瘦終端方案在移動(dòng)醫(yī)療上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

夏哲新

【摘 要】利用虛擬化技術(shù)，設(shè)計(jì)瘦終端方案，為醫(yī)院全面部署和實(shí)施移動(dòng)醫(yī)療奠定可靠的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】瘦終端；移動(dòng)醫(yī)療；虛擬化

【Abstract】Using the virtualization technology， we will design the thin terminal proposal for hospital that can provide the reliable foundation for deploying and carrying out the Mobilized healthcare.

【Key words】Thin terminal proposal； Mobilized healthcare； Virtualization

1 背景和意義

隨著移動(dòng)智能終端和全球性移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的日益普及與覆蓋，以此為載體的各種移動(dòng)應(yīng)用與服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生，許多服務(wù)和應(yīng)用也正深刻改變著人們的生活。這促使我們?nèi)ニ伎?，能否將移?dòng)智能終端應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)中去，通過使用移動(dòng)通信技術(shù)與設(shè)備以電子醫(yī)療應(yīng)用形式給醫(yī)生或病人提供所需的醫(yī)療信息，隨時(shí)隨地提供醫(yī)療辦公、醫(yī)療服務(wù)，于是就有了移動(dòng)醫(yī)療的概念。

國內(nèi)外醫(yī)院對(duì)信息化系統(tǒng)有著嚴(yán)格的要求，智能型數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)也一直是醫(yī)院信息化工作的重點(diǎn)。近年來，醫(yī)院信息化取得了較快的發(fā)展，科技創(chuàng)新已經(jīng)成為醫(yī)院發(fā)展的新動(dòng)力，同時(shí)信息安全顯得越來越重要，信息安全的涵蓋面非常廣，涉及到人員、流程和技術(shù)等諸多方面的因素，信息泄露將會(huì)給醫(yī)院管理帶來壓力。桌面虛擬化解決方案在提升安全性、簡化管理、訪問加速、節(jié)約能源等方面表現(xiàn)突出，另一方面，智能手機(jī)、平板電腦、PDA等瘦終端的普遍應(yīng)用也為移動(dòng)醫(yī)療提供了不少便利之處。

2 移動(dòng)醫(yī)療和瘦終端的概念

移動(dòng)醫(yī)療的一個(gè)簡單定義就是使用小型的、可以隨身攜帶的、無線的計(jì)算或者通訊儀器，來滿足醫(yī)護(hù)人員或廣大消費(fèi)者關(guān)于健康信息服務(wù)的需求。

瘦終端是一種小體積、低功耗接入終端，為用戶提供輸入、輸出設(shè)備接口，以及跟服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，適用于以數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器為中心的計(jì)算模式。其特點(diǎn)是使用專業(yè)嵌入式處理器、小型本地閃存、精簡版操作系統(tǒng)、基于PC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。瘦終端可以提供比普通PC更加安全可靠的使用環(huán)境，以及更低的功耗，更高的安全性。

3 國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

移動(dòng)醫(yī)療尚屬于一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，而移動(dòng)醫(yī)療本身的一大特點(diǎn)就是讓醫(yī)療服務(wù)隨手可得。借助PDA、移動(dòng)電話、平板電腦等瘦終端設(shè)備獲得即時(shí)的醫(yī)療服務(wù)，如電話預(yù)約、院外查詢健康信息、移動(dòng)查房等，已經(jīng)成為國內(nèi)外消費(fèi)群體的一項(xiàng)巨大需求。

國外在移動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域的研究主要是用于個(gè)人健康監(jiān)測、家庭健康檔案等方面，但國外更關(guān)注個(gè)體醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)患交互關(guān)系。如Nuno Rodrigues、Joao L（2011）提出了一個(gè)移動(dòng)醫(yī)療解決方案來改善醫(yī)生和其患者之間的交互關(guān)系。該方案不僅作為醫(yī)生和患者之間溝通的特權(quán)方法，也是一個(gè)漸進(jìn)的智能平臺(tái)，基于移動(dòng)規(guī)則的交互系統(tǒng)，并提供兩種不同的工作模式，線上模式和線下模式。在健康監(jiān)測方面也有較多的研究成果，如Tang et al（2010）結(jié)合醫(yī)療信息系統(tǒng)和移動(dòng)通信技術(shù)，建立了一個(gè)遠(yuǎn)程醫(yī)療家庭護(hù)理管理系統(tǒng)，通過傳輸多媒體信息服務(wù)（MMS）實(shí)現(xiàn)長期和可持續(xù)健康監(jiān)測。

國內(nèi)在移動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域的研究主要包括移動(dòng)醫(yī)療信息系統(tǒng)、移動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)等，更偏重于服務(wù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)務(wù)人員。如孔華明、周天舒等（2010）闡述了利用戴明循環(huán)方法進(jìn)行移動(dòng)應(yīng)用的醫(yī)療信息系統(tǒng)構(gòu)建，同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了能對(duì)整個(gè)醫(yī)療過程進(jìn)行管理的移動(dòng)醫(yī)療信息系統(tǒng)。

從技術(shù)角度來看，目前國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院采用的是基于VPN技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療方式。但其數(shù)據(jù)仍然在客戶機(jī)和服務(wù)器之間傳輸，所以通過網(wǎng)絡(luò)要傳輸大量的數(shù)據(jù)，對(duì)帶寬的要求就很高，而當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，完全無法保證使用的正常實(shí)現(xiàn)。而且安全也是一項(xiàng)難題，因?yàn)閼?yīng)用和數(shù)據(jù)駐留在客戶端桌面系統(tǒng)上，很容易造成數(shù)據(jù)的流失。這不僅會(huì)增加未經(jīng)授權(quán)的訪問的危險(xiǎn)，也會(huì)增加信息丟失或被盜的危險(xiǎn)。

采用桌面虛擬化技術(shù)與瘦終端應(yīng)用的結(jié)合方案，安全地保護(hù)了醫(yī)院敏感數(shù)據(jù)，有效地避免因瘦終端的異常使用或損害帶來的數(shù)據(jù)丟失。

4 具體設(shè)計(jì)過程和相關(guān)技術(shù)

4.1 安全的組網(wǎng)模式

1）三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的硬件性能，采用雙機(jī)熱備、負(fù)載均衡的工作方式，提高了網(wǎng)絡(luò)對(duì)突發(fā)事故的自動(dòng)容錯(cuò)能力，最小化網(wǎng)絡(luò)的失效時(shí)間。

2）多網(wǎng)合一邏輯隔離：利用MPLS L3 VPN技術(shù)作為縱向隔離的虛擬化技術(shù)，將一套物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)邏輯子網(wǎng)，如內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、語音網(wǎng)、無線網(wǎng)等，既保證了各個(gè)邏輯子網(wǎng)之間不可互訪，提供了高度的安全性，又保證了在嚴(yán)格身份認(rèn)證和授權(quán)下的業(yè)務(wù)互訪，為桌面虛擬化的部署提供了必要的網(wǎng)絡(luò)條件。

3）安全的無線接入網(wǎng)：作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，無線網(wǎng)絡(luò)采用瘦AP方案，通過POE供電解決了布線和網(wǎng)絡(luò)管理方面的問題。同時(shí)，終端準(zhǔn)入解決方案在有線和無線的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采用同一套認(rèn)證方法，使得用戶認(rèn)證信息和安全策略全網(wǎng)一致，極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為部分無線瘦終端的安全使用提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)保障。

4.2 服務(wù)器虛擬化

將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，一臺(tái)服務(wù)器上的硬件設(shè)備資源，如CPU、內(nèi)存、硬盤都變成一個(gè)可動(dòng)態(tài)管理的資源池，一臺(tái)服務(wù)器可以虛擬成多臺(tái)服務(wù)器，或者多臺(tái)服務(wù)器虛擬化為一臺(tái)服務(wù)器，從而提高服務(wù)器設(shè)備物理資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，并能按需分配資源。

4.3 HDX ICA技術(shù)

Citrix虛擬桌面提供了基于服務(wù)器的計(jì)算模式（Server-based Computing）。其技術(shù)核心是HDX ICA協(xié)議，HDX ICA協(xié)議把運(yùn)行在服務(wù)器上的應(yīng)用進(jìn)程、虛擬桌面與遠(yuǎn)程客戶端設(shè)備連接在一起，通過HDX ICA的32個(gè)虛擬通道（包括鼠標(biāo)、鍵盤、圖像、聲音、端口、打印等），把運(yùn)行在中心服務(wù)器上應(yīng)用進(jìn)程的輸入、輸出數(shù)據(jù)重新定向到遠(yuǎn)程客戶端的輸入、輸出設(shè)備上，因此雖然桌面和應(yīng)用客戶端軟件并沒有運(yùn)行在客戶端設(shè)備上，但使用起來和在客戶端安裝運(yùn)行客戶端軟件相比，沒有任何操作上的改變。

4.4 動(dòng)態(tài)口令技術(shù)

Citrix的Netscaler技術(shù)結(jié)合DKEY動(dòng)態(tài)密碼認(rèn)證，用戶賬號(hào)托管在AD/LDAP中，在完成域用戶認(rèn)證之后，認(rèn)證服務(wù)器會(huì)隨機(jī)生成一個(gè)一次性的驗(yàn)證碼并通過短信網(wǎng)關(guān)發(fā)送到用戶手機(jī)（或者令牌上顯示的隨即6位數(shù)字）上，并提交認(rèn)證后才能完成認(rèn)證。這是域用戶和動(dòng)態(tài)密碼（短信密碼/動(dòng)態(tài)令牌）的雙重認(rèn)證，因而能夠很有效的保證用戶登陸安全性。

4.5 瘦終端常見的應(yīng)用模式

虛擬桌面模式：是指通過桌面虛擬化架構(gòu)（Virtual Desktop Infrastructure ，VDI）產(chǎn)品，將不同桌面用戶的計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、用戶配置文件和應(yīng)用分離，使終端用戶可以從瘦終端通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地訪問各自的桌面工作環(huán)境。虛擬桌面是服務(wù)器虛擬化在桌面系統(tǒng)下的一種部署形式，目的是方便資源動(dòng)態(tài)調(diào)用、桌面管理和用戶認(rèn)證。

虛擬桌面架構(gòu)圖：

其中虛擬化平臺(tái)為瘦終端用戶提供互相隔離的虛擬桌面，并通過VDI軟件提供桌面用戶認(rèn)證管理、桌面訪問控制、動(dòng)態(tài)桌面遷移等功能。

5 瘦終端方案的實(shí)現(xiàn)

5.1 瘦終端的特點(diǎn)

瘦終端方案（即桌面虛擬化技術(shù)方案）改變了過去分散、獨(dú)立的桌面系統(tǒng)環(huán)境，通過集中部署桌面服務(wù)器，用戶桌面環(huán)境均部署在醫(yī)院的信息中心，用戶使用的瘦終端只是一個(gè)顯示設(shè)備。具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）數(shù)據(jù)控制中心：用戶無法將醫(yī)院資料、敏感性資料、涉密信息從虛擬桌面上取走，瘦終端只提供一個(gè)顯示的功能。

2）桌面訪問控制策略：嚴(yán)格地控制瘦終端用戶對(duì)桌面應(yīng)用的訪問權(quán)限，例如復(fù)制粘貼、打印、本地另存為等。

3）二級(jí)密碼保護(hù)：虛擬桌面上的應(yīng)用程序設(shè)置二級(jí)密碼，若瘦終端丟失或被惡意登錄，也無法使用里面的應(yīng)用程序。

4）動(dòng)態(tài)資源遷移：若虛擬桌面在使用中出現(xiàn)死機(jī)或系統(tǒng)問題，用戶可分離當(dāng)前的錯(cuò)誤桌面，重新尋找并遷移到可用的虛擬桌面，而且用戶資料存儲(chǔ)在個(gè)人網(wǎng)絡(luò)硬盤，不會(huì)因此丟失個(gè)人數(shù)據(jù)。

5）隨時(shí)隨地接入：有網(wǎng)絡(luò)的地方就有瘦終端的用武之地，能隨時(shí)隨地接入虛擬化平臺(tái)，只需輸入密碼及動(dòng)態(tài)口令，就能和使用工作電腦一樣方便。

6）節(jié)能且方便：一臺(tái)瘦終端的發(fā)熱量、功率遠(yuǎn)不及一臺(tái)電腦，而且不存在開機(jī)自檢的過程，不僅低碳環(huán)保而且使用方便。

5.2 瘦終端方案系統(tǒng)架構(gòu)

5.3 簡單的訪問流程描述

醫(yī)院搭建桌面虛擬化平臺(tái)，采用基于虛擬機(jī)的共享式桌面部署方案。用戶無論在醫(yī)院外還是醫(yī)院內(nèi)均可以使用各種瘦終端連接到醫(yī)院安全防火墻，通過SSL和telnet端口訪問NetScaler安全設(shè)備，在AD域控制器中驗(yàn)證用戶身份，然后通過基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器集群訪問所分配的桌面系統(tǒng)，并通過桌面訪問后臺(tái)應(yīng)用程序。

從服務(wù)器到瘦終端，所有的通訊都安全接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備被封裝在加密通道中。這樣的架構(gòu)既保證了網(wǎng)絡(luò)訪問的安全，又保護(hù)了醫(yī)院數(shù)據(jù)的安全。

6 總結(jié)

將云計(jì)算思想應(yīng)用在移動(dòng)醫(yī)療中，將桌面虛擬化技術(shù)與瘦終端技術(shù)結(jié)合，使醫(yī)護(hù)人員可以隨時(shí)隨地完成醫(yī)囑錄入、電子病歷書寫、護(hù)理記錄、異地辦公等，同時(shí)無需對(duì)現(xiàn)有的前后臺(tái)應(yīng)用做大規(guī)模的改造。

通過無線移動(dòng)終端設(shè)備調(diào)用托管在數(shù)據(jù)中心的虛擬桌面和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了日常醫(yī)療、護(hù)理工作的“位置無關(guān)性”；同時(shí)，數(shù)據(jù)的同步性確保了診療的準(zhǔn)確性和病患檔案的完整性，帶給患者更加輕松、貼心的診療體驗(yàn)，并能有效地改善醫(yī)患關(guān)系。

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[責(zé)任編輯：湯靜]