虛擬技術(shù)在醫(yī)院信息化中的研究與應(yīng)用

閆明

【摘 要】虛擬技術(shù)是實(shí)現(xiàn)資源自動(dòng)化分配的理想工具。利用虛擬技術(shù)不需要耗費(fèi)巨資建立數(shù)據(jù)中心，就可實(shí)現(xiàn)異地備份。虛擬技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)院，有助于解決不同運(yùn)行環(huán)境、供應(yīng)商等信息整合與管理的問題。技術(shù)機(jī)制能實(shí)現(xiàn)物理硬件與應(yīng)用軟件的獨(dú)立，并能允許不同的操作系統(tǒng)在同一個(gè)物理機(jī)上并用。醫(yī)院引進(jìn)虛擬技術(shù)，可有效實(shí)現(xiàn)不同信息系統(tǒng)的有機(jī)整合，減少信息管理成本，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。

【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù)；醫(yī)院；信息系統(tǒng)

0.前言

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)硬件的性能不斷完善，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷提高，而價(jià)格卻呈不斷下降趨勢(shì)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)硬件的利用率不足和管理成本的增加。為解決這一難題，虛擬機(jī)以及虛擬化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且在醫(yī)療行業(yè)也得到了應(yīng)用。在醫(yī)療行業(yè)，信息技術(shù)不斷深入管理系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)又不斷滲透到醫(yī)院運(yùn)營(yíng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，成為醫(yī)院開展業(yè)務(wù)的有效手段。虛擬技術(shù)包括桌面虛擬化、服務(wù)器虛擬化以及應(yīng)用程序虛擬化等[1]，并將操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、物理硬件等分離開，支持在同一物理機(jī)上多個(gè)操作系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行或并行，從而有效提高管理效率以及資源的利用率。

1.虛擬技術(shù)在醫(yī)院信息管理中的應(yīng)用情況

1.1異構(gòu)系統(tǒng)

1.1.1實(shí)驗(yàn)信息系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)信息系統(tǒng)（LIS），與醫(yī)院的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)（OCS）屬于不同的軟件開發(fā)商。LIS使用微軟的SQLServer作為數(shù)據(jù)庫(kù)，與OCS之間的數(shù)據(jù)傳輸以及交換利用數(shù)據(jù)庫(kù)中間表進(jìn)行，并使用額外的服務(wù)器來(lái)避免中間表服務(wù)進(jìn)程對(duì)LIS以及OCS產(chǎn)生不良影響。

1.1.2醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)

醫(yī)院的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要包括急診、管理部門、住院業(yè)務(wù)的醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)（OCS），并成為其他信息系統(tǒng)的銜接點(diǎn)。Oracle是醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，IBM中的AIX（Unix）作為服務(wù)器的操作系統(tǒng)。醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)使用能夠自動(dòng)升級(jí)的C/S架構(gòu)，可以將最新版本的程序上傳至FTP服務(wù)器，當(dāng)業(yè)務(wù)主程序啟動(dòng)時(shí)，能夠自動(dòng)更新和下載。

1.1.3影像歸檔傳輸系統(tǒng)

影像歸檔傳輸系統(tǒng)（PACS）的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)是SQL Server，采用WebSphear或者Linux+WebLogic作為中間應(yīng)用服務(wù)層。在Swing框架開發(fā)的基礎(chǔ)上使用Java客戶端系統(tǒng)，又在Java客戶端系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用虛擬機(jī)（JVM）運(yùn)作。PACS與LIS一樣，需要通過核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)與中間表進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。

1.1.4醫(yī)院門戶網(wǎng)站

設(shè)立專門的醫(yī)院門戶網(wǎng)站，并有內(nèi)部企業(yè)郵箱及郵件服務(wù)器。將其納入醫(yī)院信息中心的機(jī)房中進(jìn)行管理，委托給第三方公司開發(fā)。另外，在C#語(yǔ)言及ASP.Net框架基礎(chǔ)上，將SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)，使用IIS+.Net Frameworks2.0在Web層上運(yùn)行[2]。

除此之外，還有醫(yī)保上傳服務(wù)器、開發(fā)與調(diào)試服務(wù)器、財(cái)務(wù)軟件服務(wù)器、文件共享服務(wù)器等，并且每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的軟件構(gòu)架及運(yùn)行環(huán)境不盡相同，將信息系統(tǒng)隔離開有助于減少互相間不必要的影響，并能保證每個(gè)系統(tǒng)能夠獨(dú)立運(yùn)行。若給每個(gè)系統(tǒng)配備專用的服務(wù)器，不僅硬件成本高，占用的機(jī)房空間大，而且管理難度系數(shù)大。

1.2 VMware不同版本的特點(diǎn)

微軟的Hyper-V、Virtual PC以及VMWare是比較常見的虛擬機(jī)產(chǎn)品。其中VMWare的功能比較強(qiáng)大，能夠?qū)⒁慌_(tái)物理X86服務(wù)器虛擬成為多臺(tái)主機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)這些操作系統(tǒng)的各自運(yùn)行。VMWare又可分為GSX Server、WorkStation、ESXServer等版本。下面介紹這三個(gè)版本的特點(diǎn)。

1.2.1 GSX Server

運(yùn)行時(shí)需要得到底層操作系統(tǒng)的協(xié)助，支持遠(yuǎn)程管理，硬件設(shè)備具有很好的兼容性。但受到宿主操作系統(tǒng)的限制，硬件資源難以得到充分利用。

1.2.2 VMware Workstation

無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，工作效率較低，但擁有本地虛擬服務(wù)器功能，可將其用作一般的軟件安裝和環(huán)境測(cè)試。

1.2.3 ESX Server

ESXServe是基于Linux的操作系統(tǒng)，并不受限于宿主服務(wù)器的操作系統(tǒng)，能夠最大限度調(diào)動(dòng)硬件資源實(shí)現(xiàn)各種虛擬任務(wù)。與WorkStation版的VMWare相比，ESXServe的可管理性與性能均較高，授權(quán)費(fèi)用也較低，可用于實(shí)際的工作平臺(tái)。

1.3虛擬技術(shù)在醫(yī)院信息化中的應(yīng)用

VMWareServer是在GSXServer基礎(chǔ)上的升級(jí)免費(fèi)版本，難以與擁有獨(dú)立操作系統(tǒng)內(nèi)核的ESXServer相提并論。因此，很多醫(yī)院并未在虛擬機(jī)上安排醫(yī)院的所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)。按照業(yè)務(wù)不同劃分，醫(yī)院運(yùn)行的信息系統(tǒng)可分為邊緣類與核心類系統(tǒng)。

1.3.1醫(yī)院影像與實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)

醫(yī)院影像系統(tǒng)（PACS）與實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)（LIS）屬于核心類系統(tǒng)，采用獨(dú)立存儲(chǔ)以及使用專用、獨(dú)立的服務(wù)器運(yùn)行。其專業(yè)性很強(qiáng)，數(shù)據(jù)的交換以及通訊需要通過專業(yè)的醫(yī)療設(shè)備方可進(jìn)行。除此之外，數(shù)據(jù)量又較大，特別是PACS系統(tǒng)，比一般的HIS的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大23個(gè)數(shù)量級(jí)左右，可以T級(jí)作為磁盤的陣列容量計(jì)量。

1.3.2醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)

醫(yī)囑傳輸系統(tǒng)（OCS）屬于核心類業(yè)務(wù)系統(tǒng)，它以醫(yī)囑信息作為核心點(diǎn)，并將醫(yī)療信息的全過程進(jìn)行數(shù)字化。治療、取藥、化驗(yàn)等與診療相關(guān)的過程，均從醫(yī)囑開始。醫(yī)囑傳輸?shù)倪^程會(huì)有費(fèi)用、結(jié)果等客觀信息產(chǎn)生，對(duì)性能和效率的要求很高。因此，OCS一般使用獨(dú)立的服務(wù)器運(yùn)行。為了存儲(chǔ)的穩(wěn)定性及安全性，還使用雙機(jī)熱備，冗余和獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。另外，通訊線路以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也使用冗余設(shè)計(jì)。

1.3.3其他系統(tǒng)

其他系統(tǒng)還包括幫助OCS升級(jí)的FTP服務(wù)系統(tǒng)、OCS與LIS/PACS的接口中間表服務(wù)系統(tǒng)、企業(yè)郵箱、門戶網(wǎng)站、財(cái)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)器、程序的開發(fā)與調(diào)試服務(wù)器等。這些系統(tǒng)的中間件或者框架、數(shù)據(jù)庫(kù)支持系統(tǒng)、運(yùn)行平臺(tái)等不盡相同，如中間件或者框架使用Ftp Server、VPN、Apach+PHP、Active Directory等；后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)支持系統(tǒng)有SQL Server、Oracle、MySQL、xBase等；這些均屬于非核心邊緣信息系統(tǒng)，運(yùn)行僅占用少量CPU，且對(duì)服務(wù)器的配置要求不高。但若將這些系統(tǒng)放在同一服務(wù)器上，則會(huì)造成軟件沖突以及相互影響，若分配到不同的服務(wù)器，則浪費(fèi)資源，虛擬技術(shù)的應(yīng)用就很好解決了這個(gè)問題。

除此之外，利用虛擬技術(shù)還對(duì)核心系統(tǒng)如PACS、OCS、LIS等進(jìn)行在線熱備管理，只需要一臺(tái)虛擬機(jī)就能承載多個(gè)系統(tǒng)的熱備及鏡像，也就是將完整的操作系統(tǒng)與運(yùn)行環(huán)境生成鏡像文件，并將其保存在磁盤中，如有需要?jiǎng)t能迅速遷移或者還原成生產(chǎn)系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的宿主操作系統(tǒng)一般采用RHELinux5，物理服務(wù)器選用IBMx3650，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的客戶端選用VmwareServerConsole，軟件則選用VMwareServer forLinux[3]。每個(gè)邊緣業(yè)務(wù)系統(tǒng)均建虛擬機(jī)，使其擁有獨(dú)立的IP地址、內(nèi)存、空間、硬盤等，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)運(yùn)行的獨(dú)立性，不影響其他系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.虛擬技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)院信息管理的特點(diǎn)

虛擬技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)院信息管理，給醫(yī)院的信息化帶來(lái)了很多益處，主要表現(xiàn)在：

2.1提高工作效率

多個(gè)系統(tǒng)在虛擬機(jī)上無(wú)故障運(yùn)行，減少了維護(hù)時(shí)間，虛擬機(jī)對(duì)這些信息系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，大大提高了信息管理工作的效率。

2.2降低IT成本 （下轉(zhuǎn)第136頁(yè)）

（上接第129頁(yè)）使用虛擬機(jī)進(jìn)行集中管理，減少了管理成本。在虛擬機(jī)上可集中放置服務(wù)器，節(jié)省了磁盤存儲(chǔ)以及機(jī)房的空間。統(tǒng)一運(yùn)行還減少了不必要的電力供應(yīng)開支，從而降低了IT成本。

2.3維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性

各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在虛擬機(jī)上的分離運(yùn)行，并在運(yùn)行過程中互不影響，應(yīng)用軟件不會(huì)有沖突。虛擬機(jī)能夠保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少或排除故障時(shí)間。

2.4系統(tǒng)安全性提高

應(yīng)用虛擬機(jī)統(tǒng)一規(guī)范管理各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，且虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能強(qiáng)大，防盜系統(tǒng)級(jí)別也較高，系統(tǒng)的安全系數(shù)高。

2.5實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)整和零停機(jī)維護(hù)

虛擬機(jī)在進(jìn)行系統(tǒng)操作時(shí)，都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的文件，在短時(shí)間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的備份。虛擬機(jī)還能夠在物理服務(wù)器之間進(jìn)行遷移，實(shí)現(xiàn)負(fù)載調(diào)整劑零停機(jī)維護(hù)。

3.小結(jié)

隨著我國(guó)醫(yī)院信息化的不斷提高，形成了多種互相協(xié)作的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，虛擬技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。虛擬技術(shù)使分散的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中管理，將各種信息進(jìn)行有效整合，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用，節(jié)省了管理成本、工作效率、信息的安全系數(shù)、系統(tǒng)穩(wěn)定性等均得到了很大提高。這些都能有助于醫(yī)院及時(shí)掌握信息，提升整體業(yè)務(wù)能力以及質(zhì)量水平。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]李軼.虛擬化技術(shù)在醫(yī)療信息化平臺(tái)中的應(yīng)用[J].中國(guó)衛(wèi)生信息管理雜志，2013（02）：171-176.

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[3]黃影，孫立淼.淺談虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012（08）：98-100.