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初探云计算大数据在医院信息化建设中的应用论文

发布时间:2022-11-24 11:20:53 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):
 
  摘要:目前,医院信息系统的优化应用,标志着医疗领域互联网大数据时代的到来。这些医疗数据对医疗工作的管理、患者的护理和治疗、医学研究等都具有十分重要的意义。搭载云计算的医院信息系统结合了医疗数据储存分析等先进技术的应用,是医院信息化建设中不可缺少的内容。对此,本文将针对当前云计算应用于医院信息化建设的现状,展开医疗云系统的分析与研究。
 
  关键词:云计算;医疗大数据;医疗信息系统
 
  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 medicalfield.These medical data are of great significance 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
 
  医学数据的复杂性和高度跨学科的性质使得数据访问、存储、处理、分析、分发和共享具有一定的限制性。云计算、数据挖掘和语义网技术对获取、利用和共享医疗大数据有着极为重要的作用。
 
  一、云计算对医疗数据储存分析的研究现状
 
  (一)云计算概述
 
  云计算是一种模式,用于实现对可配置计算资源(如网络、服务器、存储、应用程序和服务)共享池的网络访问,这些资源可以通过最少的管理工作或服务交互来进行快速调配和释放。

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  (二)国内外云计算运用于医疗应用现状
 
  目前,国内医疗系统中云计算技术应用的时间较短,许多国内开发医疗系统的企业都缺乏相关经验。运用在云his、云lis和云pacs内的数据存储及影像存储、医院管理、异地诊疗的项目都是新的尝试与进步[1]。
 
  在国外,谷歌公司率先推出了云计算技术,云计算的全球化热潮随之而来。许多国际企业、科技企业都相继运用云计算机术,如亚马逊、微软等大型企业。云计算迅速发展的因素与其开放的特点有关。
 
  二、云计算技术
 
  (一)云计算技术的特征
 
  第一,按需服务。用户不需要人机交互服务提供商,可根据自己的需求自动获取时间、网络存储和其他计算资源。
 
  第二,广泛的网络访问。常见的用户端是手机、笔记本电脑、平板和台式机。网络用户可以根据标准机制访问任何异构资源。
 
  第三,资源池化。所有计算资源、网络、储存都被“池化”,并能根据用户需求完全动态地重新分配。多个服务用户拥有不同的物理和虚拟资源。基于此,即使用户对实际物理资源或控制没有概念,也可以获得物理资源和虚拟资源。
 
  第四,快速弹性。所有计算资源都可以快速灵活地配置、发布,用户可以根据自己的需求自动获取计算资源。
 
  第五,托管服务。云计算提供商需要实现对资源和服务的测量和控制,以实现资源的优化配置。

       (二)云计算的服务模式
 
  根据不同的资源类别,云计算服务被分为三种服务模式:软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)和基础设施即服务(IaaS)模式。
 
  SaaS模式是一种新的软件应用和交付模式。在该模式下,应用程序可以通过各种终端进行访问,用户不需要管理或控制云基础架构,也不需要管理或控制软件维护的底层软件。
 
  PaaS模式可以为用户提供完整的开发结构环境。服务供应商可以与用户进行交互,在云基础硬软设施上应用托管。
 
  IaaS模式是一种新的基础设施外包模式,能减少用户对硬件的过多要求,可根据不同需要加速软件部署,获得基本的计算资源。
 
  三、医院信息系统中的大数据
 
  (一)大数据处理平台
 
  在医疗卫生领域,由于病历的多样性、医疗信息系统的异构性和医院信息系统的广泛应用,医疗数据量不断扩大,主要数据资源包括生命科学数据、临床数据、行政数据、社会网络数据等,这些数据资源对疾病预测、管理与控制、医学研究及医疗信息化建设都有不可估量的价值。目前,大数据处理系统采用集中式计算和分布式计算两种方法。但集中式计算依赖于大型机,实现起来成本过高,使用单一计算机系统进行可扩展数据处理但存在瓶颈;而分布式计算依赖于廉价的商用计算机集群,由于集群规模具有可伸缩性,分布式计算系统的数据处理能力也是可伸缩的,因此,目前多使用Hadoop、Spark和Storm分布式大数据处理平台[2]。

        (二)大数据云技术
 
  到目前为止,Hadoop、Spark和Storm是大数据领域最流行和最重要的分布式云计算技术。这三个系统在处理不同类型的大数据方面各有优势:Hadoop和Spark都是离线的,Storm是在线的,可用于实时任务;Hadoop更复杂,而Spark具有更快的处理速度。医疗行业的数据比较多,且存在不同的应用场景。技术人员可以根据三个平台的不同特点构建特定的医疗大数据处理平台,开发和部署相关的大数据应用场景,同时处理不同类型、不同需求的医疗大数据。
 
  完整的数据处理工作流程包括数据采集、存储和管理、分析和应用。每个数据处理步骤的技术如下。
 
  第一,大数据采集旨在通过多种方式收集大量不同大小和不同类型的数据。为了保证数据的及时性和可靠性,技术人员需要借助高速的分布式平台、高可靠的数据提取或采集技术,实现对数据的解析、数据的转换和对加载高速数据的集成。此外,为确保数据在存储和传输时的一致性和安全性,技术人员还需应用数据安全技术。
 
  第二,大数据存储和管理技术存在物理和逻辑层面的问题。在逻辑层面,开发大数据建模技术、提高分布式非关系数据管理和处理能力及异构数据集成和组织能力至关重要。在物理层面,技术人员有必要构建可靠的分布式文件系统,将数据分析作为大数据处理部分的核心,挖掘潜在资源价值。大数据分析要遵循三个原则:一是不能随机选择数据,要处理所有数据;二是分析应专注于混合性,而不是准确性;三是分析得到的是关联关系,而不是因果的关系。这些原则在数据分析方向和技术要求上不同于传统的数据处理。例如,MapReduce(用于大规模数据集的并行预算)可以提高数据处理速度,使系统具有更高的扩展性和可用性。在处理巨大数据量的情况下,只依靠单个服务器的计算能力难以满足大数据并行处理技术的时效性要求。

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  第三,数据处理的最终目标是解释和呈现大数据分析结果。条形图、直方图、散点图等属于传统可视化方式,而大数据的分析方式是复杂的,因此,大数据可视化的技术,如三维散点图、网络图、流线图和多维图被引入到该领域,能更有力、更直观地解释大数据分析结果。
 
  四、面向医学大数据处理的医学云平台建设
 
  (一)基于虚拟化技术的医院私有云
 
  医院私有云基于“池”的概念,通过使用虚拟化、负载平衡和高可用性技术高度集成和充分利用医院信息资源,构建了五个标准的信息技术资源池,包括虚拟计算池、虚拟存储池、虚拟桌面池、虚拟网络池和虚拟安全池。此外,医院私有云还构建了基于云计算技术的动态数据中心和五大业务功能云,后者包含生产云、桌面云、测试云、安全云、灾难备份云,如图1所示。由此,信息技术资源的整体利用率和医疗信息系统性能得到充分提高,并实现系统部署的统一性,实现数据的按需分配资源及安全共享,更全面地解决传统医院信息技术结构中存在的问题[3]。
 
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  图1基于虚拟化技术的医院私有云
 
  医院私有云包括五个虚拟信息技术资源池,虚拟计算池可以通过多种类型虚拟化技术形成抽象的物理硬件资源,可分配计算资源、调度和管理资源;虚拟存储池的作用主要是存储和集成;虚拟网络池利用网络虚拟化技术可以解决医疗信息系统中来自临床数据中心的数据交互、医疗实时备份、医疗信息系统虚拟机转移等网络流量大的问题;虚拟桌面池支持各种打包的医院信息系统应用软件的桌面系统。虚拟安全池通过对防火墙设备的虚拟化划分,将物理防火墙划分为多个独立的、具有不同防御和安全规则的逻辑防火墙,使防火墙设备更加容易被管理,提高防火墙设备的利用率。在五大业务功能云中,设计云是为了维护医院的日常医疗业务而设计;测试云是为调试医院新开发的业务系统而设计的;桌面云用于支持包含医院信息系统应用程序的虚拟桌面交付;灾难备份云用于备份生产云,并在异常状况下确保医疗业务的连续性;安全云的作用顾名思义是提供安全服务和用户管理权限的。
 
  (二)基于医疗社区云的医疗云服务
 
  医疗云服务可以一直处于在线状态。无论系统的安装和服务的实现细节如何,医疗云服务都可以随时随地提供接入性服务。其中,多租用模式医疗云平台可以为多个基层医疗机构提供医疗云服务租赁,并承受海量医疗信息系统应用和数据访问的压力,且支持大型用户群访问医疗云服务[4]。对于偶尔出现的突发状况,医疗云后台的维护人员可以第一时间发现问题并解决问题,确保医疗云服务的可用性和可靠性。
 
  云基础设施的维护和管理,以及医疗信息系统的部署、维护和设计都是由各大医疗机构在云平台的背景下完成的,基层医疗机构可节约医院信息化建设的成本投入。医疗云平台是云计算中的一种部署模式,如图2所示,它可以由一个或多个组织拥有和管理,并且只在组织之间提供相关的云服务。医疗社区云的目的是提供远程的医疗信息服务,并在医院私有云基础上实现新的升级。
 
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  图2医疗云平台结构
 
 
  五、结语
 
  云计算大数据在医院信息化建设中的应用不仅可以促进医疗自动化和医疗智能化的发展,还能为医生的高效工作与患者的就诊带来极大方便。然而,目前云计算技术仍然有一些缺陷。例如,医院选择的网络运营商中,存在限制网络带宽的问题。因此,医院信息化建设应该采取现有的稳定运行的技术保护医疗信息系统。技术人员应根据医疗的相关要求,逐步优化云计算数据存储操作系统,以更好地解决远程医疗信息共享的问题。
 
  【参考文献】
 
  [1]骆夏草.云计算在医院信息化建设工作中的渗透方案[J].电子技术与软件工程,2019(11).
 
  [2]傅昊阳,徐飞龙,范美玉.论医院健康医疗大数据治理及体系构建[J].中国中医药图书情报杂志,2019(3).
 
  [3]基于云计算的医院信息技术平台构建[J].孙长青中国科技信息.2019(24).
 
  [4]云影像技术应用与思考[J].沈伟富,徐旭,何炜,何必仕,徐哲.医学信息学杂志.2018(03).
 
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