云计算技术在智慧医疗中的应用

贾斐 冯天宜 云梦妍 葛妍

(1. 中国信息通信研究院云计算与大数据研究所，北京100191；2. 中国信息通信研究院数据研究中心，北京100191；3. 博鼎实华(北京)技术有限公司，北京 100096)

0 引言

随着我国互联网信息技术的高速发展，云计算技术得以不断创新、提升和完善，并为各行业、各领域信息化建设工作的开展提供了专业的技术支撑，使各行业运行效率得到显著提升。云计算技术在医疗领域具备强大的潜力，其通过互联网服务器，对医院内部的多种信息资源进行控制和处理，加强了资源的整合和利用水平，提升了医院的服务质量[1-2]，在医院信息化建设和智慧医疗的发展过程中起到了举足轻重的作用。

1 云计算技术

云计算技术是现代互联网发展进程中的时代产物，近年来发展迅速，应用广泛。该技术是一种便捷有效的计算方式，以互联网为基础，以服务规范为操作标准，在计算的同时对外提供服务功能，通常具备的特征有[2]：以不同类型的计算作为应用对象，基于网络将来自多方信息源的数据与计算结果进行分析、处理、挖掘，可以支持对大体量数据的处理和共享计算，通过互联网使多个物理分散的服务器在连接后形成高性能计算资源池。云计算技术不是单纯对计算模式的优化和创新，更是一种对服务模式的变革。通常可以从两个层面分析和理解云计算技术：广义层面，云计算技术强调通过网络应用服务获取交付结果；狭义层面，云计算技术主要通过互联网加强各个终端计算设备之间的联系来实现。云计算技术的用户可简单分为云服务开发者和云服务消费者，前者只需关注自身业务，根据需要获取计算资源，无需关注基础设施的实现细节和日常运维，极大地降低了开发维护成本，加快了开发速度。无论是对开发者还是消费者，云服务都提供按需使用并计费的服务模式[3]。

2 智慧医疗

智慧医疗是一种新型医疗服务模式，其核心载体为患者信息，主要包括医院在医疗服务的各环节中获取的数据、知识发现、远程诊疗等内容。在智慧医疗中，数据的获取和知识发现依托云计算强大的数据处理能力，云端服务和智能终端协同对外提供远程诊疗服务，通过各阶段周而复始的交替运行，智慧医疗内部最终形成了一个“感、知、行”的循环[4]。

在医疗信息化建设领域，国外机构和组织起步较早，已经产生一些颇具影响力的行业标准及产品，如IBM的智慧医疗、GNU Health、HL7等。我国医疗卫生体系对云计算的使用主要聚焦于云计算在医疗信息化中的实施、医疗领域的云存储和软件服务等[5]，目前比较成熟的服务产品包括百度健康云、阿里云等。

3 云计算技术建设智慧医疗

在传统医疗卫生模式下，医疗数据呈现存储分散、格式繁多、缺乏标准的状态，因此难以进行分析和挖掘。各家医院各自管理患者信息及其就诊相关信息，使医疗数据中存在信息孤岛的情况愈发严重，难以实现跨域诊疗和远程诊疗。结合云计算技术建设的智慧医疗，能够统一存储和处理医疗数据，对医疗数据的跨域共享起到了很好的推进作用，优质医疗资源得到了更好的共享。

鉴于云计算技术的以上优点，医疗服务应用部署上云后，可根据访问量实现动态弹性扩容，不会因为系统负载过重出现医疗服务无法运行的问题。同时，服务上云可以有效节约大量硬件资源的采购和运维成本，减少硬件的物理冗余。一旦出现自然灾害、黑客入侵等意外情况，云计算技术强大的灾备能力可有效保护存储在云端的医疗数据。

经过多年发展，我国在智慧医疗建设方向上取得了可观的进展，部分医院已经实现了信息化升级[3]。医疗信息化程度直接决定着医疗卫生事业为患者和社会服务的力度，因此智慧医疗的建设受到政府部门和相关行业越来越多的关注。虽然我国在医疗领域的投资规模逐年提高[5]，但由于我国相关行业发展起步晚，资金体量不足，国内医疗信息化程度和欧美发达国家相比仍存在明显差距。我国医院信息系统(Hospital Information System，HIS)的应用主要集中在管理信息系统(Management Information System，MIS)，而临床信息系统(Clinical Information System，CIS)、影像归档和通信系统(Picture Archiving and Communication System，PACS)还基本没有得到应用，处于探索阶段，信息系统的建设规划还缺乏统一的医院信息系统建设规范和技术标准[6]。医院在后期开展信息化建设工作时，应提高对云计算技术的重视，进一步发挥其影响力。在后续智慧医疗的建设进程中，可通过对核心医疗数据上云来避免数据丢失等风险，提高医院医疗数据的稳定性和可靠性。

互联网服务器是云计算技术运行的载体，也是其区别于传统计算技术的核心，互联网服务器通过对医疗数据的清洗、分析和信息挖掘，为医疗全周期的业务和管理工作提供稳定的数据支持和信息支持。由于云计算技术的运行主体是云服务提供商，应用成本相较传统医疗系统更高，很难覆盖大部分医院，造成不同医院间信息化建设的差距变大。经济发展水平、政策支持和资金投入方面的差异，导致了医院信息化建设水平因地区的不同呈现出较大差异，一线城市医疗信息化水平高于二线城市，沿海地区医疗信息化水平高于内陆地区，城市地区医疗信息化水平高于乡镇地区。各地医院在智慧医疗的建设过程中，逐步出现了马太效应和资源的虹吸效应等不良倾向[7]。

虽然医院提出了信息化的需求，但多数医院职工信息化能力水平还达不到信息化建设工作的要求，阻碍了智慧医疗建设工作的顺利进行，使医院信息化程度不能得到有效提高[8]。未来，国家应加强对医疗信息化从业人员信息化水平的培训和考核。此外，智慧医疗产业在建设进程中，仍存在以下关键问题及解决建议[9]。

(1)行业标准缺乏。该问题应由政府相关主管部门推动解决。智慧医疗属于典型的交叉学科和融合产业，涉及较多行业和领域，所涉标准分布在各传统行业和领域下，参考与引用交叉复杂，政府应在后期加快组织制定相应的行业规范和标准。

(2)专用传感器的研发及推广进程缓慢。在智慧医疗体系中，各类专用的医疗传感器是核心技术之一，目前其研发和演进速度不能满足高速发展的智慧健康产业日益增长的技术需求，究其原因，主要来自3个方面：其一，医院无线网络环境复杂，不同制式的无线网络和移动通信网络、不同制式的通信接口使数据在传输过程中产生了不同程度的信号失真；其二，工程应用中，医疗传感器几乎都是通过私有协议对接非公开平台，通用性和开放性差，行业缺乏通用标准和协议；其三，医疗传感器所传送的数据未经脱敏，需要健全相关的法律法规和信息技术。以上问题可以同步探索推进解决。

(3)运营模式陈旧。目前医院的运营模式仍然停留在传统就医模式之下，对于相应的利益如何合理分配需作出针对性的创新。智慧医疗改变了现有的就医模式，互联网思维主导开放、共享、共赢，即要把现有的卫生医疗行业打造成一个开放、多方共赢互利的生态圈。先进的信息化手段和互联网应用能够充分解决各医疗机构之间医疗资源不平衡的现状，使优质医疗资源得到有效的辐射和下沉。

(4)缺乏政府主导的云计算与大数据平台的建设。在智慧医疗系统框图中，最重要的应该是政府主导的云计算与大数据平台，这是一个对网内医疗数据进行逻辑集中管理的平台。该平台的建设对智慧医疗产业发展起到关键作用，需要加快建设。

4 智慧医疗产业中云计算技术的应用

4.1 信息管理

云计算技术在医院信息管理平台中已经得到了广泛而直接的应用，其工作机制主要是有机整合不同部门的医疗软件，使医疗信息和医疗数据得到更便捷的运转流通。借助云计算技术医院信息管理部门可以实现对各科室医疗信息的快速查询，及时整理相关数据并发现潜在的问题，进而持续改进。此外，医院信息管理平台的推广，可以避免传统医疗模式下纸质病历和材料的丢失、损坏等问题，实现无纸化办公。建立电子病历系统，有利于医生高效诊疗，实现就诊、问诊与治疗一体化，为良好的医患关系提供有效的技术支撑[10]。通过基于云计算技术建立的医院信息管理平台，可以帮助管理者动态监控各项在辖资源的使用情况，进而对资源进行动态优化配置[11]。

4.2 预测与分析疾病

随着工业化进程的不断发展，社会环境与自然环境出现了巨大变化。众多已知病毒发生了变异，衍生出新的病毒株，各种疾病层出不穷，传播途径多、传播范围广，而且治愈率相对较低。一旦某种疾病出现大范围暴发，必然导致区域内患者的生命健康与经济发展受到严重冲击。依托云计算技术搭建的数据中心计算能力强、可容数据规模庞大，可提供全面、准确、可靠的计算服务；可根据医务人员的需求对数据进行详细的分解、加工与分析；可通过对海量医疗数据进行建模分析和信息挖掘，从中找出关联性，为医务人员进行的科学研究提供可靠的数据支持，提高研究的效率与质量。

4.3 远程医疗服务

在医疗卫生领域中，医生通常需要结合门诊情况和各类医学影像的检查结果(如超声检查、X线、CT、核磁共振等)做出诊断。患者在就医过程中，可能因为众多因素就诊于多家医院，医院之间的检查数据结果格式可能不统一，患者在跨院就医时，不仅流程手续十分繁琐，而且容易出现检查和诊断数据不齐全的问题，影响医生的诊断效率和准确度[12]。不同医院之间的医学影像信息数据共享，是当前亟待解决的重大问题。通过云计算技术，远程医疗服务系统得以建立和运行，有效提高了优质医疗资源的共享性。

4.4 存储和处理医疗大数据

在当今的医疗技术环境下，医疗数据量呈现指数级增长的趋势，体量剧增的医疗信息数据存在标准界定不清晰、缺乏行业规范等情况，数据的清洗、分析及挖掘难度高，信息安全面临威胁。现阶段医院广泛应用的数据库存储技术，对处理快速增长和丰富的医疗数据信息已经力有不逮。云存储技术相对于传统的数据库存储技术，具有容量大、吞吐效率高、读写速度快等优势，结合冗余存储策略，可以对所涉系统数据提供安全稳定的保障。针对图像数据，云存储技术不仅能突破传统技术手段的数据存储限制，还能存储数据量为PB字节规模的医疗影像数据，便于医生通过电子设备在极短时间内查看患者的就诊影像，在快速掌握病情的同时，有效降低误诊率。

5 结束语

云计算技术通过服务器虚拟化实现对医院内部多种信息资源的控制和处理，这种方式高效、易维护、易管理，可全面提升信息安全水平，在智慧医疗的发展和医院信息化的建设过程中起到了至关重要的作用。引入云计算技术可以规避医疗系统平台运维成本高、信息安全风险大等问题，有助于实现移动医疗，从而更好地促进智慧医疗的发展。