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    初探云計算大數據在醫院信息化建設中的應用論文

    發布時間:2022-11-24 11:20:53 文章來源:SCI論文網 我要評論














    SCI論文(www.free-home-improvement-tips.com):
     
      摘要:目前,醫院信息系統的優化應用,標志著醫療領域互聯網大數據時代的到來。這些醫療數據對醫療工作的管理、患者的護理和治療、醫學研究等都具有十分重要的意義。搭載云計算的醫院信息系統結合了醫療數據儲存分析等先進技術的應用,是醫院信息化建設中不可缺少的內容。對此,本文將針對當前云計算應用于醫院信息化建設的現狀,展開醫療云系統的分析與研究。
     
      關鍵詞:云計算;醫療大數據;醫療信息系統
     
      A preliminary study on the application of cloud computing big data in hospital informatization construction
     
      Li Yue
     
      (Airport Hospital,Tianjin Cancer Hospital,Tianjin,300000)
     
      Abstract:At present,the optimized application of hospital information systems marks the arrival of the era of Internet big data in the medical?eld.These medical data are of great signi?cance to the management of medical work,the care and treatment of patients,and medical research.The application of cloud computing combined with the application of advanced technologies such as medical data storage and analysis has become an indispensable means in the construction of hospital informatization.In this regard,this paper will analyze and study the medical cloud system according to the current status of cloud computing applied to hospital informatization construction.

           Key words:cloud computing;medical big data;medical information system
     
      醫學數據的復雜性和高度跨學科的性質使得數據訪問、存儲、處理、分析、分發和共享具有一定的限制性。云計算、數據挖掘和語義網技術對獲取、利用和共享醫療大數據有著極為重要的作用。
     
      一、云計算對醫療數據儲存分析的研究現狀
     
      (一)云計算概述
     
      云計算是一種模式,用于實現對可配置計算資源(如網絡、服務器、存儲、應用程序和服務)共享池的網絡訪問,這些資源可以通過最少的管理工作或服務交互來進行快速調配和釋放。

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      (二)國內外云計算運用于醫療應用現狀
     
      目前,國內醫療系統中云計算技術應用的時間較短,許多國內開發醫療系統的企業都缺乏相關經驗。運用在云his、云lis和云pacs內的數據存儲及影像存儲、醫院管理、異地診療的項目都是新的嘗試與進步[1]。
     
      在國外,谷歌公司率先推出了云計算技術,云計算的全球化熱潮隨之而來。許多國際企業、科技企業都相繼運用云計算機術,如亞馬遜、微軟等大型企業。云計算迅速發展的因素與其開放的特點有關。
     
      二、云計算技術
     
      (一)云計算技術的特征
     
      第一,按需服務。用戶不需要人機交互服務提供商,可根據自己的需求自動獲取時間、網絡存儲和其他計算資源。
     
      第二,廣泛的網絡訪問。常見的用戶端是手機、筆記本電腦、平板和臺式機。網絡用戶可以根據標準機制訪問任何異構資源。
     
      第三,資源池化。所有計算資源、網絡、儲存都被“池化”,并能根據用戶需求完全動態地重新分配。多個服務用戶擁有不同的物理和虛擬資源?;诖?,即使用戶對實際物理資源或控制沒有概念,也可以獲得物理資源和虛擬資源。
     
      第四,快速彈性。所有計算資源都可以快速靈活地配置、發布,用戶可以根據自己的需求自動獲取計算資源。
     
      第五,托管服務。云計算提供商需要實現對資源和服務的測量和控制,以實現資源的優化配置。

           (二)云計算的服務模式
     
      根據不同的資源類別,云計算服務被分為三種服務模式:軟件即服務(SaaS)、平臺即服務(PaaS)和基礎設施即服務(IaaS)模式。
     
      SaaS模式是一種新的軟件應用和交付模式。在該模式下,應用程序可以通過各種終端進行訪問,用戶不需要管理或控制云基礎架構,也不需要管理或控制軟件維護的底層軟件。
     
      PaaS模式可以為用戶提供完整的開發結構環境。服務供應商可以與用戶進行交互,在云基礎硬軟設施上應用托管。
     
      IaaS模式是一種新的基礎設施外包模式,能減少用戶對硬件的過多要求,可根據不同需要加速軟件部署,獲得基本的計算資源。
     
      三、醫院信息系統中的大數據
     
      (一)大數據處理平臺
     
      在醫療衛生領域,由于病歷的多樣性、醫療信息系統的異構性和醫院信息系統的廣泛應用,醫療數據量不斷擴大,主要數據資源包括生命科學數據、臨床數據、行政數據、社會網絡數據等,這些數據資源對疾病預測、管理與控制、醫學研究及醫療信息化建設都有不可估量的價值。目前,大數據處理系統采用集中式計算和分布式計算兩種方法。但集中式計算依賴于大型機,實現起來成本過高,使用單一計算機系統進行可擴展數據處理但存在瓶頸;而分布式計算依賴于廉價的商用計算機集群,由于集群規模具有可伸縮性,分布式計算系統的數據處理能力也是可伸縮的,因此,目前多使用Hadoop、Spark和Storm分布式大數據處理平臺[2]。

            (二)大數據云技術
     
      到目前為止,Hadoop、Spark和Storm是大數據領域最流行和最重要的分布式云計算技術。這三個系統在處理不同類型的大數據方面各有優勢:Hadoop和Spark都是離線的,Storm是在線的,可用于實時任務;Hadoop更復雜,而Spark具有更快的處理速度。醫療行業的數據比較多,且存在不同的應用場景。技術人員可以根據三個平臺的不同特點構建特定的醫療大數據處理平臺,開發和部署相關的大數據應用場景,同時處理不同類型、不同需求的醫療大數據。
     
      完整的數據處理工作流程包括數據采集、存儲和管理、分析和應用。每個數據處理步驟的技術如下。
     
      第一,大數據采集旨在通過多種方式收集大量不同大小和不同類型的數據。為了保證數據的及時性和可靠性,技術人員需要借助高速的分布式平臺、高可靠的數據提取或采集技術,實現對數據的解析、數據的轉換和對加載高速數據的集成。此外,為確保數據在存儲和傳輸時的一致性和安全性,技術人員還需應用數據安全技術。
     
      第二,大數據存儲和管理技術存在物理和邏輯層面的問題。在邏輯層面,開發大數據建模技術、提高分布式非關系數據管理和處理能力及異構數據集成和組織能力至關重要。在物理層面,技術人員有必要構建可靠的分布式文件系統,將數據分析作為大數據處理部分的核心,挖掘潛在資源價值。大數據分析要遵循三個原則:一是不能隨機選擇數據,要處理所有數據;二是分析應專注于混合性,而不是準確性;三是分析得到的是關聯關系,而不是因果的關系。這些原則在數據分析方向和技術要求上不同于傳統的數據處理。例如,MapReduce(用于大規模數據集的并行預算)可以提高數據處理速度,使系統具有更高的擴展性和可用性。在處理巨大數據量的情況下,只依靠單個服務器的計算能力難以滿足大數據并行處理技術的時效性要求。

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      第三,數據處理的最終目標是解釋和呈現大數據分析結果。條形圖、直方圖、散點圖等屬于傳統可視化方式,而大數據的分析方式是復雜的,因此,大數據可視化的技術,如三維散點圖、網絡圖、流線圖和多維圖被引入到該領域,能更有力、更直觀地解釋大數據分析結果。
     
      四、面向醫學大數據處理的醫學云平臺建設
     
      (一)基于虛擬化技術的醫院私有云
     
      醫院私有云基于“池”的概念,通過使用虛擬化、負載平衡和高可用性技術高度集成和充分利用醫院信息資源,構建了五個標準的信息技術資源池,包括虛擬計算池、虛擬存儲池、虛擬桌面池、虛擬網絡池和虛擬安全池。此外,醫院私有云還構建了基于云計算技術的動態數據中心和五大業務功能云,后者包含生產云、桌面云、測試云、安全云、災難備份云,如圖1所示。由此,信息技術資源的整體利用率和醫療信息系統性能得到充分提高,并實現系統部署的統一性,實現數據的按需分配資源及安全共享,更全面地解決傳統醫院信息技術結構中存在的問題[3]。
     
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      圖1基于虛擬化技術的醫院私有云
     
      醫院私有云包括五個虛擬信息技術資源池,虛擬計算池可以通過多種類型虛擬化技術形成抽象的物理硬件資源,可分配計算資源、調度和管理資源;虛擬存儲池的作用主要是存儲和集成;虛擬網絡池利用網絡虛擬化技術可以解決醫療信息系統中來自臨床數據中心的數據交互、醫療實時備份、醫療信息系統虛擬機轉移等網絡流量大的問題;虛擬桌面池支持各種打包的醫院信息系統應用軟件的桌面系統。虛擬安全池通過對防火墻設備的虛擬化劃分,將物理防火墻劃分為多個獨立的、具有不同防御和安全規則的邏輯防火墻,使防火墻設備更加容易被管理,提高防火墻設備的利用率。在五大業務功能云中,設計云是為了維護醫院的日常醫療業務而設計;測試云是為調試醫院新開發的業務系統而設計的;桌面云用于支持包含醫院信息系統應用程序的虛擬桌面交付;災難備份云用于備份生產云,并在異常狀況下確保醫療業務的連續性;安全云的作用顧名思義是提供安全服務和用戶管理權限的。
     
      (二)基于醫療社區云的醫療云服務
     
      醫療云服務可以一直處于在線狀態。無論系統的安裝和服務的實現細節如何,醫療云服務都可以隨時隨地提供接入性服務。其中,多租用模式醫療云平臺可以為多個基層醫療機構提供醫療云服務租賃,并承受海量醫療信息系統應用和數據訪問的壓力,且支持大型用戶群訪問醫療云服務[4]。對于偶爾出現的突發狀況,醫療云后臺的維護人員可以第一時間發現問題并解決問題,確保醫療云服務的可用性和可靠性。
     
      云基礎設施的維護和管理,以及醫療信息系統的部署、維護和設計都是由各大醫療機構在云平臺的背景下完成的,基層醫療機構可節約醫院信息化建設的成本投入。醫療云平臺是云計算中的一種部署模式,如圖2所示,它可以由一個或多個組織擁有和管理,并且只在組織之間提供相關的云服務。醫療社區云的目的是提供遠程的醫療信息服務,并在醫院私有云基礎上實現新的升級。
     
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      圖2醫療云平臺結構
     
     
      五、結語
     
      云計算大數據在醫院信息化建設中的應用不僅可以促進醫療自動化和醫療智能化的發展,還能為醫生的高效工作與患者的就診帶來極大方便。然而,目前云計算技術仍然有一些缺陷。例如,醫院選擇的網絡運營商中,存在限制網絡帶寬的問題。因此,醫院信息化建設應該采取現有的穩定運行的技術保護醫療信息系統。技術人員應根據醫療的相關要求,逐步優化云計算數據存儲操作系統,以更好地解決遠程醫療信息共享的問題。
     
      【參考文獻】
     
      [1]駱夏草.云計算在醫院信息化建設工作中的滲透方案[J].電子技術與軟件工程,2019(11).
     
      [2]傅昊陽,徐飛龍,范美玉.論醫院健康醫療大數據治理及體系構建[J].中國中醫藥圖書情報雜志,2019(3).
     
      [3]基于云計算的醫院信息技術平臺構建[J].孫長青中國科技信息.2019(24).
     
      [4]云影像技術應用與思考[J].沈偉富,徐旭,何煒,何必仕,徐哲.醫學信息學雜志.2018(03).
     
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