王士泉，侯志國(guó)，陳忠民，于慧杰，李 偉*

（1.東華軟件股份公司，北京 100191；2.火箭軍特色醫(yī)學(xué)中心核輻射損傷與監(jiān)測(cè)研究室，北京 100088）

0 引言

國(guó)家“十四五”規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)“高質(zhì)量發(fā)展”，按照這一指導(dǎo)思想，著眼未來，醫(yī)院信息化建設(shè)必將進(jìn)入新階段。在十幾年的行業(yè)市場(chǎng)化過程中，多家醫(yī)院在系統(tǒng)更新、更換過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，更有由于數(shù)據(jù)資源難以迭代導(dǎo)致的遺憾，醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS）能夠穩(wěn)定、持續(xù)地支撐醫(yī)院發(fā)展是用戶的最大利益所在，同時(shí)將醫(yī)院的各類生產(chǎn)要素（人、財(cái)、物等）的基礎(chǔ)信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，并把一個(gè)城市內(nèi)（或區(qū)域內(nèi)）醫(yī)院中的各項(xiàng)實(shí)體業(yè)務(wù)進(jìn)行全面數(shù)字化，打通物理世界和現(xiàn)實(shí)世界的溝通渠道，是醫(yī)療行業(yè)面臨的新任務(wù)。尤其是2020年新型冠狀病毒肺炎疫情這一世界性公共衛(wèi)生事件為反思和推進(jìn)醫(yī)院信息化提供了歷史性機(jī)遇?？梢哉f，整個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)正處于一個(gè)壓力、動(dòng)力、支撐力和約束力都十分強(qiáng)勁的“力場(chǎng)”之中。用系統(tǒng)科學(xué)的理念指導(dǎo)醫(yī)院信息化實(shí)踐，以智能化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)醫(yī)院數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，是醫(yī)院信息化所面臨的重大機(jī)遇[1]。

HIS 發(fā)展至今，普遍存在的問題是集成困難，這是由長(zhǎng)期以來“煙囪式”的醫(yī)院信息化建設(shè)路徑所致。盡管眾多醫(yī)院信息化廠商大力推廣利用醫(yī)院集成平臺(tái)、信息平臺(tái)、臨床數(shù)據(jù)中心等方式來解決異構(gòu)系統(tǒng)間交互及數(shù)據(jù)集成等問題，但是治標(biāo)不治本，醫(yī)院為打通各系統(tǒng)業(yè)務(wù)壁壘所花費(fèi)的協(xié)調(diào)時(shí)間及開發(fā)費(fèi)用依然高昂。

為了切實(shí)提高醫(yī)院信息化水平，針對(duì)醫(yī)院信息化的短板和不足，加快信息技術(shù)與醫(yī)院業(yè)務(wù)的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院“上云”，并讓智慧和智能在醫(yī)院信息化建設(shè)的過程中自然地融入HIS 的業(yè)務(wù)流程，成為新型HIS 的重要內(nèi)涵。因此，“煙囪式”系統(tǒng)亟待終結(jié)，醫(yī)院需要一個(gè)靈活、開放、可拓展的信息系統(tǒng)架構(gòu)體系。本文提出打造新型HIS——醫(yī)院操作系統(tǒng)（hospital operating system，HOS），其核心是把實(shí)體醫(yī)院搬到云上數(shù)字空間中，完成醫(yī)院實(shí)體元素的數(shù)字化映射及描述，構(gòu)建全新連接，打通“煙囪式”系統(tǒng)間的壁壘，更好地整合醫(yī)院內(nèi)各類資源，提高醫(yī)院運(yùn)行效率[2]。

1 HOS 分層設(shè)計(jì)

HIS 已從解決醫(yī)院數(shù)據(jù)采集和業(yè)務(wù)流程電子化，向業(yè)務(wù)場(chǎng)景全面IT 表達(dá)和全場(chǎng)景協(xié)作的數(shù)字化方向加速發(fā)展。因此，HOS 設(shè)計(jì)應(yīng)采用服務(wù)化架構(gòu)（如圖1 所示），通過前端與后端分離，解放前端應(yīng)用，從而提高開發(fā)效率、提升局部性能、降低運(yùn)維成本。HOS通過數(shù)據(jù)平臺(tái)、基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)、開放平臺(tái)的建設(shè)，規(guī)范業(yè)務(wù)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，并促進(jìn)應(yīng)用生態(tài)繁榮發(fā)展[3]。

圖1 HOS 分層架構(gòu)圖

1.1 數(shù)據(jù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)平臺(tái)為上層業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，主要包括臨床數(shù)據(jù)中心、資源數(shù)據(jù)中心、管理數(shù)據(jù)中心、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心、科研數(shù)據(jù)中心、患者數(shù)據(jù)中心及其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。

1.2 基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)

基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)包括各類基礎(chǔ)技術(shù)組件，為業(yè)務(wù)平臺(tái)提供開發(fā)框架、用戶組織、日志審計(jì)、人工智能（artificial intelligence，AI）能力、業(yè)務(wù)引擎支撐。其中AI 能力包括智能視覺、智能推薦、智能語音、文本處理等基本能力，可利用醫(yī)學(xué)知識(shí)和數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)不斷訓(xùn)練并優(yōu)化模型；業(yè)務(wù)引擎包括門戶引擎、工作流引擎、搜索引擎、規(guī)則引擎、批處理引擎、分布式數(shù)據(jù)庫引擎及流計(jì)算引擎等[4]。

1.3 業(yè)務(wù)平臺(tái)

業(yè)務(wù)平臺(tái)即系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層，通過業(yè)務(wù)的解耦和服務(wù)的聚合，建設(shè)患者中心、臨床中心、運(yùn)營(yíng)中心、決策中心、人力中心、資源中心、權(quán)力中心等。每個(gè)業(yè)務(wù)中心對(duì)業(yè)務(wù)流程、作業(yè)的最終表達(dá)是http 服務(wù)，通過提供http 服務(wù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層的對(duì)外開放。

1.4 開放平臺(tái)

開放平臺(tái)基于能力開放的要求，簡(jiǎn)化服務(wù)的復(fù)雜性，屏蔽系統(tǒng)之間的差異，形成平臺(tái)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)輸出，在保證安全、穩(wěn)定的前提下，支撐各種前端應(yīng)用。開放平臺(tái)是前后端分離的關(guān)鍵組件，其核心組件是應(yīng)用程序編程接口（application programming interface，API）網(wǎng)關(guān)，支持服務(wù)注冊(cè)、發(fā)布、訂閱、下架的生命周期管理，通過服務(wù)路由、服務(wù)調(diào)度、服務(wù)鑒權(quán)、負(fù)載均衡、流量控制、服務(wù)降級(jí)、服務(wù)熔斷，實(shí)現(xiàn)服務(wù)安全可控地開放，并支撐前端應(yīng)用開發(fā)。開放平臺(tái)同時(shí)也是一個(gè)API 市場(chǎng)，提供了開發(fā)者門戶，為前端應(yīng)用開發(fā)者提供開發(fā)指南、服務(wù)調(diào)試、服務(wù)分析等[5]。

1.5 前端應(yīng)用

前端應(yīng)用面向系統(tǒng)最終用戶，基于不同的用戶需求和業(yè)務(wù)場(chǎng)景，支撐不同的前端產(chǎn)品。前端應(yīng)用包括HIS、CIS、EMRS、HRP、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等，這些前端應(yīng)用的后臺(tái)服務(wù)可以支撐第三方應(yīng)用開發(fā)，例如醫(yī)院的多個(gè)自助機(jī)廠商、多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)廠商等[6]。

1.6 生態(tài)服務(wù)

生態(tài)服務(wù)的價(jià)值在于可聯(lián)合業(yè)內(nèi)生態(tài)伙伴快速創(chuàng)新，打造新業(yè)務(wù)應(yīng)用，具體包括：

（1）低代碼開發(fā)平臺(tái)M-Builder：可通過少量代碼甚至不用代碼就能快速構(gòu)建各類應(yīng)用系統(tǒng)，即時(shí)修改，馬上生效；支持實(shí)時(shí)預(yù)覽、快速部署，業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，較傳統(tǒng)開發(fā)方式效率提升5 倍以上。

（2）連接平臺(tái)M-Linker：可在公有云、混合云、私有云環(huán)境下連接各類應(yīng)用、數(shù)據(jù)、設(shè)備，幫助醫(yī)院信息化建設(shè)技術(shù)人員設(shè)計(jì)、構(gòu)建API 和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用之間的集成，從而實(shí)現(xiàn)低成本、快速、便捷的應(yīng)用連接和集成，促成業(yè)務(wù)、流程及體驗(yàn)的一體化，并可輕松連接產(chǎn)業(yè)鏈上的行業(yè)應(yīng)用、社會(huì)化應(yīng)用，支撐業(yè)內(nèi)的快速創(chuàng)新。

（3）應(yīng)用市場(chǎng)M-Store：是應(yīng)用的發(fā)布和訂閱平臺(tái)。用戶可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用、使用應(yīng)用，開發(fā)者可以發(fā)布應(yīng)用，包括Web 應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用。

（4）標(biāo)準(zhǔn)體系：用于項(xiàng)目技術(shù)體系的全面管理，保障項(xiàng)目技術(shù)在建設(shè)過程中的規(guī)范性、可控性及標(biāo)準(zhǔn)性，指導(dǎo)軟件項(xiàng)目開發(fā)工作有序、有效開展，降低項(xiàng)目技術(shù)實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)和難度，確保項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度。

（5）安全體系：安全設(shè)計(jì)主要包含6 個(gè)方面的內(nèi)容，分別是物理與環(huán)境安全、主機(jī)與存儲(chǔ)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、虛擬化安全、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全。其中，應(yīng)用安全包括驗(yàn)證用戶身份、防止跨站請(qǐng)求偽造（cross site request forgery，CSRF）和跨站腳本（cross site scripting，CSS）攻擊、防范結(jié)構(gòu)化查詢語言（structured query language，SQL）注入、防御分布式拒絕服務(wù)（distributed denial of service，DDoS）攻擊。

（6）DevOps 管理：DevOps 是指通過自動(dòng)化的工具協(xié)作和溝通來完成軟件的生命周期管理。利用DevOps 管理工具，根據(jù)研發(fā)場(chǎng)景和能力訴求，形成從需求開始，到代碼管理、持續(xù)集成、自動(dòng)化測(cè)試，再到應(yīng)用配置管理、部署交付、運(yùn)維運(yùn)營(yíng)的IT 研發(fā)運(yùn)營(yíng)全生命周期的一體化平臺(tái)[7]。

1.7 外部系統(tǒng)

外部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于監(jiān)管需求的數(shù)據(jù)上報(bào)、異構(gòu)系統(tǒng)的集成，通過集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的處理。其中異構(gòu)系統(tǒng)通過Web Service 服務(wù)發(fā)布到開放平臺(tái)，供前端應(yīng)用系統(tǒng)使用。

2 HOS 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著云計(jì)算的發(fā)展，將云原生技術(shù)體系應(yīng)用于醫(yī)療信息化領(lǐng)域已成為行業(yè)的必然選擇。此類技術(shù)架構(gòu)的特點(diǎn)是采用開源堆棧（如K8S+Docker）進(jìn)行容器化，基于微服務(wù)架構(gòu)提高靈活性和可維護(hù)性，借助敏捷方法、DevOps 支持持續(xù)迭代和運(yùn)維自動(dòng)化，利用云平臺(tái)設(shè)施實(shí)現(xiàn)彈性伸縮、動(dòng)態(tài)調(diào)度、提高資源利用率的目的。

結(jié)合國(guó)內(nèi)醫(yī)院信息化建設(shè)及信息科技術(shù)人員實(shí)際情況，HOS 中的技術(shù)架構(gòu)選型應(yīng)滿足如下要求：廣泛使用、商業(yè)化程度高、技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠、跨平臺(tái)、開源可控，并且不違背信創(chuàng)國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)，并可持續(xù)演進(jìn)。HOS 技術(shù)架構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 HOS 技術(shù)架構(gòu)圖

2.1 中間件環(huán)境

中間件包括數(shù)據(jù)庫（MySQL、Oracle、KingBase）、消息隊(duì)列（RocketMQ、RabbitMQ）、內(nèi)存緩存（Redis）、文件存儲(chǔ)（FastDFS、MinIO）、對(duì)象數(shù)據(jù)庫（MongoDB）、搜索引擎（Elasticsearch）等。研發(fā)人員通過技術(shù)選型，選擇合適的中間件組件，容器化并提交到容器鏡像倉庫Harbor，數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、API 網(wǎng)關(guān)可根據(jù)需要拉取容器鏡像、啟動(dòng)容器、使用容器。

2.2 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要包括事務(wù)型數(shù)據(jù)庫（on-line transaction processing，OLTP）和分析型數(shù)據(jù)庫（on-line analytical processing，OLAP）。

（1）事務(wù)型數(shù)據(jù)庫：常用于交易數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)查詢領(lǐng)域。常用的事務(wù)型數(shù)據(jù)庫包括MySQL、Oracle 等。MySQL 是一種開源的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（relational database management system，RDBMS）。Oracle 是老牌商用級(jí)數(shù)據(jù)庫，具備成熟的企業(yè)級(jí)架構(gòu)，可輕松應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜業(yè)務(wù)環(huán)境。

（2）分析型數(shù)據(jù)庫：常用于數(shù)據(jù)查詢和大數(shù)據(jù)分析環(huán)境中。其中Hadoop 是一個(gè)能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)以一種可靠、高效、可伸縮的方式進(jìn)行分布式處理的生態(tài)環(huán)境。金倉分析型數(shù)據(jù)庫（KingBase analytics DB，KADB）是符合信創(chuàng)要求的國(guó)產(chǎn)分析型數(shù)據(jù)庫，在政府行業(yè)已有較多應(yīng)用案例。

2.3 服務(wù)層

服務(wù)層采用主流的開發(fā)語言Java、PHP 均可，可使用Spring Boot 框架為基礎(chǔ)框架。根據(jù)國(guó)內(nèi)醫(yī)院信息化行業(yè)現(xiàn)狀及國(guó)產(chǎn)化的趨勢(shì)，服務(wù)層屬于核心系統(tǒng)的建設(shè)范圍，不建議使用.NET 技術(shù)體系。部分服務(wù)層開發(fā)需要使用特殊語言，例如即時(shí)通信一般使用Nodejs 開發(fā)、AI 領(lǐng)域可以采用Python 開發(fā)。

2.4 API 網(wǎng)關(guān)

API 網(wǎng)關(guān)是關(guān)鍵部分。作為前后端的連接器，部署環(huán)境可以在基于Linux2.6+所有的操作系統(tǒng)中運(yùn)行，或者直接拉取Harbor 的容器化鏡像運(yùn)行，建議使用K8S 集群容器化部署。API 網(wǎng)關(guān)的開發(fā)方案有3 種：

（1）使用Java 語言、Spring Boot 框架，設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)節(jié)應(yīng)著重考慮網(wǎng)關(guān)的高并發(fā)處理、流量控制、服務(wù)熔斷、服務(wù)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列和緩存服務(wù)。

（2）采用基于Golang 開發(fā)的API 網(wǎng)關(guān)，例如Goku API Gateway。如使用開源網(wǎng)關(guān)，需要自行處理消息隊(duì)列和緩存服務(wù)。

（3）使用PHP+Symfony+Swoole+Hyperf+Lua 組合開發(fā)，其中，Swoole 可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度協(xié)程，Hyperf 可以構(gòu)建高性能網(wǎng)關(guān)，Lua 和Nginx 結(jié)合可實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。

2.5 Web 服務(wù)端

Web 服務(wù)端采用主流的開發(fā)語言Java、PHP 均可，也可以使用.NET 技術(shù)體系。如果選擇Java 語言，建議使用Spring Boot；如果選擇PHP，可以使用Symfony。Web 服務(wù)端為Web 端和H5 客戶端，前端框架使用Vue。Web 端客戶端運(yùn)行環(huán)境以Windows 為主，瀏覽器可為IE、Chrome。H5 客戶端可選擇iOS 或Android，瀏覽器可為WebKit。

2.6 移動(dòng)端

移動(dòng)端的使用場(chǎng)景和使用量都很多，以互聯(lián)網(wǎng)連接方式為主，主要分為患者和醫(yī)護(hù)人員2 類應(yīng)用。

（1）患者端以客戶端H5 和小程序?qū)崿F(xiàn)的方式最多?？蛻舳薍5 通過Web 服務(wù)端開發(fā)實(shí)現(xiàn)，主要入口載體為微信、支付寶等具有支付能力的入口，小程序以微信為主流，可以使用微信Web 開發(fā)工具加WePY框架開發(fā)。

（2）醫(yī)護(hù)人員端以原生應(yīng)用為主，Android 環(huán)境使用Java 語言和Android Studio 開發(fā)，iOS 環(huán)境采用Swift 語言和Xcode 開發(fā)。

2.7 統(tǒng)一運(yùn)維平臺(tái)

統(tǒng)一運(yùn)維平臺(tái)以統(tǒng)一部署、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一告警為目標(biāo)，主要實(shí)現(xiàn)2 類業(yè)務(wù)目標(biāo)：服務(wù)器中間件的運(yùn)維管理和應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)日志監(jiān)控與預(yù)警。

（1）服務(wù)器中間件的運(yùn)維管理使用Prometheus、Grafana 和AlterManager 實(shí)現(xiàn)。其中Prometheus 是一個(gè)開源的服務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)和時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫；Grafana是一個(gè)開源的度量分析與可視化平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)查詢、分析、可視化處理以及配置告警；AlterManager 主要用于接收Prometheus 發(fā)送的告警信息，支持豐富的告警通知渠道，能夠做到告警信息的去重、降噪、分組、策略路由。

（2）應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)日志監(jiān)控與預(yù)警使用Logstash、Elasticsearch 和Kibana 實(shí)現(xiàn)。其中Logstash 是一款開源的數(shù)據(jù)收集引擎，具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸能力，能夠?qū)?shù)據(jù)信息從管道的輸入端傳輸?shù)焦艿赖妮敵龆?；Elasticsearch 是一個(gè)分布式的開源搜索和分析引擎，適用于所有類型的數(shù)據(jù)，包括文本、數(shù)字、地理空間、結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；Kibana 是一個(gè)為L(zhǎng)ogstash和Elasticsearch 提供日志分析的Web 接口，可使用其對(duì)日志進(jìn)行高效搜索、可視化、分析等各種操作。

2.8 其他應(yīng)用

其他應(yīng)用包括自助機(jī)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和第三方應(yīng)用，HOS 的生態(tài)環(huán)境開發(fā)者可通過開放平臺(tái)訂閱服務(wù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品功能。

3 HOS 應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

HOS 的應(yīng)用架構(gòu)從業(yè)務(wù)層面可劃分為醫(yī)院數(shù)智底座（應(yīng)用支撐平臺(tái)）、基礎(chǔ)核心業(yè)務(wù)、綜合業(yè)務(wù)工作站、移動(dòng)智能、醫(yī)療管理、運(yùn)營(yíng)管理、數(shù)據(jù)中心、科研教學(xué)、區(qū)域協(xié)同、應(yīng)急部署共十大模塊。其中，基礎(chǔ)核心業(yè)務(wù)包括信息平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析與決策支持，患者管理，臨床診療，患者服務(wù)，藥事管理，醫(yī)技輔助6 個(gè)業(yè)務(wù)功能。HOS 應(yīng)用架構(gòu)圖如圖3 所示。

3.1 醫(yī)院數(shù)智底座

3.1.1 統(tǒng)一醫(yī)學(xué)術(shù)語體系

醫(yī)學(xué)術(shù)語是臨床診療過程中的重要生產(chǎn)要素，全院的醫(yī)學(xué)術(shù)語統(tǒng)一、規(guī)范、精細(xì)化表達(dá)是保障醫(yī)療數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提。HOS 應(yīng)采用統(tǒng)一醫(yī)學(xué)術(shù)語體系，打破醫(yī)院各IT 系統(tǒng)的信息交流障礙，為后續(xù)科研教學(xué)及臨床研究做好底層支撐，并能夠在臨床診療的過程中，支撐臨床人員能夠精細(xì)化診斷、選擇最優(yōu)治療方案、避免誤診漏診、有效監(jiān)管臨床診療行為的安全性。同時(shí)，打造醫(yī)學(xué)術(shù)語體系知識(shí)庫系統(tǒng)，支持通過智能檢索、直播、文章科普、病例討論等方法聚合傳播醫(yī)學(xué)知識(shí)，內(nèi)容涵蓋疾病、藥品、檢查、檢驗(yàn)、護(hù)理、手術(shù)等醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

3.1.2 知識(shí)圖譜

采用自然語言處理（natural language processing，NLP）和知識(shí)圖譜技術(shù)，幫助用戶快速、準(zhǔn)確檢索知識(shí)，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供專業(yè)醫(yī)學(xué)內(nèi)容、版權(quán)合作等基礎(chǔ)服務(wù)，橫向打通現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，助力醫(yī)生開展臨床科研及患者宣傳教育，滿足不同群體、不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)的需求[8]。

3.1.3 AI 基礎(chǔ)設(shè)施

通過建設(shè)AI 基礎(chǔ)設(shè)施，將成熟的AI 技術(shù)能力賦能給臨床。包括以下幾個(gè)方面：

（1）支持利用光學(xué)字符識(shí)別（optical character recognition，OCR）技術(shù)實(shí)現(xiàn)紙質(zhì)單據(jù)內(nèi)容的電子化。

（2）具備NLP 技術(shù)，可提供電子病歷后結(jié)構(gòu)化服務(wù)，支持醫(yī)學(xué)常見的中文命名實(shí)體識(shí)別及關(guān)系提取。

（3）提供醫(yī)學(xué)影像識(shí)別、臨床診斷輔助等醫(yī)療服務(wù)，為早期篩查、診斷、康復(fù)、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等場(chǎng)景提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐。

（4）支持語音識(shí)別服務(wù)，可將語音識(shí)別為文字，適用于手機(jī)應(yīng)用語音交互、語音內(nèi)容分析和呼叫中心智能客服等多種場(chǎng)景。

（5）支持建立疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，構(gòu)建患者的預(yù)后預(yù)測(cè)模型，為患者的治療提供幫助。

3.1.4 統(tǒng)一用戶管理

以用戶為中心匯集各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的工作信息，以數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)用戶完成相應(yīng)的工作，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的無縫銜接操作。

3.1.5 統(tǒng)一生產(chǎn)要素管理

（1）組織及人員數(shù)據(jù)治理。根據(jù)醫(yī)院愿景及年度工作目標(biāo)，結(jié)合醫(yī)院學(xué)科專業(yè)的分類，參照國(guó)家衛(wèi)生健康委下發(fā)的診療目錄及國(guó)家人力資源和社會(huì)保障部下發(fā)的政策文件，梳理并規(guī)范醫(yī)院的組織架構(gòu)及人員檔案信息的全息視圖，內(nèi)容包含組織架構(gòu)，人員職務(wù)、職稱、技能、排班等相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）土地及房屋數(shù)據(jù)治理。提供醫(yī)院土地及房屋利用情況的數(shù)據(jù)梳理，將位置信息進(jìn)行更準(zhǔn)確的表示，為圍繞地理位置開展的業(yè)務(wù)工作提供數(shù)據(jù)支撐，主要包含土地信息、土地使用規(guī)劃信息、房屋及建筑物登記信息、房間信息、床位信息等。

（3）設(shè)備要素?cái)?shù)據(jù)治理。提供醫(yī)院的關(guān)鍵醫(yī)療設(shè)備、關(guān)鍵移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備、特種設(shè)備等相關(guān)數(shù)據(jù)的信息化表示，并對(duì)每個(gè)醫(yī)療設(shè)備能開展的項(xiàng)目進(jìn)行表示，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控，主要包括設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備院內(nèi)租賃監(jiān)控、設(shè)備維修、效能分析等。

3.1.6 業(yè)務(wù)流程管理

通過流程節(jié)點(diǎn)的原子化，將業(yè)務(wù)流程轉(zhuǎn)化成作業(yè)單元，即最小顆粒度的流程節(jié)點(diǎn)，然后將資源消耗的情況綁定到流程節(jié)點(diǎn)上，以便于通過流程化的表示，揭示成本的發(fā)生和形成過程，并對(duì)影響成本的各種因素條件施加影響和管控，以實(shí)現(xiàn)全院全面成本的管控目標(biāo)。通過業(yè)務(wù)流程的管理，實(shí)現(xiàn)3 個(gè)溯源和2 個(gè)對(duì)比，即人工的溯源、資財(cái)?shù)乃菰础⒃O(shè)施的溯源，流程間消耗的對(duì)比、流程間執(zhí)行效率的對(duì)比。

3.1.7 權(quán)力系統(tǒng)

通過權(quán)力系統(tǒng)介入應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行，按照醫(yī)院管理職責(zé)的要求，對(duì)系統(tǒng)的配置進(jìn)行干預(yù)調(diào)整、確認(rèn)，在系統(tǒng)上線、用戶權(quán)限、產(chǎn)品配置、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、接口對(duì)接等發(fā)生變化時(shí)，能通過權(quán)力系統(tǒng)進(jìn)行有序?qū)徟?、監(jiān)管、控制，以支撐醫(yī)院完成數(shù)據(jù)治理的目標(biāo)。

3.1.8 IT 監(jiān)管體系

從以下6 個(gè)維度建設(shè)IT 監(jiān)管體系：

（1）基礎(chǔ)資源監(jiān)控：主要從物理層、虛擬化監(jiān)管、系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、中間件層等層面進(jìn)行監(jiān)控；

（2）應(yīng)用監(jiān)控：主要從應(yīng)用系統(tǒng)日志分析、醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)象、特色應(yīng)用（在線人數(shù)、訪問量等）等角度進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)度；

（3）業(yè)務(wù)運(yùn)行監(jiān)控：主要從數(shù)據(jù)庫作業(yè)、醫(yī)保接口、病床周轉(zhuǎn)率、門診量、互聯(lián)網(wǎng)接口、業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量等方面進(jìn)行監(jiān)控、管理，保障業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行；

（4）醫(yī)療服務(wù)監(jiān)控：主要從醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療服務(wù)等方面進(jìn)行監(jiān)控；

（5）操作監(jiān)控：主要對(duì)訪問數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等操作行為進(jìn)行監(jiān)控；

（6）安全監(jiān)控：根據(jù)等級(jí)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)服務(wù)器等各類安全策略實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)安全策略違規(guī)實(shí)時(shí)告警。

3.1.9 統(tǒng)一項(xiàng)目管理體系

以項(xiàng)目為原點(diǎn)，對(duì)醫(yī)院所有的項(xiàng)目從立項(xiàng)驗(yàn)收結(jié)題、項(xiàng)目招投標(biāo)、合同管理、項(xiàng)目預(yù)算、項(xiàng)目發(fā)生過程的記錄、項(xiàng)目評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)進(jìn)行集中管理，按項(xiàng)目管理的重點(diǎn)將體系劃分為項(xiàng)目級(jí)、過程級(jí)和人員級(jí)3個(gè)層次，并通過這三者的集成管理和相互促進(jìn)，不斷提高項(xiàng)目的執(zhí)行質(zhì)量和效率。

3.2 基礎(chǔ)核心業(yè)務(wù)

基礎(chǔ)核心業(yè)務(wù)（HIS、EMRS、LIS 等）是醫(yī)院信息化治理的重點(diǎn)，通過對(duì)醫(yī)院內(nèi)部業(yè)務(wù)流程的不斷梳理，滿足系統(tǒng)互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享需求，為醫(yī)院運(yùn)行提供基礎(chǔ)的信息化支撐。

3.3 綜合業(yè)務(wù)工作站

為院內(nèi)各角色用戶建立各自的工作站，通過平臺(tái)主動(dòng)推送的方式，將與用戶相關(guān)的各類指標(biāo)及工作信息呈現(xiàn)給用戶。用戶只要登錄工作站，就能及時(shí)了解當(dāng)前的工作狀況，并根據(jù)相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整工作方式和內(nèi)容。

3.4 移動(dòng)智能

通過移動(dòng)通信技術(shù)來提供醫(yī)療服務(wù)和信息，包括實(shí)現(xiàn)超聲檢查的移動(dòng)化及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操控功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診的高清視頻傳輸及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢查信息同步，實(shí)現(xiàn)手術(shù)教學(xué)的高清視頻傳輸及實(shí)時(shí)體征監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步等。

3.5 醫(yī)療管理

依據(jù)醫(yī)療質(zhì)量與安全規(guī)范，建立檢驗(yàn)、檢查、用藥、用血、危急值等閉環(huán)，結(jié)合質(zhì)量規(guī)則校驗(yàn)、流程規(guī)范，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并反饋，從而改善醫(yī)療質(zhì)量，降低醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)，提高流程效率。

3.6 運(yùn)營(yíng)管理

建立以財(cái)務(wù)為核心，預(yù)算為控制主線，物流、資產(chǎn)、藥品、人力、合同等為運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)，成本為數(shù)據(jù)分析中心，績(jī)效為導(dǎo)向的一體化運(yùn)營(yíng)管理模式，實(shí)現(xiàn)物流、資金流、信息流的全面一體化融合，最終為醫(yī)院卓越運(yùn)營(yíng)、精益管理提供全新的管理手段。其中運(yùn)維管理模塊提供對(duì)信息技術(shù)保障部門的建設(shè)管理支持，包括IT 基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維、終端設(shè)備的運(yùn)維、應(yīng)用軟件的運(yùn)維、科室需求處理、信息項(xiàng)目的建設(shè)等內(nèi)容。

3.7 數(shù)據(jù)中心

為深入探索、挖掘結(jié)構(gòu)化醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化文本醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)所蘊(yùn)藏的醫(yī)學(xué)規(guī)律和重要醫(yī)學(xué)知識(shí)與證據(jù)，提供技術(shù)支撐環(huán)境，幫助科研者“多、快、好、省”地開展臨床研究。

3.8 科研教學(xué)

利用系統(tǒng)提供的海量數(shù)據(jù)資源，對(duì)醫(yī)療教學(xué)、科研管理等應(yīng)用進(jìn)行支撐，全面管理人員及科研、教學(xué)工作中的各種事務(wù)。

3.9 區(qū)域協(xié)同

通過區(qū)域協(xié)同建設(shè)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院下轄多院區(qū)之間的數(shù)據(jù)、信息、資源的全面共享和管理，實(shí)現(xiàn)患者服務(wù)的連續(xù)化和綜合化，實(shí)現(xiàn)總部統(tǒng)一決策支持與決策分析，加強(qiáng)對(duì)各分支機(jī)構(gòu)的管控。

3.10 應(yīng)急部署

HOS 支持云部署，在低等級(jí)醫(yī)院，或者是疫情應(yīng)急保障的情況下，5G 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通后幾小時(shí)內(nèi)就可以快速完成部署，適用于應(yīng)急醫(yī)院、應(yīng)急醫(yī)療隊(duì)等各級(jí)醫(yī)療救治機(jī)構(gòu)[9]。

4 HOS 物理部署架構(gòu)設(shè)計(jì)

HOS 采用兩地三中心環(huán)境部署，如圖4 所示。其中，主節(jié)點(diǎn)機(jī)房承擔(dān)核心業(yè)務(wù)，備節(jié)點(diǎn)機(jī)房在主節(jié)點(diǎn)機(jī)房發(fā)生故障時(shí)接管業(yè)務(wù)，也可以承擔(dān)統(tǒng)計(jì)分析類業(yè)務(wù)，主、備節(jié)點(diǎn)對(duì)外通過域名提供服務(wù)，節(jié)點(diǎn)的切換通過更新域名系統(tǒng)（domain name system，DNS）信息完成。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)機(jī)房和備節(jié)點(diǎn)機(jī)房都發(fā)生故障時(shí)，異地備份節(jié)點(diǎn)機(jī)房接管業(yè)務(wù)。

圖4 HOS 部署架構(gòu)圖

（1）Kubernetes 集群：用于部署Web 應(yīng)用、Redis緩存服務(wù)、Kafka/RabbitMQ 消息隊(duì)列及工具類服務(wù)，可動(dòng)態(tài)伸縮擴(kuò)容。Kubernetes 集群采用Federation V2架構(gòu)，管理3 個(gè)機(jī)房節(jié)點(diǎn)的Kubernetes 集群，3 個(gè)節(jié)點(diǎn)都可對(duì)外提供服務(wù)。一般情況下，主節(jié)點(diǎn)Kubernetes 集群對(duì)外提供服務(wù)，剩余2 個(gè)Kubernetes 集群作為備份節(jié)點(diǎn)。

（2）數(shù)據(jù)庫集群：數(shù)據(jù)庫采用傳統(tǒng)架構(gòu)，每個(gè)機(jī)房部署1 套Oracle，采用4 節(jié)點(diǎn)應(yīng)用集群（Oracle RAC），數(shù)據(jù)同步采用Data Guard 方案。

（3）數(shù)據(jù)庫備份：數(shù)據(jù)庫備份采用本地備份+異地備份。本地備份采用同步備份方式，異地備份采用異步備份方式。

（4）服務(wù)監(jiān)控：3 個(gè)節(jié)點(diǎn)均部署Prometheus 服務(wù)組件，每個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部部署2 臺(tái)Prometheus，做雙機(jī)的同時(shí)互相監(jiān)控。Prometheus 集群采用Thanos 架構(gòu)，采用開源可視化工具Grafana 提供監(jiān)控視圖。

（5）安全管理：運(yùn)維采用虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（virtual private network，VPN）+堡壘機(jī)；主機(jī)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用系統(tǒng)定期進(jìn)行漏洞掃描，并安裝防病毒軟件；內(nèi)外網(wǎng)嚴(yán)格隔離，如果需要內(nèi)外網(wǎng)互聯(lián)須采用隔離網(wǎng)閘；使用專業(yè)日志審計(jì)和數(shù)據(jù)庫審計(jì)軟件；操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)系統(tǒng)賬號(hào)密碼由專人管理，并定期更換；應(yīng)安排專人每日、每周、節(jié)假日巡檢，并提交相關(guān)巡檢報(bào)告。

5 HOS 開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)

HOS 軟件開發(fā)的代碼庫使用GitLab。GitLab 是一個(gè)自托管的Git 項(xiàng)目倉庫，擁有與Github 類似的功能，能夠?yàn)g覽源代碼、管理缺陷和注釋，并提供代碼片段收集功能，可以輕松實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用，便于日后有需要的時(shí)候進(jìn)行查找。

代碼構(gòu)建打包、代碼質(zhì)量檢查、自動(dòng)化測(cè)試、自動(dòng)化部署等步驟可采用Jenkins、PipLine、Sonar、Jmeter、JFrog 開源工具組合，建立自動(dòng)化測(cè)試框架，實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成與自動(dòng)編譯部署。

項(xiàng)目管理方面建議采用商業(yè)化的項(xiàng)目管理軟件，如禪道等工具，其具有需求管理、任務(wù)管理、bug管理、缺陷管理、用例管理、計(jì)劃發(fā)布等功能，可助力構(gòu)建軟件全生命周期管理環(huán)境。

6 結(jié)語

醫(yī)療行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展對(duì)下一階段的醫(yī)院信息化建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)，只有通過重構(gòu)HIS 架構(gòu)，才能有效支持醫(yī)療行業(yè)的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型。采用云原生技術(shù)體系研發(fā)HOS 技術(shù)架構(gòu)，可為醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但各家醫(yī)院面對(duì)的實(shí)際情況各不相同，應(yīng)根據(jù)自身情況具體分析，采用適宜的技術(shù)路徑，在開放、可擴(kuò)展的前提下，確保核心系統(tǒng)穩(wěn)定可靠[10]。本文提出的技術(shù)架構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)新一代的數(shù)字化醫(yī)療產(chǎn)品具有一定的參考價(jià)值。但本項(xiàng)目未進(jìn)行HOS 開發(fā)管理、系統(tǒng)評(píng)估等，下一步須深入研究。