常耀斌，李文海，于 路，郭義華，許利群

（中國(guó)移動(dòng)研究院 北京100032）

1 引言

人口老齡化加速、慢性病人數(shù)攀升、人們對(duì)健康服務(wù)意識(shí)和需求提高等為移動(dòng)健康醫(yī)療帶來(lái)前所未有的機(jī)遇，國(guó)家政策支持、市場(chǎng)投資熱度持續(xù)升溫、移動(dòng)通信及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新等更是推動(dòng)其發(fā)展的大好時(shí)機(jī)[1]。對(duì)于這個(gè)正在崛起的新興跨界融合產(chǎn)業(yè)，各利益相關(guān)機(jī)構(gòu)紛紛根據(jù)自身行業(yè)背景從不同角度切入。互聯(lián)網(wǎng)公司著眼于用戶體驗(yàn)和用戶規(guī)模，注重收集用戶的健康和醫(yī)療數(shù)據(jù)，同時(shí)提供軟件平臺(tái)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)的匯聚；醫(yī)療軟件公司主要依托于現(xiàn)有醫(yī)院內(nèi)醫(yī)療信息化系統(tǒng)的深化和拓展，面向醫(yī)療機(jī)構(gòu)建立區(qū)域醫(yī)療平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和共享；通信運(yùn)營(yíng)商利用無(wú)所不在的寬帶網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，建立多方資源整合的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，并適時(shí)開展個(gè)性化的健康管理服務(wù)；APP開發(fā)商則聯(lián)合智能硬件提供商，通過采集用戶運(yùn)動(dòng)、生理數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種智能健康服務(wù)?？傮w來(lái)說，移動(dòng)健康醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)健康和醫(yī)療設(shè)備商、健康服務(wù)提供商、第三方開發(fā)者、專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)等多方的資源融合和互聯(lián)互通，更好、更有效地為用戶和患者提供服務(wù)，并非易事。

如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)良資源聚合，設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)融合，線上和線下服務(wù)無(wú)縫對(duì)接，為用戶和患者提供全生命周期的健康管理和醫(yī)療服務(wù)，并在健康產(chǎn)業(yè)中孵化有價(jià)值的新型應(yīng)用，促進(jìn)服務(wù)模式的創(chuàng)新，是移動(dòng)健康醫(yī)療面臨的主要難題。針對(duì)這一問題，廣泛汲取國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，研究設(shè)計(jì)和開發(fā)了基于云計(jì)算的開放平臺(tái)[2]——中國(guó)移動(dòng)健康創(chuàng)新平臺(tái)（China Mobile-mHealth innovation Platform，CM-mHiP），旨在面向移動(dòng)健康醫(yī)療產(chǎn)業(yè)鏈各方，提供滿足各方需求并推進(jìn)其業(yè)務(wù)創(chuàng)新和迅速成長(zhǎng)的平臺(tái)，從而將各方資源有機(jī)融合，貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，其服務(wù)模式如圖1所示。CM-mHiP的主要服務(wù)對(duì)象包括專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)、健康服務(wù)提供商、健康和醫(yī)療設(shè)備提供商和第三方開發(fā)者。在移動(dòng)健康醫(yī)療業(yè)務(wù)中，要滿足不同用戶的個(gè)性化服務(wù)，需要平臺(tái)開放多種數(shù)據(jù)服務(wù)能力，例如，多模態(tài)體征數(shù)據(jù)接入、海量存儲(chǔ)提供安全可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)能力等。CM-mHiP針對(duì)上述需求提供了電子健康檔案等3個(gè)核心構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)化接入、智能分析和海量存儲(chǔ)等5種核心能力。

2 CM-m HiP的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了面向上述4類用戶提供個(gè)性化服務(wù)，需要以CM-mHiP為核心，通過開放平臺(tái)的核心能力，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)共享和產(chǎn)業(yè)鏈資源整合，從而構(gòu)建移動(dòng)健康醫(yī)療領(lǐng)域活躍的生態(tài)系統(tǒng)。

2.1 移動(dòng)健康醫(yī)療系統(tǒng)端到端架構(gòu)設(shè)計(jì)

CM-mHiP處于典型的移動(dòng)健康醫(yī)療端到端架構(gòu)[3]中的核心位置，如圖2所示，提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接入、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)、調(diào)用、分析能力。從業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流上傳方向來(lái)看，多模態(tài)的體征數(shù)據(jù)從用戶隨身攜帶的各式各樣的低功耗可穿戴設(shè)備中采集而來(lái)，并通過專門設(shè)計(jì)的PAN（Personal Area Network，個(gè)人區(qū)域網(wǎng)）接口傳輸?shù)街悄芫W(wǎng)關(guān)上。智能網(wǎng)關(guān)包括智能手機(jī)和家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)備兩種類型，它們具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，能夠直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過智能網(wǎng)關(guān)收集到的數(shù)據(jù)再經(jīng)WAN（Wireless Area Network，無(wú)線區(qū)域網(wǎng)）接口在廣域網(wǎng)上傳輸并發(fā)送到云端的平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。此外，以專業(yè)機(jī)構(gòu)和合作伙伴為代表的專業(yè)醫(yī)護(hù)咨詢機(jī)構(gòu)和平臺(tái)也存在大量的數(shù)據(jù)通信和傳輸需求，通常這些數(shù)據(jù)通過HRN（Health Record Network，健康檔案網(wǎng)絡(luò)）接口在平臺(tái)和專業(yè)醫(yī)護(hù)咨詢機(jī)構(gòu)進(jìn)行高效傳輸。

2.2 核心構(gòu)件設(shè)計(jì)

目前，CM-mHiP主要包括3個(gè)核心構(gòu)件：數(shù)據(jù)匯集和分發(fā)服務(wù)引擎、電子健康檔案系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。具體分析如下。

（1）數(shù)據(jù)匯集和分發(fā)服務(wù)引擎

通過數(shù)據(jù)匯集和分發(fā)服務(wù)引擎，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和接口規(guī)范采集來(lái)自于不同的廠家、設(shè)備類型、數(shù)據(jù)格式、傳輸協(xié)議的體征數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，最后通過消息開放服務(wù)中間件實(shí)時(shí)分發(fā)電子健康檔案系統(tǒng)。

（2）電子健康檔案系統(tǒng)

電子健康檔案系統(tǒng)是醫(yī)療信息化系統(tǒng)的核心，它以用戶或患者為中心，將歷年的健康檢查狀況作為檔案的形式存儲(chǔ)，以便查閱健康和疾病趨勢(shì)。典型的電子健康檔案中的個(gè)人健康信息包括基本信息、主要疾病和健康問題摘要、主要衛(wèi)生服務(wù)記錄等內(nèi)容。未來(lái)，借助云端大數(shù)據(jù)分析能力，居民的電子健康檔案中還可增加健康評(píng)估、健康指導(dǎo)等功能，從而跟蹤健康狀況走勢(shì)。統(tǒng)一和規(guī)范化的電子健康檔案的建立，可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)間的信息互聯(lián)互通和健康信息共享，切實(shí)解決群眾看病就醫(yī)難題。

（3）業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

在平臺(tái)中，存在大量的多模態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，需要對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管控，以按照業(yè)務(wù)需求為不同角色或用戶提供數(shù)據(jù)操作權(quán)限。例如，自有業(yè)務(wù)和第三方業(yè)務(wù)可以基于CM-mHiP注冊(cè)用戶和設(shè)備，同時(shí)完成相互綁定。此外，業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管控，包括業(yè)務(wù)能力共享、業(yè)務(wù)流程整合、業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)和鑒權(quán)等。

2.3 核心能力設(shè)計(jì)

在上述的移動(dòng)健康醫(yī)療領(lǐng)域端到端的參考架構(gòu)中，CM-mHiP是核心和基礎(chǔ)，如圖3所示。它既要負(fù)責(zé)匯集、分發(fā)、存儲(chǔ)和處理來(lái)自可穿戴設(shè)備的數(shù)據(jù)，又要支撐上層的應(yīng)用服務(wù)和來(lái)自專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)及合作伙伴的數(shù)據(jù)訪問、管理和調(diào)用，因此，它是整個(gè)端到端架構(gòu)中最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了方便可穿戴設(shè)備和第三方應(yīng)用的快速接入，CM-mHiP需要提供標(biāo)準(zhǔn)化接入、高效處理、智能分析、海量存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)整合5種核心能力。

（1）標(biāo)準(zhǔn)化接入

能實(shí)現(xiàn)可穿戴設(shè)備的高并發(fā)數(shù)據(jù)接入，使得不同的廠家、設(shè)備類型、數(shù)據(jù)格式，通過不同傳輸協(xié)議的體征數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和技術(shù)接口規(guī)范接入平臺(tái)。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)類型的靈活擴(kuò)展，支持可穿戴設(shè)備和第三方應(yīng)用的快速接入。

（2）高效處理

借助消息隊(duì)列、緩存、分布式處理、集群、負(fù)載均衡等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高可靠、高并發(fā)處理和在廣域網(wǎng)上的高速傳輸，有效降低端到端的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，提升用戶體驗(yàn)。

（3）海量存儲(chǔ)

基于云計(jì)算存儲(chǔ)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子病歷、體檢信息、生理數(shù)據(jù)、用藥信息和臨床數(shù)據(jù)等主流數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)一存儲(chǔ)，并在數(shù)據(jù)規(guī)模增長(zhǎng)時(shí)實(shí)現(xiàn)自由擴(kuò)展。

（4）業(yè)務(wù)整合

為移動(dòng)健康業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一的服務(wù)定制、服務(wù)管理、服務(wù)整合、服務(wù)注銷等一站式業(yè)務(wù)能力，從而使用戶和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)松耦合，滿足個(gè)性化的用戶對(duì)業(yè)務(wù)的定制需求，提升平臺(tái)對(duì)業(yè)務(wù)的快速孵化和接入能力。

（5）智能分析

智能分析能力是整個(gè)CM-mHiP的重中之重?；陔娮咏】禉n案[4]和醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)[5]，可以進(jìn)行移動(dòng)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)的深度挖掘和智能分析[6]，例如用戶行為分析、疾病關(guān)聯(lián)分析和健康預(yù)測(cè)等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與能力驗(yàn)證

本節(jié)討論CM-mHiP系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)和思考以及對(duì)系統(tǒng)具備的典型能力的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

針對(duì)系統(tǒng)需要提供的核心能力，采取了如下技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

（1）標(biāo)準(zhǔn)化接入

采用Mina負(fù)載均衡技術(shù)框架設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，支持10余種生命體征類型和多種傳輸協(xié)議（HTTP、TCP、UDP）JSON格式接入，基于符合Restful規(guī)范提供145個(gè)API，可以滿足每秒2 000個(gè)請(qǐng)求的高并發(fā)數(shù)據(jù)接入需求。

（2）高效處理

采用消息開放服務(wù)中間件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步交換，保證數(shù)據(jù)在傳輸和同步過程中的一致性和完整性，保證PB級(jí)數(shù)據(jù)的可靠傳輸和數(shù)據(jù)交互。

（3）海量存儲(chǔ)

采用Hadoop集群，實(shí)現(xiàn)電子病歷、體檢信息、生理數(shù)據(jù)、用藥信息和臨床數(shù)據(jù)的彈性存儲(chǔ)、處理、計(jì)算，針對(duì)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的健康和醫(yī)療數(shù)據(jù)，支持PB級(jí)存儲(chǔ)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了靈活可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)。

（4）業(yè)務(wù)整合

采用Ralasafe開源的雙重權(quán)限管理框架，實(shí)現(xiàn)新型業(yè)務(wù)的快速整合，通過業(yè)務(wù)的注冊(cè)、鑒權(quán)，用戶管理和權(quán)限管理，針對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理流和數(shù)據(jù)流的雙重管控。

（5）智能分析

該平臺(tái)采用了Apache的Spark、Mahout、Storm等開源大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)移動(dòng)健康醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘和分析。

3.2 能力驗(yàn)證

在標(biāo)準(zhǔn)化接入、高效處理和海量存儲(chǔ)方面進(jìn)行了驗(yàn)證，目前已支持10余種生命體征類型（血糖、血壓、運(yùn)動(dòng)、心電等）和多種傳輸協(xié)議（HTTP、TCP、UDP），滿足高并發(fā)、高性能、高可靠性、易伸縮的運(yùn)營(yíng)需求，為匯聚上游智能硬件廠商，打造CM-mHiP的基礎(chǔ)服務(wù)能力奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?；贑M-mHiP已經(jīng)孵化了10余種健康服務(wù)，并為多個(gè)專業(yè)機(jī)構(gòu)及第三方開發(fā)者提供海量數(shù)據(jù)和高效處理能力，目前正持續(xù)地為用戶提供可靠、穩(wěn)定的醫(yī)療業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

我們已經(jīng)在云計(jì)算[7]方面對(duì)CM-mHiP進(jìn)行了初步探索，充分利用其非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)等核心能力，實(shí)現(xiàn)海量健康數(shù)據(jù)的分布式、高可伸縮性、高可靠存儲(chǔ)與調(diào)用。今后還需要在兩個(gè)方面繼續(xù)演進(jìn)：一是提升智能算法的深度和廣度，實(shí)現(xiàn)海量健康數(shù)據(jù)的深度挖掘，建立以數(shù)據(jù)為中心的決策模型，并進(jìn)行個(gè)性化疾病管理；二是開展安全、隱私技術(shù)架構(gòu)研究，參考美國(guó)HIPPA[8]等較為完備的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)隱私保護(hù)機(jī)制以及已有的安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研究適合于移動(dòng)健康醫(yī)療端到端的安全體系架構(gòu)，涵蓋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)交互、政策法規(guī)、用戶行為習(xí)慣和業(yè)務(wù)特征等環(huán)節(jié)。

[1]許利群.移動(dòng)醫(yī)療帶來(lái)哪些改變？[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)論壇報(bào),2015,41(7):2-12.

[2]馬琳,宋俊德,宋美娜.開放平臺(tái)：運(yùn)營(yíng)模式與技術(shù)架構(gòu)研究綜述[J].電信科學(xué),2012,28(6):125-140.

[3]PARKERC.Continuahealth allianceaims for interoperable personal health solutions[J].Biomedical Instrumentation&Technology,2010.

[4]呂孟濤,李道蘋,吳靜等.電子健康檔案現(xiàn)狀分析與展望[J].醫(yī)學(xué)與社會(huì),2006,19(7):60-61.

[5]馬利,崔志偉,毛樹松.我國(guó)醫(yī)學(xué)知識(shí)庫(kù)應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志,2013,34(11):55-59.

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