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第1篇

二十多年來,醫院信息化建設包括計算技術、存儲技術、集成技術在內的信息技術的各個方面都取了長足發展,相關技術和產品在醫院信息化的各個環節也得到了不同程度的應用。在計算能力方面,越來越先進的PC級服務器系統和小型機計算系統進入到醫院;數據存儲方面,所有類型的大規模存儲產品(無論是傳統的SAN架構、IP構架還是IP-SAN架構)都在醫院信息化中有了應用;應用開發方面,消息總線等應用集成手段也在應用開發中得到使用;其他如最先進的備份產品、電源產品、網絡產品、安全產品等也在醫院里經?？梢钥吹?。

雖然所有最先進的信息技術已經在醫院信息化中得到了應用,但我們感覺醫院信息應用在易管理性、實時性、可靠性、安全性、易擴展性等方面仍然存在著諸多問題。

本文嘗試通過對醫院發展到現階段所遇到的主要問題進行深入分析,并借鑒其他行業成熟IT建設經驗,來探討醫院信息系統建設中應用數據中心架構來解決相關問題的可能性。

當前醫院信息化遇到的主要問題

1. 應用集成問題凸顯

在醫院信息化建設初期,同一產品提供商構架為醫院的信息化提供了一種很好的解決方案,回避了各個系統模塊的集成問題,并在很大程度上提高了醫院在采購相關模塊時的性價比。

不過最近幾年,隨著醫院信息系統的發展從第一階段以財務、藥品和管理為中心的相關模塊建設,轉向以患者信息為中心的臨床業務模塊的發展階段,醫院在進行信息化建設中仍然采用同一產品提供商構架已經不再具有現實的可行性,它已不再是醫院信息系統的典型系統狀態。

如圖1所示,醫院信息系統橫向由管理信息系統、臨床信息系統兩大體系組成,每一體系縱向又各自分為基礎業務層、知識管理層和決策支持層三大體系?？梢赃@樣說醫院信息系統的模塊這幾年的發展趨勢可以總結為細分、專業、深化這六個字。特別是在臨床信息系統方面,專業化的發展趨勢特別明顯。近年來專業的檢驗信息系統(LIS) 提供商、醫學影像存儲和傳輸(PACS)系統提供商、電子病歷(EMR)系統提供商在行業里都已經形成了主流的廠商。從統計結果來看,這些醫療信息系統提供商專注于相關領域,且它們基本上都不屬于傳統的HIS廠商。為了采用更好的產品,醫院在選擇提供商時可能不得不選擇這些專業提供商提供的性價比好的專業產品。

醫院信息系統由單一廠商模式轉變成多廠商模式后,應用的集成問題就凸顯出來了。從圖1和圖2中我們已經發現醫院信息系統各個模塊(或子系統)之間并不是獨立系統,它們之間具有不同程度的互操作性需求。圖2示意了醫療服務業務平臺(門診和住院)中各個模塊的相互關系。

在這種情境下,醫院必須通過應用集成的手段來滿足應用之間互操作性的需求,如果這種集成仍采用傳統點對點的集成方案,那么隨著業務系統的增加,其復雜度將使集成工作成為一種不可能完成的任務。所以現在業界已經引入了應用集成平臺(包括消息服務總線等技術)來解決應用集成的問題。但從集成的層面而言,一般來說采用數據集成、界面集成、流程集成的綜合方案是比較合適的。從近年的實踐來看,現在獨立應用的架構并不能很好的支撐應用集成的實現,即便是在引入應用集成平臺技術以后。

2.多應用系統及其支撐環境管理維護問題日益突出

傳統上,醫院的信息系統是從簡單二層系統發展而來的,對于二層系統支撐環境而言,數據庫服務器、存儲、前端客戶機三個層面對于應用開發商來說是獨立并且透明的。簡單來說,就是用戶提供了獨立的數據庫服務器、存儲、前端客戶機后開發商就可以部署相關應用系統了。

隨著信息化建設的逐步推進,醫院按照應用要求購置并部署了幾十甚至上百個這樣的環境?，F在一個典型的三甲醫院運行超過100個PC級服務器的不在少數,由于應用規模的不斷增加,系統(包括硬件、系統軟件、應用軟件)的維護工作量劇增,甚至在小規模系統時代不用過多考慮的電源、網絡配置等內容都成為具有不小工作量的日常任務。

由于每個應用都具有一定的獨立性,即每個應用有自己的應用運行環境,這樣每一個應用環境都有專門的要求,且這些應用之間還具有交互性,這樣系統維護的復雜度較之HIS早期時代的維護工作量而言已經不再是同一個數據級的(大型醫院IT部門需要管理上百臺服務器、上千臺終端已經不再是個別現象了),這對醫院的IT部門來說是個不小的挑戰。

隨著應用數量的增加以及系統連續運行的時間增加,系統的數據量規模急增,從十幾年前的幾百兆,到現在上百T的數據量。在這樣的應用場景下,如何很好的進行系統備份,以及出現故障后如何及時準確的恢復系統,以保證對業務的影響減少到最小程度,在實踐中也是一件極具挑戰的工作。

3. 應用系統業務壓力增加,系統性能問題嚴重

近幾年,隨著醫院本身業務的快速發展,醫院的日門診量、年出院人數、年收入等指標都快速增長。這樣,對于醫院信息系統而言,核心業務模塊的壓力增加很快。當前大部門醫院的核心模塊均出現了性能下降的現象,特別是在業務高峰時,如掛號、收費等窗口模塊性能的下降甚至導致業務運轉出現問題。

在OLTP(聯機事務處理)設計的基礎上來完成大量的OLAP(聯機分析處理)應用的開發,也給系統的性能帶來了新的問題。隨著OLAP系統在醫院內應用的增加,整體的系統性能問題日益突出。傳統的HIS構架是建立在處理OLTP的基礎上的,相對重視交易處理能力,對于大量的后臺數據處理方面的考慮是不足的。當前以成本核算、績效考核、數據挖掘等OLAP業務加載后,對系統的整體性能影響是比較大的。

當前各個主流廠商,也針對性能問題提出了各種性能優化的方案,但從實踐的情況來看,總體效果有限,并不能完全滿足實際業務的需求。

4. 系統運行環境復雜,保證系統可靠運行困難

當前醫院信息系統運行環境十分復雜,具體表現在:內部子系統眾多,且是異構的。這種異構性體現在應用軟件、系統運行支撐環境等多個層面。

與其它行業現存的復雜系統相比,醫院信息系統的復雜性在于整個系統構建一般是在沒有總體規劃和設計的基礎上進行的。這種復雜性產生的來源主要是因為醫院的信息系統模塊(包括支撐運行的設備、網絡等要素)是隨著醫院的業務需求逐步增加的,前面的模塊在部署和交付時并沒有考慮到后續模塊的相關約束。當新模塊上線時,不僅要受到自身運行環境的約束,同時還要考慮已經存在的系統的約束。

5. 業務數據敏感性提高,系統安全保護困難

醫院的信息系統中因為醫療業務的需求,包含了大量的患者個人信息。這些信息的泄漏給公民生活帶來嚴重影響。隨著電子病歷系統等在醫院的進一步普及,衛生部也已經了《電子病歷規范》等法規性文件,對于電子病歷應用中對于個人隱私信息等的保護進一步提出了要求。

坦率地說,在傳統的醫院信息系統的構建中,安全環節特別是隱私保護無論是在業務規范和技術規范方面均處于一個較低的層次。當前系統的應用環境十分復雜,系統涉及內網、公網多個網絡環境,系統應用人員眾多,如何保證個人信息的安全的確是一個不容忽視的問題。

數據中心架構如何解決相關的問題

從主流廠商的觀點來看,現階段數據中心的核心技術主要包括以下三個方面。

第一方面,數據中心技術立足于標準可擴展的系統平臺。這一核心技術可以幫助解決醫院的應用不斷增長的現實需求。這一技術主要體現在服務器刀片、存儲刀片和電源刀片等,它的優勢就在于根據數據中心業務系統的發展,它可以在高密度的基礎上按需求逐步增加服務器、存儲和電源等資源,實現節能、便捷、應變和精簡的目標。按照這一技術要求,在數據中心建設初期對于OLTP和OLAP兩類應用都應該有標準化、可擴展的解決方案,并且在OLTP和OLAP兩類應用的基礎設施的設計上存在著有機聯系。在這一技術的支持下,各個應用的性能問題可能通過增加計算資源等方法系統的解決(當然不排除應用自身調優來作為補充解決方案)。

第二方面,綠色節能與動態散熱是數據中心的另一關鍵技術。基于數據中心構架的應用今天所占用的能耗已經不再是一個可以忽視的數字了。按照傳統方案,大量的服務器、存儲設備、安全設備、空調設備對電力的需求,已經使數據中心的能力擴展受到極大限制。因此當前的數據中心從兩個方面來處理節能的問題:一是使用低功率處理器、低功耗內存,到服務器與存儲設備,再到主動式散熱風扇等機箱級節能技術等;二是動態智能散熱等數據中心級節能技術,借助安裝在機柜上熱傳感器實時收集與傳輸環境數據的技術以及與數據中心制冷設備的動態互動控制,動態智能散熱技術可以將數據中心的散熱成本降低15%~40%,減少了二氧化碳的排放量。這兩種技術的使用使醫院在電力能力一定的情況下,數據中心的計算能力擴展提高到一個新水平。

第三方面,虛擬化技術。虛擬化概念的提出,最重要的一個原因是要提高IT資源的利用率。因為用戶當初采購系統的時候,都是按照最高負載來采購的,但據統計實際的資源利用率不超過 25%。通過虛擬化技術把資源都利用起來,可以大大節約成本。

數據中心架構的主要局限

通過對當前業界數據中心技術的研究,我們認為如果充分利用數據中心的關鍵技術,對于解決醫院信息系統當前存在的大多數問題顯然是有效的。但我們同時也認識到,當前數據中心關鍵技術離我們所談的數據中心架構的需求還存在著一定的距離,主要體現在以下三個方面:

1. 當前的相關技術還是重點關注在硬件和系統軟件層面。

從這一點上來看,這些技術是獨立于應用構架的,沒有在整體上考慮。所以當前必須從應用的視角,基于數據中心核心架構來重新架構應用,才能充分應用數據中心構架的優勢,從根本上解決一系列傳統醫院信息系統面臨的挑戰。這一方面,業界還是缺少足夠的研究的。

2. IT產業鏈的協同在這個領域是缺乏的。

比如在基于數據中心構架的新一代醫院信息系統中,必須提供根據不同應用提供可靠的備份和恢復技術。而傳統的這兩個領域的技術廠商往往比較強調相對獨立性,要很好地把備份技術和恢復技術應用于新一代醫院信息系統中,必須要進行協同研究。其他諸如安全、系統管理、存儲技術等方面也存在著類似的問題.

3. 健康信息技術行業(HIT)與其他行業存在著較大行業差異。

醫院信息系統按業務特性分成了多個業務群,與其他行業的應用聚合在相對集中的單個群相比,其復雜度更為突出。支持多個業務群應用軟件的數據中心無疑面臨更多挑戰。

展望