云計算技術在智慧醫院中的應用

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的1篇云計算技術在智慧醫院中的應用，期待它們能激發您的靈感。

摘要：國務院2017年發布《新一代人工智能發展規劃》，要求利用人工智能，構建智慧醫院，推動醫院實現智能化轉型，為相關人員及時、準確地提供信息服務。基于此，文章以智慧醫院的云計算部署模式為切入點，確定“私有云+社區云”部署方式，以此為基礎，搭建智慧醫院云平臺架構，并提出應用措施，從而為相關工作者提供參考，提高醫院信息管理水平。

關鍵詞：智慧醫院；云計算技術；信息服務

自國家“3521”醫療信息系統工程推進和建設后，可穿戴醫療設備、物聯網、遠程視頻會議等新技術、新設備在醫院應用中生成大量數據，數據量隨之膨脹，且醫療數據具有共享難、規模大、更新快、類型復雜的特點。特別是人們對醫院信息服務提出了更高要求，醫院必須改變傳統服務模式，建設智慧醫院，提供云計算遠程診治、個性化診療等，重塑信息服務體系。因此，為保證醫院充分使用數據資源，可應用云計算技術，實現信息資源的靈活拓展、動態分配與有效利用，減少人為因素損失，提高醫院信息服務水平。

1智慧醫院的云計算部署模式

云計算是基于網絡的分布式計算方法，利用網絡按需為用戶提供共享服務與軟硬件資源，能夠以多租戶模式，結合客戶要求動態劃分虛擬與物理資源，用戶無須與提供服務方交互，即可自助獲取計算資源與能力，服務獲取更加便利。智慧醫院建設中，以病人數據為中心，融合云計算、物聯網、可穿戴設備等技術，為患者提供全新服務模式[1]。智慧醫院開展信息服務中，根據云計算部署特點及服務需求，選擇私有云為基礎，社區云融合的模式[2]。數字信息安全方面，私有云僅服務于組織內部，能夠保證私有數據安全性；部署服務位置及服務提供靈活度，私有云處于醫院內部，運營方是使用者也是管理者，能夠將各業務密切聯系，提供高效、靈活的服務；醫療業務的相應于部署，部署私有云可根據醫院需求定制信息資源，服務于醫院信息中心；社區云則能夠為相關利益方服務，便于與加盟醫院有效溝通，及時處理業務問題。

2云計算技術在智慧醫院信息服務中的應用

2.1需求分析

醫療信息服務必須保證高連續性與安全性，建立醫院云平臺，需要重構、整合信息資源，構建滿足信息服務與集中管控業務內容的虛擬資源池，提高信息利用率，減少信息建設成本[3]。云平臺建設后，完成以下內容：（1）打破孤立的信息資源情況，提高信息利用率。各業務系統的獨立設施統一由虛擬平臺管理，建立虛擬共享資源池，保證任何時候均可滿足醫院信息服務需求，做到按需服務。（2）信息管理更便捷，虛擬資源池統一管理能夠讓信息人員對資源、系統開展動態、有效的監控。（3）提高業務系統信息處理能力，保證業務系統遭遇性能瓶頸可以動態調整，對資源合理分配。

2.2平臺架構

智慧醫院中，根據云計算部署選擇及功能需求分析，將信息服務平臺打造成滿足信息處理需求的存儲、計算、網絡、桌面資源池，結合業務系統功能及信息存儲利用需求，劃分若干模塊，部署醫院私有云，實現軟硬件資源隔離，摒棄傳統建設信息系統模式。

2.2.1虛擬計算池該虛擬池處于底層系統與硬件間，將I/O、磁盤、內存、CPU等物理資源抽象為邏輯資源，使得物理機轉變成可動態分配、細小的資源，供給虛擬機應用，不受限于物理載體，實現信息動態管理，整合服務器，提高資源池利用率[4]。虛擬層上模擬運行環境與操作系統，每臺虛擬機均可看作獨立服務器運行，互相獨立不影響，做到操作系統與物力資源分離，隨時能以區分服務優先級方式，分配信息資源至最需要的模塊，改變了以往信息系統對運行環境的依賴。在虛擬計算池建設中，考慮虛擬機容量，規劃一臺物理服務器設置多臺虛擬機，從以下方面考慮：一是購置物理機內存大小、CPU頻率、磁盤性能及容量等；二是考慮虛擬服務器運行業務所需資源，且實際配置通常高于40%實際需求提供資源。根據以上考慮，可使用4路服務器為載體，共有8臺，處理器主頻為2.2GHz，內核不少于8個，保證每臺CPU為32內核。假設存儲資源與內存條件相匹配，按照1虛5的管理，每臺4路服務器能夠虛擬160個VCPU，虛擬服務器配置2個VCPU，則可創建100個虛擬服務器，8臺用6備2，則虛擬機達到600個[5]。而醫院除EMR、HIS、影像系統要求高，其他業務無過高要求，8臺服務器可滿足超過100個系統計算需求。內存則考慮信息虛擬化及業務多發，配置8核CPU主機，共4臺，每臺內存128GB。

2.2.2虛擬存儲池該虛擬池具有整合儲存功能，以軟件方式抽象相關資源為邏輯資源，利用1個及以上目標存儲設備與附加功能集成，統一提供功能全面的信息存儲服務。醫院信息服務中，每年數據量增長為7~8T，80%為異構數據，加上醫院新增業務預計信息增長量1~2T，結合虛擬化系統所用磁盤I/O性能、容量、帶寬及接口數量等參數，可確定虛擬池配置。具體如下：（1）容量方面，根據醫院信息增加速率及現有存儲規模，使用EMC分層技術，配置600GB的SAS硬盤（15K，60塊）及Nl-SAS硬盤（2TB，15塊），利用FAST與EMC技術，能夠讓熱點數據自由在Nl-SAS與SAS硬盤上轉換。（2）共享存儲設備方面，根據VMware軟件功能，為合理使用新技術，可在存儲中保存虛擬機，在服務器本地硬盤中安裝VMware，應用2~3塊內存為300G硬盤。通過虛擬化技術，封裝多樣復雜的設備及物理存儲介質，整合為虛擬存儲池，能夠統一調配、管理信息資源，減少信息存儲難度，增加信息利用率。

2.2.3虛擬網絡池該虛擬池能夠整合、重聚網絡物理資源，通過抽象基礎網絡，將網絡設備的控制系統與硬件分離，在虛擬機上安裝設備控制系統，以Overlay技術抽象資源至物理網絡，以SDN模式，用戶可自定義虛擬網絡，實現用戶自定義虛擬網與物理網絡的映射，將網絡資源自動分配[6]。SDN是唯一的虛擬網絡控制節點，能夠構建網絡節點與網絡切片，為信息接入網絡提供控制、接入策略服務，便于動態調整網絡資源。醫院建設云平臺中，虛擬網絡信息資源作為關鍵環節，私有云要求物理服務器網卡密度較高，每個主機可配置萬兆網口4個，HBA光纖通道卡2塊，激活端口8個，2個連接磁盤陣列，其余連接WSXI主機，確保信息及時交換。交換主網絡使用2臺H3C7500E，利用虛擬化技術，將其虛擬成虛擬網絡環境，不改變原有醫院網絡布線及拓撲方式，以軟件方式將物理網絡再現。智慧醫院采取網絡虛擬化技術，能夠解決系統信息交換、數據交換、遷移虛擬機的網絡帶寬情況，將網絡架構簡化，降低網絡擴容、布線成本。

2.2.4桌面資源池該資源池使用虛擬容器概念，以應用虛擬化、服務器虛擬化方式，利用軟件打包方式將醫院信息系統，生成獨立桌面系統，構成桌面資源池，遵循“分布顯示，集中運算”原則，集中處理數據，按照特定虛擬桌面協議，將信息發送至終端設備。桌面系統僅用于顯示、傳輸界面，不參與運算。用戶通過終端，能夠登錄至虛擬機，生成桌面系統，獲取信息服務。終端僅負責輸出、輸入及顯示虛擬機界面，相關服務響應、數據存儲、運算均由承載器負責，資源池內完成數據交互，具有部署靈活、維護便利、數據可靠特點。

2.3功能設計

2.3.1云檔案云計算平臺中，可搭建云檔案系統，便于醫務工作者實現檔案管理數字化，統一將檔案信息上傳至系統虛擬云內。醫院檔案傳統管理中，僅是對醫療檔案、患者檔案、人事檔案簡單歸置，出現檔案變動，操作較為復雜，查找醫療記錄難度較高，利用云計算技術，能夠統一整理檔案信息。而檔案查找中，可使用云檔案系統檢索功能，最短時間內即可查找所需檔案信息，減少人員工作量，降低檔案管理的成本。

2.3.2云管理云計算平臺中，搭建智能管理系統，使得醫生診斷患者后，能夠利用系統統一記錄患者服藥情況、醫療進度、藥量管理及身體狀況，保障醫生及時收集患者身體數據，提高醫療準確性。并且，醫生還能通過云管理系統，掌握患者歷史治療數據，規范治療流程，提高患者康復率，降低醫生工作量。例如，心臟病、高血壓等慢性病患者，借助云管理系統實時監控患者服藥情況及身體狀況，利用系統提醒未及時復查、未及時服藥患者，以免患者病情惡化。還能定期記錄患者血壓、心率數據，出現異常后傳輸至醫生，及時診斷患者情況，做好后期治療恢復工作。2.3.3云病例云計算平臺中，可根據時間軸管理患者病例，首次患者進入醫院后，即可將患者數據輸入管理系統中，每次接受治療均會留下記錄，服務器將以云數據方式，始終保存醫療數據，便于患者查看醫療記錄，掌握自身過敏反應、服藥情況、病情發展、手術記錄等。特別是部分老年患者無法準確記住自身過敏史、治病史，耽誤了醫生治療時機，讓患者將更多時間用于過敏測試，留下不負責任印象。而云病例能夠了解患者治療記錄，減少浪費時間，提前為下次治療準備和預約。

2.3.4云運營云計算平臺中，可利用私有云方式監督醫院運行情況，通過系統實現財務部門與人力資源部門的信息共享，將醫院采購、收支、人員開支等環節，輸入至平臺內，便于通過一年級算計算能力統合計算，降低醫院運營難度。云運營系統能夠將各部門完美嵌合聯系起來，做到醫院運營一體化，提高工作穩定性，節約運營成本，建設智慧醫院。2.3.5云信息醫院對外公開虛擬服務器，能夠查看可公開的醫院信息。例如，患者登錄指定賬號，即可查看自身身體信息及病理內容，醫院申報信息和近期運營情況等。醫院也能以信息公開的方式，尋求合作醫療伙伴，節約醫院基礎開銷，采購更為先進的醫療器械。還能利用該系統跨院轉移患者資料，有助于身處外地患者異地獲取病例信息，將數據跨越地區共享，進而享受便利醫療服務。

3云計算技術在智慧醫院信息服務中的應用實現

3.1虛擬化過程

醫院服務器部署中，多數服務器為單機運行，為保證業務系統穩定性，可采取雙機熱備方式，保證業務連續性，采購冗余服務器與集群軟件。大量設備增加也會增加機房內能耗與空間規模，提高運維成本與難度，降低系統可用性、設備利用率，制約了醫院發展。為此，醫院可采取虛擬化架構，隔離基礎物理硬件與操作系統，使得信息系統無須依賴物理設施，突破信息基礎架構制約，使用VMwarevSphere軟件，利用超融合基礎架構，建設可橫向擴展的架構模式，整合信息資源，集中管理計算、網絡、存儲、桌面等資源池。而信息資源中，關鍵功能均以軟件方式集成至軟件層運行，信息業務運行于hpyervisor中，中間層負責業務系統的部署與管理。虛擬化桌面既支持操作系統，未改變信息系統對環境的依賴，也支持原有而無系統操作，有效避免硬件資源與業務系統改變增加的軟件成本。

3.2虛擬計算池實現

醫院根據虛擬計算尺進行內存與CPU資源概算，選取IBM刀片服務器，主機房服務器配制刀片6個，災備均能夠配制刀片2個，均配有萬兆以太網、光纖通道卡、SAS硬盤。在系統實施前，做好服務器IP管理，便于安裝后利用IP管理物理服務器。并且，X440刀片上安裝ESXi，ESXi為虛擬機控制軟件，專服務于虛擬機，能夠簡化虛擬機部署，分配物質資源，有效劃分物理服務器為若干邏輯服務器。再安裝vClient，負責管理與連接ESXi，通過1臺獨立服務器作為數據庫服務器，完成虛擬機安裝后，即可利用管理控制臺對其進行維護與監管。同時，設置虛擬數據中心，通過Client功能連接服務器，部署集群，將主機均添加至集群內，ESXi本身為操作系統，能夠配置模板控制虛擬機。

3.3虛擬存儲池部署

醫院可根據虛擬存儲時設計，將相同存儲器放在機房與災備機房內，主機房利用SAN交換機形成EMCIsilon與EMCVNX5600存儲資源池，將EMCVNX5600放入災備房內，基于SAN存儲虛擬技術，實現存儲設備的互相備份，保證1臺存儲設備出現宕機情況，能夠及時將數據轉移至其他存儲設備，提高業務系統連續性。安裝配置中，集聯EMCDS300B，通過X440服務器的HBA卡與其連接，配置好光纖通道后，將VPLEX引擎放在主機房與災備機房內，進而實現存儲器的雙活，提高存儲利用率。

3.4虛擬網部署

在主機房與災備機房內，分別放置1臺交換機H3C7500E，利用光纖直連方式進行連接，通過H3CDEirf3，及智能彈性架構，將放置于機房的交換機虛擬為核心虛擬網絡環境，以雙鏈路匯聚交換機進行鏈接。3.5性能測試在醫院云信息服務平臺中，需主要考察業務系統性能，是否符合醫院建設情況，分別在舊有環境與云環境下，驗證圖像文件交互過程，開展對照測試。根據測試結果可知，私有云環境下，交互圖像不受網絡帶寬影響，舊有環境依賴網絡帶寬較為顯著，傳輸圖像效率也存在顯著差距。為此，智慧醫院建設中，可采取云計算技術，建立云信息服務平臺，提高信息交互效率。

4結束語

國務院辦公廳于2018年印發《關于促進“互聯網+醫療健康”發展的意見》，提出須將“互聯網+”用于醫療服務，建設智慧醫院，對促進醫院體制改革、提高醫療服務質量意義重大。在智慧醫院中，可結合醫院實際情況，通過需求分析、平臺搭建、功能設計的方式，合理利用云計算技術，實現傳統醫院信息系統與虛擬云平臺的融合，從而促進醫院信息服務實現高質量、高水平的發展。

參考文獻：

[1]李鴿伶，康喬莉，王屹峰.互聯網+時代智慧醫院檔案管理的實施困境與優化策略——以浙江省腫瘤醫院檔案信息化建設為例[J].浙江檔案，2021（12）：50-52.

[2]曾杏珍，陳蕓，盧紅，等.我國智慧醫院技術應用現狀及問題對策研究[J].中國衛生信息管理雜志，2021，18（04）：514-520.

[3]金祝華，楊立新，朱蕾，王東明.智慧醫院技術設計與項目管理[J].醫學信息，2021，34（10）：29-31.

[4]吳震天，張武軍，龍思哲，等.智慧醫院建設與發展思考[J].現代醫院，2021，21（03）：434-436.

[5]易祖洋.云計算在智慧醫院信息服務中的應用[J].無線互聯科技，2020，17（08）：151-152.

[6]張翀.火神山背后的科技密碼：5G及云計算技術打造智慧醫院[J].初中生世界，2020（14）：18.

作者:吳婧 單位:寧德市中醫院