智慧城市背景下新一代数字化医院建设探索

李 伟，于慧杰，王思念，于 楠，王士泉，杨 标，江其生

智慧城市背景下新一代数字化医院建设探索

李 伟，于慧杰，王思念，于 楠，王士泉，杨 标，江其生

目的：对数字化医院建设目标及建设内容进行分析，设计智慧城市背景下新一代数字化医院解决方案，探索医院信息系统建设的技术思路。方法：依托于智慧城市、云计算、虚拟化等信息化技术手段，首先设计出新一代数字化医院总体业务框架，在此基础上对其总体技术架构、总体服务架构、云基础平台分别展开论述，并对解决方案带来的优势进行说明。结果：通过对数字化医院总体技术架构、总体服务架构与云基础平台等重点技术环节进行分析与设计，提出新一代数字化医院信息系统建设的解决方案。结论：新医改的形势下，随着物联网、云计算等新技术的不断发展，催生出更多医疗信息化应用，在此形势下研发新一代数字化医院系统是未来发展的必然趋势。

智慧城市；数字医院；医疗与卫生；医疗云；信息化；解决方案

0 引言

随着城市的高速发展，传统的医疗卫生服务模式已经越来越难以满足人们日益快速增长的健康需求。借鉴世界各国经验，充分运用大数据、云计算、智能物理系统等高端技术手段[1]，整合区域医疗卫生资源，建立协作互助、分级有序的新型医疗服务体系、公共卫生服务体系，是加强区域卫生管理、提高区域卫生资源效率、促进区域医疗卫生服务能力均衡发展、实现有限卫生资源覆盖更广泛人群的现实选择。

2013年8月，国务院颁布《国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见》，明确提出推进优质医疗资源共享，完善医疗管理和服务信息系统，普及应用居民健康卡、电子健康档案和电子病历，推广远程医疗，提供医疗管理、卫生决策、医疗保障等服务要求[2]。在这种背景下，建设智慧城市背景下的新一代数字化医院，开发以电子病历为核心的新一代数字化医院信息系统，用来满足医院未来服务模式变化则纳入到国内众多医院信息化发展计划当中。笔者结合工作实践，对新一代数字化医院信息系统的建设内容、核心架构、关键技术等进行论述。

1 建设目标

新一代数字化医院的建设目标是要最大限度地实现诊疗信息资源共享，提高医疗资源利用效率，构建以患者为中心的医疗健康服务模式[3]。因此，构建新一代数字化医院信息系统，必须打破以医院为单位的信息化，转变为以人为本、以人为单位的建设思路，在系统设计上应符合区域医疗卫生服务的要求和医院工作流程。其建设目的就是要为使用者即患者服务，而不是单纯的医疗行业中的竞争[4]，并体现以患者为中心理念。

2 建设内容

新一代数字化医院信息系统是一个整体设计、统一开发、功能完善、满足数字化医院需求的智慧医疗信息资源平台，该平台应符合HL7、ICD10等国际卫生信息标准，能够实现手术麻醉、重症监护、生命支持、检查、检验、影像等设备数据的数字化采集、处理、实时与异地监控，并包括完整的临床信息系统和医院管理信息系统[5]。系统整体业务框架如图1所示。

图1 数字化医院总体业务框架图

新一代数字化医院信息系统主要包括临床服务应用、医疗管理服务、运营管理服务以及基于医院平台的业务应用系统。

（1）基于统一电子病历的临床服务应用是医院信息系统的核心，涵盖了医院诊疗服务的所有应用。主要包括门急诊挂号系统、门诊医生工作站、电子处方、分诊管理系统、住院患者入出转系统、住院医生工作站、住院护士工作站、电子化病历书写与管理系统、合理用药管理系统、临床检验系统、医学影像系统、超声/内镜/病理系统、手术麻醉管理系统、血液管理系统、重症监护系统、心电管理系统、体检管理系统、临床管理系统。

（2）医疗管理服务是医院诊疗管理的重要组成部分，是临床服务的基础支撑。主要包括门急诊收费系统、住院收费系统、护理管理系统、医务管理系统、院感/传染病管理系统、科研教学管理系统、病案管理系统以及各种医疗相关数据接口[6]。

（3）运营管理服务是医院经营管理的信息化支撑平台，该系统将医院内部管理和后勤相关的业务都纳入信息化管理，规范了医院的人事、财务、物资、药品、供应链等业务，形成一套统一、完整的运营管理体系。主要包括人力资源管理系统、财务管理系统、药品管理系统、设备材料管理系统、物资供应管理系统、预算管理系统等。

（4）业务应用系统是构建在临床服务、医疗管理服务、运营管理服务之上的上层业务应用系统。主要包括居民健康卡系统、电子病历管理系统、区域医疗协同业务、临床辅助决策支持系统、管理辅助决策支持系统、患者服务系统等。

3 总体技术架构

根据前面对总体业务框架的描述，借鉴了云计算、面向服务的体系结构（service-oriented architecture，SOA），设计新一代数字化医院信息系统总体技术架构（如图2所示），包括以下几个方面内容：（1）基础资源能力域：实现医院数据中心的资源建设，采用虚拟化技术将软硬件资源进行池化，实现硬件资源的虚拟化管理，完善医疗数据中心的资源池建设。

图2 数字化医院总体技术架构

（2）基础平台能力域：为各类应用系统提供支撑服务，包括统一开发平台服务、标准化业务与数据服务集、统一开发与运维服务等内容，通过构建统一的服务支撑平台为各类医院业务应用系统提供技术支撑。

（3）业务应用域：涵盖医院核心业务模块，包括临床医疗、医疗管理、运营管理等内容，以及居民健康卡、电子病历管理、区域医疗协同业务、患者服务等业务模块。

（4）云平台管理与云安全管理包括分布式管理与云安全体系管理等内容，通过统筹部署应用系统的支撑运行环境，实现集约化使用资源。

采用上述层次化结构的目的是在提高系统灵活性和重用性的同时，降低系统的耦合度，从而控制系统的复杂度和规模，提高系统的稳定性，降低运行风险。当医院业务出现新的需求时，能够在不改变核心功能的基础上增加新的业务功能，并灵活动态配置网络、存储与计算资源，以实现系统平稳的升级优化。

4 总体服务架构

系统采用层次化设计模式，在SOA核心框架下，将所有应用功能以层为单位进行垂直的层次划分，通过对各子系统公用业务组件的抽取，实现了流程与业务组件的分离，支持了业务界面的灵活实现，在这种组件集别的架构下，将临床服务、医疗管理服务、运营管理服务以及各类应用系统模块统一管理。设计新一代数字化医院信息系统的服务架构如图3所示。

图3 数字化医院总体服务架构

新一代数字化医院信息系统服务架构可分为用户接触层、业务应用层、服务支撑层和信息技术支撑层4个处理层。从逻辑层面提取出相对稳定的业务活动来构建目标服务架构，使得服务架构可以灵活地支持不同的用户、不同的渠道、不同的流程。

（1）用户接触层（或称为服务渠道层）是患者、健康咨询者接受医院服务，与医院沟通或医院进行主动服务的接入点。主要实现用户界面展现、预约挂号管理、就诊信息推送、个性化服务等功能。可充分利用当前主流的信息接入手段，如微信、微博、市民APP客户端等实现与患者互动、支付等服务。

（2）业务应用层主要包括临床服务、医疗管理服务、运营管理服务，以及构建在这些医院核心信息系统之上的业务应用系统。主要提供重用性较高的、具有较高性能要求的服务，并管理相关业务信息。

（3）企业服务总线（enterprise service bus，ESB）提供公共服务组件以及各模块服务接口的注册、发布和管理，为系统提供业务服务及连接能力和数据共享能力，可分为内部服务总线和外部服务总线。内部服务总线主要实现医院内部应用间的应用连接和数据共享。外部服务总线主要实现医院核心应用与区域协同医疗机构及第三方的应用连接和数据共享。

（4）服务支撑层是支持各服务渠道接入并驱动服务提供层各系统的连接枢纽，包括服务管理、流程管理、权限控制等系统。其目的是降低服务渠道界面和核心服务处理模块的耦合性、提高系统灵活性和重用性。服务支撑层内的服务组件可分为技术公共服务组件与业务公共服务组件两大类，如图4所示。

信息支撑层作为新一代数字化医院的数据基础，包括基础信息、核心业务信息、交换信息、决策信息等内容。通过信息资源层的建设，将各类医疗信息资源进行归类、存储、划分，使这些信息得到充分利用，从而更好地支持医院内部与外部单位间信息共享与业务协同要求，并对医院信息资源大数据分析系统建设提供基础数据支撑。

5 云基础平台架构

基础设施建设需要为上层医疗应用系统提供高可用、强安全、可管理、高弹性的运行资源环境，解决现有基础设施环境发展瓶颈，满足医院未来5～10 a信息化发展需求。本方案采用云平台作为基础架构，构建医院私有云与公有云服务。系统云平台整体框架如图5所示。

6 方案特色

6.1 高性价比与全业务支持

采用X86架构构建云计算平台，用软件容错替代硬件容错，在目标性能和可靠性条件下，成本仅为传统的小型机加商用数据库方案的1/8左右。采用NoSQL+关系型数据库模式，将海量数据存放于分布式平台并进行分布式处理，少量作为缓存的数据存放于关系型数据库，可支撑检索、统计、分析业务，还可支撑深度数据挖掘和商业智能分析业务[7]。

图4 数字化医院服务组件结构图

图5 数字化医院云平台架构图

6.2 采用移动医疗输液与护工管理模式

基于移动设备（个人数字助手（personal digital assistant，PDA）、平板计算机等）所提供的智能、泛在、可视化系统可高效便捷地实现临床输液信息的获取、浏览、查对、采集、执行和传输等操作，满足数字化医院信息发展的需求。患者办理入院手续后，在接诊室打印出住院的腕带条码，到病区后经过护士核对佩戴上，作为患者在院期间唯一的身份识别标志。

采用平板计算机或PDA，可通过802.11高速Wi-Fi网络连接至医院信息系统（hospital information system，HIS），在医院内随时随地查看患者医嘱、下医嘱、查看任务列表等[8]。有效预防和杜绝临床治疗差错，确保重症或者特护患者就医治疗的高度安全。完整跟踪医嘱的生命周期，优化现有的工作流程，减少重复操作，切实提高临床的工作效率，实现准确快捷的临床计费。随时随地实现数据的共享，增强医护之间实时的信息沟通。加强护理过程质量的监控和管理，加强临床医疗信息即时性和复用性，为护理人员绩效评估提供充分合理的依据。移动HIS逻辑关系图如图6所示。

6.3 基于XaaS框架体系的高扩展性

数字化医院解决方案采用IaaS、PaaS、SaaS云架构作为整个技术架构的骨干支撑，采用开源的OpenStack实现云计算平台的管理与配置，根据计算和存储任务动态地申请或释放资源，最大限度地提高资源利用率。采用电子商务认证授权机构（certificate authority，CA）认证、业务流程管理（business process management，BPM）、运维监控系统、业务配置平台、集成配置管理控制台，随需而动满足实际业务运行需要。采用Java消息服务（Java message service，JMS）、简单对象访问协议（simple objectaccess protocol，SOAP）、Web Service方式完成对应用系统访问，利用面向服务的体系结构（service-oriented architecture，SOA）技术的可扩展性，满足医疗机构业务部署的高效灵活及可重用的需求。采用服务器虚拟化以及桌面虚拟化技术有效减少技术实现的总体成本。

图6 移动HIS关系图

6.4 采用组件技术带来的灵活性

传统方式的医院信息系统建设是将数据库、工作流引擎、公共技术组件库、UI库、技术架构和平台各搞一套，不符合SOA复用的思想，如图7所示。

图7 传统数字化医院信息系统架构图

新一代数字化医院的组件模式如图8所示，在这种模式下对业务系统完全进行了拆解，一个真正业务系统的构成需要多个技术能力支撑单元和业务单元共同组装来完成。对于用户来讲可能看不到太大的变化，但是在内部实现细节上则进行了平台化和标准化。通过在ESB上进行服务集划分与服务装配，可灵活面对医院信息系统的需求变化。

图8 新一代数字化医院信息系统架构图

7 结语

随着城市化、老龄化进程加快，给人们生活健康带来了严峻的挑战。患者看病难、看病贵，看病不及时、看病不放心；医疗机构医疗资源不均，医疗服务水平亟待提高；卫生行政部门无法对突发事件实施有效的监管与干预等众多问题一直摆在各级医疗机构面前[9]。本文提出了新一代数字化医院解决方案，在以医疗云平台为核心的技术体系框架下，利用健康信息物联技术与相关信息系统，实现患者健康数据的自动化采集、智能化传输、全面化汇集和全局化决策分析，在临床辅助决策支持、个人健康辅助信息管理等知识库的支持下，为患者提供移动可及、家庭可及、社区可及、过程知情、实时分级、全程指导的健康服务，进一步提升医院的服务效率与质量，提高医院的服务能力与水平。

[1]周宏仁.中国信息化形势分析与预测（2013）[M].北京：科学文献出版社，2013：2-3.

[2]李伟，李峰生，江其生.新医改条件下数字化医院的建设与思考[J].解放军医院管理杂志，2010，17（10）：943，961.

[3]王有才.中国电子政务发展报告（2012）[M].北京：科学文献出版社，2012：40-41.

[4]周宏仁.中国信息化进程[M].北京：人民出版社，2009：854-855.

[5]李伟，江其生.基于SOA架构的区域医疗机构信息交换与共享平台的研究[J].医疗卫生装备，2010，31（11）：79-81.

[6]李伟，江其生.数据交换与共享平台在区域协同医疗服务中的应用[J].医疗卫生装备，2010，31（3）：59-61.

[7]张以善，冯鑫，王士泉.某部属医院医疗业务系统存储整合方案分析[J].医疗卫生装备，2012，33（9）：50-52.

[8]刘丽军，邓子云.物联网技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2012：110-111.

[9]周宏仁.中国信息化形式分析与预测（2011）[M].北京：科学文献出版社，2011：140-141.

（收稿：2014-12-05 修回：2015-03-10）

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Construction of new-generation digital hospital in smart city

LI Wei1,YU Hui-jie1,WANG Si-nian1,YU Nan1,WANG Shi-quan2,YANG Biao2,JIANG Qi-sheng1
（1.Laboratory of Nuclear and Radiation Damage,General Hospital of the Second Artillery, Beijing 100088,China;2.DCITS Limited,Beijing 100080,China）

Objective To analyze the objective,content and solution of digital hospital in smart city,and to explore the construction of hospital information system.Methods The informatization technologies of smart city,cloud computation, virtualization and etc were used to design the overall framework of new-generation digital hospital,whose overall technology framework,overall service architecture and cloud platform were discussed respectively.The advantages of some solution developed were explained.Results A solution was formed for new-generation digital hospital.Conclusion New technologies such as IOT and cloud computation may result in more and more informatized medical products under the background of new medical reform,and new-generation digital hospital may play an increasingly role in the future.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（11）：52-56]

smart city;digital hospital;medicine and hygiene;medical cloud;informatization;solution

R318；R197.324

A

1003-8868（2015）11-0052-05

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.11.052

李 伟（1976—），女，博士，主要从事生物信息化方面的研究工作，E-mail：wei_v@sina.com。

100088 北京，第二炮兵总医院核与辐射损伤实验室（李 伟，于慧杰，王思念，于 楠，江其生）；100080北京，神州信息股份有限公司（王士泉，杨 标）

江其生，E-mail：jqs598@sina.com