李文健，高勇

青島市膠州中心醫(yī)院信息科，山東膠州266300

大中型醫(yī)療單位高效信息化環(huán)境的構(gòu)建

李文健，高勇

青島市膠州中心醫(yī)院信息科，山東膠州266300

某醫(yī)療單位原服務器集群和主干網(wǎng)環(huán)境因使用時間長、應用頻率高而頻繁出現(xiàn)故障。為改善網(wǎng)絡運行環(huán)境和方便病人縮短病人就診時間，該院決定建設新型信息化綜合處理平臺。為使醫(yī)院信息化軟件在新平臺環(huán)境中得到高效利用并對節(jié)余資源作持續(xù)性、可拓展化應用管理，信息化綜合處理平臺在搭建過程中應用了虛擬化、高速光纖主干網(wǎng)等先進技術(shù)；通過對實際運行狀態(tài)下的隨機結(jié)果進行抽樣，評測結(jié)果非常理想，完全能夠勝任大型醫(yī)療集團高效高速信息化處理工作的目標。

服務器集群；虛擬化；高速主干網(wǎng)；高效信息化平臺；醫(yī)療行業(yè)；IBM X3650

在當今世界環(huán)境下，醫(yī)療行業(yè)服務的信息化是國際發(fā)展大趨勢，隨著IT業(yè)信息化技術(shù)的快速發(fā)展，信息化技術(shù)對醫(yī)療行業(yè)的影響也在不斷加深，新信息化技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)不斷融合，傳統(tǒng)的、單純的醫(yī)療行為正在發(fā)生翻天覆地的變化。信息化技術(shù)平臺與醫(yī)療行業(yè)的業(yè)務行為的深層次結(jié)合正在成為國內(nèi)醫(yī)院尤其是大中型醫(yī)院信息化發(fā)展的新方向，大中型醫(yī)療單位構(gòu)建一個適用于該單位的高效高速、穩(wěn)定安全的信息化應用環(huán)境就成為了首要任務。

1 醫(yī)療行業(yè)信息化在國際和國內(nèi)的應用現(xiàn)狀

醫(yī)療行業(yè)信息化就是指利用電腦與網(wǎng)絡信息傳輸技術(shù)對醫(yī)療電子數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行查詢、交互、存儲、應用等一系列相關行為的概括。按目前國際通行的醫(yī)療系統(tǒng)信息化標準劃分，醫(yī)療信息化系統(tǒng)可以歸結(jié)為三類：醫(yī)院信息管理系統(tǒng)、臨床信息管理系統(tǒng)、公共衛(wèi)生信息化系統(tǒng)。

1.1 醫(yī)療行業(yè)信息化在國外的發(fā)展

國外醫(yī)療行業(yè)信息化建設早已走出了開發(fā)建設的初級階段，步入了高速發(fā)展的時期，其相關技術(shù)都已經(jīng)形成了統(tǒng)一的國際化標準。以美國為代表的醫(yī)療行業(yè)自1987年就開始了對“衛(wèi)生信息傳輸標準”這一重要行業(yè)技術(shù)的開發(fā)和推廣，通過建立一系列立法，推動醫(yī)療機構(gòu)盡快走入了信息化時代。自2010年后，美國的醫(yī)療服務信息化行業(yè)呈現(xiàn)出了爆發(fā)式發(fā)展，以谷歌為首的IT行業(yè)開始跟美國的醫(yī)療中心聯(lián)手為上百萬名的社區(qū)病人建立了電子檔案，對病人的健康狀況進行監(jiān)控，并可在遠程醫(yī)療系統(tǒng)下對異地病人進行遠程會診，甚至可以通過網(wǎng)絡為遠在異地的病人進行手術(shù)。

1.2 醫(yī)療行業(yè)信息化在國內(nèi)的發(fā)展

經(jīng)過最近十幾年的不斷普及，我國目前絕大多數(shù)醫(yī)院已經(jīng)擺脫了紙張記帳的時代，開始邁進了醫(yī)療信息數(shù)字化時代。但應該看到的是還有相當一部分的醫(yī)療團體處于信息化管理系統(tǒng)建設的初級階段，所實現(xiàn)的功能也還僅僅局限于劃價收費和財務記帳系統(tǒng)。我國目前醫(yī)療行業(yè)的信息化建設投入程度相對于國外醫(yī)療行業(yè)來說還處于較低的水平：國內(nèi)醫(yī)療行業(yè)每年對信息化建設的投入規(guī)模約占衛(wèi)生機構(gòu)支出的0.8%左右，而發(fā)達國家的同期投入則達到了3%～5%的水平。因此，我國醫(yī)療信息化的未來發(fā)展存在廣闊空間。

2 應用實例

某醫(yī)療單位使用的醫(yī)院信息化管理平臺是在2003年開始建設并實施的，已使用了11年之久。期間雖經(jīng)多次升級改造仍因使用年限長、應用頻率高而頻繁出現(xiàn)故障，無法完全滿足現(xiàn)階段醫(yī)院信息化的整體要求。為改善這種情況，自2013年6月起醫(yī)院決定構(gòu)建一個以提高信息綜合處理能力為主要目的的高效高速醫(yī)療信息化綜合平臺。

2.1 服務器集群的建設

任何一種信息化綜合平臺的處理能力都以服務器集群的運算效能為主要體現(xiàn)。在整體規(guī)則設計階段，針對服務器集群的高運算速度、高穩(wěn)定性要求選取了高性能CPU及大容量內(nèi)存的機架式服務器組成虛擬化集群，這樣既可以保證應用的穩(wěn)定，同時也保證了使用中的順暢。通過對醫(yī)院日常業(yè)務的應用分析，集群在實施中將服務器分為：應用服務器部分和數(shù)據(jù)庫服務器部分兩類。

應用服務器部分設計為采用IBM X3650兩路機架式服務器，每臺服務器配置兩顆Intel至強E5系列CPU，兩塊熱插拔硬盤做Raid1保障數(shù)據(jù)安全，同時配備高性能的DDR3內(nèi)存。除此之外，每臺機架式服務器本身還配備兩個千兆PCI-E自適應網(wǎng)卡，支持網(wǎng)卡冗余、負載均衡，從網(wǎng)絡鏈路上為使用者提供了最好的I/O性能。數(shù)據(jù)庫服務器部分設計為使用IBM X3850四路機架式服務器，每臺服務器配置四顆Intel至強E7系列CPU，配合大容量的內(nèi)存，完全可以滿足數(shù)據(jù)庫的要求，在性能上四路服務器處理能力遠高于兩路服務器，擴展性也得到了充分保障，可以保證在未來幾年里因醫(yī)院業(yè)務增長服務器也能根據(jù)需要得到升級。

2.2 高速主干網(wǎng)絡的建設

在服務器集群建設的同時，醫(yī)院也開始對主干傳輸網(wǎng)絡進行了重新規(guī)劃和布設。網(wǎng)絡作為信息化建設的基礎，其重要性不言而喻，建設一個高效穩(wěn)定的網(wǎng)絡，是提供優(yōu)質(zhì)服務的保證。從國際區(qū)域主干網(wǎng)設計的前瞻性和先進性角度考慮，選擇利用業(yè)界目前最新最快的10Gb光纖網(wǎng)和萬兆核心交換機所組成的主干網(wǎng)構(gòu)架這種技術(shù)思路，在性能上可給予系統(tǒng)最強的保障。

由于醫(yī)療行業(yè)的特殊性，各客戶終端需要和服務器集群之間保持實時通訊并產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)交換，對主干網(wǎng)的穩(wěn)定性及傳輸速率有較高要求；做為整個網(wǎng)絡的核心配置，選對一款數(shù)據(jù)處理能力高并運行穩(wěn)定的核心交換機就顯得非常重要。經(jīng)過研究對比決定使用模塊化的萬兆高性能H3C S10508-V交換機做為網(wǎng)絡的核心交換機使用。

萬兆以太網(wǎng)技術(shù)作為千兆以太網(wǎng)的技術(shù)升級版本，不再是以單純的提高傳輸速度作為技術(shù)目標，它第一次提出了萬兆廣域以太網(wǎng)這個新的概念，同時也首次實現(xiàn)了公網(wǎng)與私網(wǎng)的融合；該款H3C萬兆以太網(wǎng)交換機除了在以往千兆以太網(wǎng)交換機技術(shù)的基礎上完整的支持1 000 G接口模塊，更是使用了全新的系統(tǒng)內(nèi)核設計，對交換機的體系結(jié)構(gòu)做出了相應調(diào)整；通過對OSI網(wǎng)絡模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的技術(shù)更新實現(xiàn)了有效的帶寬管理，特別是對下一代網(wǎng)絡技術(shù)IPv6協(xié)議的支持更是做到了前瞻性的技術(shù)擴展。

在高速主干網(wǎng)的建設中，對全院范圍內(nèi)的各主要樓宇建筑間均重新布設了10 G傳輸能力的光纖線纜，樓層間采用了HUAWEI Quidway S23千兆交換機進行桌面中繼，達到了主干網(wǎng)萬兆傳輸、樓層網(wǎng)千兆到桌面的傳輸速度。PACS醫(yī)學影像閱片系統(tǒng)也在此基礎上得以實施上線，為醫(yī)院的信息化建設增添了新亮點。

2.3 存儲系統(tǒng)的建設

醫(yī)療數(shù)據(jù)的存儲和安全是所有醫(yī)療信息化環(huán)節(jié)中最為重要的一個環(huán)節(jié)，在對這一環(huán)節(jié)的建設中，醫(yī)院使用了EMC光纖存儲系統(tǒng)。該套光纖存儲系統(tǒng)可將龐大的數(shù)據(jù)資源集中存放在專業(yè)的SAN網(wǎng)絡中，在實際應用中還具有即時擴展容量、數(shù)據(jù)存儲性能高、可用性高、管理方便等諸多優(yōu)點。

在對存儲設備的選擇中，考慮到因業(yè)務數(shù)據(jù)庫需要對大量數(shù)據(jù)進行隨機插入、更改、刪除等OLTP操作以及需要對全表進行查詢、分析等READ操作；而資源服務器則需要大并發(fā)量的數(shù)據(jù)共享訪問操作，這就要求存儲系統(tǒng)具有極高的IO事務處理能力（IOPS不低于400,000）以及硬盤高速讀寫性能(傳輸率不低于1 600 MB/s)。為了提升主機系統(tǒng)I/O數(shù)據(jù)的吞吐能力，實際應用中使用了8Gb光纖鏈路的高性能磁盤陣列柜，配置雙冗余控制器，實現(xiàn)了負載均衡和故障切換。光纖通道磁盤陣列相對于半光纖磁盤陣列或SCSI陣列，一方面具有極高的性能，另一方面其穩(wěn)定性也非常出色，且光纖磁盤陣列采用串行傳輸總線，抗外部信號干擾的能力很強，具有近乎無限的擴展能力。

同時配置了同步復制軟件，可以實現(xiàn)兩臺存儲之間的數(shù)據(jù)鏡像功能，同步復制技術(shù)是最高級的數(shù)據(jù)備份技術(shù)，兩臺存儲中的數(shù)據(jù)可以保證幾乎完全一致，誤差僅為分鐘級，甚至秒級，實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)的高可用性。

2.4 服務器集群虛擬化管理技術(shù)的應用

2.4.1 什么是虛擬化技術(shù)、常見的虛擬化系統(tǒng)有哪些虛擬化技術(shù)是指將一臺或多臺服務器的物理資源（physical resource）置換為邏輯資源（logical resource），通過配置資源的優(yōu)先級別，即時的將服務器邏輯資源分配給最需要它們的工作應用載荷來提高效率，進而降低為每個工作量最大峰值載荷而準備的資源。

當前主流的虛擬化技術(shù)均可支持用戶為虛擬機提取和劃分硬件資源，并在多個操作系統(tǒng)環(huán)境中進行分配，在不同虛擬機之間實現(xiàn)徹底隔離，并為每個虛擬機提供卓越性能，同時確保整個平臺的出色可用性、可靠性和安全性。目前業(yè)界較為流行的虛擬化產(chǎn)品主要包括VMware的vSphere、Citrix的XenServer、微軟Windows Server2008Hyper-V和甲骨文的OracleVM。其中VMwar的vSphere是VMware公司的一款云操作系統(tǒng)產(chǎn)品，是x86平臺上市場占有率最高的虛擬化產(chǎn)品[1]。

2.4.2 部署VMware vSphere虛擬化系統(tǒng)經(jīng)過對各虛擬化系統(tǒng)的分析比較，最終決定采用VMware的vSphere虛擬化系統(tǒng)來對新服務器集群進行部置操作。按服務器集群順序分別對各workstation端服務器安裝ESX主機并安裝vCenter服務器；分別對各ESX主機及vCenter服務器進行逐級逐項配置操作；完成創(chuàng)建虛擬機服務器、配置網(wǎng)卡及虛擬交換機等網(wǎng)絡組件；設置服務器虛擬硬盤存儲；群集完成配置后將ESX主機拖入群集下即完成對整個虛擬化系統(tǒng)的部署。

VMware vSphere虛擬化系統(tǒng)實施后達到了利用最簡便的管理辦法和最少的資本投入即可為使用它的用戶提供最安全的業(yè)務保障功能。

3 高效信息化環(huán)境未來應用前景的展望

最近幾年來，隨著移動醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)采集、云計算、病人床邊系統(tǒng)、遠程診療系統(tǒng)、智能化醫(yī)療儀器等大量新技術(shù)的出現(xiàn)和普及，傳統(tǒng)觀念的醫(yī)療行業(yè)工作模式正在發(fā)生巨大的變化，這些全新的觀念拓寬了醫(yī)療行業(yè)信息化的應用空間。

移動醫(yī)療通過無線局域網(wǎng)技術(shù)能夠幫助醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)實現(xiàn)醫(yī)療設備、醫(yī)療信息的高度共享和有效利用，從而達到提高效率、節(jié)省人手和提高醫(yī)療服務質(zhì)量的目的。醫(yī)生可以方便、自由地將電腦在病區(qū)間移動，通過無線設備迅速地掃描病人的條碼，可以方便地調(diào)出患者的電子病歷、快速掌握病人全部信息，方便醫(yī)生根據(jù)病情變化及時開出檢查、檢驗、治療和其他醫(yī)囑；避免了查房后再次轉(zhuǎn)抄醫(yī)囑或憑記憶補開醫(yī)囑、記錄病程，造成重復工作甚至錯誤情況發(fā)生。結(jié)合臨床用藥知識庫，藥物配伍禁忌報警系統(tǒng)，醫(yī)生在病人床邊就能及時修正醫(yī)囑，并采用合理用藥對其進行治療，最大限度地避免了錯誤的發(fā)生?？梢灶A見隨著無線網(wǎng)絡技術(shù)的更加成熟，產(chǎn)品性能的更加穩(wěn)定，移動醫(yī)療技術(shù)在醫(yī)院信息化的發(fā)展將會有更好的前景[2]。

4 結(jié)語

高速信息化綜合處理平臺在某醫(yī)療單位實施完成后，信息化管理部門在全院范圍內(nèi)按實際應用進行了綜合評測。經(jīng)過與前期細致的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：網(wǎng)絡環(huán)境性能提升約25%、系統(tǒng)綜合故障率下降了95%、醫(yī)療效率平均提升了約3.5%、科室工作效率提升了約9.2%，在為醫(yī)院節(jié)省了大量的工作時間的同時病人平均就醫(yī)時間縮短了約23%，病人節(jié)省了大量的等待時間，滿意率也在不斷攀升。而通過應用服務器集群虛擬化技術(shù)后使得之前處于閑置運行中的服務器資源得到了飽和式利用，這些閑置資源的使用價值無形中提升了1倍以上，這就意味著醫(yī)院未來可大幅減少硬件資源的投入費用；而利用其強大的DRS（分布式資源調(diào)度）技術(shù)也使得該醫(yī)院不必因為實施新業(yè)務系統(tǒng)而再次購置價格不菲的服務器設備，縮減了對信息化平臺基礎設施的重復投資；同時也降低了用于維護信息化平臺硬件基礎設施方面的資金、人力、技術(shù)資源，為該院節(jié)省了大批可用資金。

相比往年同期，該院的收益在原來的基礎上也有所增長，這也從側(cè)面說明了新建設的高速高效信息化綜合處理平臺在各類大中型醫(yī)療集團運營過程中所起到的關鍵性作用。

[1]潘欣.服務器虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2013（1）:184-185.

[2]丁斌，劉華杰.無線網(wǎng)絡在醫(yī)院信息化的前景分析[J].中小企業(yè)管理與科技，2009（12）：244.

Building Efficient Information Environment of Large and Medium-sized Medical Unit

LI Wen-jian，GAO Yong
Department of Information,the Central Hospital of Qingdao City,Jiaozhou,Shandong Province，266300 China

A medical treatment unit server cluster and backbone environment fault occurs frequently due to its long time and high frequency use.In order to improve the network running environment and shortening the time of patients,the hospital decided to build new information processing platform.In order to make the hospital informatization software efficient utilization in the new platform environment as well as saving resources and the sustainable,advanced technologies such as virtualization,high-speed fiber optic backbone were introduced during processing platform.For actual operation under the condition of random sampling, testing result is very ideal,completely can be competent the goal of highly efficient large medical group,high speed information processing.

Server cluster；virtualization；High speed backbone；Efficient information platform；The health care industry；IBM X3650；H3C S10508-V

R197.34

A

1672-5654（2015）03（c）-0086-03

2014-12-26）

李文健（1977-），男，山東濰坊人，本科，助理工程師，主要從事計算機網(wǎng)絡及計算機軟硬件維修維護方向的研究工作。

高勇（1975-），男，山東膠州人，本科，工程師，主要從事計算機網(wǎng)絡應用方向的研究工作。