◆李克潮

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醫(yī)療大數(shù)據(jù)下智能信息監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

◆李克潮

（廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院計(jì)算機(jī)中心 廣西 530011）

醫(yī)療機(jī)構(gòu)日常門急診、住院、檢查等運(yùn)作過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生文本、影像、視頻等類型的醫(yī)療大數(shù)據(jù)。這些醫(yī)療大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸，依賴安全、穩(wěn)定的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)。文章以某三甲醫(yī)院為例，探討醫(yī)療大數(shù)據(jù)下，應(yīng)用智能信息監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)服務(wù)器的內(nèi)存、CPU、健康度、繁忙度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的輪詢時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、VLAN等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)監(jiān)控，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，便于維護(hù)人員在問(wèn)題變得復(fù)雜之前得到遏制，保證醫(yī)療大數(shù)據(jù)的安全、信息系統(tǒng)的正常運(yùn)維。

醫(yī)療大數(shù)據(jù)；信息系統(tǒng)；服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控系統(tǒng)

0 前言

伴隨著人口的不斷增長(zhǎng)、人們對(duì)健康衛(wèi)生的重視，醫(yī)療機(jī)構(gòu)病人數(shù)逐年遞增。另外，為適應(yīng)信息化的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)在其日常運(yùn)作過(guò)程中，門急診、檢驗(yàn)、檢查、住院等采用的信息系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備，會(huì)生成檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、電子病歷數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)、病理數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)由文本、影像、視頻、音頻等組成，并隨著人數(shù)的增長(zhǎng)其容量有不斷激增的趨勢(shì)。以一個(gè)病人為例，其檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和電子病歷一般不超過(guò)1M。但檢查和病理生成醫(yī)學(xué)影像，每位病人的每張醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)容量大約為1GB，每位病人每次生成2GB至3GB的數(shù)據(jù)。一家三甲醫(yī)院，每年將生成大約上千TB的數(shù)據(jù)[1-2]。這些數(shù)據(jù)除了容量大（Volume），還具有變化速度快（Velocity）、多樣性（Variety）、高價(jià)值（Value）、真實(shí)性（Veracity）、隱私性（Privacy）、不完整性（imperfecty）等的特征。這些數(shù)據(jù)就是醫(yī)療大數(shù)據(jù)（Medical big data）[3-5]。

1 醫(yī)院信息系統(tǒng)

醫(yī)療大數(shù)據(jù)來(lái)源于成千上萬(wàn)的病人病史、藥品信息。這些數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理和分析，由如表1所示的醫(yī)院眾多信息系統(tǒng)產(chǎn)生。

表1 醫(yī)院信息系統(tǒng)

通過(guò)挖掘醫(yī)療樣本數(shù)據(jù)，對(duì)病人進(jìn)行分類、建立各種疾病之間的關(guān)聯(lián)，醫(yī)務(wù)人員可以得到類似癥狀病人的治療方法，探索藥物的不良反應(yīng)，分析病種與地區(qū)的關(guān)系，為診療及科研提供服務(wù)。因此，醫(yī)療大數(shù)據(jù)具有極高的應(yīng)用價(jià)值和及其重要的作用。

然而，醫(yī)療大數(shù)據(jù)本身具有脆弱性和安全隱患，信息系統(tǒng)容易受到病毒、人為等的破壞，服務(wù)器硬件壽命有限、存儲(chǔ)空間有限。數(shù)據(jù)傳輸依賴穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)[6-7]，隨著醫(yī)療機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)數(shù)量的不斷增加，為使網(wǎng)絡(luò)工程師能及時(shí)準(zhǔn)確的掌握其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障采取措施，保證醫(yī)療大數(shù)據(jù)的正常通訊，廣西某三甲醫(yī)院應(yīng)用智能信息監(jiān)控系統(tǒng)，來(lái)自動(dòng)監(jiān)控醫(yī)療大數(shù)據(jù)下的信息系統(tǒng)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)資源。

2 智能信息監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 信息系統(tǒng)服務(wù)器監(jiān)控

隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，需要服務(wù)器在高負(fù)荷下處理大數(shù)據(jù)量的病人信息，服務(wù)器的問(wèn)題變得越來(lái)越多。另外，醫(yī)院信息化的發(fā)展，導(dǎo)致醫(yī)院信息系統(tǒng)不斷增多，信息系統(tǒng)的服務(wù)器也相應(yīng)增加。這導(dǎo)致傳統(tǒng)人工管理服務(wù)器的方式，需要投入更多的工程師，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器問(wèn)題的實(shí)時(shí)性也不強(qiáng)。一旦醫(yī)院的服務(wù)器發(fā)生故障，病人可能錯(cuò)過(guò)最佳的電子單檢查、開電子處方時(shí)間，甚至是錯(cuò)過(guò)最佳的治療時(shí)期、導(dǎo)致醫(yī)療糾紛。

因此，某三甲醫(yī)院，利用智能信息監(jiān)控系統(tǒng)，自動(dòng)監(jiān)控信息系統(tǒng)的服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置定時(shí)自動(dòng)收集、分析服務(wù)器數(shù)據(jù)的時(shí)間，設(shè)置監(jiān)控指標(biāo)、報(bào)警，進(jìn)行數(shù)據(jù)分解、預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間可能的問(wèn)題。從而讓工程師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)處理，具有節(jié)約人力的作用。

本智能監(jiān)控系統(tǒng)獲取服務(wù)器的信息、監(jiān)控指標(biāo)、具有的功能為：

（1）服務(wù)器的信息：IP地址、名稱、用戶名、密碼、監(jiān)控的端口、輪詢間隔、聯(lián)系人、是否使用模板、是否允許下載文件、是否應(yīng)用探測(cè)、APM服務(wù)器。

（2）設(shè)置參數(shù)：優(yōu)先級(jí)、聯(lián)系人、拓?fù)?、閾值配置、?quán)重分配、修改、刪除。閾值配置包括：閾值條件、是否啟用、觸發(fā)頻率。存儲(chǔ)參數(shù)包括：轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)量、轉(zhuǎn)儲(chǔ)時(shí)間、轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件類型、轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件保存路徑、保存天數(shù)、配置日志。

（3）設(shè)備配置：包括最近一次備份配置時(shí)間、自動(dòng)備份配置文件周期、最近一次備份的配置文件、當(dāng)前使用的版本、部署設(shè)備配置、回復(fù)配置、上傳配置。

（4）警告信息：名稱、級(jí)別、時(shí)間、來(lái)源、類型、恢復(fù)狀態(tài)、確認(rèn)狀態(tài)、原因、修復(fù)建議、設(shè)備地址、恢復(fù)時(shí)間、分析報(bào)告。例如，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)某服務(wù)器的分析報(bào)告，如圖1所示。

圖1 分析報(bào)告圖

（5）監(jiān)控服務(wù)器的指標(biāo)：磁盤、內(nèi)存、CPU、可用度、健康度、繁忙度、吞吐量、網(wǎng)絡(luò)接口、進(jìn)程、事件。其中，磁盤包括利用率、已用空間、空閑空間、I/O讀速率、I/O寫速率、I/O讀寫速率?？捎枚劝ǎ悍?wù)器主機(jī)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)接口包括接口名、帶寬、接收速率、發(fā)送速率、輸入錯(cuò)誤包速率、輸出錯(cuò)誤包速率。監(jiān)控的指標(biāo)可用圖、表的形式展示出來(lái)。例如，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)某服務(wù)器的CPU利用率監(jiān)控，如圖2所示。

圖2 CPU利用率圖

（6）具有在Linux、Unix、server 2003等系統(tǒng)平臺(tái)上，監(jiān)控Oracle、Mssql、mysql等數(shù)據(jù)庫(kù)，并自動(dòng)發(fā)現(xiàn)各種軟硬件資源。

（7）自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)服務(wù)器的監(jiān)控，要有準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，便于醫(yī)院工程師能對(duì)警告、問(wèn)題進(jìn)行處理。并且，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控不會(huì)占用服務(wù)器太多的資源，在醫(yī)院服務(wù)器數(shù)量逐年遞增下監(jiān)控系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。

（8）具有設(shè)置用戶安全訪問(wèn)監(jiān)控系統(tǒng)、服務(wù)器的等級(jí)權(quán)限功能，防止非法授權(quán)訪問(wèn)、防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，保護(hù)服務(wù)器醫(yī)療大數(shù)據(jù)的隱私性、完整性。

2.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

醫(yī)療大數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定的傳輸，依賴網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及傳輸介質(zhì)的正常運(yùn)行。隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展、醫(yī)院面積的擴(kuò)建，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯得日益復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備激增。為減輕網(wǎng)絡(luò)工程師的工作負(fù)擔(dān)、保證醫(yī)療大數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)下正常通訊、減小網(wǎng)絡(luò)故障帶來(lái)的醫(yī)院損失，需要對(duì)醫(yī)院的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。

某醫(yī)院對(duì)整個(gè)醫(yī)院內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，監(jiān)控的部分網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

智能監(jiān)控系統(tǒng)獲取網(wǎng)絡(luò)資源的信息、具有的功能、監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)：

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息：設(shè)備名稱、制造商、硬件版本、軟件版本、投入使用時(shí)間、維保到期時(shí)間、狀態(tài)、IP地址、掩碼、聯(lián)系人、sysOID、型號(hào)、類型、登錄方式、接口數(shù)量等。而類型又分為路由器、交換機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)等，登錄方式分為Telnet、SSH、無(wú)，接口詳細(xì)信息包括接口狀態(tài)、描述、別名、最后改變時(shí)間、光/電口、接口IP、連接類型、索引、速率、物理地址、雙工模式。

（2）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)視的指標(biāo)：標(biāo)簽、IP地址/掩碼、位置、狀態(tài)、名稱、制造商、運(yùn)行時(shí)間、最后輪詢時(shí)間、未恢復(fù)警告、內(nèi)存利用率（%）、CUP利用率（%）、設(shè)備響應(yīng)時(shí)間（ms）、設(shè)備不可達(dá)比例（%）。并且，內(nèi)存利用率（%）、CUP利用率（%）、設(shè)備響應(yīng)時(shí)間（ms）、設(shè)備不可達(dá)比例（%）用二維坐標(biāo)圖表顯示，可查詢一段時(shí)間內(nèi)的平均值、最大值、最小值。例如，某網(wǎng)管交換機(jī)某周的設(shè)備響應(yīng)時(shí)間如圖4所示。

圖4 設(shè)備響應(yīng)時(shí)間圖

（3）告警：包括告警名稱、級(jí)別、開始和結(jié)束時(shí)間、來(lái)源、類型、告警接口、恢復(fù)狀態(tài)、確認(rèn)狀態(tài)、分析報(bào)告、詳細(xì)信息、告警原因、修復(fù)建議、負(fù)責(zé)部門、告警參數(shù)（如：刷新時(shí)間間隔）。級(jí)別分為：次要、重要、緊急。還可統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間警告數(shù)量，查詢一段時(shí)間內(nèi)某設(shè)備、級(jí)別、類型狀態(tài)的警告。

（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的備份：包含最近一次備份時(shí)間、自動(dòng)備份周期、最近一次備份啟動(dòng)和運(yùn)行的配置文件，并且可保存最近一次備份啟動(dòng)和運(yùn)行的配置文件。

（5）鏈路信息：名稱、類型、左右接口描述及別名、左右接口VLAN類型及Allowed VLAN、帶寬。

（6）VLAN信息：VLAN ID、名稱、狀態(tài)、允許通過(guò)的端口列表、虛端口，端口類型Access、Trunk、Hybrid。

（7）對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)DNS、HTTP、FTP、Telnet、SMTP及P0P3進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)置協(xié)議MSTP的狀態(tài)、類型、網(wǎng)橋、最大條數(shù)、恢復(fù)級(jí)別，設(shè)置協(xié)議IGMP Snooping的狀態(tài)、路由端口老化時(shí)間、響應(yīng)查詢時(shí)間、主機(jī)端口老化時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)療大數(shù)據(jù)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)。自某三甲醫(yī)院的智能信息監(jiān)控系統(tǒng)上線以來(lái)，通過(guò)對(duì)醫(yī)療大數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)、預(yù)測(cè)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，使得計(jì)算機(jī)維護(hù)人員在問(wèn)題變得嚴(yán)重之前解決問(wèn)題，保證醫(yī)療機(jī)構(gòu)日常工作的正常運(yùn)作。同時(shí)，智能信息系統(tǒng)的監(jiān)控使得安全、完整的醫(yī)療大數(shù)據(jù)可為醫(yī)療機(jī)構(gòu)的高層用于處理及分析，為醫(yī)療決策過(guò)程提供科學(xué)、精準(zhǔn)的依據(jù)，也可被醫(yī)務(wù)人員挖掘，進(jìn)行醫(yī)療診斷、臨床科研。

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