基于區(qū)域云平臺(tái)抗菌藥物醫(yī)療信息系統(tǒng)

王一敏 梁治鋼

【摘要】 利用云計(jì)算技術(shù)，在區(qū)域抗菌藥物平臺(tái)中的智慧中心對(duì)平臺(tái)抗菌藥物的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘，獲得各個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)抗菌藥物潛在的規(guī)律和趨勢(shì)，逐漸建立抗菌藥物智慧中心知識(shí)庫(kù)。不斷的根據(jù)規(guī)則自主學(xué)習(xí)并往更新知識(shí)庫(kù)，分析某個(gè)地區(qū)抗菌藥物的使用情況，能夠?qū)⒔Y(jié)果反饋給相應(yīng)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療監(jiān)管部門(mén)，從而更有效地提升醫(yī)療質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 云計(jì)算 數(shù)據(jù)挖掘 抗菌藥物 知識(shí)庫(kù) 平臺(tái)架構(gòu)

近些年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，衛(wèi)生醫(yī)療事業(yè)也得到了發(fā)展迅猛，但醫(yī)療資源的分布卻不均衡，有80%以上的醫(yī)療資源集中在城市，農(nóng)村人口僅享有不到20%的醫(yī)療資源，基層衛(wèi)生機(jī)構(gòu)醫(yī)療資源配置不盡人意[1]。信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件、硬件等技術(shù)的也不斷應(yīng)用到國(guó)家衛(wèi)生各部門(mén)、醫(yī)院及基層醫(yī)療事業(yè)單位中。區(qū)域云平臺(tái)系統(tǒng)在近幾年廣泛被應(yīng)用到了醫(yī)療行業(yè)，區(qū)域云平臺(tái)醫(yī)療信息系統(tǒng)是指在一定區(qū)域范圍內(nèi)， 運(yùn)用信息技術(shù)， 為患者、醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)療協(xié)同機(jī)構(gòu)和衛(wèi)生監(jiān)管部門(mén)提供以各種形式數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)信息平臺(tái)[2]，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)醫(yī)療信息、醫(yī)療服務(wù)、醫(yī)療資源的共享協(xié)同。

區(qū)域云平臺(tái)醫(yī)療系統(tǒng)中抗菌藥物合理使用將是未來(lái)抗菌藥物使用的一個(gè)發(fā)展方向。

一、抗菌藥物信息平臺(tái)設(shè)計(jì)目的

目前我國(guó)醫(yī)院抗菌藥物濫用情況依然比較嚴(yán)重，抗菌藥物的合理使用是多年來(lái)一致關(guān)注的問(wèn)題，國(guó)家通過(guò)不斷的改革來(lái)降低抗菌藥物使用率，雖然取得了一定的效果，但是跟國(guó)際醫(yī)院抗菌藥使用率為30%的數(shù)據(jù)相比，我們還需要采取更多的措施來(lái)改進(jìn)，廣譜高價(jià)抗菌藥物使用比例逐年上升過(guò)快，廉價(jià)抗菌藥物使用頻度大幅度減少[3]。因此，對(duì)醫(yī)生的用藥習(xí)慣和規(guī)則進(jìn)行分析是降低使用頻度的趨勢(shì)。

由于大量的抗菌藥物醫(yī)療數(shù)據(jù)來(lái)自于物理位置分散、管理形式自治、數(shù)據(jù)模式上異構(gòu)的多種數(shù)字化醫(yī)療軟件，例如HIS、合理用藥支持系統(tǒng)等。針對(duì)一個(gè)區(qū)域內(nèi)不同醫(yī)院的抗菌藥物數(shù)據(jù)，每個(gè)醫(yī)院的數(shù)據(jù)都是各自獨(dú)立的，數(shù)據(jù)之間很難達(dá)到共享，如何實(shí)現(xiàn)海量異構(gòu)、動(dòng)態(tài)更新的抗菌藥物數(shù)據(jù)跨機(jī)構(gòu)、跨地域共享與集成， 實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)同醫(yī)療， 是區(qū)域醫(yī)療信息共享與協(xié)同服務(wù)的首要問(wèn)題，數(shù)據(jù)達(dá)到共享后可以將抗菌數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域內(nèi)二次分析和加工后，獲取到真正對(duì)自己有意義的數(shù)據(jù)，從而得到能夠解決問(wèn)題的知識(shí)。

區(qū)域抗菌藥物平臺(tái)建設(shè)的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、醫(yī)保政策的要求和發(fā)展趨勢(shì)將抗菌藥物的使用在一個(gè)區(qū)域內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化，使得抗菌藥物使用更加合理化；

2、國(guó)家分級(jí)診療制度的建立對(duì)于區(qū)域抗菌藥物的知識(shí)庫(kù)建立有著至關(guān)重要的作用，通過(guò)達(dá)到抗菌藥物數(shù)據(jù)共享，使得病人的就診數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理查詢，讓病人治療更加合理化和科學(xué)化，具有了針對(duì)性，從而降低了就醫(yī)成本，在地縣醫(yī)院也能夠得到三甲醫(yī)院大夫的診斷治療；

3、我省處于西部區(qū)域，醫(yī)院信息化的發(fā)展很不均衡，程度相差比較大。各地區(qū)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的軟硬件、網(wǎng)絡(luò)帶寬等諸多因素的差異導(dǎo)致醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）種類多樣，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)覆蓋面也不盡相同。各個(gè)醫(yī)院的醫(yī)生對(duì)抗菌藥物的使用有著自己的標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣，執(zhí)行情況都不一樣。

4、由于國(guó)家近些年提倡藥品零差價(jià)的實(shí)施，對(duì)于將來(lái)藥品的使用有了嚴(yán)格的管理，醫(yī)院和醫(yī)生的利益將受到影響，從而導(dǎo)致對(duì)藥品的使用也有所改善，通過(guò)區(qū)域平臺(tái)系統(tǒng)使得基層醫(yī)院和大型醫(yī)院之間實(shí)現(xiàn)信息共享，改變區(qū)域內(nèi)醫(yī)生的用藥習(xí)慣和用藥規(guī)則。

5、目前國(guó)家衛(wèi)計(jì)委已經(jīng)對(duì)于某些病種采用了數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集和分析，這個(gè)已經(jīng)是數(shù)據(jù)共享的一個(gè)重要發(fā)展模式，因此針對(duì)單病種來(lái)說(shuō)，區(qū)域抗菌藥物的數(shù)據(jù)共享已經(jīng)成為將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

6、近幾年云計(jì)算的快速發(fā)展，不少地區(qū)開(kāi)始將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療行業(yè)，優(yōu)化醫(yī)療資源分配通過(guò)“云管理平臺(tái)”可實(shí)現(xiàn)大醫(yī)院的醫(yī)療資源與基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間的共享，提高基層區(qū)域醫(yī)療機(jī)構(gòu)的醫(yī)療服務(wù)，但是對(duì)于抗菌藥物的使用現(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范和使用標(biāo)準(zhǔn)。

二、基于云計(jì)算的抗菌藥物區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

我省地處西北內(nèi)陸，醫(yī)院信息化的發(fā)展不均衡，程度不一。各地市州醫(yī)療機(jī)構(gòu)和醫(yī)療監(jiān)管部門(mén)的軟硬件、網(wǎng)絡(luò)、以及歷史原因等諸多因素導(dǎo)致醫(yī)院HIS系統(tǒng)種類多樣、軟件供應(yīng)廠家也各有不同，采用的數(shù)據(jù)庫(kù)、區(qū)域覆蓋面也不盡相同。因此，我們提出了一種基于云計(jì)算平臺(tái)的抗菌藥物區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)，該平臺(tái)是云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)頁(yè)服務(wù)和虛擬化等技術(shù)的綜合，同時(shí)租用現(xiàn)在的通信運(yùn)營(yíng)商的已有群組服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)以及存儲(chǔ)等設(shè)備，這種方式成本低，可靠性強(qiáng)，可行性大。該平臺(tái)提供了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心來(lái)獲取不同地區(qū)患者的臨床抗菌藥物信息及患者健康檔案，同時(shí)與區(qū)域醫(yī)療智慧中心對(duì)接，進(jìn)行抗菌藥物數(shù)據(jù)的挖掘分析，并即時(shí)將結(jié)果反饋給患者所在醫(yī)療機(jī)構(gòu)及相關(guān)衛(wèi)生醫(yī)療監(jiān)管機(jī)構(gòu)。

基于云計(jì)算的抗菌藥物區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)的總體架構(gòu)要能支持云計(jì)算服務(wù)模式下的多組織機(jī)構(gòu)、多用戶使用、支持與各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的集成、支持區(qū)域抗菌藥物信息共享，因此應(yīng)該為該平臺(tái)建立一個(gè)綜合的、靈活的、安全的運(yùn)行環(huán)境[3]。

圖1顯示的是該平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)。

2.2 技術(shù)架構(gòu)

區(qū)域級(jí)抗菌藥物平臺(tái)主要與區(qū)域內(nèi)的醫(yī)療衛(wèi)生專網(wǎng)進(jìn)行連接，同時(shí)又通過(guò)內(nèi)外網(wǎng)融合技術(shù)與Internet連接，這樣既實(shí)現(xiàn)在專網(wǎng)的通訊，又與Internet網(wǎng)相連，目前內(nèi)外網(wǎng)的融合技術(shù)已經(jīng)很成熟，通過(guò)防火墻進(jìn)行IP過(guò)濾保障。同時(shí)區(qū)域抗菌藥物平臺(tái)還與省外醫(yī)療平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨省共享，目前醫(yī)保政策的不斷完善改進(jìn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)跨區(qū)域已經(jīng)成為可能。對(duì)于平臺(tái)之間互聯(lián)，因?yàn)閲?guó)家對(duì)互聯(lián)網(wǎng)帶寬的發(fā)展提出了要求，因此在成本下降的同時(shí)，服務(wù)帶寬卻提高了。為了保證平臺(tái)的正常連接，系統(tǒng)正常運(yùn)行，平臺(tái)與大型醫(yī)院之間接入信息平臺(tái)采用兩條不同的運(yùn)營(yíng)商的光纖并實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，至少滿足50M的帶寬要求，市縣級(jí)醫(yī)院接入信息平臺(tái)帶寬應(yīng)該在10 M以上[5]。圖2顯示的是該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)情況。

2.3 分析與設(shè)計(jì)

醫(yī)療信息平臺(tái)建設(shè)包括機(jī)房設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、服務(wù)器、安全、多媒體平臺(tái)和抗菌藥物智慧中心應(yīng)用系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)主備災(zāi)備的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)高可靠的信息共享服務(wù)；在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，采用先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)來(lái)承載抗菌藥物區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)業(yè)務(wù)，建設(shè)綠色、可擴(kuò)展的抗菌藥物醫(yī)療數(shù)據(jù)中心平臺(tái)[4]。

平臺(tái)部署的系統(tǒng)分為不同的應(yīng)用，例如電子病歷、影像/病理、病區(qū)醫(yī)生等應(yīng)用系統(tǒng)，支持這些應(yīng)用還有核心數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)的安全，平臺(tái)需要部署統(tǒng)一的數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)備份、關(guān)鍵服務(wù)器的快速恢復(fù)系統(tǒng)，因此必須滿足以下要求。

（1）數(shù)據(jù)中心的計(jì)算單元（應(yīng)用服務(wù)器）必須高效、并且計(jì)算資源能進(jìn)行靈活動(dòng)態(tài)的調(diào)配；

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，必須滿足高OLTP的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，也要滿足大量醫(yī)療數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和快速的檢索查看。

（3）為了保證整個(gè)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全，必須滿足關(guān)鍵數(shù)據(jù)和重要數(shù)據(jù)的定期智能免手工的備份，對(duì)于關(guān)鍵的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，能夠做到在遇到嚴(yán)重的錯(cuò)誤時(shí)，能進(jìn)行快速恢復(fù)的能力。

（4）抗菌藥物智慧中心的主要功能是挖掘某個(gè)地區(qū)或者某個(gè)醫(yī)院患者的用藥習(xí)慣和醫(yī)生的治療規(guī)則，在設(shè)計(jì)上，充分考慮上述要求，需要采用相應(yīng)的算法智能分析這些數(shù)據(jù)，最后通過(guò)分析得到抗菌藥物的使用情況，做出相應(yīng)的修正，提高醫(yī)生的治療質(zhì)量，降低患者的治療成本，從而真正解決看病貴，看病難的問(wèn)題，充分利用有限的醫(yī)療資源，提高治療的準(zhǔn)確率。

2.3.1 計(jì)算資源

當(dāng)前服務(wù)器的發(fā)展趨勢(shì)是模塊化和集成化，從業(yè)務(wù)功能上區(qū)分，服務(wù)器主要分為數(shù)據(jù)類服務(wù)器和應(yīng)用類服務(wù)器，根據(jù)醫(yī)療實(shí)際的系統(tǒng)部署，數(shù)據(jù)類服務(wù)器包括：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和決策服務(wù)器、文檔服務(wù)器；應(yīng)用類服務(wù)器包括：業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器、監(jiān)管服務(wù)器、服務(wù)管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)交換服務(wù)器、中間件服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心管理服務(wù)器、防病毒服務(wù)器等。

信息平臺(tái)基于虛擬化平臺(tái)，可以采用組服務(wù)器提供虛擬化，基于虛擬化云平臺(tái)的HA、FT、熱遷移等特性來(lái)保障系統(tǒng)的可靠性，并簡(jiǎn)化運(yùn)維管理。

2.3.2虛擬化

通過(guò)服務(wù)器整合虛擬化方式，提供抗菌藥物信息平臺(tái)的應(yīng)用服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)高擴(kuò)展性、高可靠性、高利用率。

1、虛擬化：資源抽象成共享資源池，上層操作系統(tǒng)與硬件緊耦合，操作系統(tǒng)從資源池中分配資源；2、引入虛擬化，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合等；3、整合比與物理資源配置和業(yè)務(wù)性能要求有關(guān)，提高資源利用率；資源靈活調(diào)整包括：虛擬機(jī)資源（CPU、內(nèi)存、磁盤(pán)）調(diào)整，基于虛擬機(jī)熱遷移衍生的多種資源調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡或動(dòng)態(tài)節(jié)能；故障快速恢復(fù)：虛擬機(jī)HA；4、統(tǒng)一部署維護(hù)管理：統(tǒng)一云平臺(tái)管理。

2.3.3數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

為了實(shí)現(xiàn)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定性，建議使用雙機(jī)互備模式，通過(guò)負(fù)載均衡，最大程度的保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的連續(xù)性。由于需要數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、文檔/影像存儲(chǔ)服務(wù)器、以及考慮未來(lái)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)服務(wù)器等，建議供配置2對(duì)（即4臺(tái)）雙機(jī)熱備的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

2.3.4存儲(chǔ)

目前，整個(gè)存儲(chǔ)體系都由SSD、SAS、SATA盤(pán)組成，主存儲(chǔ)系統(tǒng)中采用自動(dòng)分級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分級(jí)訪問(wèn)。該技術(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)頻度，自動(dòng)分級(jí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)分級(jí)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)不同存儲(chǔ)介質(zhì)間的數(shù)據(jù)縱向流動(dòng)。例如，自動(dòng)分層軟件可以根據(jù)策略將熱點(diǎn)數(shù)據(jù)盡可能分布在SSD介質(zhì)上，將非熱點(diǎn)數(shù)據(jù)盡可能分布在SAS介質(zhì)上，將較低訪問(wèn)的數(shù)據(jù)盡可能分布在低速SAS介質(zhì)上。該軟件可滿足企業(yè)對(duì)性能和容量的雙重需求，避免冷數(shù)據(jù)占用昂貴的存儲(chǔ)介質(zhì)，降低系統(tǒng)總體投入。

數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)之所以重要，是因?yàn)樗饶茏畲笙薅鹊貪M足用戶需求，又可使存儲(chǔ)成本最小化。數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)具體表現(xiàn)在：

1、減少總體存儲(chǔ)成本，不經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)駐留在較低成本的存儲(chǔ)器中，可綜合發(fā)揮陣列的性能優(yōu)勢(shì)與硬盤(pán)的成本優(yōu)勢(shì)。

2、性能優(yōu)化，分級(jí)存儲(chǔ)可使不同性價(jià)比的存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)揮最大的綜合效益。

3、改善數(shù)據(jù)可用性，分級(jí)存儲(chǔ)把很少使用的歷史數(shù)據(jù)遷移到低成本存儲(chǔ)設(shè)備中，提高了在線數(shù)據(jù)的可用性，使磁盤(pán)的可用空間維持在系統(tǒng)要求的水平上。

2.3.5備份及歸檔

由于在數(shù)據(jù)中心處理區(qū)已構(gòu)建了SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)配置了NAS存儲(chǔ)用于影像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，因此建議SAN存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的備份也存儲(chǔ)在NAS存儲(chǔ)中，以一臺(tái)服務(wù)器作為備份主控服務(wù)器，并配置備份策略、管理備份存儲(chǔ)介質(zhì)。各數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器則作為備份介質(zhì)服務(wù)器，安裝備份軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)代理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)的備份。如果需要，還可在其他服務(wù)器上安裝備份軟件的客戶端，實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份。

2.3.6支持 WEB、數(shù)據(jù)專網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)形式

數(shù)據(jù)中心對(duì)外接口既可以使專用的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，也可以是通用的 Internet 接口。通過(guò) WEB 方式，可使用戶不受地理位置限制安全訪問(wèn)所需數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2.3.7支持?jǐn)?shù)據(jù)安全加密手段

醫(yī)療數(shù)據(jù)對(duì)安全性要求較高，通過(guò)數(shù)據(jù)安全加密手段，可有效阻隔非法用戶獲得數(shù)據(jù)，或者即便獲得數(shù)據(jù)片斷，也無(wú)法正常解讀，從而確保了病人信息安全。

三、結(jié)論

本文將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于抗菌藥物區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)，展示了一個(gè)新穎的基于Web 服務(wù)的抗菌藥物區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)。云計(jì)算為患者和各醫(yī)療機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)提供安全保障，不必再擔(dān)心病毒入侵和資料數(shù)據(jù)的丟失[6]。通過(guò)抗菌藥物智慧中心將共享抗菌信息智能分析，智能分析算法將分析好的數(shù)據(jù)存入到相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)中，保持對(duì)關(guān)鍵字的查詢，根據(jù)每個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)的抗菌藥物使用規(guī)則和習(xí)慣，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，可以對(duì)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)抗菌藥物的情況做出預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)某種藥物或者某種疾病的抗菌藥物使用超出合理范圍比較大，給相應(yīng)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)給出預(yù)警提醒，減少患者的抗菌藥物使用量，尤其對(duì)區(qū)域醫(yī)療的開(kāi)展會(huì)提供有力的幫助。

實(shí)現(xiàn)大醫(yī)院與區(qū)域基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間醫(yī)療資源充分共享和高效協(xié)作，對(duì)于均衡醫(yī)療資源、提高基層醫(yī)院診療水平、提高醫(yī)療設(shè)備使用效率、提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量、降低醫(yī)療費(fèi)用具有重要的意義。

通過(guò)這種知識(shí)服務(wù)，將醫(yī)療數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)充分利用起來(lái)，從而降低抗菌藥物的不合理使用，這也是醫(yī)療信息服務(wù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參 考 文 獻(xiàn)

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