云計算技術(shù)下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建研究

高穎

摘 要：隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，云計算的發(fā)展為醫(yī)療行業(yè)帶來了新的生機(jī)。為了消除醫(yī)療信息孤島，進(jìn)一步開發(fā)醫(yī)療資源，提出了云計算技術(shù)下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺構(gòu)建模型。分析將云計算應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢，設(shè)計了平臺的基礎(chǔ)架構(gòu)模型，并對平臺各功能層進(jìn)行詳細(xì)闡述，最后對運(yùn)行機(jī)制展開探討，為醫(yī)療大數(shù)據(jù)的采集、管理與分析、服務(wù)共享提供支持，旨在提供更靈活的信息共享方式和更高效的數(shù)據(jù)分析方法，為改進(jìn)醫(yī)療信息共享模式，發(fā)展醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供新思路。

關(guān)鍵詞：云計算；醫(yī)療信息；大數(shù)據(jù)

0 引言

醫(yī)療大數(shù)據(jù)是指在醫(yī)療過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，具有規(guī)模大、產(chǎn)生速度快、結(jié)構(gòu)多樣化、數(shù)據(jù)價值高但價值密度低等特點，主要來源于各類數(shù)字化醫(yī)療儀器設(shè)備產(chǎn)生的相關(guān)醫(yī)療數(shù)據(jù)，臨床診療信息系統(tǒng)所產(chǎn)生的醫(yī)療數(shù)據(jù)，各類運(yùn)營支持系統(tǒng)產(chǎn)生的醫(yī)院運(yùn)營數(shù)據(jù)等。2014年是中國互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療元年，從這一年起，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入醫(yī)藥市場并逐漸發(fā)展成為移動醫(yī)療產(chǎn)業(yè)鏈[1]。本文運(yùn)用云計算原理與特點，提出云計算技術(shù)下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺。該平臺具有安全穩(wěn)固的大數(shù)據(jù)存儲中心，能增強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲安全性。并且，可實現(xiàn)醫(yī)療數(shù)據(jù)的云端存儲與交互共享，保障數(shù)據(jù)的安全性與平臺的穩(wěn)定性，優(yōu)化醫(yī)療信息共享機(jī)制，提高醫(yī)療資源利用率。

1 利用云計算構(gòu)建醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的優(yōu)勢

1.1 增強(qiáng)數(shù)據(jù)存儲安全性

醫(yī)療數(shù)據(jù)來源廣泛且信息量大，云計算的出現(xiàn)可以大大提高數(shù)據(jù)存儲的安全性。數(shù)據(jù)和資料無須全部保存在終端電腦，而是保存在網(wǎng)絡(luò)中的集群服務(wù)器內(nèi)。一方面，可以完全避免本地存儲所帶來的病毒攻擊、設(shè)備故障等問題而造成的數(shù)據(jù)丟失和外泄。而且，數(shù)據(jù)一旦通過云賬戶保存在云端，數(shù)據(jù)的管理將由各大云計算服務(wù)商負(fù)責(zé)，這些服務(wù)商配備專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲中心，承擔(dān)云計算的運(yùn)算能力和存儲空間的維護(hù)工作等[2]。

1.2 優(yōu)化醫(yī)療信息共享機(jī)制

我國信息化起步較晚，如今，醫(yī)療信息化的需求與目前信息化水平之間形成了巨大的矛盾。雖然部分醫(yī)院已經(jīng)建立了HIS（Hospital Information System）系統(tǒng)，但由于沒有形成成熟的行業(yè)規(guī)定，導(dǎo)致各醫(yī)院各自為營，信息資源相對孤立。云計算通用性和擴(kuò)展性強(qiáng)，降低了對各個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及計算能力的要求，在各個系統(tǒng)間搭建起互通的橋梁。運(yùn)用云計算搭建醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與部署，進(jìn)行深層次數(shù)據(jù)分析與挖掘，實現(xiàn)醫(yī)療大數(shù)據(jù)的充分整合與共享利用。

1.3 提高醫(yī)療資源利用率

由于醫(yī)療資源配備不合理，大量資源重復(fù)建設(shè)以及部分資源空閑等問題導(dǎo)致醫(yī)療資源利用情況不盡樂觀。云計算將軟硬件資源統(tǒng)一集中于資源池中，因此，不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)間可以進(jìn)行實時傳輸，避免了重復(fù)組織信息造成的資源浪費(fèi)和空間冗余，以最小的空間占有實現(xiàn)了最大化的存儲與組織。一旦成功架構(gòu)醫(yī)療大數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺，醫(yī)院之間進(jìn)行實時數(shù)據(jù)資源交互，可以在不降低甚至提高醫(yī)療水平的前提下縮短醫(yī)療時間，提升診療質(zhì)量，提高資源利用率。

2 云計算技術(shù)下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺架構(gòu)模型

2.1 物理資源層

物理資源層是醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)層，包含計算資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池等資源池，完成原始數(shù)據(jù)的采集工作，支持基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，它從根本上決定了醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺提供服務(wù)的范圍、能力及數(shù)據(jù)平臺信息共享的程度。物理資源層運(yùn)用虛擬化技術(shù)，達(dá)到主機(jī)虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等目的，有效滿足彈性需求和按需服務(wù)，提高性能利用率。保證最大程度化利用資源和最高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實現(xiàn)低成本和高效益。

2.2 云平臺管理層

云平臺管理層是醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的核心，提供軟件開發(fā)集成套件和API等環(huán)境，具有多線程web程序運(yùn)行、資源部署分配等功能，并配以安全防護(hù)機(jī)制、隱私保護(hù)協(xié)議等，提供開發(fā)、運(yùn)行、管理、控制的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。資源部署分配基于高度經(jīng)濟(jì)性和資源效益性的原則，對得到的資源進(jìn)行高度模塊化，根據(jù)不同顆粒度進(jìn)行資源描述，分布存儲于多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中，實現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)配和集成部署。云計算提供安全可靠的防護(hù)機(jī)制，運(yùn)用安全加固、防病毒控件等手段對服務(wù)器進(jìn)行安全管理，運(yùn)用數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)備份、加密存儲、保護(hù)傳輸?shù)确绞綄?shù)據(jù)進(jìn)行安全管理，運(yùn)用防入侵管理、安全域管理等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全維護(hù)。

2.3 軟件應(yīng)用層

軟件應(yīng)用層是醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺服務(wù)于各需求方的途徑。軟件應(yīng)用層提供各種軟件服務(wù)、服務(wù)說明、醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺界面等。用戶通過云賬號即可訪問平臺，通過web軟件獲取所需服務(wù)。醫(yī)院可抓取所需資源、通過各種算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，獲取有關(guān)資料進(jìn)行診斷和科研。制藥行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)通過運(yùn)行項目管理軟件，在一定權(quán)限設(shè)置下可以在大數(shù)據(jù)平臺上訪問公開數(shù)據(jù)庫獲得脫敏數(shù)據(jù)。用戶可通過個人健康管理軟件登錄面向個人的隱私數(shù)據(jù)庫獲得電子健康檔案。

2.4 服務(wù)交互層

服務(wù)交互層是用戶在醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺上獲取信息的窗口。包括用戶接口、按需付費(fèi)配置等，提供用戶管理和訪問權(quán)限控制。云計算通過按需訪問可配置共享資源池的服務(wù)，給用戶快速提供最低的分析與交互成本，通過整合分布式資源，搭建應(yīng)對多種服務(wù)要求的處理分析環(huán)境，滿足用戶個性化要求[3]。用戶訪問云端服務(wù)器，訪問接口接收用戶請求，調(diào)用分析工具，分析工具根據(jù)智能處理模塊從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用資源，并為用戶搭建服務(wù)環(huán)境。

3 云計算技術(shù)下的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺的運(yùn)行機(jī)制

3.1 醫(yī)療數(shù)據(jù)采集機(jī)制

本平臺采用信息轉(zhuǎn)錄、識別抓取等方式采集數(shù)據(jù)。平臺采用基于XML的簡單對象訪問協(xié)議等接口直接訪問到各個系統(tǒng)相應(yīng)的信息存儲區(qū)，并轉(zhuǎn)存到系統(tǒng)中，快速采集數(shù)據(jù)，并配以O(shè)CR識別設(shè)備，將傳統(tǒng)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，形成分布式文檔傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心系統(tǒng)。通過建立完善的醫(yī)療數(shù)據(jù)采集機(jī)制，可以保證數(shù)據(jù)來源的可靠和全面，提高平臺資源客觀性。

3.2 信息資源管理與分析機(jī)制

云計算對資源共享且高效利用的特點，可以實現(xiàn)系統(tǒng)管理維護(hù)與服務(wù)使用的解耦[4]。醫(yī)療大數(shù)據(jù)云平臺基于云計算技術(shù)采用集成化管理的思想，分布存儲數(shù)據(jù)、統(tǒng)一部署資源，形成醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺共建資源共享的機(jī)制。為了對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、特征提取等預(yù)處理任務(wù)，醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺通過關(guān)聯(lián)分析對資源進(jìn)行優(yōu)化整合，提供樸素貝葉斯、K近鄰等方法對獲取的資源進(jìn)行分類，提供K均值聚類法、層次聚類法進(jìn)行聚類分析，以滿足不同用戶的個性化服務(wù)需求。

3.3 服務(wù)共享機(jī)制

醫(yī)療大數(shù)據(jù)云平臺提供一站式自助服務(wù)，由于平臺不斷對資源進(jìn)行優(yōu)化整合，因此用戶只需通過統(tǒng)一界面即可快速獲取資源，簡化了操作流程。用戶看到的是統(tǒng)一的界面，而不需要關(guān)心平臺的運(yùn)作過程與支撐技術(shù)，在窗口按需檢索即可獲取內(nèi)容。針對于不同用戶，界面建設(shè)不同的服務(wù)窗口。此外，云計算還可以實現(xiàn)同一資源在不同設(shè)備上的獲取與利用，使數(shù)據(jù)充分共享。

4 結(jié)語

云計算是一種網(wǎng)絡(luò)資源共享利用模式，通過網(wǎng)絡(luò)按需訪問結(jié)構(gòu)化的計算資源共享池可以方便快捷地獲得所需要的信息和資源，利用云計算技術(shù)的原理和特點可以有效改善目前醫(yī)療行業(yè)數(shù)據(jù)繁雜、利用率低等問題。基于云計算的醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺采用虛擬化技術(shù)、集約化管理思想避免空間資源重復(fù)建設(shè)，有利于打破數(shù)據(jù)交互壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)重組利用，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，以期得到更多信息資源與結(jié)論，促進(jìn)信息資源利用與共享，給科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持、促進(jìn)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)升級，提高醫(yī)療資源利用率。

參考文獻(xiàn)

[1]朱勁松.互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療模式：內(nèi)涵與系統(tǒng)架構(gòu)[J].中國醫(yī)院管理，2016，36（1）：28-40.

[2]孫世強(qiáng)，劉甲學(xué).“云計算”環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)信息資源開發(fā)與利用研究[J].現(xiàn)代情報，2011，31（5）：76-78.

[3]林闖，蘇文博，孟坤，等.云計算安全：架構(gòu)、機(jī)制與模型評價[J].計算機(jī)學(xué)報，2013，36（9）：1765-1784.

[4]胡新平，張志美，董建成.基于云計算理念與技術(shù)的醫(yī)療信息化.醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2010，31（3）：6-9.

（作者單位：河海大學(xué)商學(xué)院）