基于云平臺的遠程智慧醫療架構體系研究

劉 帥

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006)

0 引言

信息技術取得了巨大進步，在一定程度上加快了中國醫療信息化的建設，并由醫院逐漸擴展到相關領域，醫療信息化建設可以說是醫療衛生系統中至關重要的內容。

醫療信息化建設存在顯著的階段性特點，大致能夠分成以下這幾個階段。

(1)計算機技術應用階段。在醫療領域中應用計算機技術，可以使醫院的業務管理模式更加方便快捷，無論是醫院藥品配額還是掛號、取藥管理都越來越信息化，更加高效，計算機技術也被普遍推廣應用于醫療保健系統。

(2)網絡技術推動階段。進入21世紀以來，計算機網絡技術飛速發展，醫療行業也發生了翻天覆地的改變，例如在衛生監督、婦幼保健和公共衛生等醫學領域，網絡技術大力推進了這些領域業務范圍內的信息系統建設，使得患者、醫生、醫院溝通更加方便，大大提升了醫療現代化服務水平。

(3)區域醫藥衛生綜合建設階段。此階段的重點內容為資源共享，依托IT技術連接社會健康資源與相關服務，包括健康保險、公共衛生和有關醫院、藥品與設備供應商等，從而達到醫療衛生一體化服務。在中國的一些省市獲得了較好的口碑，并取得了一定的實踐成果[1]。

1 智慧醫療平臺分析與設計

1.1 整體設計

智慧遠程醫療云平臺架構包括3個部分，一是區域醫療信息服務平臺，二是醫院應用系統，三是醫院級醫療信息服務平臺。其中，每個區域級平臺隸屬于區域內多個醫院級平臺，所有的醫院級醫療信息服務平臺均對應相應的醫院應用平臺。每個醫師工作站都可以遠程連接到該醫院應用平臺。

由于醫療數據的復雜性以及醫療設備的局限性，如何解決海量的醫療數據存儲問題便成為一項重要的研究課題。受客觀因素的影響，醫療數據的存儲方式也呈現多樣化?，F階段，國內的醫療系統架構和數據保存模式主要是：分布式、集中式、混合式。這就需要建立一個具有友好訪問機制的應用系統，能夠滿足以上3種醫療數據存儲模式。國內多家大型企業也曾提出過相應的解決方案，但在實際應用的過程中，這些方法大多是基于同系統內的電子健康檔案和數據共享，沒有實現跨系統的共享。尤其在區域醫療共享方面，多數仍然處于起步階段，雖然也開發出了一些應用成果，但大多數依然屬于現有院級系統的升級，并沒有從根本上轉變現有院級系統，依然局限在換湯不換藥的怪圈。對于跨系統多區域的醫療共享，也沒有提出一個明確的切實可行的服務模式[2]。

1.2 智慧醫院級醫療信息服務云平臺

為了實現區域服務平臺的通信與數據傳輸功能，在傳統院級服務平臺中，獨立引入了EHR服務接口與資源協調接口，而醫療保險服務接口則主要用于處理醫療保險等有關業務。除去這些與區域服務平臺和醫保服務平臺通信的接口外，智慧醫院級醫療信息云平臺還需要擁有自己龐大的醫療信息系統，為醫院的日常運作提供遠程服務。

智慧醫院EHR云平臺服務系統主要由兩部分構成：一部分是負責大量EHR信息存儲的文件存儲服務器，另外一部分主要是負責與醫院系統通信，具有高速讀寫功能的前端服務器。

2 IPv6在智慧醫療平臺中的應用

智慧醫療平臺中采用IPv6作為IP層協議的原因有以下幾點：

(1)智慧醫療系統需要很多的地址空間。截至當前，中國的IPv4地址已經用完。雖然這些年利用CIDR，NAT等技術進行支持，但這也不能作為一個長遠的策略，甚至也存在各種不足。因此，IPv6協議的普遍運用是必然的。此外，只要啟動并運行了醫療保健系統，那么它就不可避免地需要很多IP地址。而這卻是目前的IPv4協議難以實現。

根據IPv6來看，一個IP地址往往能達到128的長度，這就意味著其最大地址數是2^128。然而，IPv4協議只有32位地址空間，其中的區別是顯而易見的，因此，讓醫療系統運行在IPv6上是必要舉措[3]。

(2)智慧醫療系統需要高速的傳輸性。由于以往的IPv4協議，路由器沒有細化區分網絡中的中繼設備，例如路由器與主機等。所有的計算機均能夠發揮主機和路由器的作用。通過路由器和其他網絡進行連接。依賴于路由設備進行連接的所有本地網絡即為互聯網。IP數據包基本上是從發送方開始，經過許多路由設備，才能進行不同網絡的連接，這樣才可以確保接收方成功接收。這期間，所有的路由器均需要根據目的地址發送IP包的規則，然后在路由表里面記錄好所有的規則。路由表中需要保存各個網絡的路徑，每個單獨的網絡均可以視為目標網絡，因此，路由表通常會有較長的長度。但IPv6協議則不同，IP地址在最初分配時，保持著集群原則，讓路由器里面的路由表項代表一個子網，明顯縮短了路由器里路由表的長度，使路由器對數據包的轉發速度有所提升。這對必須能為傳輸速率提供保證的醫療保健系統是至關重要的。此外，IPv6協議具有相對較好的頭部格式。借助于新的IP包頭部格式，將其參數和主標頭隔離。若有其他特殊需求，也可以在頭部和上層數據之間補充參數。這會讓整個路由過程變得更加簡單，因為大多數參數并沒有必要進行路由選擇，只需要通過硬件即可處理，但是IPv4就沒有此功能[4]。

(3)智慧醫療系統需要廣泛應用多媒體技術。隨著醫學信息學的迅速發展，多媒體技術也逐漸被應用于醫學領域，并初露鋒芒。不管是遠程協同治療，或者是數字影像處理，均屬于現代醫療領域中至關重要的內容。對比IPv4而言，IPv6自帶的組播和流媒體，為互聯網上的多媒體應用提供了很大的演進空間，同時也給服務質量控制創造了一個很不錯的網絡平臺。依賴于IPv6技術的智慧醫療系統，能夠給醫療衛生領域內的遠程協作帶來較好的技術支持。

(4)智慧醫療系統需要很高的安全性。與IPv4相比，IPv6具有較高的安全級別。處于IPv6網絡內，用戶能夠在網絡層直接加密相關數據，同時檢查IP數據包，而且IPV6里面的加密和認證選項還充分保證了數據包的機密性和完整性，這對網絡安全有很大的保障。

(5)智慧醫療系統需要支持移動性。隨著中國人口老齡化進程加深，今后的醫療系統在出診服務方面肯定會有越來越大的需求，這意味著網絡協議必須能實現較好的移動性。

(6)智慧醫療信息“云”。在醫療信息化建設的推進下，很多醫院和醫療機構都在著手設立網絡辦公室，給國內構建基于云計算的醫療系統平臺奠定了扎實的基礎?；贕oogle云計算系統的醫療信息平臺也會變成一個規模巨大的服務平臺，其涵蓋了我國3 000多個區域性醫療信息服務平臺和相關服務，客戶端往往是利用單點訪問的形式來實現與平臺的連接，才能對平臺中推出的相關服務進行使用。這里所有單點均對應著院級醫療信息服務平臺，利用位于區域平臺對“云”系統進行訪問，利用頂層的接入點就能夠自由使用“云”提供的服務。這種設計不僅十分便捷，而且完全滿足云服務的基本特性。平臺服務商，也就是各區域醫療信息服務平臺，為用戶帶來了運用云端應用的機會。用戶無法控制網絡、服務器等基本設施，更無法管理應用程序，有關操作是有權限約束的。

3 智慧醫療信息服務平臺的服務過程

智慧醫療信息服務平臺服務過程如下。

第一階段，醫院系統接收來自病人的掛號信息之后，馬上會將相關申請傳輸到院級平臺前端服務器中，并對病人的電子健康檔案進行讀取。

第二階段，院級EHR服務系統將使用接收到的ID號與掛號信息，在前端服務器上創建此醫療事件包，然后再把此醫療事件里形成的所有醫療文檔放在事件包中進行保存。同時在目錄服務器的指定位置生成目錄文件夾，用于存儲生成的目錄文件。

第三階段，院級EHR系統直接把病人的個人ID傳輸到EHR數據庫，根據數據庫的查詢結果，根據策略，決定要不要給區域級平臺發送查詢申請。如果沒有必要進行查詢，那么EHR文件會及時從文件存儲服務器上傳到前端服務器的特定位置。這種情況下，目錄服務器會按照病人的ID在數據庫的醫療事件表中查詢病人的醫療事件信息，并在特定位置生成目錄。系統會根據前一查詢結果中的醫療事件代碼，在電子健康檔案表中查詢各個醫療事件的文件信息，生成醫療事件子目錄。醫院應用系統根據目錄中的指引，讀取相應的EHR文件。如果有必要向區域平臺發送請求，醫院級服務平臺會馬上把病人的個人ID等相關信息傳輸到區域平臺[5]。

第四階段，醫院級平臺的請求會被區域級平臺成功接收，根據請求中包含的相關信息，在目錄服務器的相應位置生成文件夾。接著判斷患者是否為本區域成員，假設病人為范圍內的成員，就會把病人的ID信息傳遞到范圍內的EHR數據庫里面實施搜索，再按照醫院級讀取的適當策略在要求的位置創建目錄，以便醫療平臺及時獲知。若并非該區域的病人，就要把請求信息發送到與之對應的區域平臺中。

第五階段，別的區域級平臺的請求會被區域級平臺成功接收。此時，可以根據請求中包含的相關信息，在目錄服務器的相應位置生成文件夾，因為是從區域平臺發來的請求，可以確定患者屬于本區域，把病人的ID信息傳遞到范圍內的EHR數據庫里面實施搜索，再按照醫院級讀取的適當策略在要求的位置創建目錄，以便醫療平臺及時獲知。

從病人就醫的整個過程來看，醫療系統一直在生成相應的醫療文件。系統會根據上一節中解釋的具體命名方式對其進行命名，然后再上傳到前端服務器的醫療事件文件夾中。這種情況下，系統將通過目錄服務器對于本次醫療事件的目錄進行更新，以便醫療系統能夠指導醫療系統重新讀取文件[6]。當病人結束治療后，院級EHR服務平臺會把醫療事件期間形成的文檔按照一定的規則傳送到文件存儲服務器，然后對數據庫里面的信息進行更新，再清空目錄服務器上的有關目錄信息。醫院級平臺將本次醫療事件的數據庫信息傳送給區域平臺，并根據本區域內的醫療文件上傳策略，將本次醫療事件所生成的文件打包上傳至區域平臺指定位置。最后區域醫療平臺對上傳文件進行分類，轉存。

4 結語

本文重點分析了以IPv6為基礎的醫療系統和電子健康檔案，開發了包括區域醫療信息服務平臺、醫院級醫療信息服務平臺和醫院應用系統在內的一個完整醫療衛生系統模型。為保證電子病歷在醫患的交流中起到更好的作用，區域醫療信息化被視為醫療行業信息化發展的主要方向。構建醫療信息化的思路應該從以前的統一業務模式中跳出來，將注意力集中在“以人為本”的健康信息系統上。建立以電子病歷為主的醫療衛生信息系統，這會是將來發展衛生信息化的一個新方向。