基于大數(shù)據(jù)的醫(yī)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案

南方醫(yī)科大學網(wǎng)絡(luò)中心 端妮 蔡榮杰

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，醫(yī)院對醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應用需求也隨之發(fā)生著變化。一方面，大數(shù)據(jù)是對醫(yī)療資源的整合，對醫(yī)療數(shù)據(jù)進行采集分析和挖掘，建立智能化的數(shù)據(jù)分析模型，為決策提供科學依據(jù)以及支持；另一方面對于醫(yī)療機構(gòu)來說，數(shù)據(jù)質(zhì)量高則能提升醫(yī)院管理水平、提高醫(yī)療服務水平，也有利于患者就醫(yī)體驗和就醫(yī)滿意度的提高。

在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上，對于醫(yī)院來說，大數(shù)據(jù)應用更多是以分析為核心進行，醫(yī)療數(shù)據(jù)是以實體為主，結(jié)構(gòu)相對簡單，但種類繁多。由于各種原因，對于數(shù)據(jù)有著不小的保留與開放。大數(shù)據(jù)對于醫(yī)院來說具有非常重要的意義。隨著醫(yī)療信息化技術(shù)的發(fā)展以及國家政策對于醫(yī)學工作提出更高的要求與挑戰(zhàn)，因此信息化建設(shè)成為當前醫(yī)院發(fā)展的重中之重。建設(shè)一個高效利用數(shù)據(jù)中心對于未來醫(yī)院建設(shè)有著極其重要價值。隨著大數(shù)據(jù)時代降臨，醫(yī)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)如何才能實現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)呢？需要什么樣的平臺架構(gòu)及硬件設(shè)備才能對醫(yī)院產(chǎn)生強大需求呢？這就需要我們在方案設(shè)計之初就做好相應的準備工作。基于大數(shù)據(jù)需求的建立以及對現(xiàn)有醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺進行優(yōu)化設(shè)計與運行進行總體規(guī)劃與部署；通過建設(shè)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)為用戶提供更全面、更科學的衛(wèi)生服務；同時通過對醫(yī)療信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行有效管理與應用，實現(xiàn)醫(yī)療服務質(zhì)量優(yōu)化與提高。在云計算技術(shù)環(huán)境下建立起來且能夠充分利用人工智能及大數(shù)據(jù)等多種先進技術(shù)使醫(yī)學更加高效和智慧，從而為人類健康提供新常態(tài)下更高品質(zhì)和個性化服務[1]。

1 醫(yī)院數(shù)據(jù)的收集和處理，醫(yī)院信息化的關(guān)鍵任務

目前醫(yī)院數(shù)據(jù)的主要來源是病歷數(shù)據(jù)。通過查詢病歷管理系統(tǒng)中已有數(shù)據(jù)并與業(yè)務系統(tǒng)進行對接，同時通過對數(shù)據(jù)庫進行建模處理后導入到臨床中，對患者進行診斷和治療，在這一過程中對病患信息進行采集、整理與加工，并最終通過系統(tǒng)平臺進行展示。同時以患者為中心構(gòu)建個人健康檔案系統(tǒng)。在電子病歷中通過導入系統(tǒng)對患者信息進行錄入，其中包括：用戶名、密碼、姓名、身份證號、證件號碼；信息包括患者當前狀況、所就診科室、患者檢查情況、影像檢查結(jié)果等多種信息。醫(yī)療服務中所涉及醫(yī)學領(lǐng)域諸多方面信息都需要通過系統(tǒng)處理來進行決策。醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)包括：患者信息錄入、病歷管理、患者服務流程及管理信息系統(tǒng)等相關(guān)應用系統(tǒng)；醫(yī)療過程主要包括處方、檢查檢驗結(jié)果等數(shù)據(jù)收集；醫(yī)療服務功能及流程設(shè)計等內(nèi)容。其主要目的是實現(xiàn)醫(yī)生與患者溝通以及基于網(wǎng)絡(luò)完成服務。根據(jù)病情需要可提供預約服務，實現(xiàn)患者及時就醫(yī)診斷，提高診療水平，建立管理體系，實現(xiàn)業(yè)務管理電子化和流程化，實現(xiàn)業(yè)務流程自動化和智能化，保障醫(yī)院各項業(yè)務流程安全可靠運行，實現(xiàn)多學科協(xié)同診療機制，提升醫(yī)療效率，降低患者就醫(yī)成本，優(yōu)化就診體驗和就醫(yī)環(huán)境。

2 建立醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺，滿足臨床工作需要

根據(jù)當前的發(fā)展趨勢，為應對醫(yī)療信息化項目日益增多的要求，需要建設(shè)醫(yī)院數(shù)據(jù)中心提供支撐。本次項目中主要通過搭建醫(yī)院信息化系統(tǒng)平臺實現(xiàn)對院內(nèi)系統(tǒng)信息交互、資源整合與統(tǒng)一調(diào)度。信息系統(tǒng)根據(jù)要求實現(xiàn)醫(yī)政信息、醫(yī)保信息等多個信息交換和共享，從而保證信息系統(tǒng)運行效率更高，支持各業(yè)務系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換與業(yè)務協(xié)同配合。醫(yī)院內(nèi)部實現(xiàn)信息資源整合共享，完善醫(yī)院財務管理與各項業(yè)務系統(tǒng)對接，方便結(jié)算與管理；提升部門信息化水平；實現(xiàn)全院信息互通；實現(xiàn)各臨床業(yè)務部門之間信息交互與資源共享，保障臨床工作安全高效性、高質(zhì)量完成診療工作任務[2]；實現(xiàn)醫(yī)院建設(shè)信息平臺全面服務于醫(yī)院信息需求，整合全院各種信息資源和先進技術(shù)，是醫(yī)院核心競爭力之一；基于當前醫(yī)療行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，建議醫(yī)院搭建醫(yī)療大數(shù)據(jù)平臺，完善醫(yī)療保障體系，以實現(xiàn)對臨床各業(yè)務應用資源和能力的有效配置。醫(yī)院擁有多學科專家及豐富臨床經(jīng)驗，可以提供技術(shù)支持與服務，解決臨床實際問題。

3 應用技術(shù)平臺支持，提高資源利用效率

使用存儲技術(shù)，通過云存儲平臺對醫(yī)療數(shù)據(jù)進行存儲、管理及處理，數(shù)據(jù)存儲效率得到了極大提高，同時還能夠保障數(shù)據(jù)中心長期穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)醫(yī)院業(yè)務與信息同步。（1）網(wǎng)絡(luò)：在數(shù)據(jù)中心采用千兆交換機設(shè)備接入到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)當中。采用統(tǒng)一交換機協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換及網(wǎng)絡(luò)服務。網(wǎng)絡(luò)交換機，通過光纖向存儲提供數(shù)據(jù)傳輸服務，實現(xiàn)對存儲在云中存儲著各種資源中海量數(shù)據(jù)及應用需求所需要。將本地存儲中可能被處理完后需要轉(zhuǎn)換成電信級服務（例如網(wǎng)絡(luò)帶寬服務）通過交換機進行通信及網(wǎng)絡(luò)服務后上傳至云，這樣可以提高工作效率更快更好地支持網(wǎng)絡(luò)訪問。（2）存儲技術(shù)：采用NAS 存儲陣列（Hadoop）作為存儲介質(zhì)，提高性能及可靠性。使用高可用的硬件設(shè)備進行高并發(fā)訪問。設(shè)備上提供網(wǎng)絡(luò)端口直接連接設(shè)備和服務器到網(wǎng)絡(luò)上進行操作和管理，實現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點或者系統(tǒng)之間無障礙連接。通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接設(shè)備實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備上通信業(yè)務不受影響。同時提供硬件網(wǎng)絡(luò)帶寬使用達到最大支持（例如千兆以太網(wǎng)）技術(shù)標準，使得服務器運行時提供最大帶寬以滿足業(yè)務需求和負載要求，并滿足海量負載需求，充分保證存儲資源充足且質(zhì)量可靠。（3）業(yè)務平臺：為各類應用及系統(tǒng)集成提供服務。使用虛擬機提供高并發(fā)計算能力（高可用能力）；在此基礎(chǔ)上進行各種業(yè)務應用（如智能診斷），如健康管理系統(tǒng)（Dependent Management)、HIS 等；利用網(wǎng)絡(luò)資源提高工作效率和管理質(zhì)量；實現(xiàn)各種功能，并不斷擴展功能及規(guī)模等。如圖1 所示。該方案提供了一個高效、可擴展、開放及安全放心的公共衛(wèi)生服務平臺環(huán)境來為各種復雜業(yè)務提供保障服務，讓患者享受到信息化服務所帶來的便利和體驗感得到提升，同時通過云計算降低了成本和管理成本，保證業(yè)務應用平臺運行正常有序和高效發(fā)展。

圖1 智能化醫(yī)院服務平臺搭建Fig.1 Construction of intelligent hospital service platform

4 分析和挖掘數(shù)據(jù)價值，提高運營和決策效率

大數(shù)據(jù)時代，所有的信息都被挖掘出來了。醫(yī)療大數(shù)據(jù)，可以是醫(yī)療保健的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以被分析、利用，這是互聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)學結(jié)合產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)價值之后所帶來的新的應用方式。在此過程中，醫(yī)療機構(gòu)需要考慮到它的安全性、完整性、可靠性等很多方面問題給醫(yī)院帶來了巨大壓力，尤其是在數(shù)據(jù)中心建設(shè)后。由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心并沒有從根本上保證醫(yī)院信息系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，所以有必要部署基于大數(shù)據(jù)技術(shù)打造一個安全有序，安全可靠運行的新型信息化系統(tǒng)，這一系列問題和困難在大數(shù)據(jù)背景下顯得尤為重要。大數(shù)據(jù)是以海量計算為核心能力，通過多個分布式存儲系統(tǒng)收集、處理形成的各種相關(guān)數(shù)據(jù)源。這部分數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫記錄、電子病歷記錄、醫(yī)學影像資料等；其次是患者醫(yī)療信息以及各種互聯(lián)網(wǎng)平臺中形成并存儲于各類數(shù)據(jù)庫中的信息以及其他非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。涉及傳統(tǒng)紙質(zhì)醫(yī)療文書所構(gòu)成的醫(yī)療資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。包括：臨床信息基礎(chǔ)平臺與服務平臺、管理系統(tǒng)、智能終端設(shè)備及軟件系統(tǒng)等；各組織機構(gòu)信息化工程子項目中所涉及的所有基礎(chǔ)業(yè)務都必須應用到大數(shù)據(jù)上來。建立一個完整的醫(yī)聯(lián)體信息系統(tǒng)，以此為核心為平臺搭建醫(yī)院的整體醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)體系和支撐網(wǎng)絡(luò)體系。醫(yī)療服務和管理已經(jīng)成為我國重點戰(zhàn)略部署之一，而互聯(lián)網(wǎng)診療技術(shù)通過線上與線下相結(jié)合手段給用戶提供優(yōu)質(zhì)服務。醫(yī)院信息系統(tǒng)應具有較高性能水平，能夠提供高安全性保證及數(shù)據(jù)交換技術(shù)支持，還能保障醫(yī)院自身設(shè)備性能正常運行和存儲業(yè)務流程中有效運轉(zhuǎn)，而不會受到任何形式數(shù)據(jù)泄露等問題（特別是醫(yī)院信息化建設(shè)中安全風險）而影響正常業(yè)務秩序。同時大數(shù)據(jù)管理能夠保證在處理海量醫(yī)療數(shù)據(jù)后又為決策提供基礎(chǔ)支持，是智慧醫(yī)院重要的組成部分，也成為衡量醫(yī)院信息化優(yōu)劣及是否可持續(xù)發(fā)展最重要標尺之一。

5 實現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下的業(yè)務創(chuàng)新

實現(xiàn)醫(yī)療服務創(chuàng)新包括：服務模式創(chuàng)新、業(yè)務創(chuàng)新以及智能決策等應用場景。當前醫(yī)院服務創(chuàng)新多依靠患者自助就診，部分場景下還需要與醫(yī)院相關(guān)部門協(xié)作，共同完成一些需求才能體現(xiàn)出自身價值。這些需求主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一方面是基于大數(shù)據(jù)環(huán)境下，在傳統(tǒng)醫(yī)療服務過程中，醫(yī)療業(yè)務創(chuàng)新非常困難。而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來實現(xiàn)創(chuàng)新對醫(yī)生和患者個性化治療，則能夠更好地滿足患者多樣化需求；另一方面，為了提高患者診療質(zhì)量需要對醫(yī)患溝通能力也具有極大地促進作用。大數(shù)據(jù)環(huán)境下醫(yī)院更好地為患者提供就醫(yī)服務與咨詢等方面都有極大地改善機會，因此對于信息化建設(shè)來說至關(guān)重要。

6 智能服務水平提升，推動醫(yī)聯(lián)體建設(shè)應用

推動醫(yī)療衛(wèi)生服務新模式，完善醫(yī)聯(lián)體建設(shè)機制，推進分級診療制度，充分發(fā)揮區(qū)域衛(wèi)生中心（站）引領(lǐng)和示范作用，提高基層醫(yī)療衛(wèi)生服務能力。以醫(yī)聯(lián)體建設(shè)為依托，形成區(qū)域內(nèi)、多方共贏、資源共享、優(yōu)勢互補、協(xié)調(diào)發(fā)展、健康促進、長期穩(wěn)定共贏的緊密型區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生協(xié)調(diào)發(fā)展格局。加快推進區(qū)域醫(yī)療集團內(nèi)部業(yè)務協(xié)同，實現(xiàn)醫(yī)聯(lián)體內(nèi)部資源共享和管理協(xié)同發(fā)展，達到共建共享、互利共贏，搭建基層服務體系，實現(xiàn)基層首診、雙向轉(zhuǎn)診、急慢分治。

7 對醫(yī)院整體運營策略提供保障

數(shù)據(jù)中心核心是云服務器系統(tǒng)，整個系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，數(shù)據(jù)不會被網(wǎng)絡(luò)服務器的任何連接訪問。從數(shù)據(jù)中心的部署來講：采用統(tǒng)一標準建設(shè)的存儲環(huán)境與設(shè)備，能夠滿足不同的存儲需求。整個系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)來提供帶寬支持并提供一定級別的存儲空間。系統(tǒng)平臺主要分為數(shù)據(jù)處理中心及應用中心兩大部分，其中數(shù)據(jù)中心主要包括服務器、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)等。采用雙活系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的容災能力并且能充分保證業(yè)務系統(tǒng)可靠性。為了應對各種復雜多樣的業(yè)務系統(tǒng)功能要求越來越高的同時也需要一定靈活性。因此可以考慮在各個不同等級之間部署分布式系統(tǒng)以支持不斷變化的業(yè)務需求。另外需要滿足服務器以及備份系統(tǒng)能夠在遇到災難時能得到快速恢復，提供網(wǎng)絡(luò)高可用保障應用服務不中斷服務支持業(yè)務需求，提供可擴展性技術(shù)支持以滿足業(yè)務需求及彈性擴展需求。業(yè)務發(fā)展需要可擴展性強；硬件配置滿足高要求；提供可擴展性；可靠性高和性能要求一致；系統(tǒng)架構(gòu)緊湊；方便維修保證系統(tǒng)功能穩(wěn)定可靠。解決了不同級別對于容災環(huán)境下的不同要求，功能要選擇不同處理能力并滿足業(yè)務需求時，需選擇高性能計算設(shè)備保障體系和高效安全可靠并持續(xù)運行以及多云環(huán)境下的可擴展性等需求。如圖2 所示。

圖2 醫(yī)院數(shù)據(jù)處理中心Fig.2 Hospital data processing center

8 結(jié)語

隨著人工智能技術(shù)在我國醫(yī)療領(lǐng)域的不斷發(fā)展以及應用場景不斷擴展，醫(yī)院對于大數(shù)據(jù)挖掘分析和利用將是未來很長一段時間應用比較廣泛并有市場潛力的一種新方法和模式。大數(shù)據(jù)將在未來醫(yī)療中發(fā)揮非常重要作用。大數(shù)據(jù)有利于醫(yī)院服務能力提升和改善提高醫(yī)療服務水平，并提供個性化服務，同時也有利于解決患者就醫(yī)問題等功能支持，可對醫(yī)療服務提供質(zhì)量與安全有效可靠的服務。