新一代医院信息系统的技术架构发展趋势和挑战 | 2020南湖HIT论坛

10月24日，以“谋划‘十四五’，医疗信息化建设规划实战”为主题的2020年南湖HIT论坛成功举办。关于新一代医院信息系统的设计问题，成为本次论坛核心话题之一。

论坛上，创业慧康科技股份有限公司副总工程师余小益从技术架构的层面，介绍了新一代医院信息系统面临的新需求与新挑战，并分享了创业慧康的解决之道。

互联网、物联网是医院信息化“双通道”

“整体来看，新时期下，医院信息化的发展呈现出明显的‘双通道’特征。”余小益认为，医院内部对信息化的要求，是实现从功能、流程到智慧一体化的高水平建设；医院外部则是要求通过互联网+服务，实现从医疗协作到患者全程健康服务。

“互联、物联是智慧医院双通道发展的技术基础支撑。”在余小益看来，物联网技术扩展了接入对象，互联网技术扩展了时间和空间，从而将诊前、诊中、诊后，院内与院外进行有机连接与一体化。在此基础上，才有可能支撑起面向全人群与全生命周期的“全民康养”未来健康场景，解决社区医疗“看得起”但“看不好”，养老设施与服务缺失，健康多元化需求难以满足，医疗诊后环节、公共卫生服务难以延伸到家庭等传统的痛点问题。

此外，站在“智慧城市”、“健康城市”的更高角度来看，只有借助互联网与物联网技术，才能打通城市职能流、城市场景流与城市数据流，将医疗健康服务更好地延伸到社区场景与家庭场景，承担起医疗服务、预防保健、康复护理、生活照顾等复合性职能，实现“以治病为中心”向“以健康为中心”为转变。

通过梳理，余小益总结了新一代医院信息系统技术架构面临的新需求。

首先是物联网化，实现全面感知。也即通过物联网技术，实现患者、临床、后勤管理各类数据的自动化、高效化采集，这是提高医院临床诊疗质量和精细化管理水平的创新手段之一。

其次是微服务化，实现应用系统即平台。针对众多“烟囱工程”，建设统一接口规则的“插线板”式集成平台，解决医院业务应用蜘蛛网式的接口对接问题，实现信息互联互通，激活医院数据。

第三是智能化，实现大数据赋能和融入。基于数据挖掘分析技术，唤醒医院沉睡的数据，提供面向临床、面向管理、面向科研等多方面的辅助决策支持，实现医疗从“经验决策”到 “数据辅助决策”的决策路径转变。

第四是互联网化，实现便捷拓展。通过互联网医院等方式，为患者、医疗机构及保险公司等合作方提供全方位的医疗问诊、精细化管理及商保服务。

第五是共享协作，实现医养协同体系化。医院内外，以及联网内的各医疗机构要实现分工协作、资源共享、互联互通。通过构建统一的医养协同服务体系，实现医疗服务资源合理分配，建立城市级医疗、社区、家庭健康服务协作基础。

余小益特别指出，目前HIT业界普遍在第三个部分，也即在“实现大数据赋能和融入”上遇到了瓶颈与障碍。“我们认为第三部分之所以难以做好，是因为前两个部分出了问题，数据处理的自动化程度不够，导致数据质量差、采集效率低，数据规模也不够大。如果前两个部分做好了，智能化自然而然会比现在有很大的促进与提高。”

微服务体系架构成为主流的同时也面临挑战

目前，产业IT技术架构和互联网公司的技术架构正日益趋同、差距逐年缩小。从行业需求和IT技术的发展趋势来看，在新一代医院信息系统的设计开发过程中，微服务已经成为行业厂商的主流技术架构。

余小益认为，这是因为庞大且复杂的单体应用难以进行持续部署。在微服务的体系架构中，每个服务独立扩展，可以根据不同服务的规模来进行性能部署；故障会隔离在单个服务域中，而不是整体失效。

对于HIT厂商而言，由于专注于单一功能，可以让开发团队的规模变小，边界清晰，易于保持高可维护性和开发效率，此外也契合医疗行业按需应变、持续集成的特点，满足新一代医疗系统云化部署的需要。

因此，在新一代医院信息系统中，将由更小的业务单元分组来构建更大的系统，越来越庞大的单一系统将进化成垂直切分的分布式系统架构。但余小益也提醒到：挑战随之而来。

首先，数据一致性将成为关键性问题。

在理论计算机科学中，CAP定理指出：对于分布式系统而言，不可能同时满足以下三点：数据一致性（Consistency）、数据可用性 （Availability）与分区耐受性 （Partition Tolerance）。

余小益指出，在数据一致性问题上，为避免多个用户同时访问等情况造成的数据不一致，应用访问数据时，会通过一定的纠错和校验机制，把多个可能不一致的副本数据综合计算，再返回一个一致且确定的数据给用户，但这个过程中可能出现数据错误；如果要保证各个副本中的数据总是强一致的，则会在一定程度上损耗性能。

其次，分布式架构将带来复杂的运维问题。

如果非关键业务被关键业务所依赖，会导致非关键业务变成一个关键业务，在服务依赖链中将出现“木桶短板效应”，也即整个SLA（Service-Level Agreement，服务等级协议）将由最差的那个服务所决定。对于运维人员而言，由于单次业务流程经过多个服务器节点处理，这无疑将增加故障排查的复杂度；微服务将应用垂直切分成更小的业务单元进行独立部署，上线的节点数量多，维护难度也随之加大。

余小益分析：“同样是分布式架构，为什么互联网公司用起来更加得心应手？因为他们的开发人员和运维人员的力量充足。”对于普遍缺乏人手的医院信息中心而言，这个问题值得注意。

除技术架构外，余小益认为未来还面临着不可回避的网络不确定性问题，多网融合是大势所趋。目前，随着应用外部环境的改变，更多宽窄带、长短距的通讯协议从工业物联网、智能家居领域转向医疗场景，医院面临着更加复杂的网络环境、更加多样的接入终端。大量智能终端、传感器的加入，使得应用和硬件设备的结合更加紧密，业务信息流的展现也将通过大小屏联动、移动、可穿戴设备覆盖大前端的所有技术体系，建筑行业中的BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）等3D可视化手段，也将结合物联网进入医疗场景。“软硬结合成为趋势，未来医疗行业也将实现从平面到立体的可视化。”余小益如此推断。

创业慧康的新一代医院信息系统架构设计

“创业慧康对于新一代医院信息系统的架构设计，呈现倒三角的结构。”余小益介绍，创业慧康的新一代医院信息系统由技术基础平台、应用基础框架与面向市场的解决方案三方面组成。其中，技术基础平台提供统一的基础开发框架、基于领域元数据建模的技术组件抽象及可扩展的框架；提供应用的基础运行支撑和监控环境；提供透明的各类计算机基础技术框架。应用基础框架的任务是提供患者信息与基础数据标准；建立医卫行业各领域的业务构建，实现应用组件化；提供支持产业联盟伙伴的分层设计、开发、实施模式。在解决方案层，则是基于医疗卫生服务机构、管理机构、居民、医生、数据用户等各类客户的需求，提供医院信息系统、区域一体化、个人健康云等产品。

针对微服务基础架构，创业慧康将研发重点放在全栈监控、资源调度、发布与版本管理、实时报警和自动处置、系统性能分析等领域。余小益特别强调了持续集成与运维管理的重要性。在创业慧康的系统中，可以实现灰度发布与回退、微服务节点监控、故障转移、调用链路追踪及日志分析、多数据源性能监控与SQL分析等功能，以应对新一代分布式架构带来的技术挑战。

余小益认为，智慧医院的总体规划，应该建立在多级平台的基础之上，包括IT基础设施支撑平台、硬件互联平台、应用互联平台、互联网医疗平台、大数据平台等。目前，创业慧康正在对智慧医院基础平台进行重构。“我们把硬件互联放在与应用互联同等重要的位置上，通过医疗物联网基础接入平台，实现对各类智能硬件的连接与管理，面向全民康养、健康城市的未来健康场景，做好有力支撑。”