区域医疗信息化云计算服务平台设计及实现

李 虎

（广西壮族自治区人民医院，南宁 530022）

国家卫健委印发的《“十四五”卫生健康标准化工作规划》中明确提出“加强医院信息标准制定，助力远程医疗、智慧医院建设”。居民健康档案管理系统是医疗信息化发展的成果之一，通过实现居民健康大数据的共享，对居民身体状况进行动态跟踪，为疾病的预防、治疗提供了依据，切实提升了居民身体素质、保障了居民的身体健康。该系统的各项功能需要借助于云平台实现，本文设计了区域医疗信息化云计算服务平台，并通过私有云、公共云、第三方云建立数据存储中心，满足了居民健康档案管理系统的数据存储、管理、调用的实际需求，为该系统的推广应用提供了技术支持。

1 区域医疗信息化云计算服务平台的总体架构

本文设计的区域医疗信息化云计算服务平台共包含3 层，即基础设施层、应用层和服务提供层，总体架构如图1 所示。该平台可实现区域内社区诊所、中小医院等医疗信息的整合与共享，为医务人员进行诊疗提供了便利。该平台提供的服务构建在SOA（面向服务的架构）上，提高了平台的易用性。

图1 区域医疗信息化云计算服务平台总体架构图

2 平台各模块的具体设计

2.1 基础设施模块

2.1.1 私有云

医疗机构的HIS 系统、HCRM 系统等会产生大量的IT 资源，为了方便资源的管理与共享，需要搭建专门的云计算平台用于存放这些资源，即私有云。对于那些业务量较大、资源总量较多的医疗机构，相比于传统的付费租赁模式，自建私有云不仅可以降低成本，而且还能提高资源调用的便利性，向用户提供更加优质和便捷的医疗服务。本文在设计区域医疗信息化云计算服务平台的基础设施层时，选择Vmware 云计算技术建立私有云，能够满足中小型医疗机构内部资源的存储要求。

2.1.2 公共云

为了向指定用户提供更加便捷的医疗服务，医疗公司还需要与第三方云供应商合作，选择公有云作为区域医疗信息化云计算服务平台的基础设施。本文在设计时，基于保障平台用户个人隐私的考虑，优先选择阿里云、百度云这类信誉较好、资质较强的云供应商。该平台的公有云除了整合医疗行业常见的基础资源，还具备产业链优化等功能，对客户进行协调管理，保证医疗机构的各项服务能够精准供给给目标客户。公共云的使用者除了城市中小型医院，还包括社区诊所、乡镇卫生院。考虑到公共云的私密性和安全性要略差于私有云，因此医疗机构需要挑选一些非核心业务，以及非机密数据保存到公共云上。

2.2 应用模块

在区域医疗信息化云计算服务平台中，基础设施层主要提供平台运行所需要的硬件设施，而应用层则是围绕平台的各项服务功能提供配套的软件应用。本文在设计平台的应用层时，采用了面向服务的架构（SOA），可以为平台软件的开发、运行提供相应的环境，完成某些特定的业务需求。另外，SOA 架构有较强的可扩展性，后期随着医疗机构服务功能的多样化，可根据服务需求对平台的应用模块进行横向扩展，间接地降低了开发成本。该平台的应用模块又包含了定义层、管理层、调用层3 部分，各部分的设计内容如下。

2.2.1 定义层

该层的主要功能是为客户提供云计算平台中各项服务的定义，有利于降低平台操作的难度。本文在设计定义层时，主要基于2 方面考虑：其一，结合医疗结构的经营目标或主营业务展开服务设计，保证平台能够提供的各项功能以服务的形式进行描述；其二，支持应用程序的设计与开发，保证各项服务的实现。考虑到区域医疗信息化云计算服务平台提供的功能具有多样化的特点，本文引入了服务组件体系结构（SCA）进行应用程序的开发和系统模型的构建。SCA 采用标准化的服务组件接口，包括常用的Java 接口、WSDL 接口等。对医疗机构的业务功能进行细分后，将分属于同一类别的业务功能进行封装，得到若干服务组件。然后利用标准接口调用相应的协议，从而将各个业务模块之间的服务加以整合。

2.2.2 管理层

定义层封装的服务组件是随机的，无法直接进行调用。管理层能够提供封装服务所需的流程编排功能，除此之外还支持任务调度、规则服务等。考虑到该平台的用户数量较多，并且容易出现集中访问的情况，为保证多用户访问情况下系统可以正常提供各项服务，本文在设计管理层时，不仅支持平台内部的服务集成，而且同时支持以API（应用程序接口）和Web Service 的方式供外部应用程序调用[1]。这样一来，平台用户可根据个人情况灵活选择不同的服务，优化了平台使用体验。基于SOA 架构开发的区域医疗信息化云计算服务平台，利用管理层实现对业务流程的编排与管理，进而在不同系统之间实现业务转换，有利于实现业务流程的最优化，提高平台响应速度，为用户带来更加顺畅的使用体验。

2.2.3 调用层

该层通过调用一些程序或协议，为平台用户提供不同类型的服务。例如，调用SDK 软件开发工具包，为开发人员提供平台开发所需要的各种工具；或者是调用Web Service 等个性化软件服务。以SDK 为例，其相当于提供了一个应用程序的接口，开发人员可以提前完成系统开发，然后再利用SDK 服务接口将程序嵌入到云计算服务平台架构中。这样既能减轻平台开发的工作量，同时还能减少对后台资源的占用。当医疗机构基于业务需求，需要向平台用户提供一些个性化服务时，就能利用SDK 提供的应用程序接口快速实现，提高了平台的可扩展能力。像常规的存储服务、队列服务、安全认证服务等，都是基于SDK 实现的。

2.3 服务提供模块

2.3.1 服务提供方式

目前区域医疗信息化云计算服务平台面向用户提供服务的方式主要分为3 种，分别是基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。其中，IaaS 为平台开发者提供必要的基础设施，包括各种开发工具等，保证了平台应用程序的开发需求；PaaS 则是提供了可用于程序运行的应用环境，通过保证应用程序的稳定运行，让平台各项服务得以实现，并且为系统的后续开发打下了基础；SaaS 是服务模块的核心部分，其能减少应用软件的交付时间，从而让平台的使用者（医疗机构）可以用更少的投入获得更加专业的软件服务[2]。

本文设计的区域医疗信息化云计算服务平台，依托互联网向用户提供各项服务。对于用户来说，可根据需求向供应商支付相应的费用订购某项服务，并且能灵活选择服务的时间、类型、数量等。在满足用户个性化服务需求的同时，还能让医疗机构减少平台软硬件的运维管理成本，实现了用户与医疗机构的“双赢”。鉴于该平台是采取服务的形式向用户提供IT 资源，为保证服务的规范性和标准化，在平台的服务模块中需要引入特定的协议。本文在设计该模块时选择了服务等级协议（SLA），可以看作是用户与服务供应商之间签订的合同，供应商保证网络性能达到承诺的要求，以满足用户的使用需要。如果该平台没有达到SLA 协议规定的服务品质，则供应商需要按照约定赔偿用户[3]。

2.3.2 用户交互设计

基于易用性开发原则，本文在用户交互界面设计时，为用户提供了2 种交互选择：一种是常规的浏览器交互，用户可打开计算机上的Web 浏览器获取平台提供的各项服务，适用于那些业务相对集中、用户访问量较小的医疗机构；另一种则是客户端交互，用户需要注册并登录客户端，然后获取更加丰富的服务。客户端具有较强的兼容性，既包含了Web 浏览器的功能，同时还能为云计算平台的各项服务提供支持。本文在交互设计时，选用了Google 公司开发的Chrome 浏览器，可满足用户的个性化交互需求。

2.3.3 服务使用流程

云计算服务供应商向医疗机构演示平台的运行效果，并结合医疗结构的业务需求展开初步分析，提出相应的解决方案，以满足医疗机构的特殊需求。在医疗机构明确了使用意向后，云计算服务供应商根据医疗机构的实际情况进行个性化定制。通常是以现有的区域医疗信息化云计算服务平台作为框架，然后结合医疗机构的实际情况、特殊要求进行适当的更改，提供定制服务。对医疗机构的工作人员进行简单培训，介绍该平台的操作流程、特色功能，然后提供给医疗机构免费试用。在试用期间，云计算服务供应商的技术人员要密切关注平台运行情况，确保各项服务能够正常提供。如果测试期间发现问题，技术人员及时分析原因并提供技术解决方案。试用结束后，如果医疗机构对该平台的应用效果满意，则双方签订SLA 协议，并向供应商支付租赁费用，获得该平台的使用权[4]。随着医疗机构业务范围的拓展，云计算服务供应商可在原服务的基础上进行深度定制，并提供硬件维护、软件升级等售后服务。用户获取区域医疗信息化云计算服务平台服务的流程如图2 所示。

图2 云计算服务使用流程

3 区域医疗信息化云计算服务平台的实现方案

3.1 构建基于云计算平台的应用

本文主要探究了云计算服务平台在居民健康档案管理方面的应用。其实现原理为：有关部门制定统一的数据标准，医疗机构提供用于存储居民健康数据的云计算平台，居民用户利用多种终端（如手机、电脑等）将数据上传，最后由平台完成数据的处理、分类、存储、查找和共享等服务。为实现上述功能，需要建立一个基于云计算的数据存储中心，并根据存储对象的不同，将数据存储中心划分为3 个区域。

3.1.1 私有存储云

私有存储云位于医疗机构内部，可以与医疗机构的各类信息系统之间实现数据的实时交换和动态存储。在需要调用数据时，可利用独立接口实现私有存储云与公共存储云、第三方存储云的数据交换。

3.1.2 第三方存储云

第三方存储云是云供应商提供的商业云。医疗机构通过付费租赁的方式获得商业云的使用权，可以将自身运营中产生的大量半结构化、非结构化数据存储到第三方存储云，并且由云供应商负责这些数据的存储、备份、安全保护。这样既可以让医疗机构以较低成本完成海量数据的存储，同时还能切实保障数据的隐私与安全。

3.1.3 公共存储云

公共存储云能够直接与居民进行数据交互，在经过授权认证后，医疗机构可利用认证接口直接获取公共存储云中的电子健康数据，从而为诊疗工作的开展提供必要的依据。

3.2 面向用户提供云计算服务

3.2.1 云计算服务部署方案

目前医疗机构的服务器中存储了大量数据，要想将这些数据全部迁移到云计算平台上存在一定难度。因此，本文采用了渐进式部署云计算的方式，将居民健康档案管理系统作为服务部署到SOA 基础架构上，然后再利用SOA 架构提供的服务生命周期管理功能，保证居民健康数据录入、分类、存储和调用等一系列服务的顺利实现[5]。SOA 架构提供的服务注册列表功能，相当于一个资源池，平台用户可从中查询权限范围内可获取的服务。然后利用云计算平台的服务调用接口使用服务。在服务过程中，医疗机构可利用系统的监视管理功能，实时了解居民的健康状况。居民健康档案云计算部署方案如图3 所示。

图3 居民健康档案云计算部署方案

3.2.2 云计算服务运维方式

医疗信息系统的发展和用户数量的增加，使得区域医疗信息化云计算服务平台的运维工作变得更加重要。本文设计的云计算服务平台，采用的是按需交付服务的商业模式，相比于传统运维模式，在服务运维方面实现了三大创新：其一是提供主动式运维。在平台运行过程中，后台服务器会动态收集运行日志、监控数据，并对此展开分析。通过网络式监控保证了平台出现故障问题后能够第一时间告警，并主动开展运维，保证了平台的稳定和可靠运行。其二是节本增效，当医疗机构因为业务需要进行系统扩展时，只需要嵌入相应的服务程序即可，不需要改变整个平台架构，极大地降低了系统二次开发成本。其三，云计算的大部分运维工作由供应商负责，像日常的硬件维护、软件升级、数据备份和系统安全等。云供应商能充分发挥自身的技术优势，提升运维服务质量，保证了区域医疗信息化云计算服务平台的稳定运行。

4 结束语

在信息时代，大数据、云计算等技术在医疗卫生领域得到了广泛运用。通过技术融合构建区域医疗信息化云计算服务平台，以云服务器为基础设施，利用Web浏览器或客户端面向用户提供服务，在简化寻医问诊流程、提高医疗服务质量等方面发挥了积极作用。以云计算服务平台为基础，构建居民健康档案管理系统，可以实现居民健康大数据的共享共用，对居民健康状况进行动态追踪，在疾病预防、治疗与控制等方面提供了技术支持，为“十四五”时期全民健康目标的顺利实现提供了有力保障。