云计算模式的医疗信息管理平台构想

尹雪蓉，尹今扬

1.上海交通大学 信息安全工程学院，上海 200127；2.上海华存数据信息技术有限公司，上海 200127；3.上海理工大学 上海医疗器械高等专科学校，上海200093

云计算模式的医疗信息管理平台构想

尹雪蓉1,2，尹今扬3

1.上海交通大学 信息安全工程学院，上海 200127；2.上海华存数据信息技术有限公司，上海 200127；3.上海理工大学 上海医疗器械高等专科学校，上海200093

本文拟从医疗信息系统构成与存储入手，结合云计算技术，探讨应用云计算技术促进医疗信息的传输与存储，并在此基础上提出云端医疗信息平台的构想。

云计算；云端医疗信息平台；医疗信息传输；PACS；HIS

随着数字成像技术、计算机软件以及网络技术的进步和迅速发展，现代医院的建设取得了长足的进步，医院信息化管理系统已经颇具规模。医院信息化管理系统的使用给医院内部医疗信息的共享提供了便利，大大提高了医院的工作效率和质量，但在对于医院间的超大规模医疗信息网络系统，具体实践使用中依然有着系统搭建困难、成本昂贵、数据存储效率低下、系统的运作管理等问题。

1 现代医疗信息的构成

现代医院的医疗信息系统包括：医学图像信息、医学检验信息、医院管理信息等，以及这些医疗相关信息获取、存储、显示、传输。

（1）图像存储与传输系统（PACS）是应用于医院中管理医学影像设备，如CR、DR、DSA、CT、MRI等，产生的医学图像的信息系统，已被广泛应用到临床医学影像诊断上。PACS系统与数字化医疗影像设备相结合，逐步取代了医院放射科的传统影像诊断方法和管理模式。

（2）放射科信息系统（RIS）的应用提高了放射科的工作效率。病人就诊，登记工作站马上就能够从门诊收费信息系统提取病人信息，取得放射号，对于老病人，利用快捷键查询既往号码，实现了同一病人同一号码，相关检查信息传入制定设备如DR、CT、MRI。技术员调出信息进行检查，完成后通过网络自动传入PACS，自动与登记信息进行相关匹配。患者图像经工作站处理传入激光相机打印出优质影像照片。

（3）医院信息系统（HIS）是利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供对病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取及数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。

（4）检验科信息系统（LIS）是将医院的检验仪器的分析结果支持计算机通讯，即可以把检验结果输出到计算机上，检验结果提出的需求就是把检验仪器接入，把结果直接传输到网络上。检验科信息系统是现代医疗信息的组成部分。

以上医疗相关信息系统的组合成了医院的现代医疗信息系统。医院信息总体可分为临床信息与管理信息两大类。

2 医疗信息获取

2.1 医学图像信息获取

医学图像信息是现代医疗信息系统的一个重要的组成部分。医学图像信息来源于医学影像设备。医学影像设备经过模拟图像信息的采样与量化后得到数字化图像信息，并且存入计算机系统中。

2.2 医学检验信息获取

医院在完成了基础HIS建设以后，检验仪器的接入，可以把结果直接传输到网络上。检验科信息涉及血液样本检验、尿液样本检验、粪便样本检验、切片样本检验等信息。检验仪器的检验分析结果可以直接成为医学检验信息进入计算机系统。

2.3 医院管理信息获取

医院管理信息为医院所属各部门提供对病人诊疗信息和行政管理信息，病人诊疗信息是病人诊疗中的相关信息，行政管理信息应该包括医生与护士的安排相关信息，后勤部门的管理信息等。医院管理信息的收集、存储、处理、提取及数据交换也是医疗信息获取的一个重要部分。

3 医疗信息整合处理与存储传输

3.1 医疗信息整合与处理

获取不同形式的医疗信息后，还必须对医疗信息进行整合处理，使整合处理后的医疗信息达到规定的相关信息组成与交换的标准。

对于医院管理信息与检验科信息一般都可以形成文本文件，这些医疗信息可以直接进入计算机数据的存储，也可以直接通过计算机网络系统进行数据的传输与信息的显示。但是各种医学图像设备获取的信息，图像格式有很大的不同，不能直接通过计算机网络系统进行数据的传输与信息的存储与显示，为此需要制定数据传输、信息存储与显示的标准。在PACS系统中制定了DICOM标准是专门用于图像存储和传输的标准。医疗信息整合与处理就是为了适应医疗信息数字化、标准化、网络化的需要。

3.2 医疗信息存储与传输

医疗信息数字化、标准化、网络化要求医疗信息有一个规定的模式，PACS系统中制定了DICOM标准专门用于图像存储和传输的标准的主要作用就是为了促进设备的兼容性。

DICOM标准文件是指按照DICOM标准而存储的医学文件，一般由一个文件头和数据集合组成。文件头包含了标识数据集合的相关信息，根据文件头可以判断一个文件是不是DICOM标准文件。数据集合是由数据元素按照指定的顺序依次排列组成的组合。DICOM文件不仅包含了医学图像有关信息，还包含了医学图像有关的病人信息与图像大小等。

DICOM的网络传输协议是与开放系统互联（OSI）协议相对应的，为此医疗信息存储与传输是可以借助开放互联网络系统来实现的。

3.3 医院的信息存储与传输系统的构成

现在的PACS系统主要是以医院为单位的信息存储与传输系统。该系统构成硬件包括：服务器、网络设备、存储设备等；系统软件包括：网络操作系统、PACS服务器应用软件、客户端应用软件等。

医院的信息存储与传输系统的构成：医院内部产生的数据量约80%来自医学影像资料。医院的PACS系统承担着庞大的医院信息存储与传输通讯任务，在进行医院的PACS系统设计规划时，需要考虑速度、容量、流量负担、负载均衡，以及将来网络扩容和带宽升级等各个方面。另外医院其他医学影像资料以外的信息的存在，需要相应的信息系统的支持，所以当今医院的信息是综合的信息系统。它是PACS、RIS、LIS、HIS等信息系统的组合体。医院的信息存储与传输系统的构成，见图1。

图1 医院信息存储与传输系统的构成

医院的信息系统给医院内部医疗信息的共享提供了便利，提高了医院的工作效率与服务质量。医院的信息存储与传输系统的发展趋势：朝着提高速度与存储量、提高图像质量、三维重建、多影像融合和计算机辅助诊断等方向发展。

4 超大规模医疗信息网络系统

医院内部医疗信息的共享可以提高医院内的工作效率与服务质量，如果我们将所在地区的医院的医疗信息联网共享，无疑可以提高各地区医院的工作效率与服务质量。如果再进一步将全国各医院医疗信息联网共享，那么将大幅度地提高医疗水平。这就要求组建超大规模医疗信息网络系统（Ultra-large-scale Medical Information Network System ，UMIS）

一家医院产生的数据量是很大的，其信息存储与传输的规模也是很大的。如果将所在地区的所有医院甚至全国所有医院的信息存储与传输信息共享，技术上是很困难的。但是应用云计算可以实现超大规模医疗信息联网。

5 云计算应用的探讨

5.1 关于云计算

（1）云计算定义。云计算是一种计算模式， 是把IT资源、数据、应用作为服务通过网络提供给用户，同时它也可以看做是一种基础架构管理的方法论——把大量的高度虚拟化的资源管理起来，组成一个大的资源池，用来统一提供服务。简单来说，云计算就是以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心提供安全、快速、便捷的数据存储和网格计算服务。

（2）云计算的基本原理和核心技术。构成云计算的核心要件有2点：网格计算以及虚拟化技术。网格计算就是分布式计算；虚拟化技术就是使得资源虚拟化、统一分配检测资源以及向资源池中添加资源等。

（3）云计算分类。云计算通过不同的服务层次分类，一般可分为软件及服务（SAAS），平台及服务（PAAS），基础设施及服务（IAAS）。

5.2 基于云计算模式的医疗信息管理平台

前面我们已经分析了一家医院的医疗信息数据量是非常巨大的，在传统的医疗信息管理系统中，医院需要不断花费大量的资金聘请专业的人员以及专门设备硬件来管理和维护这些数据，这对本身承担治病救人职责的医院来说是加大了医院的运作成本和非专业领域的额外开销。

云端医疗信息管理平台（UMIS）旨在构建一个基于云计算模式的医疗信息管理平台，利用云计算超大规模、高可靠性、通用性、高可拓展性、廉价等特点来优化医院的资源配置结构，降低医院的维护成本，使医院省下维护数据系统的开销，从而投入更多的资金用在医疗水平、环境的改善上。

云端医疗信息管理平台的构建就是要构造一个云平台，该平台提供传统医疗信息管理中的所有服务，负责对所有医疗信息数据进行统一维护和安全管理。云端医疗信息管理平台面向的客户对象是全市、全省甚至是全国的医院，可以针对不同医院的不同需求进行服务定制。每一家医院都可以根据自身的现实状况来选择和定制不同的服务，按需付费的费用计算方式，真正可以满足每一家医院的个性化需求，在得到安全、快捷、可靠服务的基础上大大地降低了成本开销，从而提高了医院的运营效率。

5.3 云端医疗信息平台的基础架构

在UMIS的基础架构上，我们可以借鉴Google三大核心云计算技术GFS文件系统、分布式计算系统（MapReduce）、分布式存储系统（BigTable）来实现。

在此其中，GFS位于最底层，负责大量服务器、机器数据的存储，实现存储层面的机器故障处理；MapReduce用于大于1TB数据的大规模数据集并行计算，实现跨越大量数据结点将任务进行分割，使得某项任务可被同时拆分在多台机器上执行；而BigTable可以最大限度利用已有的数据存储能力和计算能力，在提供服务时降低运行成本。

UMIS的系统架构可以借鉴Google的架构方式，UMIS的系统架构图，见图2。

图2 UMIS的系统架构

UMIS将整个系统的节点分为三类角色：客户端、主服务器和医院数据服务器。客户端是UMIS访问接口，主服务器是UMIS的管理节点，医院数据服务器节点负责具体的存储工作。医院的信息数据以文件的形式存储在医院数据服务器中。医院数据服务器的个数可以是多个（十、百、千……）。它的数目直接决定了UMIS的规模。

客户端在访问UMIS时，首先访问主服务器节点，获取与之进行交互的医院数据服务器信息，然后直接访问相关医院数据服务器，完成数据存取工作。

UMIS在设计时将控制流与数据流分离，客户端与主服务器之间只有控制流，客户端与医院数据服务器之间直接传输数据流。各医院数据服务器并行，使得系统很容易地增加与减少医院数据服务器的数量。

5.4 云端医疗信息平台的运行

组建UMIS系统平台的任务将由云计算服务商来完成。这是一种全新的云端医疗信息平台，医院数据服务器是提供基本医疗信息节点，云计算服务商是有偿调用医院数据服务器的医疗信息资源，客户端的医疗信息资源获取也是向云计算服务商有偿的购买的。这样医院、云计算服务商、客户端三者的利益关系能够得到保证，保护了医院的有效的知识产权，才能在真正意义上实现医疗信息资源的网络共享。

云计算医疗信息平台将会使UMIS的运行发挥重要作用。在医疗信息化建设中，通过云计算所提供的各种虚拟化服务，可以很好地解决现阶段所存在的各医院医疗信息联网共享，其信息存储与传输困难，协调医院、云计算服务商、客户端利益关系等问题。

6 结束语

云计算为医疗卫生信息化建设提供的服务，医疗卫生信息化发展的关键在于以病人为中心实现信息的共享、流动与智能运用。所以只有通过先进的信息化手段，建立共享服务，并在医疗信息化服务整个环节中实现协同和整合，才能推动各医院的医生与病人资源的灵活流动和结构优化。云计算在医疗信息传输应用中将发挥重要作用。

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Cloud Computing Model of the Concept of Medical Information Management Platform

YIN XUE-Rong1,2, YIN Jin-yang3
1. Information Security Engineering Institute, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200127, China; 2.Shanghai EC Data Information Technology Co.Ltd, Shanghai 200127, China;3.Shanghai Medical Instrumentation College, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

TP393.01

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.027

1674-1633(2012)06-0074-04

2011-08-22

2012-05-30

本文作者：尹雪蓉，研发工程师，硕士在读，主要从事云计算研究与计算机软件开发。

作者邮箱：13601909507@163.com

Abstract:Combining with the structure and storage of medical information system, this paper aims to discuss the application of Cloud Computing to improve the transmission and storage of medical information, and puts forward the concept of cloud medical information platform.

Key words:cloud computing; cloud medical information sytem; transmission of medical information; PACS; HIS