桌面云在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用

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隨著云計算技術(shù)的快速發(fā)展，云計算的應(yīng)用已經(jīng)逐步深入到政府、金融、工業(yè)、交通、物流、醫(yī)療健康等行業(yè)領(lǐng)域。桌面云技術(shù)是云計算技術(shù)的分支，在醫(yī)療行業(yè)中，桌面云技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)和必要性。本文根據(jù)醫(yī)療行業(yè)PC辦公環(huán)境的現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有問題，從運維、成本、安全、管理等各方面帶來提升，醫(yī)院IT運維人員相對較少，但醫(yī)療行業(yè)的醫(yī)院工作量較大，需要維護(hù)的醫(yī)院系統(tǒng)較多。提出了一套桌面云在醫(yī)院信息化業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，對該方案的整體架構(gòu)、設(shè)計思路和應(yīng)用價值作了相關(guān)論述。近年來，云計算技術(shù)得到廣大用戶認(rèn)可。桌面云作為云服務(wù)之一，它是基于云計算模式的桌面服務(wù)。它通過虛擬化技術(shù)將計算、存儲等資源集中到數(shù)據(jù)中心，形成資源池，強化信息存儲和應(yīng)用[1]，實現(xiàn)資源共享，所有用戶按需獲取資源[2]。在醫(yī)療行業(yè)中，隨著醫(yī)院信息化工作的不斷推進(jìn)，傳統(tǒng)的終端PC固有的一些問題開始在眾多的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和龐大的用戶數(shù)量面前逐漸凸顯，桌面云作為一種新興的醫(yī)療解決方案開始逐漸走進(jìn)人們的視野中，并在應(yīng)用中不斷被深化和完善，挖掘其隱藏的優(yōu)勢，充分發(fā)揮其在醫(yī)院中的作用[3]。安徽省胸科醫(yī)院近期實施了桌面云項目，托管醫(yī)院衛(wèi)寧健康醫(yī)療軟件，包括門診、住院、醫(yī)技、藥房、物資等全部終端業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為用戶提供完整的桌面云業(yè)務(wù)系統(tǒng)辦公平臺。

1現(xiàn)狀分析

1.1醫(yī)院傳統(tǒng)辦公桌面存在的問題

(1)運維復(fù)雜化。在醫(yī)療系統(tǒng)管理、門急診系統(tǒng)管理、住院系統(tǒng)管理等應(yīng)用上，每個系統(tǒng)的應(yīng)用需求和應(yīng)用環(huán)境都有很大的不同，對于窗口業(yè)務(wù)來說，如何保證系統(tǒng)高可用性，在患者直接接觸的終端環(huán)境，是面臨的一個比較負(fù)責(zé)的問題[4]。同時醫(yī)療服務(wù)窗口眾多、業(yè)務(wù)應(yīng)用繁雜、外設(shè)需求高、使用習(xí)慣差異大，所以出現(xiàn)軟硬件故障的概率非常高，如果IT人員需要前往各個維護(hù)點現(xiàn)場處理，工作量很大。更可怕的是在醫(yī)療高峰期時，往往會由于終端問題而無法及時為患者辦理相關(guān)業(yè)務(wù)，引起滿意度下降。(2)總體成本高。在管理過程中，計算機故障率逐年攀升，維護(hù)量大且效率低下，雖然前期采購PC的成本相對較低，但無法抵消后期管理和維護(hù)的高成本。目前，PC的管理主要包括操作系統(tǒng)環(huán)境、應(yīng)用程序的安裝、配置和更新，以及日常的桌面維護(hù)。隨著應(yīng)用程序數(shù)量的增加，維護(hù)成本也在上升另外，隨著PC的不斷增加，效能、辦公位置等問題已經(jīng)日益突現(xiàn)出來，長期以往，運營成本是非常高昂的。(3)數(shù)據(jù)安全難保障。在醫(yī)療及綜合管理業(yè)務(wù)終端在日常辦公過程中，難免會涉及病歷、藥品、財務(wù)等敏感數(shù)據(jù)，因此，有必要確保終端上私有數(shù)據(jù)的使用安全和傳輸過程中的安全，特別是當(dāng)多個醫(yī)生和護(hù)士共享一臺電腦工作站時，信息安全更為重要。然而，傳統(tǒng)的使用桌面管理軟件配置各種策略的方法往往效果不明顯，這會帶來額外的管理工作量，數(shù)據(jù)安全卻難以保障。

1.2建設(shè)目標(biāo)

(1)簡化桌面運維流程。對醫(yī)務(wù)人員的工作桌面進(jìn)行集中管理，提高醫(yī)療信息系統(tǒng)的部署效率。IT人員可以通過統(tǒng)一控制臺，無需到各個部門，遠(yuǎn)程實現(xiàn)桌面及醫(yī)療應(yīng)用的維護(hù)與管理。(2)保護(hù)醫(yī)療系統(tǒng)的安全。綜合醫(yī)院已經(jīng)實現(xiàn)了醫(yī)療系統(tǒng)的內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)隔離，但由于計算機接口的通用性，USB等外設(shè)端口往往成為安全弱點，一些病毒通過使用USB進(jìn)行交叉?zhèn)鞑ィ蔀獒t(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的間接接口，構(gòu)成脆弱性，也就成為安全隱患,將敏感數(shù)據(jù)從所有醫(yī)院終端系統(tǒng)上移除，從而減少數(shù)據(jù)安全隱患，同時通過配置策略集中控制各種外圍設(shè)備的使用，降低病毒入侵的概率，有效保證診所和系統(tǒng)的安全，確保醫(yī)院業(yè)務(wù)具有最高級別的可用性。(3)敏捷高效的診療服務(wù)。實現(xiàn)桌面的可移植性。您可以隨時在不同的設(shè)備上按需調(diào)用自己的工作桌面，這樣醫(yī)生就可以在不同的科室獲得一致的醫(yī)療系統(tǒng)訪問體驗，即使是在家里和辦公場所。更便捷地查詢病人資料，以及開化驗單、檢查單等醫(yī)囑，從而明顯改善醫(yī)療效率，提高患者的醫(yī)療服務(wù)滿意度。(4)構(gòu)建綠色節(jié)能型醫(yī)院。醫(yī)生和護(hù)士的辦公終端需要更換為瘦終端（小書包）。采用無風(fēng)扇零噪聲設(shè)計，滿足醫(yī)院辦公靜音的需要。同時，每臺瘦終端能耗僅為10W，臺式機200W左右，如果采用瘦終端可以節(jié)省90%的用電成本，滿足國家提倡的低碳節(jié)能醫(yī)院建設(shè)要求。減少碳排放，工作與電腦息息相關(guān)，為國家綠色低碳發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

2桌面云的應(yīng)用

2.1桌面云方案概述

本次項目通過在醫(yī)院信息中心機房部署桌面云超融合服務(wù)器（預(yù)裝各種VDI組件，如服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化和桌面控制器，開箱即用），將原來醫(yī)院的業(yè)務(wù)系統(tǒng)集中托管，為醫(yī)生、護(hù)士、行政、財務(wù)和其他人員提供虛擬桌面，使各科室人員可以通過瘦終端接入虛擬桌面進(jìn)行辦公，獲得安全有效數(shù)據(jù)，提高工作效率[5]。同時，為了充分利用現(xiàn)有資源，對于醫(yī)院的舊PC和胖終端不用淘汰，只需在上面安裝VDI客戶端，醫(yī)護(hù)人員即可通過它接入虛擬桌面，滿足日常辦公所需。對于需要同時使用較多業(yè)務(wù)應(yīng)用和外設(shè)的醫(yī)職人員來說，比如繳費窗口等，可以給每個瘦終端分配1個獨立的虛擬桌面，并采用硬件特征碼認(rèn)證技術(shù)將瘦終端和虛擬桌面綁定在一起，不允許虛擬桌面在其他瘦終端上隨意登錄和使用，這樣可在一定程度上降低安全風(fēng)險。同時，虛擬桌面還可以設(shè)置為還原模式，每次關(guān)機重啟后，自動恢復(fù)到初始設(shè)置狀態(tài)，減少故障。

2.2設(shè)計思路

2.2.1高可用性醫(yī)療服務(wù)要求隨時可用，對桌面的穩(wěn)定也要非常高。分別從主機層HA、存儲層多副本、網(wǎng)絡(luò)層端口聚合等設(shè)計桌面云的高可用性（如圖1所示）。(1)在主機層面，服務(wù)器可以采用N+1的方式組建集群，群集中的每個主機都互相監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)主機故障，高可用性機制將自動觸發(fā)虛擬機遷移操作，并在另一臺正常服務(wù)器上快速啟動該操作，以確保虛擬機繼續(xù)可用。(2)在存儲層面，我們使用虛擬存儲技術(shù)，可以直接從服務(wù)器自己的硬盤形成一個統(tǒng)一的存儲資源池。這樣，我們就可以在不需要外接存儲的情況下，以非常低的成本實現(xiàn)高端存儲的高可靠性和高性能。(3)在網(wǎng)絡(luò)層面，服務(wù)器使用端口聚合技術(shù)對多個網(wǎng)口進(jìn)行聚合。提高網(wǎng)絡(luò)帶寬和容錯能力。每臺服務(wù)器配置6個千兆端口，2個用于業(yè)務(wù)接口，2個用于存儲接口，其余為管理接口。因此，通過主機層管理、存儲層管理、網(wǎng)絡(luò)面管理的高可用保障機制設(shè)計，為醫(yī)院構(gòu)建一套高可用的桌面云架構(gòu)，為患者提供持續(xù)性醫(yī)療保障。2.2.2分布式存儲架構(gòu)本方案采用分布式虛擬存儲架構(gòu)，通過該架構(gòu)可以將服務(wù)器直連硬盤整合形成存儲資源池(相當(dāng)于獨立的存儲設(shè)備)，為云桌面平臺提供性價比高的存儲服務(wù)，效果與獨立存儲相同（如圖2所示）。分布式存儲通過磁盤管理、緩存技術(shù)、存儲網(wǎng)絡(luò)、冗余復(fù)制等技術(shù)對集群中的所有硬盤資源進(jìn)行管理，最終為虛擬機的存儲、管理、讀寫提供統(tǒng)一的存儲空間。這樣在不共享存儲的情況下仍然可以實現(xiàn)虛擬機遷移和故障轉(zhuǎn)移，它不僅節(jié)省了存儲的購買成本，而且采用了分布式技術(shù)架構(gòu)，進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)的高可靠性。2.2.3高性能IO方案當(dāng)醫(yī)院工作人員在早高峰時間同時登錄到虛擬桌面時，或者當(dāng)患者的醫(yī)療服務(wù)數(shù)量在某個時間在數(shù)據(jù)量突然增加的情況下，后臺服務(wù)器會面臨大量的并發(fā)處理請求，導(dǎo)致數(shù)據(jù)量突然增大。這對桌面云來說是一個巨大的挑戰(zhàn)，可能會導(dǎo)致故障且不穩(wěn)定的桌面云體驗。配置需求每臺服務(wù)器配置1個SSD硬盤(緩存盤)和多個HDD硬盤(數(shù)據(jù)盤)。通過緩存算法優(yōu)化，大多數(shù)情況下將桌面云請求的數(shù)據(jù)直接讀取到SSD硬盤，通過這種方式，存儲I/O性能和響應(yīng)速度得到顯著提高，以滿足早高峰登錄和緊急醫(yī)療的要求。2.2.4良好的用戶使用體驗桌面云交付過程中涉及到終端、網(wǎng)絡(luò)、傳輸協(xié)議、虛擬化軟件、服務(wù)器、存儲等很多個組件，而且不同組件相互依賴比較大，為避免軟硬件兼容性不好、前后端API對接出錯等問題，影響用戶體驗。需要對桌面云架構(gòu)、終端、軟件、硬件等進(jìn)行全方位的整合與優(yōu)化，從而為醫(yī)護(hù)人員提供媲美PC體驗的桌面云，保障醫(yī)療服務(wù)的及時性。本次使用的桌面云服務(wù)器、軟件、終端等均為同一品牌，保證了桌面云使用上的穩(wěn)定性，同時與醫(yī)院的業(yè)務(wù)系統(tǒng)供應(yīng)商衛(wèi)寧健康深度合作，在軟件適配上深度優(yōu)化，為用戶提供了良好使用體驗的桌面云業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

3效益分析

極致體驗：本方案將瘦終端、VDI全套組件、服務(wù)器、存儲進(jìn)行深度融合與優(yōu)化，可以兼容各類醫(yī)療應(yīng)用，并且為醫(yī)生、護(hù)士、職能等不同人員提供媲美PC的桌面體驗，滿足醫(yī)院業(yè)務(wù)實時響應(yīng)需求。隨時可用：本方案基于超融合架構(gòu)，利用服務(wù)器集群、虛機遷移、分布式虛擬存儲、端口匯聚等技術(shù)，為醫(yī)院提供一套成熟穩(wěn)定的桌面云平臺，應(yīng)對故障所帶來的影響，提升醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。簡單高效：本方案利用單點登錄、聯(lián)動關(guān)機等技術(shù)延續(xù)了PC使用習(xí)慣，醫(yī)護(hù)人員無需培訓(xùn)即可快速上手。同時，采用超融合部署架構(gòu)和單一Web控制臺，提高了醫(yī)療IT工作效率。安全可控：本方案充分考慮了醫(yī)院信息安全要求，采用了多重認(rèn)證、終端準(zhǔn)入、外設(shè)管控、傳輸加密、防中間人攻擊、個人盤加密等安全技術(shù)，從端到端層面保障醫(yī)療系統(tǒng)的安全使用。應(yīng)用維護(hù)：醫(yī)療及綜合管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用較多，桌面云可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化推送和維護(hù)，減少IT人員工作量，提升醫(yī)療應(yīng)用效率。故障修復(fù)：當(dāng)出現(xiàn)硬件故障后，只需更換一臺新的瘦終端即可快速恢復(fù)業(yè)務(wù)，如果是軟件問題，不需要花精力排障，直接在后臺克隆一個全新桌面來使用就行，不會影響醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量。安全管控：桌面云數(shù)據(jù)不落地，在后臺針對不同場景開放外設(shè)使用權(quán)限，比如門診收費站只能使用打印機和讀卡器，U盤等其他外設(shè)不允許使用，這樣可以有效保證門診及系統(tǒng)的安全性。4結(jié)語將桌面云方案運用在醫(yī)療行業(yè)中，可以讓醫(yī)護(hù)人員在使用醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)時得到更快捷、簡易、高可靠、高性能的使用體驗。桌面云在醫(yī)療行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)和必要性，在不斷推進(jìn)的醫(yī)院信息化建設(shè)中，桌面云的應(yīng)用勢必成為主流的業(yè)務(wù)辦公平臺。

作者：方鐘輝 單位：安徽省胸科醫(yī)院