云计算技术及其医学应用

浅谈云计算的医学应用与前景郝伟玉太原市人民医院胸泌外科概述本文论述了云计算的概念和基本优缺点，并根据其优点对云计算在医学方面的应用进行了论述。关键词云计算的概念、特点、云计算与医疗云计算的“云”是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机，这样，本地计算机几乎不需要做什么，所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。Argonne，IanFoster定义云计算：“云计算是由规模经济拖动，为互联网上的外部用户提供一组抽象的、虚拟化的、动态可扩展的、可管理的计算资源能力、存储能力、平台和服务的一种大规模分布式计算的聚合体”。云计算专家刘鹏给出如下定义：“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务”。【1】云计算的特点了解了云计算的初步概念，下面来了解一下云计算的几大突出的特点：（1）超大规模“云”计算具有相当大的规模，据悉Google云计算已拥有100多万台服务器，微软、IBM、Yahoo等的云计算均拥有几十万台服务器，大量的“云”和“云”的超凡的计算和管理能力为我们带来的是前所未有的计算能力。（2）虚拟化云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切。（3）高可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。（4）通用性云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。（5）廉价由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。三、现代医疗系统中云计算技术的应用现代医疗系统中云计算技术的应用包含下列内容：（一）云计算为医疗信息化提供的服务以往的医学信息集成和管理系统的研制都是面向局部单位或特定领域，限制了信息的共享和交流的范围。把整个网络看成一个虚拟的数据来源，在网络上获取更高质量的医学信息已成为人们的渴望。基于云计算技术的医学信息集成和管理方法为解决这些问题提供了新的思想。云计算是网格计算、分布式计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的系统，并借助软件即服务、平台即服务、基础设施即服务等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。【2】它所可以提供的服务有：1）在线软件服务各个医院可以通过云计算服务商所提供的在线软件服务，分享由系统提供的基础设施，还可以根据自己的需要定制专属于自己的软件应用。这种服务大量降低了现阶段医院在软件支付上的费用。同时还可以解决各医院信息系统良莠不齐、技术标准不能统一等问题。2）存储数据服务云计算给医疗机构所提供的数据存储的服务，为医疗机构提供了一个信息整合的平台，医疗信息可以在云计算服务器中保存，能够达到共享和交流的作用。从而改变了医院以独立单位的形式管理，改变医院现有的信息孤岛的局面。3）租借硬件服务当前，医院在信息化建设过程中，在服务器的购置，管理及维护方面耗费很大，很多中小型医院由于资金短缺，在信息化建设的进程上迟迟不能有长足的发展。由云计算服务商所提供的硬件租借服务，可实现统一的服务器管理维护，减少医院维护成本。医院可以根据需要对硬件服务器等设备进行租借，能够大大减少医院对相关基础设施的成本开支，从而降低了医疗卫生信息化建设的门槛，更有利于改善医疗卫生信息化建设不普及的现状。4）分析计算服务由于目前各个医院对于医疗数据只是简单的收集和整理，这种数据服务已经不能满足从业医师的需求。由云计算所提供的计算分析服务可以对海量的医疗相关数据的精细加工和深度利用可以有效的提高医疗质量，更方便的为从业医师提供大量的科学证据来进行高效率、高质量的诊断。【3】（三）云计算为电子病历(EMR)提供的服务目前医疗信息化已成为现代医疗发展的必然趋势，电子病历(ElectronicMedicalRecord，EMR)作为医疗信息化的核心应用，将在现代化医疗中发挥越来越重要的作用。当前在医疗机构中使用的EMR系统存在以下一些亟待解决的问题：可扩展性差，维护困难；数据共享困难，使用不方便；系统运行成本高；对电子病历访问控制和隐私保护方面有欠缺。而云计算恰好具有高可扩展性、数据共享方便、极其廉价的特点，因而EMR存储云系统在底层采用存储云技术对电子病历进行分布式存储和管理；针对云计算本身和电子病历访问安全问题，在系统中增加访问控制层和可信第三方来加强访问控制和隐私保护；且此系统规模可以扩展到全国范围，最上层可以为患者和医院提供统一的EMR注册和使用服务，从而解决了EMR共享问题。【4】系统总体结构如图所示。云计算技术为电子病案搭建了一个经济、安全、灵活高效的信息共享平台。解决了电子病案的一些难题,给电子病案的建设带来了好处：3。1解决了存储量快速增加的问题,提高了经济效益随着医疗设备三维、四维产品的发展,将来电子病案信息存储成本是相当大的,而且这个成本还在随着数据的暴增而不断增加。云计算具有高扩展性,云计算为我们使用网络提供了几乎无限的可能,为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间。而将电子病案信息转移到云存储上,降低了医院软件及硬件费用的支出和日常维护的成本。所有的数据存在“云”中,医院不再担心存储设备不够的问题。3。2解决了系统安全问题,减少了系统管理人员的压力云计算为医院的电子病案提供了数据保障,不用担心病案丢失,也不用担心病毒和黑客入侵。医院只需要向“云”发出计算与存储的要求,就可以通过较低的硬件设备实现电子病案的存储与操作。在“云”的另一端,有全世界最专业的团队来帮医院管理信息,有全世界最先进的数据中心来保存数据。3。3解决了资源共享问题,提高了病案的利用率病人的电子病案信息都存储在云计算平台中,可以进行全球的检索,而不是只存储在某个医院自己的系统中,实现真正的信息共享,改变信息孤岛的现状。从而把医疗服务、保险、远程医疗及科研等都通过“云”联系到一起。将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度,构成一个计算资源池向用户按需服务,实现电子病案信息在全市范围内的共享和交流。3。4解决了区域发展不均衡问题,增强了电子病案的灵活性云计算平台正好解决了欠发达地区和小医院的软硬件投资巨大,维护成本高,人才缺乏的问题。让欠发达地区和发达地区的电子病案共享在一个云计算平台上,解决了区域发展不平衡的问题。同时,不管是大医院的医师,中小医院的医师,在授权的情况下,实现在一个平台上更加灵活共享的查阅患者的病案信息,了解患者的病情功能。【5】（四）云计算为医学影像传输及储存系统(PACS)提供的服务在医学影像传输及储存系统(PACS)中，数据库是其整个系统的主要组成部分。数据库文件结构的建立是编制程序的基础，也是维护工作的依据。为满足患者对医疗技术水平的要求，研究出不必对现有医疗设备进行升级换代或购买新软件，而是设计一个“私有云”，在“云”内进行数据处理和数据储存，实现对图像储存及图像的后处理。【6】四医学“云”的应用前景（一）云计算技术将改变医疗卫生行业信息化方式数字化医院和区域医疗卫生信息化是当前整个医疗卫生行业信息化进程中一项十分重要的内容，在一定程度上代表了区域总体信息化建设的水平。区域医疗信息化建设是提高国民医疗质量的重要基础，能够切实提高公立医院的运转效率，合理分配医疗资源，大力缓解“看病难、看病贵”的问题，是推动医疗改革的重要措施，更是卫生部三甲医院重要评定标准之一。通过该信息服务平台，各卫生机构可以更加便利地进行信息共享和分工协作，方便了医生诊疗，有效减少重复检查检验，提高医疗质量；有了该信息服务平台，可以打破传统的条块分割，经过授权的各医院及卫生机构可以从统一的平台提取、更新、保存信息，为医疗资源共享开辟一条新路。将政府、医院、科研、疾病监控、政务、社区医疗及家庭集成在统一的平台上开展运作，并为各板块的协调发展提供联动支持。这种采用以区域政府主导、第三方平台共享式的医疗协同模式，需要通过有效的信息系统手段，妥善处理好各个医疗卫生机构之间的关系，这就形成医疗云平台。医疗云以区域为中心，能够直接共享服务，具有影响范围大、减少重复投资和建设成本的优势。云计算技术通过采用模块化设计，能充分满足计算、存储和网络等三大功能，将改变整个医疗卫生行业信息化方式，极大降低医疗卫生行业信息系统建设成本，并能针对医疗业务的特殊性进行了定制化设计。（三）云计算技术将为个性化医疗服务提供支撑医疗卫生服务正在开始向个性化趋势发展，而居民医疗、保健的管理是一个非常庞大而复杂的任务。云技术可以将居民不同时期的医学影像资料进行存储与共享，可以为居民电子健康档案的数字交换与信息共享提供技术支持，为实现专业的个性化医疗服务提供支持。随着这些应用的实现，整个医疗行业模式、每个人的健康状况、社会的医疗保险、医院的医疗管理工作都会上升到一个非常高的新阶段。区域卫生信息化已成为医院信息化发展的热点，区域卫生信息化中对区域医疗信息共享已不仅仅局限于医嘱处方、检验检查报告等内容，对病程描述等病历文书内容的共享也提出了要求，以实现对患者跨医院的临床诊疗信息的共享。电子病历为区域医疗信息的调阅、历史查询、质量监控和共享分析等提供支持。通过云平台，输入和存贮病人的基本信息、医嘱、各项临床检查结果和医学图像等资料，形成规模巨大的个人病历信息库。每个人在不同时间、不同地方产生的医疗档案，都可以集成在一起。不管到哪个医疗机构就诊，通过云终端都能够查询到他以前的医疗、保健、康复等信息。通过云技术，这些设想已经可以变成实现，但是在商业模式上，政策法规上目前还难以做到这一点。医疗云技术能给患者提供精细的个性化医疗服务，特别是在一些比较专业的复杂的医疗领域，患者只要通过高速网络就能得到全国各大医疗机构的远程在线健康服务，比如个性化健康咨询与规划，药物的成分与剂量选择，遗传病的诊断与产前诊断等。可以预见的是，医疗云将会是一个非常重要的大规模的应用领域。参考文献【1】斯琴其木格．云计算概念的产生、定义、原理及前景分析〔N〕．赤峰学院学报（自然科学版）．2011年12月(第27卷第12期)∶30-31【2】叶蕾，黄庆藏，于明远，俞栋辉．基于云计算环境的医学信息集成〔J〕．电信科学，2011年第12期∶12-15【3】李悦，孙超，吴杰．浅谈基于云计算技术的医疗信息化〔J〕．电脑知识与技术，2012年，03期∶504-505【4】周凯，蒋兴浩，孙锬锋．电子病历存储云系统访问控制研究〔