云計(jì)算技術(shù)及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用

淺談云計(jì)算的醫(yī)學(xué)應(yīng)用與前景郝偉玉太原市人民醫(yī)院胸泌外科概述本文論述了云計(jì)算的概念和基本優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)其優(yōu)點(diǎn)對云計(jì)算在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞云計(jì)算的概念、特點(diǎn)、云計(jì)算與醫(yī)療云計(jì)算的“云”是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源，它包括硬件資源（服務(wù)器、存儲(chǔ)器、CPU等）和軟件資源（如應(yīng)用軟件、集成開發(fā)環(huán)境等），本地計(jì)算機(jī)只需要通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息，遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計(jì)算機(jī)，這樣，本地計(jì)算機(jī)幾乎不需要做什么，所有的處理都在云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來完成。Argonne，IanFoster定義云計(jì)算：“云計(jì)算是由規(guī)模經(jīng)濟(jì)拖動(dòng)，為互聯(lián)網(wǎng)上的外部用戶提供一組抽象的、虛擬化的、動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展的、可管理的計(jì)算資源能力、存儲(chǔ)能力、平臺(tái)和服務(wù)的一種大規(guī)模分布式計(jì)算的聚合體”。云計(jì)算專家劉鵬給出如下定義：“云計(jì)算將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和各種軟件服務(wù)”?！?】云計(jì)算的特點(diǎn)了解了云計(jì)算的初步概念，下面來了解一下云計(jì)算的幾大突出的特點(diǎn)：（1）超大規(guī)?！霸啤庇?jì)算具有相當(dāng)大的規(guī)模，據(jù)悉Google云計(jì)算已擁有100多萬臺(tái)服務(wù)器，微軟、IBM、Yahoo等的云計(jì)算均擁有幾十萬臺(tái)服務(wù)器，大量的“云”和“云”的超凡的計(jì)算和管理能力為我們帶來的是前所未有的計(jì)算能力。（2）虛擬化云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實(shí)體。應(yīng)用在“云”中某處運(yùn)行，但實(shí)際上用戶無需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置。只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)我們需要的一切。（3）高可靠性“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。（4）通用性云計(jì)算不針對特定的應(yīng)用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用，同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用運(yùn)行。（5）廉價(jià)由于“云”的特殊容錯(cuò)措施可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成云，“云”的自動(dòng)化集中式管理使大量企業(yè)無需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢，經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬美元、數(shù)月時(shí)間才能完成的任務(wù)。三、現(xiàn)代醫(yī)療系統(tǒng)中云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)代醫(yī)療系統(tǒng)中云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用包含下列內(nèi)容：（一）云計(jì)算為醫(yī)療信息化提供的服務(wù)以往的醫(yī)學(xué)信息集成和管理系統(tǒng)的研制都是面向局部單位或特定領(lǐng)域，限制了信息的共享和交流的范圍。把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)虛擬的數(shù)據(jù)來源，在網(wǎng)絡(luò)上獲取更高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)信息已成為人們的渴望。基于云計(jì)算技術(shù)的醫(yī)學(xué)信息集成和管理方法為解決這些問題提供了新的思想。云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的系統(tǒng)，并借助軟件即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中。【2】它所可以提供的服務(wù)有：1）在線軟件服務(wù)各個(gè)醫(yī)院可以通過云計(jì)算服務(wù)商所提供的在線軟件服務(wù)，分享由系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)設(shè)施，還可以根據(jù)自己的需要定制專屬于自己的軟件應(yīng)用。這種服務(wù)大量降低了現(xiàn)階段醫(yī)院在軟件支付上的費(fèi)用。同時(shí)還可以解決各醫(yī)院信息系統(tǒng)良莠不齊、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不能統(tǒng)一等問題。2）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)云計(jì)算給醫(yī)療機(jī)構(gòu)所提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的服務(wù)，為醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供了一個(gè)信息整合的平臺(tái)，醫(yī)療信息可以在云計(jì)算服務(wù)器中保存，能夠達(dá)到共享和交流的作用。從而改變了醫(yī)院以獨(dú)立單位的形式管理，改變醫(yī)院現(xiàn)有的信息孤島的局面。3）租借硬件服務(wù)當(dāng)前，醫(yī)院在信息化建設(shè)過程中，在服務(wù)器的購置，管理及維護(hù)方面耗費(fèi)很大，很多中小型醫(yī)院由于資金短缺，在信息化建設(shè)的進(jìn)程上遲遲不能有長足的發(fā)展。由云計(jì)算服務(wù)商所提供的硬件租借服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的服務(wù)器管理維護(hù)，減少醫(yī)院維護(hù)成本。醫(yī)院可以根據(jù)需要對硬件服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行租借，能夠大大減少醫(yī)院對相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的成本開支，從而降低了醫(yī)療衛(wèi)生信息化建設(shè)的門檻，更有利于改善醫(yī)療衛(wèi)生信息化建設(shè)不普及的現(xiàn)狀。4）分析計(jì)算服務(wù)由于目前各個(gè)醫(yī)院對于醫(yī)療數(shù)據(jù)只是簡單的收集和整理，這種數(shù)據(jù)服務(wù)已經(jīng)不能滿足從業(yè)醫(yī)師的需求。由云計(jì)算所提供的計(jì)算分析服務(wù)可以對海量的醫(yī)療相關(guān)數(shù)據(jù)的精細(xì)加工和深度利用可以有效的提高醫(yī)療質(zhì)量，更方便的為從業(yè)醫(yī)師提供大量的科學(xué)證據(jù)來進(jìn)行高效率、高質(zhì)量的診斷?！?】（三）云計(jì)算為電子病歷(EMR)提供的服務(wù)目前醫(yī)療信息化已成為現(xiàn)代醫(yī)療發(fā)展的必然趨勢，電子病歷(ElectronicMedicalRecord，EMR)作為醫(yī)療信息化的核心應(yīng)用，將在現(xiàn)代化醫(yī)療中發(fā)揮越來越重要的作用。當(dāng)前在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中使用的EMR系統(tǒng)存在以下一些亟待解決的問題：可擴(kuò)展性差，維護(hù)困難；數(shù)據(jù)共享困難，使用不方便；系統(tǒng)運(yùn)行成本高；對電子病歷訪問控制和隱私保護(hù)方面有欠缺。而云計(jì)算恰好具有高可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)共享方便、極其廉價(jià)的特點(diǎn)，因而EMR存儲(chǔ)云系統(tǒng)在底層采用存儲(chǔ)云技術(shù)對電子病歷進(jìn)行分布式存儲(chǔ)和管理；針對云計(jì)算本身和電子病歷訪問安全問題，在系統(tǒng)中增加訪問控制層和可信第三方來加強(qiáng)訪問控制和隱私保護(hù)；且此系統(tǒng)規(guī)模可以擴(kuò)展到全國范圍，最上層可以為患者和醫(yī)院提供統(tǒng)一的EMR注冊和使用服務(wù)，從而解決了EMR共享問題?！?】系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示。云計(jì)算技術(shù)為電子病案搭建了一個(gè)經(jīng)濟(jì)、安全、靈活高效的信息共享平臺(tái)。解決了電子病案的一些難題,給電子病案的建設(shè)帶來了好處：3。1解決了存儲(chǔ)量快速增加的問題,提高了經(jīng)濟(jì)效益隨著醫(yī)療設(shè)備三維、四維產(chǎn)品的發(fā)展,將來電子病案信息存儲(chǔ)成本是相當(dāng)大的,而且這個(gè)成本還在隨著數(shù)據(jù)的暴增而不斷增加。云計(jì)算具有高擴(kuò)展性,云計(jì)算為我們使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無限的可能,為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無限多的空間。而將電子病案信息轉(zhuǎn)移到云存儲(chǔ)上,降低了醫(yī)院軟件及硬件費(fèi)用的支出和日常維護(hù)的成本。所有的數(shù)據(jù)存在“云”中,醫(yī)院不再擔(dān)心存儲(chǔ)設(shè)備不夠的問題。3。2解決了系統(tǒng)安全問題,減少了系統(tǒng)管理人員的壓力云計(jì)算為醫(yī)院的電子病案提供了數(shù)據(jù)保障,不用擔(dān)心病案丟失,也不用擔(dān)心病毒和黑客入侵。醫(yī)院只需要向“云”發(fā)出計(jì)算與存儲(chǔ)的要求,就可以通過較低的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)電子病案的存儲(chǔ)與操作。在“云”的另一端,有全世界最專業(yè)的團(tuán)隊(duì)來幫醫(yī)院管理信息,有全世界最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心來保存數(shù)據(jù)。3。3解決了資源共享問題,提高了病案的利用率病人的電子病案信息都存儲(chǔ)在云計(jì)算平臺(tái)中,可以進(jìn)行全球的檢索,而不是只存儲(chǔ)在某個(gè)醫(yī)院自己的系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)真正的信息共享,改變信息孤島的現(xiàn)狀。從而把醫(yī)療服務(wù)、保險(xiǎn)、遠(yuǎn)程醫(yī)療及科研等都通過“云”聯(lián)系到一起。將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度,構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶按需服務(wù),實(shí)現(xiàn)電子病案信息在全市范圍內(nèi)的共享和交流。3。4解決了區(qū)域發(fā)展不均衡問題,增強(qiáng)了電子病案的靈活性云計(jì)算平臺(tái)正好解決了欠發(fā)達(dá)地區(qū)和小醫(yī)院的軟硬件投資巨大,維護(hù)成本高,人才缺乏的問題。讓欠發(fā)達(dá)地區(qū)和發(fā)達(dá)地區(qū)的電子病案共享在一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)上,解決了區(qū)域發(fā)展不平衡的問題。同時(shí),不管是大醫(yī)院的醫(yī)師,中小醫(yī)院的醫(yī)師,在授權(quán)的情況下,實(shí)現(xiàn)在一個(gè)平臺(tái)上更加靈活共享的查閱患者的病案信息,了解患者的病情功能。【5】（四）云計(jì)算為醫(yī)學(xué)影像傳輸及儲(chǔ)存系統(tǒng)(PACS)提供的服務(wù)在醫(yī)學(xué)影像傳輸及儲(chǔ)存系統(tǒng)(PACS)中，數(shù)據(jù)庫是其整個(gè)系統(tǒng)的主要組成部分。數(shù)據(jù)庫文件結(jié)構(gòu)的建立是編制程序的基礎(chǔ)，也是維護(hù)工作的依據(jù)。為滿足患者對醫(yī)療技術(shù)水平的要求，研究出不必對現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行升級換代或購買新軟件，而是設(shè)計(jì)一個(gè)“私有云”，在“云”內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)對圖像儲(chǔ)存及圖像的后處理。【6】四醫(yī)學(xué)“云”的應(yīng)用前景（一）云計(jì)算技術(shù)將改變醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)信息化方式數(shù)字化醫(yī)院和區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生信息化是當(dāng)前整個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)信息化進(jìn)程中一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，在一定程度上代表了區(qū)域總體信息化建設(shè)的水平。區(qū)域醫(yī)療信息化建設(shè)是提高國民醫(yī)療質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，能夠切實(shí)提高公立醫(yī)院的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，合理分配醫(yī)療資源，大力緩解“看病難、看病貴”的問題，是推動(dòng)醫(yī)療改革的重要措施，更是衛(wèi)生部三甲醫(yī)院重要評定標(biāo)準(zhǔn)之一。通過該信息服務(wù)平臺(tái)，各衛(wèi)生機(jī)構(gòu)可以更加便利地進(jìn)行信息共享和分工協(xié)作，方便了醫(yī)生診療，有效減少重復(fù)檢查檢驗(yàn)，提高醫(yī)療質(zhì)量；有了該信息服務(wù)平臺(tái)，可以打破傳統(tǒng)的條塊分割，經(jīng)過授權(quán)的各醫(yī)院及衛(wèi)生機(jī)構(gòu)可以從統(tǒng)一的平臺(tái)提取、更新、保存信息，為醫(yī)療資源共享開辟一條新路。將政府、醫(yī)院、科研、疾病監(jiān)控、政務(wù)、社區(qū)醫(yī)療及家庭集成在統(tǒng)一的平臺(tái)上開展運(yùn)作，并為各板塊的協(xié)調(diào)發(fā)展提供聯(lián)動(dòng)支持。這種采用以區(qū)域政府主導(dǎo)、第三方平臺(tái)共享式的醫(yī)療協(xié)同模式，需要通過有效的信息系統(tǒng)手段，妥善處理好各個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系，這就形成醫(yī)療云平臺(tái)。醫(yī)療云以區(qū)域?yàn)橹行?，能夠直接共享服?wù)，具有影響范圍大、減少重復(fù)投資和建設(shè)成本的優(yōu)勢。云計(jì)算技術(shù)通過采用模塊化設(shè)計(jì)，能充分滿足計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等三大功能，將改變整個(gè)醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)信息化方式，極大降低醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)成本，并能針對醫(yī)療業(yè)務(wù)的特殊性進(jìn)行了定制化設(shè)計(jì)。（三）云計(jì)算技術(shù)將為個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)提供支撐醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)正在開始向個(gè)性化趨勢發(fā)展，而居民醫(yī)療、保健的管理是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的任務(wù)。云技術(shù)可以將居民不同時(shí)期的醫(yī)學(xué)影像資料進(jìn)行存儲(chǔ)與共享，可以為居民電子健康檔案的數(shù)字交換與信息共享提供技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)專業(yè)的個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)提供支持。隨著這些應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)，整個(gè)醫(yī)療行業(yè)模式、每個(gè)人的健康狀況、社會(huì)的醫(yī)療保險(xiǎn)、醫(yī)院的醫(yī)療管理工作都會(huì)上升到一個(gè)非常高的新階段。區(qū)域衛(wèi)生信息化已成為醫(yī)院信息化發(fā)展的熱點(diǎn)，區(qū)域衛(wèi)生信息化中對區(qū)域醫(yī)療信息共享已不僅僅局限于醫(yī)囑處方、檢驗(yàn)檢查報(bào)告等內(nèi)容，對病程描述等病歷文書內(nèi)容的共享也提出了要求，以實(shí)現(xiàn)對患者跨醫(yī)院的臨床診療信息的共享。電子病歷為區(qū)域醫(yī)療信息的調(diào)閱、歷史查詢、質(zhì)量監(jiān)控和共享分析等提供支持。通過云平臺(tái)，輸入和存貯病人的基本信息、醫(yī)囑、各項(xiàng)臨床檢查結(jié)果和醫(yī)學(xué)圖像等資料，形成規(guī)模巨大的個(gè)人病歷信息庫。每個(gè)人在不同時(shí)間、不同地方產(chǎn)生的醫(yī)療檔案，都可以集成在一起。不管到哪個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)就診，通過云終端都能夠查詢到他以前的醫(yī)療、保健、康復(fù)等信息。通過云技術(shù)，這些設(shè)想已經(jīng)可以變成實(shí)現(xiàn)，但是在商業(yè)模式上，政策法規(guī)上目前還難以做到這一點(diǎn)。醫(yī)療云技術(shù)能給患者提供精細(xì)的個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)，特別是在一些比較專業(yè)的復(fù)雜的醫(yī)療領(lǐng)域，患者只要通過高速網(wǎng)絡(luò)就能得到全國各大醫(yī)療機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)程在線健康服務(wù)，比如個(gè)性化健康咨詢與規(guī)劃，藥物的成分與劑量選擇，遺傳病的診斷與產(chǎn)前診斷等?？梢灶A(yù)見的是，醫(yī)療云將會(huì)是一個(gè)非常重要的大規(guī)模的應(yīng)用領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)【1】斯琴其木格．云計(jì)算概念的產(chǎn)生、定義、原理及前景分析〔N〕．赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）．2011年12月(第27卷第12期)∶30-31【2】葉蕾，黃慶藏，于明遠(yuǎn)，俞棟輝．基于云計(jì)算環(huán)境的醫(yī)學(xué)信息集成〔J〕．電信科學(xué)，2011年第12期∶12-15【3】李悅，孫超，吳杰．淺談基于云計(jì)算技術(shù)的醫(yī)療信息化〔J〕．電腦知識(shí)與技術(shù)，2012年，03期∶504-505【4】周凱，蔣興浩，孫錟鋒．電子病歷存儲(chǔ)云系統(tǒng)訪問控制研究〔