管理，满足不同的访问请求。

在实际操作过程中，一般会将多个服务器在云端实现资源整合并通过相应的软件进行统一管理，后端会与虚拟化的存储设备相关联，实现云端的随时调取的空间分配。这就保证了当有一个访问请求时，一个服务期出现宕机情况，其余闲置的可以随时进行命令处理。存储端的架构一般采用的是SAN结构，这种架构的优势是能最大化的保证虚拟架构的功能，讲各个虚拟机的文件统一进行存放在云端平台，可以随时调取和使用，还可以进行软件端的动态资源管理和整合备份，图3所示为服务器和存储虚拟化的平台模型图。

这种对于服务器和存储虚拟化的云端平台在实际工作运行中有很大的优势，如可以节省大量空间、进行资源的合理整合和统一分配和实时在线迁移。对于医院的医疗信息化具有积极的意义。

图3　服务器、存储虚拟化的平台模型图Fig.3　Servers，storage virtualization platform model diagram

2.3桌面终端的虚拟化云计算现状与实施方案

桌面的云终端技术发展是多种因素下促进的，主要归结为两方面［7］，一方面就是医院的信息维护人员的工作需求，他们需要面临不同的服务器架构，复杂的用户需求和对多种操作系统地熟悉和掌握等因素；另一方面，医院的负责人的需求，他们需要随时随地处理问题，需要在移动端有信息保证。

对于桌面的云终端技术来说，是发展最成熟也是最具有活力的方案，这个对于医院来说也比较容易接受和吸收，这个技术的核心原理就是实现服务器和存储设备的云端开发和桌面化，主要依托的是后台的硬件设备的“云”化，这个平台的搭建主要由基础设施层，虚拟化层和云管理层构成。当平台搭建完成，在PC端和移动端通过各种定制的客户端（如：Citrix、Vmware、Hyper-V等）进行登录使用和云端同步，而后台的云存储采取特殊加密的措施，保证了信息的安全性。

目前采取使用的最广泛的技术就是VDI虚拟桌面技术，其采取的是多台服务器并行或者刀片服务器做n+1的冗余配置，存储方面是通过联接两台存储做一个虚拟化的调整和平衡，用户可以随时随地通过云端的客户端进行登录操作和存储使用操作，图4给出了云桌面终端的模型示意图。

云终端改革性创新带来的优势显而易见，总体而言，具有诸如安全性高、资源利用率高、故障率较低、技术门槛较低和对网络质量要求一般等好处，对于促进医院的医疗信息化改革具有很重要的意义，还可能实现多所医院或者区域化的联合信息交流，为综合化，跨区域化的医疗信息传递提供了保障。

图4　云桌面的终端模型示意图Fig.4　Terminal schematic model of cloud desktop

2.4区域医疗基础架构云服务平台的实施方案

通过对服务器、存储设备等云平台虚拟化搭建和云桌面终端的技术突破后，区域化的医疗信息服务平台也就可以实现了，它指的是以区域为核心构建云服务平台数据资源中心。这样就可以将区域内各家医疗信息部门的数据进行云端共享，丰富医院的信息获取渠道和有利于病人跨区域的基础治疗。同时还可以提供卫生监督职能部门和家庭用户的信息共享和查询功能，大大提高了医疗行为的有效性和针对性。

云计算方案的系统应用的高级别就是区域的联动一体化，它包括了上述提到的IAAS，PAAS，SAAS等三层服务模式，基本运作机制是云平台负责建立一个IAAS数据中心［8］，将各种服务器，存储相关设备及网络资源进行整个和管理并统一归置于一个资源池中，在这个数据中心的基础上构件医疗业务所必需的SAAS服务计算云软件，最后就形成了以PAAS与计算平台为中心的架构。通过这个资源平台，可以实现个人，医院，企业和卫生管理部门的联动机制，使得医疗系统达到行业内资源共享，实时更新的高效访问平台。图5给出了区域医疗云服务平台功能的模块设计图。

对于医院方面来说，通过这个资源共享信息化平台，可以快速获取临床就诊的患者的资料，以便更好地切入治疗，而卫生管理部门也可以对辖区内的医院进行有效的信息监督并做好相应的疾病预防工作，居民个人也可以随时掌握自己的病历资料，节省就诊支出，可以说，这是一个全方位，立体化的云平台，实现了信息的有效利用。图6给出了区域医疗架构图。

图5　区域医疗云服务平台功能的模块设计图Fig.5　Regional medical cloud services platform capable module design

2.5云存储中心建设的实施方案研究

云存储中心作为医院的核心资料库，它的建立对于整个信息化建设有着非常重要的意义，其具有四个方面的优势，即高性能，统一的维护和配置管理，高扩展性和开放式的归档设计等特点，方便了医护人员来进行诊断治疗等行为，而且在互联网环境下可以随时随地访问库资料，进行数据的读写和更新，在具体实施方案中，主要由以下几个步骤组成：

1）配置高性能的磁盘和大容量低能耗的磁盘，建立核心存储机制，并进行云端虚拟化管理；

2）为各种必要的应用提供云端的服务，将HIS、PASS等系统纳入SAN架构；

3）将医院的原始存储资料进行云端迁移，并遵循在线，近线和离线的优先策略选择权进行，做好归档设计，形成历史资料的归档池；

4）做好数据保护工作，在建立云存储平台上应该注重数据的有效性和完整性，最好是形成三数据中心；

5）数据检索的实现，云计算的核心技术可以提供任意时刻和任意数据的调阅和检索；

总之，遵循以上的步骤扎实推进云存储中心的网络化和信息化，对HIS和PACS等业务提供可靠的支撑，这样未来的数据扩展便可以轻松在云端进行。图7说讲明了建立云存储中心的规划图。

3　结束语

文中充分论证了利用目前最先进的云计算技术对医院的医疗信息系统进行网络信息化改造的意义和可行性，提出利用云计算核心技术将存储器，服务器和桌面客户端等进行充分虚拟化改造，并对每一项具体改造方案提出了自己的构想和方案分析，总结了改造化后的信息系统对于整个行业的推动型变革的意义所在。

我国的医疗领域改革推行以来，信息化的改造已经成为了行业共识，利用好最先进的技术就可以有效节约成本，使资源得到充分的利用，更加便于管理和监督，但是，目前还存在着一些问题，主要是云计算技术并没有发展到很成熟的形态，在安全性能方面还存在一定漏洞和风险，如何在实际运行中管控风险应当成为医院信息化改造的下一个重大课题。

图6　区域医疗架构图Fig.6　Regional medical chart

图7　云存储中心的建设相关规划图Fig.7　Cloud storage center construction related plans

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Application of cloud computing technologies in information technology of hospitals

HOU Jia-yin，SHI Chun-qiao
（Tenth People’s Hospital Affiliated to Tongji University，Shanghai 200072，China）

This article on cloud computing technology hospital information management system was adequate demonstration and research，the implementation plan and risk assessment of cloud computing applications in the field of medical information on the performance of the functioning of the application after the cloud information management system was analysis，given the realization of certain methods and models，after a multidisciplinary basis，through the application of specific cloud storage data center hospital，discusses the implementation.Meanwhile，the paper also on the hospital information management system has been treated less cloud and gives his views on the difficulties pointed out the significance of cloud computing application processing，namely high performance，unified maintenance and configuration management，high scalability and open archiving design.

cloud computing；hospital information system；cloud storage；design

TM933.4

A

1674－6236（2016）05-0035-05

2015-04-07稿件编号：201504055

侯佳音（1985—），女，江苏赣榆人，初级工程师。研究方向：研究数据库、医院信息化建设、数字化医疗。