智慧醫院信息化體系建設研究

何偉

（宣城市人民醫院，安徽 宣城 242000）

0 引言

近年來，隨著移動醫療和網絡醫療的興起，智慧醫療越來越受到人們的重視。“智慧醫療”是實現醫療信息智能化的關鍵環節，“智慧醫院”的建設為醫院管理的科學化、規范化、智能化提供了有力的支持。目前，無論是現代醫療領域還是智能化的發展，都離不開信息化技術的支持。

1 人工智能技術發展概述

1.1 人工智能

人工智能作為新一代科技變革的先導，在推動經濟繁榮、改善民生方面具有重要戰略意義。它的巨大賦能對國家、社會、經濟產生巨大的沖擊，將引領新一輪信息技術浪潮，推動各學科、行業的升級，推動戰略性新興產業的發展，提高人民的生產生活水平。

1.2 人工智能技術在醫療行業的發展

在智慧醫療領域中，人工智能技術的發展已有多種研究分類。其中最為常見的一種研究分類是把特定的應用場景分為診前、診中和診后。它的主要功能有：疾病的早期預測，疾病的早期預防，身體的健康管理，診斷中的輔助診斷，醫療圖像處理，診斷后的虛擬醫療助手，慢性病管理，康復機器人，其他的應用還涉及藥品的挖掘和開發、人工智能和VR 教學、醫療保險費用的管理。目前，國際上人工智能技術在醫療領域的重點應用如下：

（1）處理醫療圖像。在美國，醫療影像信息每年增長63%，而放射科醫師每年僅增長2%。利用深度學習方法對圖像進行分類，識別準確率達到90%以上。

（2）輔助醫療。也就是說，診斷和治療疾病。人類的記憶力終究有限，而人工智能卻能通過深入研究，彌補自身的缺陷，從而給醫生提供正確的診斷和治療方法，從而減少錯誤的發生。

（3）挖掘藥物。現在已經有了虛擬藥物篩選技術，通過計算機模擬藥物的選擇，可以預測藥物的潛在活性，從而有效地篩選出潛在藥物，從而大大降低研發成本。因此，計算機仿真藥物臨床試驗成為一個新課題。

（4）保健。通過運用大數據和人工智能的運算，在人群層面上預測疾病的發生概率，識別出個體層面的高風險患者，提出醫療保健建議，實現未病目標，降低醫療費用。由于傳統醫療服務不夠完善，未來依靠人工智能的醫療服務將無法與醫療機構建立起緊密的聯系，從而形成閉環醫療服務系統[1]。

2 醫院現有信息化體系建設現狀

目前，我國已建立起以患者為中心的網絡服務體系。但是，隨著我國醫療衛生系統進入深水區，隨著人工智能、物聯網、區塊鏈等新興技術的不斷涌現，醫院信息系統承受著越來越大的壓力。同時，我國傳統醫療機構信息系統存在以下問題。

（1）信息收集規模與質量有待進一步提高。一些醫院雖然建立了相關的數據集成系統，但是由于數據質量不高、數據收集范圍小、數據收集不全面等原因，還沒有形成一個全面、實用的醫療數據。

（2）智能化水平低。目前的醫療服務系統在實際應用中往往注重服務職能，無論是設計思想還是技術方法，都沒有真正的服務目標，更沒有全方位、個性化、智能化的服務。許多醫院只提供基本信息給病人和醫生，而不能真正考慮病人的需要。僅有少數醫院建立起以患者為中心的信息系統與平臺。

當前，隨著“互聯網+”時代的到來，各大行業的發展與改革正處于積極的探討之中。許多網絡公司以靈活、創新的方式進入醫療領域，為患者提供符合國家政策要求的網上醫療服務。這對傳統醫療院校健康管理方式與創新能力提出了嚴峻挑戰。隨著人工智能時代的到來，依靠數據和強大的計算能力，對現有的醫療體系，尤其是現有的醫療信息系統，提出了更高的要求。當前醫院管理體制已不能適應智慧醫院、智慧醫療應用的需要，醫院信息化改革勢在必行。

3 未來智慧醫院信息化體系建設思路

3.1 技術體系建設

智慧醫療體系不再是單純依靠傳統醫療體系的單一系統，而是通過API、異步、事件傳遞等方式構成閉環，從而構成從認知、智能加工到行為干涉的技術架構。

3.2 醫院現有信息化體系

我國醫院信息化建設經歷了30 余年的發展，目前已由會計業務為核心業務系統向以電子醫療記錄為主的醫療業務體系轉變，基本實現了醫院醫療業務和運營業務數字化的全覆蓋。隨著地區醫療和網絡技術的不斷發展，醫院內部和各成員單位之間的信息交流也越來越頻繁[2]。智能醫療技術體系的建立，決定了其IT基礎架構能夠根據需要的高密度運算，靈活地管理；另外，整個系統的安全性也非常重要。整個系統分為三個層次。

第1 層是系統體系結構與底層體系結構，提供底層系統、資源和工具，包括計算資源、存儲、網絡安全、運維管理等。GPU/FPU 等并行計算平臺是機器學習、軟件開發者和數據工作者所需要的。在特定程序中，基礎架構可以通過公共云提供的基礎結構來擴展。

（1）數據存儲。在智能醫療體系中，由于信息種類和信息不斷豐富，需要對海量信息進行存儲。它可以通過外部服務、商業程序、或者物聯網來實現。它們具有完全不同的特征和需求，能夠利用數據進行深度挖掘、觸發干預流程、審核醫院運營、分析患者行為。數據的異構特性決定了傳統的數據存儲模式不再是理想的存儲方式，而是將多種存儲方式結合起來，集中于特定的工作負載和工作模式，如高性能SSD 存儲、對象存儲系統、文件共享存儲、流存儲、NoSQL 存儲、關系數據庫存儲等。

（2）核算所需資金。針對智能醫療體系中各種任務的特點，智能醫療體系必須采用基于計算特征的計算節點，以適應高通量、大內存、線性、人工智能建模、GPU圖形加速計算、大數據處理等。

（3）混合云計算架構。在許多實際情況中（如當地環境無法滿足科學研究及大數據需求，或基因及影像信息的應用要求更具成本效益的儲存及存取機制），必須推廣局域信息中心的局域數據中心，以供公用云之計算儲存。在智能醫療平臺上，混合云架構包括數據和公共數據的融合，以及與物聯網相關設備以及遠方系統之間的大量數據連接。

（4）網絡安全。通過網絡將本地、公用云和遠程地點連接起來，建立一個統一、安全的數據中心網絡，需要遵守國家有關部門、醫院和特定程序的法律法規和法規；利用VPN 或專用線路將本地連接到公共云，通過路由器配置、網絡訪問列表、防火墻等技術保證網絡的安全；利用WAF、負載均衡、DNS/IPS/IDS 等技術來防御分布式拒絕服務的攻擊；利用鏈接傳輸加密和存儲數據和通信的安全。

第2 層是平臺服務，它的主要功能是管理深度研究工作流程，讓普通軟件開發者了解醫療領域的知識，并在人工智能領域應用。平臺服務級提供給用戶用于數據清理和建模培訓以及最終結果的工具。在此過程中，機器學習要求自動化設備不斷調整迭代。

（1）整合信息與管理。對于人工智能來說，信息質量特別關鍵，若信息提供給人工智能的不精確或陳舊，那么它的產出以及在閉環中的商業決定就會變得不精確。一個成功的重要的一步就是信息清除，也就是在信息庫中，不準確，不完整，格式錯誤，或復制信息。有必要配置一個自動化的信息清除裝置，利用一些法則和運算法則來對信息進行分析。數據制備中，數據存儲位置、數據在網絡中的傳送以及數據的處理方法可以根據數據存儲的第一級數據存儲類型來確定。為了保證數據的安全和高效，必須建立合適的機制，將信息以可靠和高效的方法傳遞給使用者。不但要保證使用者能夠輕易、快捷地從不同的終端存取信息，而且要保證沒有任何的私密性和安全性問題。所以，在智能醫療體系中，需要采用諸如標識與存取、信息保密等技術來進行信息的處理與管理。

（2）IoT 與人工智能技術。在沒有不斷擴大的物聯網效應的情況下，智能醫療體系的構建是無法實現的。物聯網可以采集并分析無數的設備，產品，傳感器，資產，位置，人員等等，這些信息都是由互聯網所連接的。人工智能與互聯網有著千絲萬縷的聯系。從人工智能架構的觀點來考慮，需要規劃網絡、信息儲存、信息分析與安全的平臺，才能保證其網絡的成長，其中包含醫院的裝置與廠商所產生的信息。

（3）Block 技術.在不損害信息的安全和完整性的前提下，使用區塊鏈技術可以讓健康服務鏈條上不同的參與者分享他們的網絡，讓他們能夠追蹤信息的出處和變更。更好的醫療信息分享，就意味著更精確的確診概率，更有效率的治療手段，從而提高了醫療機構的綜合實力[3]。

第3 層為應用服務，它能夠提供經過預提取和訓練的機器學習模型和服務。其中包括圖像識別，語音識別，自然語言理解，自然語言處理，NLP。

（1）影像辨識；利用深度的知識，實現了對大量的圖片進行檢索、驗證和組織，實現了人臉識別、場景識別、文本識別和視頻分析等多種應用。

（2）語音識別。一種以機器學習為基礎的應用程序，機器人和物聯網應用程序產生的自然語言的處理。它可以實現語言理解，語言翻譯，說話人識別，文本分析等多種功能。

（3）自然語言理解與處理。利用深度學習技術實現了情感分析，搜索引擎，關鍵詞組，主題建模，趨勢檢測等。

（4）深度研究與機械手。在沒有人為干擾的情況下，患者和醫務工作者能夠自然而然地進行溝通，而且能夠響應被溝通的目標的意愿。它的實際應用包括語音支持，移動檢測，機器人干預等。

3.3 應用體系建設

隨著數據的不斷積累以及人工智能技術的不斷發展，智能化醫療體系必將成為未來醫療信息化的主流。為了避免醫療領域的顛覆性發展給當前醫療事業帶來的影響，智能人工智能技術可以與現有應用相結合，實現半智能、完全智能化、甚至無人化。該系統通過對各個智能系統進行配置，使之成為智能節點，取代原有流程的各個節點，從而構成智能化系統。

（1）智能節點。應用最新技術配置到各功能節點，例如：物聯網、人工智能、新媒體等。智能節點對應醫療功能單元。例如病區病房、ICU 單元、門診專科診室、醫技手術室、術后恢復室等。

（2）智能單元。按照一定標準連接智能節點成為智能單元。智能單元對應醫療業務單元，例如門診、急診、病區、手術室、醫技科室等。

（3）智能網絡。連接各應用智能單元形成各醫療流程的智能網絡。智能網絡對應醫療流程，例如門診流程（門診業務單元、醫技業務單元和后勤業務單元的組合）、急診業務流程、出入院流程等。

3.4 生態體系建設

智慧醫療生態系統將在未來幾年內快速發展。在“衛生中國”“人工智能”三年規劃的指導下，各地將進一步加強本地醫療衛生、智能醫療設施建設，吸引更多醫療機構、知名企業參與到醫療體系建設中來。未來智慧醫療的應用越來越廣泛，公立醫院、私立醫院、醫聯體、康復養老機構、醫藥供應鏈公司等都將成為未來的發展趨勢。隨著人工智能、物聯網、區塊鏈等高科技的應用，醫療領域的智能化將會在社會上建立起一套完善的智能醫療生態系統。

目前智能健康產業的發展主要有以下4 個領域。

（1）智慧養老。《智慧健康養老產品及服務推廣目錄（2018 年版）》是國家產業和信息化部、民政部、國家衛生健康委員會聯合發布的，旨在推動智慧健康養老產品及服務的數字化、網絡化、智能化。

（2）智慧藥房。通討人工智能與大數據技術在互聯網+醫療體系框架下重構醫藥業務體系與模式創新。通過信息化手段降低醫院藥品儲備損失、減少住院患者人數、緩解交通擁堵、提高就診質量。

（3）智慧醫療供應鏈。以信息化技術為基礎，以質量管理為保障、流程優化為核心，通過數據分析和應用提高醫療產品在醫療服務中的運營效率。

（4）智慧健康醫聯體。利用互聯網、物聯網、人工智能、大數據等新技術，以醫聯體為平臺，實現持續、智能的醫療服務。

4 結語

隨著人工智能、物聯網、區塊鏈等信息技術的迅速發展，以及相關產業的成熟發展，在未來的發展過程中，會出現一些共性與非個性并存的特征。一方面，經過幾年的發展，醫院的常規經營與管理體系逐步完善，功能定型，相關產品在市場上的功能基本相同，能更好地適應醫院的生活需要。目前醫療衛生服務管理已由傳統職能擴展到采用科技手段提高醫療服務的可靠性和安全性，減少醫療機構日常工作負擔，將有限的人力資源投入到醫療服務中。同時，由于醫療服務觀念的提高，臨床科研工作的重視，醫院信息化、信息化水平不斷提高。智慧醫療以智能、精準、迭代頻繁、個性化和創新為特征，為特定人群、特定業務、特定需求提供智能服務。