集中与分布相结合是医院数据中心发展方向

随着医院信息化应用向临床业务深入,医院内已经出现众多信息系统,也必然会面临区域医疗信息共享的外部需求和医院临床数据集成的内部需求。医院数据中心是满足这两方面需求的有效解决方案。集成与分布相结合是医院未来数据中心的发展方向。

时光荏苒,我国医院信息化建设已经走过了近三十年发展历程,经历了从单用户应用,到部门级应用和全院级管理信息系统应用三个阶段。在此过程中,医院信息系统从早期以财务、药品和管理为中心的初级应用,发展到今天以患者信息为中心的临床业务支持和电子病历应用。近年来随着新一轮医疗改革的深入,医院信息化从院内应用发展到区域医疗信息化。

医院需要数据中心

数据中心,顾名思义,应当是提供数据服务的中心。

数据中心的建设应当至少有两层含义:一层是数据中心基础设施的建设与管理。包括底层的供电、制冷、网络等机房环境建设以及服务器、存储、备份等设备和机制的建设与管理。其中心目标是安全、可靠、高性能、可管理。主要的技术热点有服务器集群、存储网络、服务器虚拟化、存储虚拟化、备份手段、灾备方案、重复数据删除等等。数据中心基础设施的主角是服务器和存储系统。在这个层面上管理数据中心的目标归结到一点就是安全、可靠。要保证数据中心安全可靠,保证它的性能;第二层是数据服务能力的建设与管理。包括数据集成与融合、数据生命周期管理、数据服务平台等方面的能力建设。其中心目标是数据的可管理、可用性、利用能力。数据中心主要的技术热点有数据抽取(ETL)、数据集市、数据挖掘、数据生命周期管理等等。

首都医科大学附属北京天坛医院信息中心主任王韬对医院数据中心提出了自己的见解:“早期的信息中心只有一台或者几台服务器,数据量也很少,主要参与的是医院收费业务,比较简单;随着医院信息化建设的快速发展,信息化已经深入到医院业务的方方面面,其中包括患者的基本信息、费用信息,以及患者的诊疗信息和医院物流管理信息、成本分析控制信息和绩效管理等信息。其中以患者的诊疗信息最为复杂,有文字、数字、图像、视频、声音等,多种多样。而且医院的临床信息系统也非常复杂,有医嘱系统、医学影像系统、检验报告系统、麻醉监护系统、门急诊输液系统等等,这些系统都需要信息的互联互通,系统需要集成。”

中南大学湘雅二院信息中心主任黄刊迪从多年实践经验角度谈了对医院数据中心的认识:“数据中心是医院信息化建设发展到一定时期的必然产物。随着医院信息化建设向临床专业化方向的深入,医院内部必然会出现众多临床信息系统,也必然会面临区域医疗信息共享的外部需求和医院临床数据集成的内部需求,医院数据中心是满足这两方面需求的唯一解决方案。没有数据中心,电子病历无法保证临床资料的可及性、完整性和归档性,患者在某些科室的检查资料,可能会因为科室机器的关闭或数据迁移而不能在任何时段访问,也难以解决患者资料被检查科室有意或无意修改的问题。”

“随着医院信息化程度的不断提高,建设数据中心很有必要。不过首先要对数据中心概念进行正确理解。目前很多人是侧重于硬件及平台架构建设,认为把全院服务器、交换机、存贮及数据库等统一建设,数据集中存储,就是建数据中心,而对数据的分析、整合、共享等应用缺乏考虑。甚至一些人把网络中心机房建设认为是建数据中心,还不乏此类的文章介绍。此外,还必须认清建数据中心与数据仓库的关系。”福建省立医院信息中心主任张琼瑶表达了自己对数据中心概念的见解。

对于数据中心的概念,武汉同济医院信息中心主任张晓祥认为:“临床数据中心是所有的医疗信息的静态文档存储仓库。它既可以实现患者医学信息纵向的长期保存和管理,又可以实现不同专业、不同系统、不同业务流程中患者相关医学文档和信息横向的抽取、整合和归档。”

联想大客户业务服务器营销经理李亚杰谈了自己对数据中心的理解:“一般情况下,企业业务达到以下两个层面才会建设数据中心:业务逻辑越来越复杂和数据量激增。这种情况下需要通过IT手段简化业务流程,实现对数据的高效利用。随着医院存储电子病历和影像数据量的逐渐增多,数据大集中成为必然趋势。”

英特尔数字企业部客户平台集成专家丁华发表了自己的观点:“对于医院数据中心而言,核心是数据,其建设目标是数据的利用。而软硬件基础设施正是为医院的数据和应用提供支撑服务的。”

医院数据特点

众所周知,医院信息化已步入快速发展期。从过去单一的HIS系统,向临床信息化发展,系统专业性越来越强、分工越来越细,涉及的系统和厂商越来越多,服务器数量急剧增长、数据量越来越大。

当前,医院数据具有异构系统多、数据量大、关联性强、在线时间长等特点。“医院拥有大量异构系统是由医学学科专业分工决定的。现在信息化程度较高的医院都会有几十个开发商的系统在运行,不同系统平台的数据如何集成将成为一个问题;第二个特点是数据量较大,医疗数据从结构化发展到自由文本,比如患者的病历,再到医学影像以及动态影像等等。医院数据量以TB计,总医院仅医学影像数据存储已经达到数百TB,所以医院数据存储量越来越大,由此对数据管理和利用都提出了较高的要求;第三个特点是关联性。医院的一切活动都是围绕患者展开的,‘以患者为中心’体现在医疗服务的全过程中。因此,尽管各个医疗业务系统是异构的,但这些异构系统之间的数据不是孤立的,有着很强的关联性。‘以电子病历为核心’正是诠释了医疗信息关联性,无论是影像、检验、病理、超声、内窥镜,还是手术、急救等产生的数据都是电子病历的组成部分;第四个特点医疗数据保存时间长。”薛万国主任总结道。

IBM系统科技部解决方案销售代表齐昕表示:“现阶段的医院数据中心基本达到了数据逻辑上独立,即数据库服务器和应用服务器分离,数据库服务器向上扩展,应用服务器向外扩展,实现了企业级的存储和信息管理,这种架构消除了资源的争抢,易于实现管理和维护,数据成为医院临床和运营管理资产,但是,数据还没有做到跨应用的整合,不能有效的为医院的运营决策提供支撑。医院的数据特点一是数据量大,大型医院每天可产生超过10G的数据,如果包括2~3个的数据备份,就要存储超过30G的数据。而且大型医疗影像设备产生的数据还会以几何级数增长;二是数据类型复杂,有数字和文字,还有大量的图形和影像等信息;三是既有对安全性、实时性和并发用户数要求很高的HIS数据,也有对安全性和实时性要求相对较低的数字图书等信息。因此,未来的数据中心必须通过高度的虚拟化实现简化,共享和动态调配IT资源,提供面向服务的IT交付。”

丁华指出:“医院的数据主要有系统异构、数据量大、关联性强三大特点。因此,给医院数据的利用和管理带来了很大挑战。此外,医院的数据往往要求保留较长时间,以支撑贯穿患者生命周期的健康服务。”

医疗数据整合与应用

随着医院数据量的日益增加,如何实现数据的整合,更好将数据为临床所用成为医院信息中心主任急需解决的一个难题。

对此,薛万国主任谈了自己的经验:“要把数据中心的数据利用好,首先是建立一个很好的数据存储管理方案。我认为医院将来的数据存储可以采用数据集中和分布相结合的数据平台。所谓集中不是说把服务器集中,而是把数据集中。而所谓数据集中主要是指不要让数据过度分散到各个系统中,然后以HIS系统为基础形成一个中心数据库。实现数据集中后,医院对数据的使用更为方便。在HIS系统内建立一个统一的数据模型,在收集数据的过程中把异构的问题也解决了。在使用数据的过程中只用这个数据库即可。”值得一提的是,并非所有的医疗数据都适合集中,比如影像数据就不必集中起来。总医院的影像中心有多个科室不同的信息系统,薛万国主任在带领团队进行数据集中的过程中,通过影像中心把这些数据收集起来。通过采取集中和分布相结合的数据分布平台,总医院的数据提取更为方便。

黄刊迪主任表示:“医院数据中心的存储模式将由集中式存储向分布式存储和集中式存储相结合的方向发展。数据集中模式具有数据管理方便、访问性能高等优点以及存储空间利用率低、数据源部门不易接受、数据归档效率较低等缺点;分布模式正好与集中模式相反,两者结合实质上就是将数据量小、结构化程度高、格式简单、特别是索引类数据集中存储,将数据量大,结构化程度低、格式复杂,特别是影像数据分散存储。这种方式虽然克服了集成存储和分布存储各自的缺点,但还是存在着数据管理权限过于集中的问题,因为索引数据的集中存储,实质上意味着数据源部门失去了数据的控制权。集中式存储具有集中与分布结合模式的优点,并且克服了数据过度集权的缺陷。”

IBM软件部资深IT经理杨秀合指出:“在医院的信息化过程中,由于系统的特征不同、系统的提供商不同等原因,往往数据分布在不同的系统中,如:HIS、PACS、EMR。就PACS系统而言,出于存取性能的需要,本身就需要分布存储。因此,数据的分布存储是必然的。不过,为了将大量的医疗过程信息作为‘知识资产’进行管理和再利用,有必要围绕患者、以EMR为中心进行集中存储,将诊疗信息(含费用信息)归档后进行集中存放。另一方面,从数据的类型来看,患者的身份信息、系统中的数据字典有必要集中存储。因此,医院信息系统的数据存储平台是一个‘集中与分布相结合’的平台。”

丁华认为对于医院来说,集中与分布相结合是一种较为理想的解决方案。他谈到:“数据平台的建设可以围绕临床服务与医院管理两个主要方向进行。以电子病历为核心载体,来建立患者诊疗数据组织与共享模式。数据存储的建设,则为医院各业务系统的协同、医院管理提供支持。在数据存储的分布方面,物理上应采取集中与分布相结合的方式。建立集中的临床数据存储库是必要的,但是无需在数据平台上复制所有的数据。例如,影像数据等大容量的数据,可以分布存储在原有系统中,并提供调用的方式。”

更好地利用数据服务平台

医院要建立数据利用的服务平台,它能够提供数据的检索服务。“在利用数据服务平台方面,我想到了两个解决办法:一个是做电子病历的浏览服务。因为电子病历浏览相对而言模式较为固定,是以人和以病历为中心去看,将不同来源、不同时间的医疗数据以患者为中心进行组织和展现,只要有了电子病历浏览服务就能解决很多临床上的需要;第二是解决数据的自由检索服务,这必须先实现数据的整合,然后通过整合后的数据库,开发一个自由条件的查询。在医院内科研和管理会对自由检索提出要求,我们正在寻找一些产品支持此项服务能力建设。”薛万国主任介绍道。

黄刊迪主任指出:“建立数据利用服务平台的工作主要有:建立数据中心,集成和整合医院内部各类数据;采取某种安全方便的技术,比如网闸,连通内网和外网;建立门户网站;完成界面集成;建立数据仓库;建设各种主题数据库;培养或引进数据分析人员,需要有比较全面的知识结构和数据分析利用能力;建立健全和落实数据管理制度,技术代替不了管理,管理代替不了激励。在严格管理的基础上,鼓励数据共享和利用;提高认识:数据只有用才知道有没有价值,只有用才知道有没有问题。”

建立历史数据管理机制

在数据中心建立一个很好的历史数据管理机制是非常重要的,因为历史数据管理非常必要。

薛万国主任认为:“要想建立历史数据管理机制,有两条重要途径:第一条途径是把这些数据库里的数据变成文档,使文档变成静态的内容,方便数据迁移。这样它既可以满足临床科室工作人员阅读的需求,也能把数据从数据库内提取出来,从而减轻数据库的负担;第二条途径是建立历史数据库,把所有数据都倒在历史数据库内。”

作为医院的重要信息资源,历史数据具有很高的利用价值,不过利用难度很高。对此,黄刊迪主任认为:“在克服利用困难的前提下,建立合适的历史数据管理体制,是提高历史数据利用率的根本手段。历史管理体制应该鼓励对历史数据的利用,适当放宽历史数据的访问权限,应该鼓励跨学科、跨医疗机构、跨地域的医院历史数据的利用,应该采取适当的激励措施,提高数据源部门共享历史数据的积极性,对数据利用者制定适当收费标准,收入用于维护数据源的不断丰富。历史数据的利用需要严格管理,不能违反各种相关法律。有必要建立专题历史数据库,针对一些专题对原始数据进行适当处理,既可以提高数据安全,也可以提高数据利用的效率和质量。”

医院数据中心面临的挑战

由于医院数据的特点以及未来数据中心的发展趋势,医院数据中心面临着很多有待解决的问题,主要包括机房环境、管理与监控、可靠性保障、备份与恢复、数据管理、用户管理、数据集成、数据服务等。

机房环境管理包括空调的可靠性、供电的可靠性、网络可靠性等。过去的机房放几个机柜绰绰有余,而现在机房由于设备大量增加,设备非常密集,使得剩余空间小,带来的问题就是散热效果差,对空调的可靠性、供电的可靠性等问题提出了较高的要求。

对此,薛万国主任指出:“大量服务器和存储设备给管理与监控带来严峻挑战。医院希望能有集中的管理系统,对整个数据中心进行集中管理,形成主动报警的管理体系,解决诸如数据存储空间监管、CPU性能利用率监管以及多个服务器时钟协调管理等问题。”

数据集成的问题非常复杂,如何将直接异构平台的数据集中在一个平台下是值得深思的问题。比如医院拥有就诊人次和收费情况的数据,而且它们来自不同的系统,如何围绕一个主题对数据做统计分析是数据集成面临的问题。

数据服务也是令很多医院信息中心主任头疼的一个问题。诚然,数据积累的越多是一个财富,如何发挥这个财富的价值则是非常关键的。“如果建立一个数据的利用平台,让临床科室工作人员自己检索数据,则会提高数据的利用价值。”薛万国主任表示。

医院数据中心发展趋势

对于医院数据中心未来将呈现何种发展趋势这个话题,张晓祥主任谈了自己的看法:“现在卫生信息化建设的三大主题是电子病历、数字化医院和区域协同医疗,这些都将推动医疗行业数据中心的建设。医院数据中心将从单个医院医疗信息整合归档存储发展成为区域医疗信息整合归档存储。”

对这个问题,王韬主任认为:“各个系统之间数据库类型可能不一样,很多数据和信息的交换标准还没有明确,因此,对一个大型的医院数据中心,它的管理难度很大。医疗信息系统有自己的特点,对于门急诊系统来说,稳定可靠最重要,不能出问题。而且,一旦出问题以后,如何在10分钟以内提供应急方案非常重要。随着卫生部电子病历规范的出台,电子医疗文档在医院将越来越普及,除了采用CA认证、数字签名、修改记录、查询使用追踪等技术外,如何有效的保障医疗文档和数据本身的安全也很重要,天坛医院的数据都至少保留三个备份,并且在不同的办公楼。这些数据不仅要有技术的备份,同时也要在管理机制上建立完善的制度,安排专职工程师每天进行巡检,而且主任还要监督,抽查。信息的加工和利用是信息化管理的高级阶段。信息中心不仅是采集和存储数据,还要积极开发和利用数据为医院的管理和决策提供支持,目前天坛医院信息中心每年都有专题信息分析报告提供给医院管理层,就医院运行管理中的各种问题,提供分析意见和改进措施。”

上世纪九十年代中期开始,医院信息化建设更多的是指一体化集成,即一个软件开发商。对此,薛万国主任谈道:“当时的想法是希望医院的管理、临床等系统通过一个系统平台支持医院的日常运行。不过随着信息化的发展,我们发现对医疗卫生信息化的需求越来越细。临床系统只解决医生下医嘱的问题还不够,我们要把检验、影像包括进来。不过,将检验包括进来之后我们发现检验还有很多细节问题没有囊括。再比如医学影像,PACS把放射科影像管理起来之后,医学影像还有更多细分领域,如核医学影像、导管影像管理。总之,医院信息系统发展带来的问题是业务领域越来越细分,越来越专业。在这样的背景下,这些专业的信息系统不可能由一家厂商全部承担。每一个专业系统都有包括服务器在内的自己的平台。最早,医院使用几台服务器就够了,现在很多医院的服务器多达几十台,如我们医院现在共有80台服务器在同时工作。服务器数量的增长带来了基础设施管理的问题,并使数据的利用越来越困难。因为这些系统都是异构的,各个系统平台五花八门。诸如此类问题越来越多,越来越严重。”

要想解决医院面临的这一难题,数据中心采取合适的架构至关重要,集中与分布相结合的数据中心平台成为未来医院数据中心发展方向。

黄刊迪主任介绍道:“当前,一些大医院的医技科室,有自己的数据服务器,存储了不需的临床科研数据,也存储了需要的临床诊疗数据。集中存储模式要求将需要的数据存储到数据中心,而将不需的数据存储在科室自己的服务器上,这种方式的缺陷在于:一是两类数据的界限不很确定,容易导致数据管理混乱;二是影像数据所需空间大,保存多个备份,总体存储效率过低。数据集中模式并不将数据集中存储,而是分布在原系统的数据服务器上,可以节省存储空间,更能确保数据源部门对数据共享有足够的控制权限,从而提高数据共享的范围和程度。虚拟化技术是当前IT发展的重要趋势,在医院数据中心建设上,虚拟化技术可能从根本上改变数据库服务器总是专用的现况,影响可能的服务器备份方式和数据存储架构。随着虚拟化技术的实现,医院可能只有逻辑上的数据存储中心,管理员并不需要知道数据到底存储在医院内部还是外部的哪个服务器上,数据管理方式也许会变得更容易、更透明和更方便,数据也许更安全。”