論數字化醫院及我院數字化建設分析

戴勇

摘 要：數字化醫院，是在數字醫療設備、計算機網絡平臺和醫院業務軟件的基礎上，對病人的治療數據進行采集存儲、傳輸和處理，從而在全院范圍內形成全數字化的流程。

關鍵詞：數字化醫院；網絡應用；數字化建設

1 醫院網絡建設需求

1.1 管理優化

指人、財、物的管理，如財務管理、各種收費、藥品藥庫管理和OA等，管理的優化會降低醫院的運營成本，提高各個科室、各個流程、各個環節的效率。

1.2 信息共享

一方面，醫生可以從網絡中獲得所需的最新技術信息，求助于各個專科的專家，共享自己的醫療經驗和成果。醫院之間也可以通過網絡實現科研、診療等全方位的交流。另一方面，醫療信息化的核心是病人信息的共享，包括醫院各個科室之間、醫院之間、醫院與社區、醫療保險、衛生行政部門等的信息共享，以數據庫為中心實現病人信息的無紙化和無膠片化。

1.3 資源共享

在網絡的支持下，醫院可以通過開展示范教學、遠程醫療、遠程會診等多種方式緩解醫療資源緊張的局面。搭建易用的平臺，讓社區醫療、小醫院共享資源。

2 內網需求

內網是醫院核心網絡系統，用于開展日常醫療業務（HIS、LIS、PACS、財務、體檢系統等）的內部局域網，系統應穩定、實用和安全，具有高寬帶、大容量和高速率等特點，并具備將來擴容和帶寬升級的條件。

2.1 網絡設計要求

⑴實現千兆主干，桌面接入實現100/1000M自適應（傳輸圖像的桌面直接實現1000M接入）；⑵配備的網管軟件應提供可視的形象化的圖形界面，對整個網絡中網絡產品的全部端口進行監視和管理；⑶交換機互連采用多條鏈路捆綁，防止鏈路瓶頸，并提供鏈路冗余。

由于醫療行業的特殊性，醫護人員和病患者之間需要頻繁地在院內移動、同時處理大量的信息，要求網絡具備可移動性、傳輸速率高等特點。同時考慮到醫院業務量的增加，網絡需要留出足夠余地擴容而不影響醫院正常的工作。

2.2 網絡應用設計要求

⑴院內核心網絡系統HIS、PACS和LIS、體檢系統等應用分別單獨組網。以子網的形式組成醫院的整體網絡。各網絡功能獨立應用，信息互通，資源共享；當任何一個子網出現故障，都不會影響到其他子網的使用。⑵新建的網絡系統應充分考慮跟現有網絡系統的平滑接入，不影響現有系統的正常運行，并考慮和現有網絡系統實現網絡冗余。⑶住院病區考慮到無線查房的需要，需要部署無線網絡。⑷傳輸動態圖像的部門有：放射影像科、PET/CT、核磁共振MRI、介入放射科DSA、B超室、心超室、腦超室、心電圖室、肌電圖室、胃腸鏡室、內窺鏡室、重癥監護室（ICU、CCU等）、手術室、麻醉科、視頻示教室和會議室等。⑸醫保（包括省醫保、市醫保、區醫保以及市公費醫療）是專線接入。須配置醫院內網與專線網的接口。⑹為了更好地服務于醫療科研工作，需要將各類監護治療儀器上的各項生命體征等信息以數字化手段采集并且保存下來，在需要時，可隨時還原。因此，須考慮將醫院所有的監護儀器和大型設備都聯網。

3 外網需求

外網原則上是指除醫院內網之外的所有網絡系統，包括INTERNET、銀聯系統、醫院圖書館知識管理平臺、和市衛生局聯網的應急系統、辦公自動化系統、電視監控信號傳輸、BA、安防監控、視頻會議系統、公共區域無線上網等。⑴應急系統也是衛生局專線接入，通過外網接口和院內視頻會議系統連接。⑵銀聯系統是用各POS機終端通過外網接口與原銀聯系統連接。⑶Internet網提供遠程醫療、遠程教育、局辦公自動化服務、醫療設備遠程維護等。⑷醫院內部職工文獻檢索及知識管理平臺集中在電子圖書館，但須在所有辦公場所、住院樓病房、宿舍等地方預留Internet網接口。⑸院內電視監控系統采集的信號需要從醫院外網系統上傳輸，需預留外網接口。⑹每個病區病床需預留外網接口考慮將來做電視點播（IPTV）作用。⑺醫院公共區域無線上網可以考慮交由網絡運營商直接建設和收費。⑻以上系統建議分別單獨組網，以子網的形式組成整體網絡。各網絡功能獨立應用，信息互通，資源共享；當任何一個子網出現故障，都不會影響到其他子網的使用。

江蘇省中西醫結合醫院新門急診醫技綜合樓高16層，計劃設置的匯聚層樓層為以下五個樓層，初步分別設置信息點如表1。

2層配線間負責1-3層的網絡接入、5層配線間負責4-6層的網絡接入、8層配線間負責7-9層的網絡接入、11層配線間負責10-12層的網絡接入、14層配線間負責13-15層的網絡接入。

網絡設計時還要考慮到新大樓機房與老容災機房互為熱備，當新門診大樓的核心出現故障時，網絡鏈路能訊速的切換到容災機房，醫院的各項子系統（包括HIS、LIS、PACS等）也能同時進行切換，以確保醫院關鍵業務正常運轉，據此，整體組網拓撲圖如下：

組網簡介：

本次新醫院門急診醫技綜合樓高16層，根據前期的論證，網絡將采用接入->匯聚->核心的三層網絡架構，千兆到桌面，萬兆骨干的設計思路。此次網絡拓撲設計當中考慮到2層和5層的信息點比較多，采用雙匯聚的組網方式，由于放射科采用內部交互流量較多，單獨為放射科部署雙匯聚交換機。可以看到核心交換機采用雙機熱備方式。放射科匯聚交換機的優先路由和其他樓層的優先路由分別設置在不同的核心交換機上，做到三層流量負載分擔，新大樓門診主機房和老機房互為熱備，老機房做為容災中心實備份HIS等關鍵業務數據。網絡從核心->匯聚->接入均采用雙鏈路方式組網

核心與部分匯聚采用虛擬堆疊技術，確保網絡核心高速的轉發帶寬和可靠性。

4 方案配置詳細說明

方案整體可以分為三大部分：1、新門診大樓網絡架設；2、容災機房的核心網絡部署；3、新老兩套網絡的融合。

4.1 新門診大樓網絡架設

新門診大樓網絡拓撲圖

配置說明

核心交換機：推薦新增加1臺S7510E，雙電源、單引擎。1塊8端口萬兆業務板和7塊萬兆XFP多模模塊，分別連接下掛的匯聚交換機（單臺與5個匯聚交換機連接）、兩臺核心交機萬兆互聯、還有與老機房的核心交換機萬兆互聯；1塊48端口千兆以太網電接口模塊，負責連接醫院的HIS、LIS、PACS等以太網口服務器之用；1塊48端口千兆以太網光接口模塊，負責連接醫院的光纖服務器和光纖交換機，從可擴展性角度來考慮，隨著醫院的服務器數量不斷增多，需要一臺專用的服務器區接入交換機，并通過光纖口連接核心交換機。

考慮到網絡設備的充分利舊，把現在老機房中的S7510E搬至新門診大樓主機房（16F），與新增加的S7510E做雙機熱備，同時需要增加相應萬兆業務板和模塊如下：

1塊8端口萬兆以太網接口業務板和6塊萬兆XFP多模模塊，分別連接下掛的匯聚交換機（單臺與5個匯聚交換機連接）、兩臺核心交機萬兆互聯

匯聚交換機：推薦新增7臺S5500-28F-EI匯聚層交換機

由于2層和5層的信息點較多，而且網絡承擔醫院的門診掛號、收費等關鍵性業務，必須保證網絡的高可靠性，所以2層和5層分別配置2臺匯聚交換機，負責1-6層網絡接入，并進行萬兆智能彈性堆疊，同時，上行萬兆雙鏈路至核心交換機，實現鏈路級的冗余，從而確保醫院關鍵業務的永續性；

3層、4層、5層信息點數較少，分別配置1臺匯聚交換機，確保鏈路的可靠性，上行萬兆雙鏈路至核心交換機：

接入層交換機：新增48口接入層交換機16臺、24口接入層交換機2臺。此次醫院內網接入推薦采用全千兆的S5120-EI設備，實現光纖雙鏈路上行到匯聚、下行千兆到桌面。在2層和5層配線間的接入層交換機較多，采用簡單的堆疊線纜，因為堆疊數量太多會導致網絡的不穩定因素增加，所以分別以2臺為單位進行堆疊，節約了光模塊采購成本同時也保證了網絡穩定性

4.2 容災機房的核心網絡部署

老機房做為容災機房的網絡拓撲如下圖所示

配置說明

核心交換機：新增兩臺S7503E交換機，分別配置單引擎、雙電源。共2塊48端口千兆以太網電接口模塊用于連接現有的所有以太網口服務器，并采用雙鏈路連接方式；共2塊48端口千兆/百兆以太網光接口模塊（SFP，LC）用于連接老住院樓、婦科樓、老門診大樓內所有接入層交換機，下行采用光纖雙鏈路方式；配置萬兆多模光模塊3個，其中2個用于兩臺核心互聯智能堆疊之用，1個用于連接至新門診大樓的S7510E交換機，負責遠程災備。

接入層交換機：新增6臺S5120-EI交換機，并分別配置2個千兆多模光模塊。前期接入設備采用了其它廠商，現在為了方便日后網絡管理和配置，更換接入設備與核心交換機為同一品牌，所以新增6臺S5120-EI，并采用雙鏈路光纖上行至核心交換機。

4.3 新老兩套網絡的融合

老機房做為新機房的容災備份中心，其組網拓撲如下：

配置說明

⑴首先，為了保證新門診大樓的醫療數據能實時備份到容災中心，在新門診大樓的核心交換機與容災機房的核心交換機通過萬兆光纖進行互聯，保證了數據傳輸的高帶寬；⑵其次，如果新大樓的核心交換機出現故障，網絡能訊速的切換到容災中心，保證醫院關鍵業務的不間斷運行，所以在新大樓的匯聚交換機上出一個千兆光纖口與容災中心的核心交換機相連；⑶配置新大樓匯聚交換機光模塊數量為5塊，容災機房的核心交換機光模塊17個（其中12個用于連接現有的接入設備，5個連接新大樓的匯聚交換機）

4.4 方案技術特點

堅不可摧、輕松承載——IRF技術構建高可靠實時門診網絡平臺

門診是醫院業務最繁忙、最關鍵的部門之一，涉及醫院多個業務系統的相互配合。因此門診業務系統的可靠性要求高、并發性、實時性和突發性強等特點，對門診的網絡也提出了電信級的高可靠要求。

除了選擇高可靠核心設備，大型醫院還普遍在網絡中心采用了雙機冗余的方式，以進一步提升整個網絡可靠性，這樣任意單核心設備故障或者鏈路故障都不會影響網絡的正常運行。正是考慮到門診系統對網絡的高可靠要求，H3C建議醫院用戶在門診網絡中同樣采用雙歸屬的高可靠拓撲結構，但雙核心并不意味著醫院要投入雙倍的資金去構建門診網絡，H3C的IRF智能彈性框架技術能在提升網絡性能、可靠性的同時，還能降低網絡建設成本和維護成本，并為將來的平滑擴展奠定良好基礎。

好處1：性能翻番。核心設備和匯聚設備都是負載分擔的方式——兩臺設備當兩臺用；接入到匯聚以及匯聚到核心的雙鏈路上行都是負載分擔方式---兩條鏈路當兩條用。

好處2：網絡更簡單。二層不需要生成樹；三層不需要VRRP；多臺設備只需配置一次，讓網絡更簡單。

好處3：網絡更可靠。網絡設備實現秒級到毫秒級的切換時間，保證醫院業務不中斷！

結果就是：技術上的分析清晰表明，兩種架構除了在可用性上大致相當以外，在可靠性、安全性、可管理性與可擴展性上，三層架構都明顯優于二層架構。