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數(shù)據(jù)中心：新一代醫(yī)院信息系統(tǒng)的核心架構(gòu)

一、前言

我國的醫(yī)院信息化已經(jīng)經(jīng)歷了20多年的歷程了，從總體上走過了從單用戶的應(yīng)用，到部門級應(yīng)用和全院級管理信息系統(tǒng)應(yīng)用這三個階段。這20多年中，醫(yī)院信息系統(tǒng)從早期以財務(wù)、藥品和管理為中心初級應(yīng)用，發(fā)展到今天以病人信息為中心的臨床業(yè)務(wù)支持和電子病歷應(yīng)用。近年來隨著新醫(yī)改的深入，醫(yī)院信息化也從典型的院內(nèi)應(yīng)用發(fā)展到整個區(qū)域醫(yī)療信息化的有機(jī)組成部分。

今天的醫(yī)院信息化已經(jīng)成為醫(yī)院的醫(yī)療活動和管理活動必不可少的支撐手段，我們很難想象沒有相關(guān)的醫(yī)院信息系統(tǒng)的支撐，醫(yī)院的門診和住院業(yè)務(wù)如何能夠進(jìn)行。在醫(yī)院業(yè)務(wù)的幾乎每一個環(huán)節(jié)，都能發(fā)現(xiàn)有相關(guān)信息系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)：收費、藥房藥庫、檢驗檢查、放射、醫(yī)囑、查房、手術(shù)麻醉、病人膳食… 信息系統(tǒng)應(yīng)用在醫(yī)院幾平是無處不在。

在醫(yī)院信息系統(tǒng)應(yīng)用沿著廣度和深度兩個維度不斷發(fā)展同時，我們也感受到醫(yī)院信息化的發(fā)展遇到越來越多的問題。

應(yīng)該說這二十多年來，信息技術(shù)的各個方面，無論是計算技術(shù)、存儲技術(shù)、集成技術(shù)、能源技術(shù)等方面都取了長足的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品醫(yī)院信息化的各個環(huán)節(jié)也有了不同程度的應(yīng)用。計算能力方面，越來越先進(jìn)的PC級服務(wù)器系統(tǒng)和小型機(jī)計算系統(tǒng)進(jìn)入到醫(yī)院；數(shù)據(jù)存儲方面，所有類型的大規(guī)模存儲產(chǎn)品（無論是傳統(tǒng)的SAN架構(gòu)、IP構(gòu)架還是IP-SAN架構(gòu)）都在醫(yī)院信息化中有了應(yīng)用；應(yīng)用開發(fā)方面，消息總線等應(yīng)用集成手段也在應(yīng)用開發(fā)中得到使用；其他如最先進(jìn)的備份產(chǎn)品、電源產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、安全產(chǎn)品等也在醫(yī)院里經(jīng)?？梢钥吹?。

雖然所有最先進(jìn)的信息技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)院信息化中得到了應(yīng)用，但我們感覺醫(yī)院信息應(yīng)用的易管理性、實時性、可靠性、安全性、易擴(kuò)展性等方面仍然存在著眾多的問題。

本文嘗試通過對醫(yī)院發(fā)展到現(xiàn)階段所遇到的主要問題的深入分析，并借鑒其他行業(yè)成熟IT建設(shè)經(jīng)驗，來探討高度復(fù)雜系統(tǒng)的典型實例醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)用數(shù)據(jù)中心架構(gòu)來解決相關(guān)問題的可能性。

二、當(dāng)前醫(yī)院信息化遇到的主要問題

1、應(yīng)用集成問題凸顯

我們發(fā)現(xiàn)Single Vendor（同一產(chǎn)品提供商）情境已不再是醫(yī)院信息系統(tǒng)的典型系統(tǒng)狀態(tài)。曾幾何時，完整的應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品線提供商是一個HIS市場的流行語。各個廠商者把能提供全系列的醫(yī)院信息系統(tǒng)模塊作為自己發(fā)展方向和市場定位。醫(yī)院在采購各種模塊的時候，也把同一廠商作為采購時候優(yōu)先考慮的一個條件。

在醫(yī)院信息化建設(shè)的初期，這種singlevendor的構(gòu)架為醫(yī)院的信息化提供了一種很好的解決方案，回避了各個系統(tǒng)模塊的集成問題，并在很大程度上提高醫(yī)院在采購相關(guān)模塊時的性價比。

但最近幾年來，隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的發(fā)展從第一階段的以財務(wù)、藥品和管理為中心的相關(guān)模塊的建設(shè)，轉(zhuǎn)向以病人信息為中心的臨床業(yè)務(wù)模塊的發(fā)展階段，我們發(fā)現(xiàn)在醫(yī)院信息化建設(shè)中仍然采用singlevendor構(gòu)架已經(jīng)不再具有現(xiàn)實的可行性。

圖1醫(yī)院信息系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)組成示意圖

如圖1中所示，醫(yī)院信息系統(tǒng)橫向由管理信息系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)兩大體系組成，每一體系縱向又各自分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)層、知識管理層和決策支持層三大體系。可以這樣說醫(yī)院信息系統(tǒng)的模塊這幾年的發(fā)展趨勢可以總結(jié)為細(xì)分、專業(yè)、深化這六個字。特別是在臨床信息系統(tǒng)方面，專業(yè)化的發(fā)展趨勢特別明顯。近年來專業(yè)的檢驗信息系統(tǒng)（LIS）提供商、醫(yī)學(xué)影像存儲和傳輸（PACS）系統(tǒng)提供商、電子病歷（EMR）系統(tǒng)提供商在行業(yè)里都已經(jīng)形成了主流的廠商。并且從統(tǒng)計來看，這些提供商專注于相關(guān)領(lǐng)域，且它們基本上都不是屬于傳統(tǒng)的HIS廠商。為了采用更好的產(chǎn)品，醫(yī)院在選擇提供商時可能不得不選擇這些專業(yè)提供商提供的性價比好的專業(yè)產(chǎn)品。

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圖2 醫(yī)療業(yè)務(wù)平臺中各模塊關(guān)系示意圖

醫(yī)院信息系統(tǒng)由單一廠商模式轉(zhuǎn)變成多廠商模式后，應(yīng)用的集成問題就凸顯出來的了。從圖1和圖2中我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各個模塊（或子系統(tǒng)）之間并不是獨立系統(tǒng)，它們之間是具有著不同程度的互操作性需求的。圖2示意了醫(yī)療服務(wù)業(yè)務(wù)平臺（門診和住院）中各個模塊的相互關(guān)系。

在這種情境下，我們必須通過應(yīng)用集成的手段來把滿足應(yīng)用之間互操作性的需求，如果這種集成仍就采用傳統(tǒng)的點對點的集成方案，那么我們會發(fā)現(xiàn)隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的增加，其復(fù)雜度將使得集成工作成為一種不可能完成的任務(wù)。所以現(xiàn)在業(yè)界已經(jīng)引入了應(yīng)用集成平臺（包括消息服務(wù)總線等技術(shù)）來解決應(yīng)用集成的問題。但從集成的層面而方，一般來說采用數(shù)據(jù)集成、界面集成、流程集成的綜合方案是比較合適的。從近年來的實踐來看，現(xiàn)在的獨立應(yīng)用的架構(gòu)并不能很好的支撐應(yīng)用集成的實現(xiàn)，即便是在引入的應(yīng)用集成平臺的技術(shù)以后。

2、多應(yīng)用系統(tǒng)及其支撐環(huán)境管理維護(hù)問題日益突出

在傳統(tǒng)上，醫(yī)院的信息系統(tǒng)是從簡單二層系發(fā)展而來的，對于二層的系統(tǒng)支撐環(huán)境而言，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲、前端客戶機(jī)三個層面對于應(yīng)用開發(fā)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(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲、前端客戶機(jī)后開發(fā)商就可以部署相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)了。

醫(yī)院隨著信息化的建設(shè)按照應(yīng)用的要求購置并部署了幾十甚至上百個這樣的環(huán)境，在我們走訪用戶時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在一個典型的三甲醫(yī)院在運行的PC級服務(wù)器超過一百個的不在少數(shù)，在線的應(yīng)用也有上百個。由于應(yīng)用規(guī)模的增加，系統(tǒng)（包括硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件）的維護(hù)工作量劇增，甚至在小規(guī)模系統(tǒng)時代不用過多考慮的電源、網(wǎng)絡(luò)配置等內(nèi)容都成為具有不小工作量的日常任務(wù)。

由于每個應(yīng)用都具有一定的獨立性，即每個應(yīng)用有自己的應(yīng)用運行環(huán)境，這樣每一個應(yīng)用環(huán)境都有專門的要求，且這些應(yīng)用之間還具有交互性，這樣系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜度較之HIS早期時代的維護(hù)工作量而言已經(jīng)不再是同一個數(shù)據(jù)級的（大型醫(yī)院IT部門需要管理上百臺服務(wù)器，上千臺終端已經(jīng)不再是個別現(xiàn)象了），這對醫(yī)院的IT部門來說是個不小的挑戰(zhàn)。

并且隨著應(yīng)用數(shù)量的增加以及系統(tǒng)連續(xù)運行的時間增加，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量規(guī)模急增，從十幾年前的幾百個M，到現(xiàn)在上百個T的數(shù)據(jù)量。這樣應(yīng)用場景下，如何很好的進(jìn)行系統(tǒng)的備份，以及出現(xiàn)故障后如果及時準(zhǔn)確的恢復(fù)系統(tǒng)，以保證對業(yè)務(wù)的影響減少到最小程度，在實踐中也是一件具有挑戰(zhàn)的工作。

3、應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)壓力增加，系統(tǒng)性能問題嚴(yán)重

近些年來，隨著醫(yī)院本身業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，醫(yī)院的日門診量、年出院人數(shù)、年收入等指標(biāo)都逐年快速增長。這樣，對于醫(yī)院信息系統(tǒng)而言，核心業(yè)務(wù)模塊的壓力增加很快。在我們走訪醫(yī)院時發(fā)現(xiàn)，大部門醫(yī)院的核心模塊均出現(xiàn)了性能下降的現(xiàn)象，特別是在業(yè)務(wù)高峰時，如掛號、收費等窗口模塊性能的下降甚至導(dǎo)致業(yè)務(wù)的運轉(zhuǎn)。

我們分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)業(yè)務(wù)壓力不足時，性能問題引起的原因包括：歷史數(shù)據(jù)量、應(yīng)用軟件本身性能、硬件性能、網(wǎng)絡(luò)問題、終端數(shù)量劇增（特別是醫(yī)生工作站）等。同時我們還發(fā)現(xiàn)在部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)性能不足的同時，大部分系統(tǒng)的配置的運行能力在大部分運轉(zhuǎn)時間存在著極大的浪費。在當(dāng)前依據(jù)應(yīng)用需求單獨配置的前提下，除了按各子系統(tǒng)運行峰值要求配置以外，沒有其他的辦法可以完全解決系統(tǒng)性能的問題。

在OLTP設(shè)計的基礎(chǔ)上來完成大量的OLAP應(yīng)用的開發(fā)，也給系統(tǒng)的性能帶來了新的問題。隨著OLAP系統(tǒng)在醫(yī)院內(nèi)應(yīng)用的增加，整體的系統(tǒng)性能問題日益突出。傳統(tǒng)的HIS構(gòu)架是建立在處理OLTP的基礎(chǔ)上的，相對重視交易處理能力，對于大量的后臺數(shù)據(jù)處理方面的考慮是不足的。當(dāng)前以成本核算、績效考核、數(shù)據(jù)挖掘等OLAP業(yè)務(wù)加載后，對系統(tǒng)的整體性能影響是比較大的。

當(dāng)前各個主流廠商，也針對性能問題提出了各種性能優(yōu)化的方案，但從實踐的情況來看，總體效果有限，并不能完滿足實際業(yè)務(wù)的需求。

4、系統(tǒng)運行環(huán)境復(fù)雜，保證系統(tǒng)可靠運行困難

當(dāng)前醫(yī)院信息系統(tǒng)運行環(huán)境十分復(fù)雜，具體表現(xiàn)在：內(nèi)部子系統(tǒng)眾多，且是異構(gòu)的。這種異構(gòu)性體現(xiàn)在應(yīng)用軟件、系統(tǒng)運行支撐環(huán)境等多個層面。

與其它行業(yè)現(xiàn)存的復(fù)雜系統(tǒng)相比，醫(yī)院信息系統(tǒng)的復(fù)雜性在于整個系統(tǒng)的構(gòu)建一般是在沒有總體規(guī)劃和設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。這種復(fù)雜性的產(chǎn)生的來源主要是因為醫(yī)院的信息系統(tǒng)模塊（包括支撐運行的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等要素）是隨著醫(yī)院的業(yè)務(wù)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(xù)的模塊的相關(guān)約束。當(dāng)新的模塊上線時，不僅要受到自身運行環(huán)境的約束，同時還要考慮已經(jīng)存在的系統(tǒng)的約束。

我們發(fā)現(xiàn)，包括醫(yī)院信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、硬件、電源、存儲、消防等方面均存在著這方面的問題。

但隨著醫(yī)院的業(yè)務(wù)對信息系統(tǒng)的依賴度增加后，業(yè)務(wù)對信息系統(tǒng)實時性、可靠性要求提高卻在不斷的提高。從指標(biāo)方面來年，業(yè)務(wù)對信息系統(tǒng)MTBF（Mean Time BetweenFailures,即系統(tǒng)的無故障平均工作時間），MTTR（Mean Time toRepair, 即系統(tǒng)故障平均修復(fù)時間）兩個指標(biāo)均提出了要求。在當(dāng)前醫(yī)院信息系統(tǒng)現(xiàn)狀下，不要說大幅度提高可靠性指標(biāo)，甚至是完成現(xiàn)狀的測算都是非常困難的。

從總體上來看，保證系統(tǒng)可靠運行困難的主要原因就是復(fù)雜系統(tǒng)建設(shè)沒有使用復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃手段，從來導(dǎo)致大量引發(fā)系統(tǒng)的可靠性的問題隱藏在大系統(tǒng)內(nèi)部。

5、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)敏感性提高，系統(tǒng)安全保護(hù)困難

醫(yī)院的信息系統(tǒng)中因為醫(yī)療業(yè)務(wù)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(yán)重的影響。早在2008年，深圳市發(fā)生10萬孕產(chǎn)婦信息被泄密事件，不法分子還將預(yù)產(chǎn)期當(dāng)年3月至8月、共計4萬多條信息制成“泄密光盤”銷售，每條信息0.3元，一張光盤1.2萬元。孕產(chǎn)婦因而持續(xù)受到廣告推銷電話或短信的騷擾，騷擾內(nèi)容涉及月子保姆、嬰兒奶粉、百日攝影、胎毛毛筆、產(chǎn)婦健身等等。醫(yī)院相關(guān)人員出售醫(yī)院統(tǒng)方數(shù)據(jù)受賄的違法犯罪案例也在多個醫(yī)院出現(xiàn)。

基于這樣一個現(xiàn)狀，我國個人信息的保護(hù)的立法工作已經(jīng)起步。2009 年 2月 28日 第十一屆全國人大常委會第七次會議通過的《中華人民共和國刑法修正案（七）》將出售或者非法提供公民個人信息的行為界定為犯罪行為。其中規(guī)定，“國家機(jī)關(guān)或者金融、電信、交通、教育、醫(yī)療等單位的工作人員，違反國家規(guī)定，將本單位在履行職責(zé)或者提供服務(wù)過程中獲得的公民個人信息，出售或者非法提供給他人，情節(jié)嚴(yán)重的，處三年以下有期徒刑或者拘役，并處或者單處罰金”。

隨著電子病歷系統(tǒng)等在醫(yī)院的進(jìn)一步普及，衛(wèi)生部也已經(jīng)發(fā)布了《電子病歷規(guī)范》等法規(guī)性文件，對于電子病歷應(yīng)用中對于個人隱私信息等的保護(hù)進(jìn)一步提出了要求。

坦率地說，在傳統(tǒng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)的構(gòu)建中，安全環(huán)節(jié)特別是隱私保護(hù)無論是在業(yè)務(wù)規(guī)范和技術(shù)規(guī)范方面均處于一個較低的層次。而在當(dāng)前系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境十分復(fù)雜，系統(tǒng)涉及內(nèi)網(wǎng)、公網(wǎng)多個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，系統(tǒng)應(yīng)用人員眾多，如何保證個人信息的安全的確是一個大的問題。

醫(yī)院信息系統(tǒng)的其他的安全性要求，在這樣一個多系統(tǒng)集成、分布式部署的環(huán)境下，如何有效的實施遇到重大挑戰(zhàn)。

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