医疗行业大数据应用三点建议

2013-04-12 17:35:30来源: 中国计算机报

    从目前情况看,实现医院信息基础平台的整合,在技术和产品方面没有任何障碍,最关键的是用户的观念能否转变过来。其实,医院用于购买医疗专业设备的费用高于对IT的投入。医院的领导一定要转变过去那种IT部门是成本中心的观念,医院的发展已经离不开IT。一位医院的CIO告诉记者:“很多人认为银行的IT系统非常重要,其实医院的IT系统更重要性,因为银行的IT系统如果宕机,损失的可能只是金钱,而医院的IT系统如果出现问题,很可能关系到人的生死。”

医院信息化的三个发展阶段

    在医院信息化1.0时代,IT系统都是围绕应用构建的,一个业务系统通常要配置一套独立的硬件、软件,因此形成了大量信息孤岛。在医院信息化1.0时代,为PACS、RIS和HIS等业务系统提供支撑是医院信息化工作的核心。

    进入医院信息化2.0时代,医院信息化的建设重点逐渐转移到电子病例的建立和普及上,而构建电子病例系统的前提是实现RIS、PACS及HIS等系统的无缝连接和信息共享,同时实现一体化的访问和控制。在医院信息化2.0时代,IT基础架构的整合是关键,同时也是实现数据管理和利用的基础。当前,很多医院都在探索新的信息化发展路径:先建立一个整合的基础架构平台,然后在其上建立一个统一的医院信息集成平台,实现各应用系统的互联互通,最终实现统一、集成的资源管理。天津海河医院就在进行这方面的积极探索。

    在医疗行业,典型用户的示范效应非常明显。比如无锡市第二人民医院采用HDS VSP高端存储和HCP(Hitachi Content Platform)归档方案构建了可持续发展的医疗智能信息平台。无论是规模、响应力还是信息化水平,无锡市第二人民医院在无锡当地都名列前茅。受它的影响,无锡当地甚至整个华东地区的很多医院都选择了HDS的解决方案。

    在医疗行业,PACS数据占医院数据总量的70%~80%,对这些非结构化数据的存储、管理和利用成了当前医院信息化的一个重点。有统计表明,仅一个社区医院或一个中等规模的制药企业就可以累积数TB甚至数PB的数据。对于大多数成功的医疗机构来说,利用大数据已经成为提高生产力、提升护理水平、增强竞争力、加快增长和创新的关键策略。为整合医院不同部门或不同生命科学系统的大数据,实现最充分的信息搜索和共享,理想的存储架构必须是一个能够处理块数据、文件和内容的集成系统,而且还要具有大容量和高性能。

    在医院信息化2.0阶段,企业采用HDS的高性能HNAS完全可以解决大数据处理性能方面的问题。至于大数据的深入挖掘和分析则是医院信息化3.0阶段的主要任务。医院信息化3.0的目标是构建完善的区域医疗体系,这在很大程度上还要依赖云计算技术。

数字医疗的三个技术层次

    在医院信息化2.0阶段,“整合”是贯穿始终的一个关键词。从存储的角度可以将医院信息化2.0的目标分解成三个部分——数据存储、数据管理和数据利用,用户可以按阶段分步实施。

    第一阶段,数据存储的目标是为医院打造一个统一的存储平台。这里说的“统一”包括两层含义:第一,将过去分散的信息孤岛通过虚拟化等技术进行有效整合,构成一个统一的存储池,让存储资源的利用率最大化;第二,用一个统一的平台支撑结构化和非结构化数据。基于上述考虑,HDS提出了“用一个平台支持所有类型数据”的理念,并将其付诸实施。

    “HDS整合解决方案的最大优势在于,它是一个集成化的平台,可以支持所有类型的数据,并且实现了存储资源的池化。”于希国表示,“云计算的本质就是实现资源池化。无论是高端的存储系统HDS VSP,还是中高端的HDS HUS系列,都可以帮助用户构建一个统一的存储资源池。HDS的高性能HNAS和HCP归档解决方案都是建立在统一存储资源池之上的数据访问通道。现在,很多医院之所以无法实现资源共享,就是因为它们构建PACS系统时用一套设备,做数据归档时又采用另外一套设备,而这些设备之间是无法互联互通的。”

    从HDS在医疗行业的客户群来看,一些大型的三甲医院通常会采用HDS VSP构建SAN NAS的整合系统,SAN用于HIS等数据库应用系统,而NAS可以处理像PACS数据这样的非结构化数据。一些中小型医院则会采用HDS HUS系列或AMS2000系列。由于传统的存储架构已经无法满足医院的应用需求,中山大学附属第一医院希望通过对数据系统的改造,将HIS、PACS等关键应用系统的数据进行整合并集中存储,同时还要充分利用原有的存储设备,实现投资保护。HDS借助Hitachi Universal Storage Platform VM强大的存储虚拟化能力,不仅帮助中山大学附属第一医院构建起了SAN NAS的整合架构,而且还将原有的其他厂商的存储设备也整合进来,形成了统一的存储资源池,既方便在线扩展,又实现了统一管理和调配。

    第二阶段,实现更高效的数据管理。医院无论规模大小,都需要建立一个统一的存储资源池。在此基础上,医院可以建立一个数据管理层,也就是数据访问的通道。医院的数据可以简单分成两类:一类是PACS类数据,也就是非结构化数据,主要包括图像、文件等;另一类是非PACS类数据,也就是数据库数据,比如HIS系统数据。其实,在建立统一存储池时已经解决了结构化数据的存储问题,对于非结构化数据的存储,则需要像HNAS这样的高性能解决方案。

    PACS数据是最典型的非结构化数据。近几年,随着PACS数据成几何级数增长,传统的PC服务器加中低端磁盘阵列的解决方案已经不能满足数据访问的需求。医生阅片时,系统调用数据的速度越来越慢,数据备份的时间也越来越长。因此,使用专用的高性能文件存储设备替代传统的PC服务器加通用存储设备的方式成了大势所趋。某三甲医院信息科主任告诉记者:“如果不能及早地科学规划数据存储及归档的基础架构,医院的数据将如脱缰的野马,难以驾驭。”

    HDS推出了面向文件和内容服务的解决方案(FCS),可以满足PACS系统的存储及管理需求。FCS主要包括HNAS和HCP。于希国介绍说:“在市场上,通用NAS比比皆是。虽然它可以满足数据共享的需求,但在性能尤其是吞吐量方面比专用NAS略逊一筹。HNAS是一款专用的高性能NAS设备,它采用FPGA可编程控制器,内部包括数量众多的CPU,可以充分满足用户对高带宽的需求。HNAS主要适用于广电行业的音视频以及医疗行业的图像访问等应用。”中山大学附属第一医院采用HNAS后极大地改善了医生的应用体验。以前,医生调取一张CT片可能要几分钟,而现在用了HNAS后,只需几秒钟就可以完成CT片的调取。

    PACS系统的数据量通常是TB级的。PACS系统除了要求存储具有极高的访问性能以外,还要求适时将数据进行分级存储和归档,这样才能简化数据管理,同时降低成本。郑州大学第一附属医院采用HDS的解决方案构建了两地三中心容灾系统,其数据总量达到400~500TB。“对于医院来说,归档的最大好处是可以有效管理历史数据。”于希国举例说,“假如用户有100TB数据,其中80TB是历史数据,如果不进行归档,那么每次进行数据查询时,系统会检索100TB的在线数据,这将直接影响查询性能;如果将80TB的历史数据进行归档,放入近线存储,那么系统在查询数据时只要检索20TB的在线数据即可,从而提高数据查询的效率。 ”

    在HDS现有的客户群中,采用HCP的客户还没有采用HNAS的多,这与目前许多医院的历史数据量不够大有一定关系。另外,HNAS本身也具有自动分层功能,可以把历史数据迁移到低成本的SATA磁盘上,虽然其性能没有专业的归档方案HCP高,但是对于一般的医院来说也够用了。于希国介绍说:“HCP采用基于CDMI(Cloud Data Management Interface)云存储标准的对象型存储方式,当一个文件进入HCP时,HCP会自动产生一个Metadata(元数据),并与这个文件封装在一起作为一个归档目标。元数据就像是书的目录一样,是数据检索、回调的索引和依据。正是因为有了元数据,HCP的查询效率大大提高。”

    第三阶段,数据的利用。像电子病历、个人健康档案等数据都是伴随人一生的。卫生部《医疗机构病历管理规定》中明确规定:门(急)诊病历档案的保存时间,自患者最后一次就诊之日起不少于15年。相关部门之所以要长期保留这些档案数据,是因为这些医疗信息具有再利用的价值。在数据存储和数据管理的基础上,数据利用成为可能。HDS的HCR(Hitachi Clinical Repository)有效利用了归档过程中建立的元数据库,为数据的查询、回调提供了便利。在此基础之上,医院还可以对搜索出的数据进行深度挖掘。”

    于希国介绍说:“HCR是国外的一些医疗行业的软件开发商在我们的HDDS内容检索网关的基础上开发的一套管理软件。如果没有HCR,应用软件开发商就必须做更多的二次开发才能查询和调用数据。HCR在中国还没有推广,究其原因,一方面,大多数中国医院还处于数据存储和管理的阶段,没有太多数据利用方面的需求;另一方面,很多医院的数据积累还没有那么多,不需要对这些数据进行深入挖掘和分析。不过随着医院信息化水平的提升,以及电子病历、个人健康档案的建立,医院在数据挖掘和分析方面会有更多需求。”

驭“数”三建议

    目前,各医院的信息化水平有很大差异。在信息化方面先行一步并且有一定数据积累的医院对信息系统的整合有着迫切的需求。以郑州大学第一附属医院为代表的一些医院已经明确提出了建立全院级整合信息系统的需求。“在医院信息化发展到一定程度时,实现信息系统的整合是必然选择。电子病历系统依托的就是整合、高效的信息基础架构。”于希国表示,“以前,医院的信息化系统是以业务系统为本建立的,现在则以患者的需求为中心,即以人为本建立整合的信息系统,在实现底层IT基础架构整合、资源共享的同时还要实现各应用系统的互联互通。如果没有全院级信息系统的整合,就不可能构建起电子病历系统,也就谈不上高效的数据管理和数据利用。”

    为了更好地帮助医院实现信息系统的整合,于希国提出了以下几点建议。

    第一,从整体拥有成本的角度考虑对医院信息化的投入。医院可以参考HDS提出的存储经济学的理念,正确分析固定资本(CAPEX)和运营成本(OPEX)之间的关系。医院不应单纯看设备的采购成本,而应该将采购成本与设备长期的运维成本结合起来考虑。在医院信息化2.0时代,对信息系统进行大规模整合,初期的设备投资可能会高一些,但是考虑到未来5年的运维成本,其整体拥有成本相对于整合前还是得到了节省。

    第二,企业如果坚持按照医院信息化1.0的思路为不同的应用建立独立的信息系统,从技术上来说也是可行的。但是建立电子病历和实现区域医疗是大势所趋,而实现这一目标的前提就是进行系统整合。系统整合是早晚的事。无论从应用需求还是技术成熟度来衡量,现在都是实现信息系统整合的最佳时机。

    第三,如今,医院CIO的话语权已经得到了增强。医院院长考虑更多的是业务能否安全、平稳运行,而不会注意到应用背后的信息系统的具体情况。CIO的职责之一就是向院长讲明IT的需求,让医院信息化真正变成“一把手”工程,在领导层就得到充分重视和认可,这样才可能不断提升医院信息化的水平。

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2013/0412/article_3631.html
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