姚青嶺

無錫市第二人民醫(yī)院 信息科，江蘇無錫，214002

區(qū)域醫(yī)療云計算服務(wù)中心模型

姚青嶺

無錫市第二人民醫(yī)院 信息科，江蘇無錫，214002

本文描述了如何建立及有效地利用區(qū)域醫(yī)療信息化的現(xiàn)有資源，搭建區(qū)域醫(yī)療云計算服務(wù)中心的模型方法。目標(biāo)是推動區(qū)域信息共享、異地容災(zāi)備份和社區(qū)衛(wèi)生信息系統(tǒng)建設(shè)。

醫(yī)院信息系統(tǒng)；云計算；區(qū)域衛(wèi)生信息化；異地容災(zāi)備份；社區(qū)醫(yī)療

目前，我國較發(fā)達地區(qū)的衛(wèi)生信息化已經(jīng)逐步開始進入?yún)^(qū)域衛(wèi)生醫(yī)療階段。由區(qū)域衛(wèi)生主管部門（下稱“主管部門”）牽頭，開始實施區(qū)域性衛(wèi)生信息共享及互動平臺。這是一種直觀的實現(xiàn)方式，但是很快面臨需要投入大量資金和人力的局面，資金層面尚且不說，需要大量人力持續(xù)地開發(fā)、維護等問題往往成為搭建一個巨型信息共享平臺的首要障礙。而傳統(tǒng)的集成式的信息共享平臺需要非常強大的軟、硬件環(huán)境支持，搭建完后要隨著各個醫(yī)療機構(gòu)的軟、硬件升級進行同步升級，一旦人力、物力的持續(xù)性投入出現(xiàn)問題，可能出現(xiàn)前功盡棄的局面。

為解決人力不足、資金有限、巨型信息共享平臺開發(fā)維護風(fēng)險等問題，筆者轉(zhuǎn)而考慮采用虛擬化的云計算服務(wù)中心。通過搭建一個相對低成本的、充分利用各個醫(yī)療機構(gòu)富余軟、硬件資源的“云”計算服務(wù)中心，解決區(qū)域衛(wèi)生信息共享問題和互動平臺的建設(shè)問題，并根據(jù)各個醫(yī)療機構(gòu)的實際情況，提供異地容災(zāi)備份乃至社區(qū)衛(wèi)生信息化建設(shè)的高層次、多方位解決方案，進而成為對周邊乃至國內(nèi)、外都有一定影響力的示范性工程。

1 “云”計算的定義

為了能解釋清楚整個“云”計算服務(wù)中心的模型，先簡單介紹一下“云”計算?！鞍俣劝倏啤鄙系摹霸啤庇嬎愣x是：“狹義云計算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義云計算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。云計算（Cloud Computing）是網(wǎng)格計算（Grid Computing）、分布式計算（Distributed Computing）、 并 行 計 算（Parallel Computing）、 效 用 計算（Utility Computing）、 網(wǎng) 絡(luò) 存 儲（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負載均衡（Load Balance）等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物?！?/p>

定義本身有點晦澀難懂，但是簡單介紹一下核心和原理，就清晰多了?！霸朴嬎愕暮诵乃枷耄菍⒋罅坑镁W(wǎng)絡(luò)連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個計算資源池為用戶按需服務(wù)?！?原理是：“通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)?！?/p>

2 搭建“云”計算服務(wù)中心的構(gòu)想

主管部門的眼中，各個醫(yī)療機構(gòu)是獨立運行的信息點。為了解決“信息孤島”的問題，最簡單有效的辦法是建立一個大而全的平臺把數(shù)據(jù)全部抽取上來，集中處理和查詢，既可以作為各個機構(gòu)的容災(zāi)備份方案，也可以解決一部分社區(qū)需要的信息查詢工作。但考慮到各個醫(yī)療機構(gòu)的信息系統(tǒng)不完全相同，其軟、硬件投入、人力工作量可想而知。但實際上，主管部門只要略微把思路打開，各個醫(yī)療機構(gòu)的軟、硬件平臺就是其麾下的資源。各個醫(yī)療機構(gòu)的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HIS）及其容災(zāi)備份系統(tǒng)一般都會有一定的超前性，換句話說，有相當(dāng)?shù)母挥噘Y源，如果稍加利用，不僅自己不需要進行過大的軟硬件投入，而且連軟硬件維護的人員問題都可以得到很大程度的緩解?；麨榱悖瑢⒏鱾€醫(yī)療機構(gòu)獨立建設(shè)的計算中心，規(guī)劃成區(qū)域衛(wèi)生網(wǎng)絡(luò)中虛擬的計算節(jié)點，進而使龐大的計算工作和容災(zāi)備份工作通過各個醫(yī)療機構(gòu)之間互相消化，最終使主管部門自身所需要搭建的只是一個索引服務(wù)平臺，或者說是主索引服務(wù)平臺，為自己和各個醫(yī)療機構(gòu)提供主要的資源索引服務(wù)，即告知經(jīng)授權(quán)的用戶，他需要查詢的資源在哪個或哪幾個計算節(jié)點上存在，還有多少計算資源可以利用即可。同時，自身的容災(zāi)備份也可以通過這個平臺向外延伸，選取網(wǎng)絡(luò)中資源豐富的節(jié)點作為若干個輔助索引平臺，當(dāng)自身出現(xiàn)故障時，可以去其他計算節(jié)點查詢。對于使用者而言，只知道主管部門提供了一個強大的云計算服務(wù)中心，向其提出服務(wù)申請就能很快解決難題，具體是哪個機構(gòu)在提供信息服務(wù)，通過虛擬化的過程已經(jīng)變得無足輕重。

建立這樣一個平臺的另一個好處是：可以通過虛擬化的“云”計算平臺，將各個醫(yī)療機構(gòu)已經(jīng)實施的實驗信息管理系統(tǒng)（LIS）、影像歸檔和通信系統(tǒng)（PACS）等系統(tǒng)作為軟件服務(wù)向外開放，不具備條件實施LIS、PACS系統(tǒng)的社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療機構(gòu)可以在僅安裝客戶端的情況下，通過該平臺直接向云計算網(wǎng)絡(luò)申請LIS、PACS服務(wù)，上傳設(shè)備輸出信息并獲取數(shù)字化的檢查、檢驗結(jié)果，并可以實現(xiàn)長期保存、隨時調(diào)用，甚至不用關(guān)心是哪家醫(yī)療機構(gòu)在提供。

3 模型設(shè)計概要

具體的“云”計算服務(wù)中心模型設(shè)計（圖1），至少包括以下幾個部分：

（1）跨平臺的計算節(jié)點互聯(lián)互通接口，實現(xiàn)各醫(yī)療機構(gòu)之間、醫(yī)療機構(gòu)與服務(wù)中心之間通過統(tǒng)一的接口互相調(diào)閱數(shù)據(jù)。

（2）搭建數(shù)據(jù)索引平臺，至少要分3種索引：實時在線索引，在線容災(zāi)索引，離線備份索引，即在線、容災(zāi)和備份的檢索查詢服務(wù)系統(tǒng)。

（3）資源調(diào)度與控制中心，用于搜集各個醫(yī)療機構(gòu)的資源使用情況，根據(jù)資源富裕度，進行整體的資源調(diào)配，即哪家醫(yī)療機構(gòu)為其他若干家醫(yī)療機構(gòu)甚至是索引平臺本身提供容災(zāi)、備份服務(wù)，并在完成容災(zāi)備份的調(diào)度后，同步更新索引平臺的數(shù)據(jù)。

（4）外部軟件服務(wù)接口，通過調(diào)度各個醫(yī)療機構(gòu)的資源，為外部授權(quán)機構(gòu)提供LIS、PACS等服務(wù)，并更新索引平臺數(shù)據(jù)。

（5）服務(wù)授權(quán)和安全保障部分。

圖1 系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)圖

4 具體說明

跨平臺的計算節(jié)點互聯(lián)互通接口可以通過Web Service技術(shù)實現(xiàn)，基于XML（Extensible Markup Language，可擴展標(biāo)記語言）、SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議）、WSDL（Web Service Description Language，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語言）和UDDI（Universal Description Discovery and Integration，統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議）等標(biāo)準(zhǔn)的Web Service技術(shù)已經(jīng)被普遍使用，支持該技術(shù)的開發(fā)工具有微軟的.NET、IBM的WebSphere、Borland的JBuilder等，已經(jīng)是相對成熟的技術(shù)。各個醫(yī)療機構(gòu)之間的互聯(lián)互通，只要制定好接口標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)實現(xiàn)是很簡單的。

為了達到虛擬化“云”計算的目標(biāo)，促使整個系統(tǒng)盡可能靈活運轉(zhuǎn)，分布式地發(fā)布查詢申請并得到匯總的查詢結(jié)果，需要所有醫(yī)療機構(gòu)都采用該接口標(biāo)準(zhǔn)。考慮到區(qū)域內(nèi)已經(jīng)實施完全同構(gòu)系統(tǒng)的概率十分之低，所以該接口需要投入一定人力來實現(xiàn)，并有專人負責(zé)維護，接口維護的工作量還是遠低于異構(gòu)數(shù)據(jù)采集整理的工作量的，畢竟通過接口導(dǎo)入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是根據(jù)主管部門要求標(biāo)準(zhǔn)化的，而導(dǎo)出則由各個醫(yī)療機構(gòu)根據(jù)自身情況自行負責(zé)維護。如果不需要互相訪問數(shù)據(jù)的共享、互動服務(wù)，則可以忽略導(dǎo)出的環(huán)節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)化是一個必不可少的環(huán)節(jié)，無論哪種方案，標(biāo)準(zhǔn)化都是信息化過程真正價值之所在。

搭建數(shù)據(jù)索引平臺是整個模型的核心，需要根據(jù)自身需要向有實力的廠商定制開發(fā)，索引平臺本身也可以存儲數(shù)據(jù)，依然可以根據(jù)需要，對分布式查詢時間過長的請求進行數(shù)據(jù)固化存儲，但是大多數(shù)數(shù)據(jù)服務(wù)請求應(yīng)該是實時進行的，為了不至于影響各個醫(yī)療機構(gòu)的在線業(yè)務(wù)，將索引分成了實時在線、在線容災(zāi)和備份3種，一般的數(shù)據(jù)請求應(yīng)當(dāng)通過在線容災(zāi)索引查找，海量數(shù)據(jù)分析可以直接從數(shù)據(jù)備份索引中提取全部備份數(shù)據(jù)進行分析，必須要進行實時在線查詢的，才用到實時在線索引所涉及的數(shù)據(jù)，這種信息服務(wù)應(yīng)當(dāng)盡量限制，以防影響到各個醫(yī)療機構(gòu)自身的運營。所以，雖然是龐大的“云”計算服務(wù)中心，實際真正利用的主要是各個醫(yī)療機構(gòu)處于空閑等待狀態(tài)的容災(zāi)和備份系統(tǒng)。

索引并不是獨立的單元，是前面基于Web Service技術(shù)實現(xiàn)的服務(wù)中心的一部分，對數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)的請求起到一個引導(dǎo)作用，讓授權(quán)用戶可以通過“云”計算服務(wù)中心以最安全、快捷、有效的方式獲取所需數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)索引平臺搭建的基礎(chǔ)上，就可以增加應(yīng)用，如資源調(diào)度與控制中心等服務(wù)，通過對各個網(wǎng)絡(luò)計算節(jié)點軟、硬件資源富余情況的分析，至少可以通過交叉?zhèn)浞莺徒徊嫒轂?zāi)的方式將各家醫(yī)院的備份和容災(zāi)系統(tǒng)充分調(diào)動起來。一方面解決真正意義上的異地容災(zāi)和備份問題，當(dāng)其中一家醫(yī)療機構(gòu)出現(xiàn)數(shù)據(jù)災(zāi)難性事故時，可以通過云計算服務(wù)中心直接從其它計算節(jié)點上獲取備份數(shù)據(jù)，甚至直接獲取在線容災(zāi)應(yīng)用服務(wù)，以度過災(zāi)難恢復(fù)期；另一方面，通過資源調(diào)度與控制，將富余的軟硬件資源充分利用于“云”計算中心的索引服務(wù)和其他外延的服務(wù)上，增加“云”計算服務(wù)的吞吐量和服務(wù)性能。設(shè)計優(yōu)良的“云”服務(wù)中心，不會將自身的備份容災(zāi)問題忽略掉，通過資源調(diào)度與控制，隨時選擇當(dāng)前擁有最佳富余資源的若干個計算節(jié)點作為自身的容災(zāi)備份節(jié)點是十分重要的，平時可以通過負載均衡技術(shù)將超出主服務(wù)中心吞吐能力的服務(wù)分散到其他容災(zāi)備份節(jié)點上去，萬一出現(xiàn)系統(tǒng)故障，則可以利用這些容災(zāi)備份節(jié)點臨時頂替全部服務(wù)工作，直到主服務(wù)中心恢復(fù)。而且其他容災(zāi)備份節(jié)點的維護可以交由各個計算節(jié)點的工作人員來承擔(dān)。

針對發(fā)展迅猛的社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療，“云”計算服務(wù)中心更具有無法比擬的優(yōu)勢，通過將各個醫(yī)療機構(gòu)的應(yīng)用虛擬化，各個中小型的社區(qū)衛(wèi)生醫(yī)療機構(gòu)可以通過調(diào)用Web Service接口等方式，在僅安裝客戶端的情況下（客戶端主要用于和檢查檢驗設(shè)備對連接，自動采集設(shè)備數(shù)據(jù)）直接申請LIS、PACS等在線醫(yī)療信息服務(wù)，還可以通過“云”計算服務(wù)中心直接獲取諸如雙向轉(zhuǎn)診、遠程醫(yī)療等服務(wù)，自己不用再投入人力、物力建設(shè)相對復(fù)雜和需要技術(shù)支持的系統(tǒng)，甚至都無需關(guān)心哪個醫(yī)療機構(gòu)在提供相關(guān)服務(wù)，只要在授權(quán)范圍內(nèi)直接享受服務(wù)就可以（當(dāng)然，可能涉及到付費的問題，視各地實際情況而定），備份、容災(zāi)等問題全部交由“云”計算服務(wù)中心去處理。

所有這些信息服務(wù)，一般都經(jīng)由主管部門建設(shè)的區(qū)域衛(wèi)生專用信息網(wǎng)絡(luò)傳遞，即便如此，依然不能有效防止一些惡意入侵和非法操作行為，這就必須有一定的數(shù)據(jù)安全保障措施，這是建立任何信息交換網(wǎng)絡(luò)必須考慮的問題。為了能夠在各個計算節(jié)點之間共享安全、有效的服務(wù)，采用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)通訊安全技術(shù)、數(shù)字簽名認證等方式來解決授權(quán)訪問和分級數(shù)據(jù)隔離等問題是十分必要的，但這不是本文討論的主要內(nèi)容，這里就不詳細展開了。

5 信息開放可行性

數(shù)據(jù)的公開共享是一種趨勢，雖然區(qū)域數(shù)據(jù)共享還會有很長的路要走，但是作為區(qū)域衛(wèi)生醫(yī)療主管部門，大力推動和促進區(qū)域數(shù)據(jù)的共享和充分利用，逐步提高居民健康檔案管理、共享的水平，提高健康檔案的標(biāo)準(zhǔn)化程度，最終為醫(yī)療、保健、預(yù)防等全方位的衛(wèi)生事業(yè)服務(wù)，是區(qū)域衛(wèi)生信息化的目標(biāo)。

“云”計算服務(wù)中心的搭建，開始階段必然以主管部門調(diào)用信息為基礎(chǔ)，根據(jù)區(qū)域衛(wèi)生管理的需要，逐步開放各種共享功能，減少病人的反復(fù)檢查、檢驗，方便居民健康檔案保存和管理等，一定會成為衛(wèi)生信息化建設(shè)的亮點和最大成就之一。

6 小結(jié)

是否是真正意義上的“云”計算，也許會有一些爭議，但是通過虛擬化的手段，充分利用現(xiàn)有的資源，提供真實有效的服務(wù)才是我們共同的目標(biāo)。區(qū)域醫(yī)療“云”計算服務(wù)中心模型是值得探索的一種方法，投石問路，通過不斷實踐，相信可以在不久的將來結(jié)出累累碩果。

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Cloud Computing Model for Area Medical

YAO Qing-ling
Department of Information, Wuxi No.2 People's Hospital, Wuxi Jiangsu 214002,China

This article describes how to establish and effectively use the area of medical information to the present resources and to build the area of medical service centre, the model of the goal is to promote regional information sharing, remote suffer misfortune database backup and community health information system construction.

hospital information system; cloud computing; remote suffer misfortune database backup;community medical

TP393.01

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.12.014

1674-1633(2011)12-0049-03

2011-08-22

作者郵箱：yaoqingling@163.com