Ruochen (CHRIS XIN)

作者單位：77030 美國(guó)德州大學(xué)休斯頓醫(yī)學(xué)中心信息技術(shù)部

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現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在美國(guó)醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)實(shí)施中的應(yīng)用

Ruochen (CHRIS XIN)

作者單位：77030 美國(guó)德州大學(xué)休斯頓醫(yī)學(xué)中心信息技術(shù)部

【摘要】在信息極大豐富的今天，數(shù)據(jù)需要有效地轉(zhuǎn)化為知識(shí)。而現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用可以幫助我們有效地將數(shù)據(jù)變?yōu)橹R(shí)。為患者提供更安全、成本效益更好的醫(yī)療保健服務(wù)是醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的目標(biāo)，而其成功的關(guān)鍵是如何實(shí)施和優(yōu)化最適合的醫(yī)療技術(shù)。電子病歷系統(tǒng)可以顯著提高醫(yī)療服務(wù)的效率。電子病歷系統(tǒng)可以安全地采集、存儲(chǔ)和共享患者數(shù)據(jù)，醫(yī)療保健專業(yè)人員可以通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析挖掘，促進(jìn)患者治療，降低醫(yī)療費(fèi)用。文章介紹了基于服務(wù)器計(jì)算如何通過(guò)優(yōu)化電子病歷系統(tǒng)的實(shí)施，來(lái)提高數(shù)據(jù)安全性，降低由于設(shè)備被盜和丟失所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)。 還進(jìn)一步介紹了基于服務(wù)器計(jì)算與臺(tái)式電腦系統(tǒng)相比可以顯著降低總體擁有成本的優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)包括硬件、軟件、IT運(yùn)維、管理以及用戶支持等直接和間接成本?；诜?wù)器計(jì)算架構(gòu)具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全性優(yōu)勢(shì)，可以大大降低由于網(wǎng)絡(luò)攻擊或惡意軟件植入所導(dǎo)致的電子病歷系統(tǒng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)?；诜?wù)器計(jì)算為電子病歷系統(tǒng)安全、優(yōu)化和高效的實(shí)施提供了較理想的平臺(tái)。

【關(guān)鍵詞】電子病歷；數(shù)據(jù)安全； 加密；基于服務(wù)器計(jì)算； 總體擁有成本；工作流程

根據(jù)美國(guó)人口調(diào)查局和美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心的報(bào)道，現(xiàn)在的美國(guó)每年人均就醫(yī)或?qū)で筢t(yī)療服務(wù)的次數(shù)大約4次，由此每年美國(guó)全國(guó)醫(yī)院和診所的就診次數(shù)大約為10億人/次[1-2]。為了持續(xù)追蹤患者的大量病歷，使用電子病歷系統(tǒng)是必然的。以前所有的患者記錄都是紙本病歷，與電子病歷相比紙本病歷在安全性、病歷質(zhì)量以及效率方面都有很多缺陷。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域日益復(fù)雜和強(qiáng)大，患者的病歷記錄也必須順應(yīng)從紙本到數(shù)字化的發(fā)展，因此電子病歷也就更加倍受重視。

1電子病歷

電子病歷（Electronic Medical Record， EMR ）是數(shù)字化的患者記錄，它包含患者所有的病史以及所有從醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)護(hù)人員處采集的數(shù)據(jù)。EMR的實(shí)施包括硬件、軟件、安裝啟用、培訓(xùn)和維護(hù)5個(gè)重要部分。EMR有不同的解決方案，但都會(huì)遇到一些挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)之一就是連通性（connectivity），EMR需要不間斷運(yùn)行，還需要與藥品、影像等系統(tǒng)整合并存取調(diào)用數(shù)據(jù)。另一個(gè)挑戰(zhàn)是工作流程， 即當(dāng)一個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)需要建設(shè)新的EMR系統(tǒng)時(shí)，有必要引入相關(guān)的培訓(xùn)咨詢服務(wù)，以協(xié)調(diào)和培訓(xùn)員工，使之更加順利地適應(yīng)這種流程的轉(zhuǎn)變，最關(guān)鍵的是要制定和實(shí)施嚴(yán)格的安全策略，以保證患者病歷的保密和隱私。

安全是一個(gè)重大問(wèn)題，根據(jù)2014年Bitglass[3]有關(guān)醫(yī)療保健領(lǐng)域的報(bào)告，2010年以來(lái)由于設(shè)備被盜和丟失，有68%的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)被泄露，48%的泄露與筆記本電腦、臺(tái)式電腦和移動(dòng)設(shè)備有關(guān)。盡管丟失幾臺(tái)筆記本電腦不是什么大問(wèn)題，但如果這些電腦中保存了患者數(shù)據(jù)就非同小可了。2015年7宗美國(guó)最大的數(shù)據(jù)泄露案件所涉及的患者人數(shù)達(dá)數(shù)百萬(wàn)。見(jiàn)圖1。

圖1 7宗美國(guó)最大的數(shù)據(jù)泄露案件

這些數(shù)字令人震驚，如果我們希望將這68%的數(shù)據(jù)泄露降低到最低，就必須要了解應(yīng)該如何保證數(shù)據(jù)的安全，這樣就可以在設(shè)備被盜或丟失的情況下，保證數(shù)據(jù)不被讀取或篡改。為了能夠降低這些數(shù)字，我們應(yīng)該考慮有何選擇。

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)有兩種方式，本地存儲(chǔ)或異地存儲(chǔ)。本地存儲(chǔ)意味著數(shù)據(jù)是在網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)（Network Attached Storage NAS）上，只有被授權(quán)的人員才可以存取和處理數(shù)據(jù)。而異地存儲(chǔ)意味著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在“網(wǎng)上”，這些在線服務(wù)由第三方機(jī)構(gòu)提供。而對(duì)于患者的個(gè)人數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，我們絕對(duì)不希望這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在第三方機(jī)構(gòu)，或被第三方機(jī)構(gòu)獲取。另外，臨床業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)速的要求非常高，患者數(shù)據(jù)保存在網(wǎng)上，其傳輸速度比保存在本地要慢得多。一旦互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)或云服務(wù)提供商出現(xiàn)宕機(jī)，即便這種宕機(jī)是短暫的，那么在這段時(shí)間里所有的用戶都不能存取和處理患者的病歷記錄。

2安全

在EMR實(shí)施前，我們需要考慮如何使用本地存儲(chǔ)和加密技術(shù)來(lái)安全地保存患者數(shù)據(jù)。加密是一種保證患者數(shù)據(jù)安全的非常好的方式。加密是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼方式使數(shù)據(jù)不可閱讀。這樣醫(yī)生就可以在自己筆記本電腦上工作，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，并在服務(wù)器上保存和備份數(shù)據(jù)。最常使用的是軟件加密，這種軟件用于加密計(jì)算機(jī)硬件里的數(shù)據(jù)信息。在加密情況下，即便硬盤(pán)被從計(jì)算機(jī)移除，其中的數(shù)據(jù)也不能被閱讀或使用。最常用的加密軟件是Bitlocker。它可以在Windows Vista和Windows 7操作系統(tǒng)的最終版和企業(yè)版中使用，也可以在Windows 8及以上操作系統(tǒng)的專業(yè)版和企業(yè)版中使用。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器被Bitlocker加密后，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)48位的數(shù)字并被保存在USB閃存驅(qū)動(dòng)器內(nèi)，也可以保存在電腦硬盤(pán)的相應(yīng)文件夾內(nèi)或者打印出來(lái)。當(dāng)這個(gè)硬盤(pán)被移除并被安裝在另一臺(tái)電腦上時(shí)，就可以使用這個(gè)數(shù)字來(lái)解密原有的驅(qū)動(dòng)器。這個(gè)過(guò)程非常重要，用這種方法就可以保證數(shù)據(jù)不會(huì)落入未經(jīng)授權(quán)的人手中。

任何事情都有兩面性，加密也是如此。當(dāng)你登錄進(jìn)入電腦后，加密軟件就不再為你提供保護(hù)。這時(shí)如果你因故不在電腦旁邊，其他人就可以輕松地將你電腦里的數(shù)據(jù)拷貝到移動(dòng)硬盤(pán)里。當(dāng)然你可以在暫時(shí)不使用電腦時(shí)鎖定你的屏幕，但人不可能避免犯錯(cuò)誤，你可能會(huì)忘記鎖定。而為了消除這樣的安全隱患的產(chǎn)生，就需要介紹另一種新的計(jì)算模型。

3基于服務(wù)器計(jì)算

基于服務(wù)器計(jì)算（Server Based Computing, SBC）是一項(xiàng)新的創(chuàng)新性技術(shù)，它運(yùn)行在一個(gè)本地服務(wù)器中，而不是在客戶端。許多機(jī)構(gòu)將使用SBC作為降低IT成本和整合服務(wù)器的一種方式，同時(shí)SBC也可以提供一個(gè)更安全可控的電腦運(yùn)行環(huán)境。

SBC的歷史最早可以追溯到20世紀(jì)50年代。在計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的初期，主要是采用大型主機(jī)與終端相連接的方式，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了SBC[4]?，F(xiàn)在看來(lái)，盡管那不是當(dāng)時(shí)最有效的方法，但這就是技術(shù)。直接成本包含硬件、軟件和技術(shù)支持。一般情況下，硬件和軟件的采購(gòu)成本往往低于總直接成本（Total Direct Cost）的50%。而間接成本則包含了諸如宕機(jī)時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)力下降或損失IT支持、沒(méi)有優(yōu)化的性能，以及其他功能性損壞或時(shí)間的浪費(fèi)。

4設(shè)備維護(hù)

基于客戶端的計(jì)算機(jī)在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，其硬件和軟件可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此經(jīng)常需要IT人員的維護(hù)。而基于服務(wù)器的電腦，其軟硬件配置是最小化的，這種最小化以滿足實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的服務(wù)器調(diào)取功能為限度。

5瘦客戶機(jī)

現(xiàn)在是一個(gè)技術(shù)的時(shí)代，當(dāng)電腦最終變得人們都能支付得起，而且可以滿足人們?nèi)粘１銛y的時(shí)候，價(jià)格就成了個(gè)人或機(jī)構(gòu)選購(gòu)電腦的最關(guān)鍵因素。如果一個(gè)公司的預(yù)算有限時(shí)，那么人們必須在價(jià)格和性能之間做出選擇和犧牲。所幸的是，SBC只需要一臺(tái)或幾臺(tái)中央服務(wù)器，其他的可以全部配置為物美價(jià)廉的瘦客戶機(jī)，即一臺(tái)依賴服務(wù)器完成全部計(jì)算任務(wù)的電腦。與標(biāo)準(zhǔn)的電腦相比，瘦客戶機(jī)僅有一個(gè)本子的大小，重量輕，容易安裝部署，便于攜帶，可以適合大多數(shù)的空間安裝。另外，瘦客戶機(jī)價(jià)格非常低，但性能強(qiáng)大，性價(jià)比極高。其價(jià)格范圍大約在50到400美元之間，瘦客戶機(jī)是大量部署的最佳選擇。

6降低IT成本

6.1降低軟硬件成本

因?yàn)槭菘蛻魴C(jī)的所有應(yīng)用都在中央服務(wù)器端處理，服務(wù)器做了大部分工作。組織機(jī)構(gòu)的決策層可以在整個(gè)機(jī)構(gòu)部署低價(jià)的瘦客戶機(jī)，而不必要在每一個(gè)工位配置一臺(tái)昂貴的臺(tái)式電腦。另外，使用者既可以使用瘦客戶機(jī)在本地完成所有工作，也可以在異地使用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式電腦通過(guò)建立虛擬連接的方式，遠(yuǎn)程完成各種工作。這時(shí)用戶只需要擁有一臺(tái)普通電腦、一套瘦客戶應(yīng)用軟件，一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)，從而節(jié)省了大量的IT投入。

6.2降低IT支持成本

僅直接成本一項(xiàng)，技術(shù)支持就占全部IT預(yù)算的一半以上。另外，聘用一個(gè)專職雇員或外包技術(shù)服務(wù)人員其費(fèi)用也很高?；诜?wù)器計(jì)算簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使技術(shù)支持人員對(duì)客戶計(jì)算機(jī)的訪問(wèn)與支持次數(shù)減少，從而降低了IT支持費(fèi)用。

6.3降低IT管理時(shí)間成本

如果沒(méi)有基于服務(wù)器計(jì)算，技術(shù)支持人員需要逐臺(tái)維修管理每一臺(tái)電腦，包括升級(jí)病毒軟件、備份以及打補(bǔ)丁等。而有了SBC后，所有的應(yīng)用都安裝在服務(wù)器端，其升級(jí)和維護(hù)任務(wù)也全部在服務(wù)器端完成。由于無(wú)需技術(shù)人員再逐臺(tái)操作，終端用戶的技術(shù)支持需求被全部省略了，這一點(diǎn)對(duì)于降低IT管理的時(shí)間成本和提高效率具有非常重要的意義。

7降低總體擁有成本

根據(jù)Gartner[5]2008年8月的一份報(bào)告，闡述了盡管現(xiàn)在的電腦都不是很昂貴，但隨著企業(yè)成長(zhǎng)發(fā)展，電腦全生命周期的直接成本和間接成本將顯著提高，即電腦的總體擁有成本（Total Cost of Ownership，TCO）將顯著提高。圖2顯示出每種場(chǎng)景的總成本。部署SBC比部署完全未實(shí)現(xiàn)管理的臺(tái)式電腦的總體擁有成本降低50%，比實(shí)現(xiàn)初步管理的臺(tái)式電腦降低45%，比實(shí)現(xiàn)較好管理的臺(tái)式電腦降低38%。如果擁有多臺(tái)電腦，那么這個(gè)比率將大大增加。在一個(gè)需要維護(hù)管理5000臺(tái)電腦的大型機(jī)構(gòu)，如果使用SBC，每3到5年可節(jié)約的資金將高達(dá)數(shù)千萬(wàn)美元。

圖2 臺(tái)式計(jì)算機(jī)與基于服務(wù)器計(jì)算之總體擁有成本對(duì)比圖 （單位：美元）

8提高數(shù)據(jù)安全性與降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)

SBC將所有數(shù)據(jù)保存在安全性較高的服務(wù)器端，而不是分散在安全性較低的用戶電腦中，而且服務(wù)器都是放置在專用機(jī)房中， 比用戶電腦放置在辦公室桌面要安全得多。由于用戶計(jì)算機(jī)沒(méi)有板載存儲(chǔ)機(jī)制（Onboard Storage Mechanism），用戶計(jì)算機(jī)丟失、被盜或者損壞時(shí)，造成的后果和麻煩相對(duì)較小。

9強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全

由于采用了基于服務(wù)器架構(gòu)，可以大大減少惡意廣告、間諜軟件以及勒索軟件等流氓軟件入侵，同時(shí)也可以避免網(wǎng)絡(luò)釣魚(yú)、詐騙以及盜取身份信息等欺詐行為的發(fā)生。流氓軟件是企圖損壞電腦或電腦系統(tǒng)的惡意軟件。而使用SBC，由于用戶設(shè)備中只安裝了最基本組件，在沒(méi)有相關(guān)權(quán)限授權(quán)的情況下，用戶無(wú)法完成與其本職工作無(wú)關(guān)的其他任務(wù)，這消除了以下流氓軟件對(duì)于系統(tǒng)的影響。

9.1廣告軟件

一旦這種廣告軟件被植入到電腦中就會(huì)干擾用戶，導(dǎo)致用戶點(diǎn)擊廣告從而浪費(fèi)工作時(shí)間，或?qū)е掠脩粽襂T人員處置廣告軟件而誤工。另外，越來(lái)越多的廣告軟件植入系統(tǒng)，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)變慢。

9.2間諜軟件

收集用戶個(gè)人或機(jī)構(gòu)的信息，然后在未經(jīng)用戶同意的情況下，將這些信息發(fā)送到另外的個(gè)人或機(jī)構(gòu)，或者在用戶不知曉的情況下控制用戶的電腦。

9.3勒索軟件

拒絕用戶登錄或?qū)е码娔X癱瘓的軟件。用戶電腦在被其控制時(shí)，屏幕顯示系統(tǒng)被鎖定，用戶只有在付錢(qián)以后才能得以登錄電腦或恢復(fù)數(shù)據(jù)。

詐騙是一種使用欺詐或引誘方式誘騙用戶，從而騙取錢(qián)財(cái)?shù)姆绞?。最常?jiàn)的形式如下：①釣魚(yú)是一種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)詐騙方式。網(wǎng)絡(luò)犯罪分子通常使用電子郵件引誘用戶訪問(wèn)虛假網(wǎng)站，盜取他們的社會(huì)安全號(hào)或信用卡密碼等個(gè)人敏感信息。②與釣魚(yú)不同，網(wǎng)絡(luò)騙局是以欺騙的方式使用戶個(gè)人或組織相信其虛假信息，并促使用戶通過(guò)電子郵件將他們的個(gè)人信息發(fā)送至犯罪分子。③盜取身份信息，網(wǎng)絡(luò)犯罪分子假冒個(gè)人或組織的名義，盜取用戶個(gè)人身份信息從而獲得利益，這種犯罪通常也是通過(guò)電子郵件而進(jìn)行的。

綜上所述，EMR、加密、SBC以及TCO都是醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域需要考慮的重要問(wèn)題，同時(shí)我們必須學(xué)會(huì)如何接受和采用當(dāng)今快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)。許多有關(guān)IT領(lǐng)域的決策在制定的時(shí)候，不能僅僅從避免高成本這一個(gè)方面考慮，還要考慮到業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)和其高安全性。科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使我們看到一個(gè)可以真正降低成本、提高數(shù)據(jù)安全性、提高工作流程效率的解決方案。隨著這些技術(shù)逐步成熟，其未來(lái)的前景將更加光明。

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·研究與實(shí)踐·

The use of Modern Computer Technology in implementing EMR Systems in US hospitals

Chris Xin, Director, Management Operations, Mcgovern Medical School, Uthealth, Houston, TX 77030, USA

【Abstract】In the era of abundant information, data needs to be effectively translated into useful knowledge. We can effectively create knowledge from data with the use of modern technology. The implementation and optimization of the most appropriate healthcare technologies are critical to the success of providing secure and cost effective patient care. Electronic Medical Record (EMR) system is an effective technology that can significantly boost the efficiency in providing patient care. EMR system securely collects and stores patient data that can be shared and analyzed by healthcare professionals to facilitate patient treatment and lower the total cost of medical care. This paper shows how Server Based Computing (SBC) can optimize the implementation of EMR systems by providing increased data security and reduced risk of data breach due to device theft or loss. This paper also demonstrates that SBC further reduces the Total Cost of Ownership (TCO), which includes direct and indirect cost of hardware, software, IT operations, administration and end user support, when compared to desktop computer based systems. SBC architecture has the benefit of strong cyber security which greatly reduces the risk of EMR systems being damaged or disabled by providing immunity from malware and other forms of cyber attacks. Server Based Computing should be considered the preferred platform for a secure, optimized and cost effective EMR implementation.

【Key words】Electronic Medical Record; Data Security; Encryption; Server Based Computing; Total Cost of Ownership; Workflow

收稿日期：（2015-12-08）