基于共享交换云平台的区域基层医疗云总体架构研究

引 言

国家医疗信息化“十二五规划”报告中指出，医疗信息化发展中存在着普遍的问题 ：缺乏顶层设计和信息标准，信息孤岛和信息瓶颈问题突出；医疗服务机构之间总体协同效果差， 信息系统之间缺乏信息共享和业务协作机制 ；医疗机构采用分散式系统建设模式，投资分散、系统质量差、多点维护成本高、建设周期长以及信息准确、安全性能低等一系列问题 [1,2]。因此，建设惠及百姓、服务应用、资源共享、实用互联的区域基层医疗云平台，在“信息互通、资源共享”的基础上实现医疗服务的内容、模式和运行机制的转变，对我国医疗卫生体制改革具有重要的现实意义。本文所提出的基于共享交换云平台的区域基层医疗云总体架构正是在这种需求下提出来的。文中将详细介绍该架构并重点分析共享交换云平台，同时阐述该架构的应用前景。

1 区域基层医疗云总体架构

1.1 总体架构介绍

区域基层医疗云架构分成云基础设施层、专用云资源层、专用云平台层、专用云服务层、云共享交换层、公共云服务云层六层，并以严谨的云计算服务体系、云计算治理体系、云计算标准体系、云计算安全体系为保障。技术架构设计如图 1 所示。

基础设施层对应的是基础设施云化服务平台，平台将服务器、网络、数据库、存储等硬件资源转化为服务，包括创建虚拟机、提供应用容器服务、数据库存储服务等。它用于管理的服务器、存储、网络、数据库等支撑层的底层资源， 实时监控机房动态，实时监控服务器运行情况，包括 CPU、内存、磁盘、网络等重要数据的监控。同时完成虚拟平台创建、回收服务、虚拟环境动态管控服务。

图1 基于共享交换云平台的区域基层医疗云总体架构

专用云资源层指已建、拟建系统的应用服务及数据中心。应用服务包括已建设的及拟建的医疗业务应用系统，以及建设 Office Web 应用平台、即时沟通平台等 ；数据中心包括居民健康档案库、医疗资源信息库、HIS 数据库、PACS 数据库、LIS数据库、EMR 数据库、平台数据库、数据集市等区域医疗所有的数据资源，为将来进行医疗数据的深层次的数据挖掘与分析打下基础，可以为市民、卫生技术人员、医疗卫生机构和政府相关部门深入利用的信息。

专用云平台层是在云资源聚合中间件平台之上对已建、拟建系统的应用资源和数据资源进行抽象、概括、类化以形成各类资源池，例如：展现配件池、应用资源池、数据魔方池、数据服务池、报表服务池、访问用户池、初始代码池等。

专用云服务层是指通过定制、自动为每类用户生成虚拟化、个性化桌面，以形成专用云平台。云端用户经过单点登录后，系统自动感知用户背景和操作系统，智能聚合相应的内容， 并推送到个人桌面，实现信息找人、任务找人的创新模式。同时在云资源整合中间件平台之上，定制各种分析主题和报表， 为领导提供辅助决策，以及满足统计数据上报的要求。

云共享交换层是用来建设区域卫生信息共享交换云，采用云服务目录、云服务总线、数据交换总控、数据交换网关等设备快速构建安全的共享交换云平台。共享交换层是整个医疗云平台的核心层，为医疗机构之间、本系统与上级部门之间、本系统与社保系统之间提供资源服务化共享和数据交换，同时为专用云和公共云之间提供共享服务。

公共云服务层在医疗门户网站群平台之上快速构医疗门户总站及各医院、医疗机构、各专题子站，提供面向市民、卫生技术人员、医疗卫生机构和政府相关部门的信息频道，以形成云格化的公共云，同时还是用户登录至虚拟化个人桌面的入口。其各信息频道内容不仅可以通过网站内容管理系统发布， 而且还可以通过调用挂接到云服务总线上的REST/SOAP服务而获取医疗专用云所将交付的信息内容。

1.2 关键技术

该系统架构严格遵循业界领先的“资源集约化使用和治理”的云计算核心本质，采用“1+N”弹性云计算 / 云服务、SOA/WOA 架构、OSGI 插件架构、分析挖掘、P2P 数据交换、物联网 / 感知计算等技术，确保本项目平台建设的高可用、高扩展、高安全、高性能，为各大医疗机构、健康服务机构、医生和患者提供更好的信息共享和服务。

2 共享交换云平台

区域卫生信息的共享交换涉及到区域内医院、社区卫生服务、疾病预防控制、卫生监督、妇幼保健、卫生管理部门及其他卫生信息相关部门和机构之间的协调和管理。作为一个统一医疗和卫生的信息化平台，一个良好的区域卫生信息化系统的形成必然促进医疗和卫生之间的信息共享和整合，最大程度地促进医疗卫生事业的进步[3]。鉴于我国区域卫生信息共享的发展现状和存在问题，需要构建基于区域的卫生信息共享交换云平台，通过统一的信息网络平台直接进行信息共享与交换，加强各部门上下、左右的业务联系，实现预防保健、医疗服务和卫生管理一体化的卫生数据共享和交换。

区域基层医疗云架构的数据交换共享云平台有数据交换总控设备、云服务总线设备、云资源目录设备和端到端的数据交换网关设备构成。数据交换网关设备内置异构数据桥接器、云服务生成器，不需开发任何接口即可实现异构数据与数据交换网关的桥接，不需任何编码即可实现资源的服务化共享。

2.1 数据交换总控设备

数据交换总控设备是数据交换平台中的总控系统，提供统一配置、统一监控、统一跟踪、统一管理等功能，能够为不同的系统分别提供系统管理、权限管理、定时任务、交换配置、信息统计、订阅分发、数据跟踪等功能。数据交换总控设备支持对采集模式、订阅分发模式、双向同步模式、大数据传输模式、数据对比模式等复杂模式的配置，是共享交换平台的核心枢纽。

2.2 云服务总线设备

云服务总线设备主要解决了云资源共享、云服务整合、异构系统之间互联互通、消息格式繁多难以统一等问题。全面支持非云，云和云端REST 、SOAP 两种样式的共享服务。服务总线提供服务注册、服务响应缓存、服务访问流量控制、服务会话监控和访问日志等全面服务治理功能 ；提供服务层与方法层的细粒度访问控制，提供可靠消息传输保障，以及支持故障转移的端点访问策略，确保服务共享的安全性和可靠性。同时还支持在多个业务领域进行配置、部署和监控。

2.3 云资源目录设备

云资源目录是一款软硬融合一体的云资源目录及云服务治理产品，它主要有资源类化编目、目录版本管理、目录检索功能、目录订阅、效果评论等功能。

资源类化编目是指设备能动态感知云服务总线设备上所有的服务资源，同时支持根据不同的服务资源、在线资源的主题、来源、保密等级和资源访问地址等进行资源的类化编目。目录版本管理能针对目录变更提供目录版本管理，对经过审核后的目录变更内容以多版本的形式存储，目录的变更严格使用权限控制。目录检索功能提供目录资源搜索引擎根据目录的分类和目录信息关键字进行目录的搜索和查询。目录订阅提供ATOM 订阅服务，目录变化后自动将目录发布给订阅者。效果评论提供资源目录使用效果评论功能。目录订阅者可以将服务运行的效果和问题上报到云资源目录平台。

2.4 数据交换网关

云数据交换网关设备是工业级、嵌入式设备，是广域资源共享与数据交换网络中的节点设备，它提供数据交换的各种功能 ：数据交换过程实时监控、数据交换网关配置、数据交换定时任务调度、传输安全管理、数据交换定时任务调度、传输安全管理、数据智能恢复、数据断点续传、数据共享服务生成等功能。数据交换网关中的云服务生成和异构数据桥接器分别用来生成各种服务和不同网络的数据转换盒桥接。

云服务生成器是一款符合SOA 架构思想，用于发布生成并运行基础源 Service 服务的中间件产品。它既是开发工具， 也是容器。异构数据桥接器是一个强大的、灵活的数据提取、转换、推送的工具软件。它提供智能化的桥接适配器，能实现与异构的互联互通“零编码”实现，即配即用。

3 基于共享交换云平台的区域基层医疗云平台的应用前景

基于共享交换云平台的区域基层医疗云平台的建设将医疗信息资源进行集约化的管理和分配，形成了一个自动部署、灵活配置、动态伸缩的台云计算服务，大大降低了运营成本， 提高了服务器等设备的资源利用率，降低了应用部署周期，提高了业务运行的可靠性，形成了面向服务，支持业务的创新云 平台理念，保证了区域内的各医疗服务机构信息系统的可靠性、 统一性、一致性 [4,5]。给居民、医院职工、基层医疗机构带来 了更加便利的服务，在医疗信息化改革中将会有着广泛的应用 前景。

4 结 语

本文提出一种基于共享交换平台的区域基层医疗云的总 体架构作为推进医疗信息化改革的一种新技术，该架构在数 据共享交换云平台的基础之上，将医疗信息资源进行集约化 管理和分配，推动传统医疗“以医院为中心”的建设模式向“以 病人为中心”过渡，提高医疗服务质量，推动医疗云的应用和 发展，为我国区域基层医疗云的建设发展提供强大支撑。