基于共享交換云平臺的區(qū)域基層醫(yī)療云總體架構(gòu)研究

引 言

國家醫(yī)療信息化“十二五規(guī)劃”報(bào)告中指出，醫(yī)療信息化發(fā)展中存在著普遍的問題 ：缺乏頂層設(shè)計(jì)和信息標(biāo)準(zhǔn)，信息孤島和信息瓶頸問題突出；醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)之間總體協(xié)同效果差， 信息系統(tǒng)之間缺乏信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)作機(jī)制 ；醫(yī)療機(jī)構(gòu)采用分散式系統(tǒng)建設(shè)模式，投資分散、系統(tǒng)質(zhì)量差、多點(diǎn)維護(hù)成本高、建設(shè)周期長以及信息準(zhǔn)確、安全性能低等一系列問題 [1,2]。因此，建設(shè)惠及百姓、服務(wù)應(yīng)用、資源共享、實(shí)用互聯(lián)的區(qū)域基層醫(yī)療云平臺，在“信息互通、資源共享”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)的內(nèi)容、模式和運(yùn)行機(jī)制的轉(zhuǎn)變，對我國醫(yī)療衛(wèi)生體制改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文所提出的基于共享交換云平臺的區(qū)域基層醫(yī)療云總體架構(gòu)正是在這種需求下提出來的。文中將詳細(xì)介紹該架構(gòu)并重點(diǎn)分析共享交換云平臺，同時(shí)闡述該架構(gòu)的應(yīng)用前景。

1 區(qū)域基層醫(yī)療云總體架構(gòu)

1.1 總體架構(gòu)介紹

區(qū)域基層醫(yī)療云架構(gòu)分成云基礎(chǔ)設(shè)施層、專用云資源層、專用云平臺層、專用云服務(wù)層、云共享交換層、公共云服務(wù)云層六層，并以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑朴?jì)算服務(wù)體系、云計(jì)算治理體系、云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系、云計(jì)算安全體系為保障。技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 1 所示。

基礎(chǔ)設(shè)施層對應(yīng)的是基礎(chǔ)設(shè)施云化服務(wù)平臺，平臺將服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、存儲等硬件資源轉(zhuǎn)化為服務(wù)，包括創(chuàng)建虛擬機(jī)、提供應(yīng)用容器服務(wù)、數(shù)據(jù)庫存儲服務(wù)等。它用于管理的服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫等支撐層的底層資源， 實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器運(yùn)行情況，包括 CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)等重要數(shù)據(jù)的監(jiān)控。同時(shí)完成虛擬平臺創(chuàng)建、回收服務(wù)、虛擬環(huán)境動(dòng)態(tài)管控服務(wù)。

圖1 基于共享交換云平臺的區(qū)域基層醫(yī)療云總體架構(gòu)

專用云資源層指已建、擬建系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)及數(shù)據(jù)中心。應(yīng)用服務(wù)包括已建設(shè)的及擬建的醫(yī)療業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，以及建設(shè) Office Web 應(yīng)用平臺、即時(shí)溝通平臺等 ；數(shù)據(jù)中心包括居民健康檔案庫、醫(yī)療資源信息庫、HIS 數(shù)據(jù)庫、PACS 數(shù)據(jù)庫、LIS數(shù)據(jù)庫、EMR 數(shù)據(jù)庫、平臺數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集市等區(qū)域醫(yī)療所有的數(shù)據(jù)資源，為將來進(jìn)行醫(yī)療數(shù)據(jù)的深層次的數(shù)據(jù)挖掘與分析打下基礎(chǔ)，可以為市民、衛(wèi)生技術(shù)人員、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)和政府相關(guān)部門深入利用的信息。

專用云平臺層是在云資源聚合中間件平臺之上對已建、擬建系統(tǒng)的應(yīng)用資源和數(shù)據(jù)資源進(jìn)行抽象、概括、類化以形成各類資源池，例如：展現(xiàn)配件池、應(yīng)用資源池、數(shù)據(jù)魔方池、數(shù)據(jù)服務(wù)池、報(bào)表服務(wù)池、訪問用戶池、初始代碼池等。

專用云服務(wù)層是指通過定制、自動(dòng)為每類用戶生成虛擬化、個(gè)性化桌面，以形成專用云平臺。云端用戶經(jīng)過單點(diǎn)登錄后，系統(tǒng)自動(dòng)感知用戶背景和操作系統(tǒng)，智能聚合相應(yīng)的內(nèi)容， 并推送到個(gè)人桌面，實(shí)現(xiàn)信息找人、任務(wù)找人的創(chuàng)新模式。同時(shí)在云資源整合中間件平臺之上，定制各種分析主題和報(bào)表， 為領(lǐng)導(dǎo)提供輔助決策，以及滿足統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上報(bào)的要求。

云共享交換層是用來建設(shè)區(qū)域衛(wèi)生信息共享交換云，采用云服務(wù)目錄、云服務(wù)總線、數(shù)據(jù)交換總控、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)等設(shè)備快速構(gòu)建安全的共享交換云平臺。共享交換層是整個(gè)醫(yī)療云平臺的核心層，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間、本系統(tǒng)與上級部門之間、本系統(tǒng)與社保系統(tǒng)之間提供資源服務(wù)化共享和數(shù)據(jù)交換，同時(shí)為專用云和公共云之間提供共享服務(wù)。

公共云服務(wù)層在醫(yī)療門戶網(wǎng)站群平臺之上快速構(gòu)醫(yī)療門戶總站及各醫(yī)院、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、各專題子站，提供面向市民、衛(wèi)生技術(shù)人員、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)和政府相關(guān)部門的信息頻道，以形成云格化的公共云，同時(shí)還是用戶登錄至虛擬化個(gè)人桌面的入口。其各信息頻道內(nèi)容不僅可以通過網(wǎng)站內(nèi)容管理系統(tǒng)發(fā)布， 而且還可以通過調(diào)用掛接到云服務(wù)總線上的REST/SOAP服務(wù)而獲取醫(yī)療專用云所將交付的信息內(nèi)容。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

該系統(tǒng)架構(gòu)嚴(yán)格遵循業(yè)界領(lǐng)先的“資源集約化使用和治理”的云計(jì)算核心本質(zhì)，采用“1+N”彈性云計(jì)算 / 云服務(wù)、SOA/WOA 架構(gòu)、OSGI 插件架構(gòu)、分析挖掘、P2P 數(shù)據(jù)交換、物聯(lián)網(wǎng) / 感知計(jì)算等技術(shù)，確保本項(xiàng)目平臺建設(shè)的高可用、高擴(kuò)展、高安全、高性能，為各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)、健康服務(wù)機(jī)構(gòu)、醫(yī)生和患者提供更好的信息共享和服務(wù)。

2 共享交換云平臺

區(qū)域衛(wèi)生信息的共享交換涉及到區(qū)域內(nèi)醫(yī)院、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)、疾病預(yù)防控制、衛(wèi)生監(jiān)督、婦幼保健、衛(wèi)生管理部門及其他衛(wèi)生信息相關(guān)部門和機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)和管理。作為一個(gè)統(tǒng)一醫(yī)療和衛(wèi)生的信息化平臺，一個(gè)良好的區(qū)域衛(wèi)生信息化系統(tǒng)的形成必然促進(jìn)醫(yī)療和衛(wèi)生之間的信息共享和整合，最大程度地促進(jìn)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的進(jìn)步[3]。鑒于我國區(qū)域衛(wèi)生信息共享的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，需要構(gòu)建基于區(qū)域的衛(wèi)生信息共享交換云平臺，通過統(tǒng)一的信息網(wǎng)絡(luò)平臺直接進(jìn)行信息共享與交換，加強(qiáng)各部門上下、左右的業(yè)務(wù)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)預(yù)防保健、醫(yī)療服務(wù)和衛(wèi)生管理一體化的衛(wèi)生數(shù)據(jù)共享和交換。

區(qū)域基層醫(yī)療云架構(gòu)的數(shù)據(jù)交換共享云平臺有數(shù)據(jù)交換總控設(shè)備、云服務(wù)總線設(shè)備、云資源目錄設(shè)備和端到端的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)設(shè)備構(gòu)成。數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)設(shè)備內(nèi)置異構(gòu)數(shù)據(jù)橋接器、云服務(wù)生成器，不需開發(fā)任何接口即可實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)的橋接，不需任何編碼即可實(shí)現(xiàn)資源的服務(wù)化共享。

2.1 數(shù)據(jù)交換總控設(shè)備

數(shù)據(jù)交換總控設(shè)備是數(shù)據(jù)交換平臺中的總控系統(tǒng)，提供統(tǒng)一配置、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一跟蹤、統(tǒng)一管理等功能，能夠?yàn)椴煌南到y(tǒng)分別提供系統(tǒng)管理、權(quán)限管理、定時(shí)任務(wù)、交換配置、信息統(tǒng)計(jì)、訂閱分發(fā)、數(shù)據(jù)跟蹤等功能。數(shù)據(jù)交換總控設(shè)備支持對采集模式、訂閱分發(fā)模式、雙向同步模式、大數(shù)據(jù)傳輸模式、數(shù)據(jù)對比模式等復(fù)雜模式的配置，是共享交換平臺的核心樞紐。

2.2 云服務(wù)總線設(shè)備

云服務(wù)總線設(shè)備主要解決了云資源共享、云服務(wù)整合、異構(gòu)系統(tǒng)之間互聯(lián)互通、消息格式繁多難以統(tǒng)一等問題。全面支持非云，云和云端REST 、SOAP 兩種樣式的共享服務(wù)。服務(wù)總線提供服務(wù)注冊、服務(wù)響應(yīng)緩存、服務(wù)訪問流量控制、服務(wù)會話監(jiān)控和訪問日志等全面服務(wù)治理功能 ；提供服務(wù)層與方法層的細(xì)粒度訪問控制，提供可靠消息傳輸保障，以及支持故障轉(zhuǎn)移的端點(diǎn)訪問策略，確保服務(wù)共享的安全性和可靠性。同時(shí)還支持在多個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行配置、部署和監(jiān)控。

2.3 云資源目錄設(shè)備

云資源目錄是一款軟硬融合一體的云資源目錄及云服務(wù)治理產(chǎn)品，它主要有資源類化編目、目錄版本管理、目錄檢索功能、目錄訂閱、效果評論等功能。

資源類化編目是指設(shè)備能動(dòng)態(tài)感知云服務(wù)總線設(shè)備上所有的服務(wù)資源，同時(shí)支持根據(jù)不同的服務(wù)資源、在線資源的主題、來源、保密等級和資源訪問地址等進(jìn)行資源的類化編目。目錄版本管理能針對目錄變更提供目錄版本管理，對經(jīng)過審核后的目錄變更內(nèi)容以多版本的形式存儲，目錄的變更嚴(yán)格使用權(quán)限控制。目錄檢索功能提供目錄資源搜索引擎根據(jù)目錄的分類和目錄信息關(guān)鍵字進(jìn)行目錄的搜索和查詢。目錄訂閱提供ATOM 訂閱服務(wù)，目錄變化后自動(dòng)將目錄發(fā)布給訂閱者。效果評論提供資源目錄使用效果評論功能。目錄訂閱者可以將服務(wù)運(yùn)行的效果和問題上報(bào)到云資源目錄平臺。

2.4 數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)

云數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)設(shè)備是工業(yè)級、嵌入式設(shè)備，是廣域資源共享與數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，它提供數(shù)據(jù)交換的各種功能 ：數(shù)據(jù)交換過程實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)配置、數(shù)據(jù)交換定時(shí)任務(wù)調(diào)度、傳輸安全管理、數(shù)據(jù)交換定時(shí)任務(wù)調(diào)度、傳輸安全管理、數(shù)據(jù)智能恢復(fù)、數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)共享服務(wù)生成等功能。數(shù)據(jù)交換網(wǎng)關(guān)中的云服務(wù)生成和異構(gòu)數(shù)據(jù)橋接器分別用來生成各種服務(wù)和不同網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換盒橋接。

云服務(wù)生成器是一款符合SOA 架構(gòu)思想，用于發(fā)布生成并運(yùn)行基礎(chǔ)源 Service 服務(wù)的中間件產(chǎn)品。它既是開發(fā)工具， 也是容器。異構(gòu)數(shù)據(jù)橋接器是一個(gè)強(qiáng)大的、靈活的數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換、推送的工具軟件。它提供智能化的橋接適配器，能實(shí)現(xiàn)與異構(gòu)的互聯(lián)互通“零編碼”實(shí)現(xiàn)，即配即用。

3 基于共享交換云平臺的區(qū)域基層醫(yī)療云平臺的應(yīng)用前景

基于共享交換云平臺的區(qū)域基層醫(yī)療云平臺的建設(shè)將醫(yī)療信息資源進(jìn)行集約化的管理和分配，形成了一個(gè)自動(dòng)部署、靈活配置、動(dòng)態(tài)伸縮的臺云計(jì)算服務(wù)，大大降低了運(yùn)營成本， 提高了服務(wù)器等設(shè)備的資源利用率，降低了應(yīng)用部署周期，提高了業(yè)務(wù)運(yùn)行的可靠性，形成了面向服務(wù)，支持業(yè)務(wù)的創(chuàng)新云 平臺理念，保證了區(qū)域內(nèi)的各醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)的可靠性、 統(tǒng)一性、一致性 [4,5]。給居民、醫(yī)院職工、基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)帶來 了更加便利的服務(wù)，在醫(yī)療信息化改革中將會有著廣泛的應(yīng)用 前景。

4 結(jié) 語

本文提出一種基于共享交換平臺的區(qū)域基層醫(yī)療云的總 體架構(gòu)作為推進(jìn)醫(yī)療信息化改革的一種新技術(shù)，該架構(gòu)在數(shù) 據(jù)共享交換云平臺的基礎(chǔ)之上，將醫(yī)療信息資源進(jìn)行集約化 管理和分配，推動(dòng)傳統(tǒng)醫(yī)療“以醫(yī)院為中心”的建設(shè)模式向“以 病人為中心”過渡，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量，推動(dòng)醫(yī)療云的應(yīng)用和 發(fā)展，為我國區(qū)域基層醫(yī)療云的建設(shè)發(fā)展提供強(qiáng)大支撐。