醫(yī)院HIS系統(tǒng)遷移升級改造方案

1、 醫(yī)院HIS系統(tǒng)遷移升級改造方案 【摘要】本文主要分享了某三甲醫(yī)院HIS系統(tǒng)基于浪潮K1 Power小型機進行升級改造的實踐過程。從項目背景、系統(tǒng)改造需求分析到方案設(shè)計，進行了詳細的介紹，重點并分享了具體技術(shù)架構(gòu)中如何利用浪潮K1 Power小型機的性能和高可性來保障HIS系統(tǒng)的安全運行，最后總結(jié)了項目實施的效果收益，希望給同行在類似項目中提供參考。一、背景介紹醫(yī)院信息化是醫(yī)院現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)，通常利用計算機相關(guān)技術(shù)來實現(xiàn)醫(yī)院管理模式的規(guī)范化，標(biāo)準(zhǔn)化，以數(shù)據(jù)管理為核心，實現(xiàn)了醫(yī)療信息的共享，為提高醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量和醫(yī)院管理水平提供信息服務(wù)和決策支持。伴隨著計算機技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，醫(yī)院信息

2、化的發(fā)展也突飛猛進，趁著國家醫(yī)療健康領(lǐng)域改革的不斷推進，使用信息化手段助力改革越來越受到國家和醫(yī)療單位的重視?？v觀我國醫(yī)療信息化的發(fā)展，完整的醫(yī)院信息系統(tǒng)包括醫(yī)院管理信息系統(tǒng)和臨床信息系統(tǒng)。整體上都經(jīng)歷了這幾個階段：以醫(yī)院管理、財務(wù)管理系統(tǒng)為核心的階段，以醫(yī)囑記錄、藥品信息管理為核心的臨床信息管理系統(tǒng)階段，以電子病歷、患者信息為核心的臨床信息管理，醫(yī)療數(shù)字化階段。目前，我國的醫(yī)療信息化發(fā)展基本都進入了以患者信息為核心的系統(tǒng)發(fā)展階段，數(shù)字化時代的到來推動醫(yī)院朝著數(shù)字化醫(yī)療方向發(fā)展。某三甲醫(yī)院在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)完善建設(shè)了第一代醫(yī)院信息管理系統(tǒng)，提升了醫(yī)院的整體發(fā)展；在本世紀(jì)初，著手建設(shè)了第二代

3、以醫(yī)囑、藥品信息為核心的信息系統(tǒng)，并且平穩(wěn)運行了十多年，給醫(yī)院的整體管理和發(fā)展帶來了質(zhì)的飛躍。順應(yīng)著時代的發(fā)展以及醫(yī)院對信息化需求的要求的提高，某三甲醫(yī)院院領(lǐng)導(dǎo)作出了對HIS系統(tǒng)整體更新?lián)Q代的決定，以構(gòu)建數(shù)字化醫(yī)院為根本目標(biāo)，決定采用最新的第三代產(chǎn)品。經(jīng)過層層篩選和對不同產(chǎn)品進行考察，最終決定采用了某公司的HIS系統(tǒng)產(chǎn)品。時代的發(fā)展推動了業(yè)務(wù)的變革，IT技術(shù)的革新帶來了新的解決問題的技術(shù)和方法，這也是我院信息改造面臨的外界客觀因素。在本次改造之前，我院的信息化系統(tǒng)已經(jīng)運行十?dāng)?shù)年，醫(yī)院業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大已經(jīng)給現(xiàn)行的信息系統(tǒng)帶來了巨大的壓力，產(chǎn)生了以下諸多問題：（1）硬件系統(tǒng)老舊，不易升級計算機系統(tǒng)的

4、軟硬件設(shè)備的更新?lián)Q代遵循摩爾定理，一年半左右就會大規(guī)模換代。我院在系統(tǒng)更換前使用的HIS系統(tǒng)在當(dāng)時無論從硬件架構(gòu)，軟件功能，都處于行業(yè)領(lǐng)先的地位。結(jié)合當(dāng)時醫(yī)院發(fā)展規(guī)模以及預(yù)計增長規(guī)模，采用了當(dāng)時流行的PC Server 雙機+存儲的模式，以2層C/S架構(gòu)胖客戶端為主，但是經(jīng)過十?dāng)?shù)年的使用，外部環(huán)境和內(nèi)部業(yè)務(wù)流程的發(fā)展都出現(xiàn)了很大的變化，越來越多的數(shù)字化設(shè)備的系統(tǒng)接入，新業(yè)務(wù)不斷開展帶來新系統(tǒng)的對接等等，使得舊HIS系統(tǒng)的系統(tǒng)性能逐年降低，包括并發(fā)數(shù)的處理能力不能滿足業(yè)務(wù)的增長，服務(wù)器老化引起的計算性能降低等，且硬件設(shè)備由于之前架構(gòu)設(shè)計的可擴展性的原因無法進行有效的升級換代。由于采用客戶端-數(shù)據(jù)

5、庫直連的方式，一旦服務(wù)器端出現(xiàn)單機故障或雙機同時故障時，業(yè)務(wù)會大面積掉線更嚴(yán)重導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。并且經(jīng)過十幾年的數(shù)據(jù)積累，升級改造核心數(shù)據(jù)庫困難重重。（2）信息安全問題日益嚴(yán)重近年來信息安全上升為國家戰(zhàn)略安全問題，在各行各業(yè)也逐步受到重視。早期建設(shè)HIS系統(tǒng)沒有過多考慮系統(tǒng)整體的安全問題，以服務(wù)于臨床、便捷使用為目的，雖然采取了一些簡易的安全措施，包括內(nèi)外網(wǎng)物理隔離，網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)置硬件防火墻等措施，但是系統(tǒng)整體對于信息安全的要求相差甚遠，尤其是隨著系統(tǒng)運行的年限不斷增加，數(shù)據(jù)的積累越來越龐大，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化越來愈復(fù)雜，安全的問題凸顯也越來越明顯。根據(jù)醫(yī)院業(yè)務(wù)的開展，實際面臨的安全問題包括，數(shù)據(jù)安全（

6、數(shù)據(jù)存儲的安全），網(wǎng)絡(luò)安全（醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全），機房動力環(huán)境安全。舊系統(tǒng)在建設(shè)之初，對于信息安全的要求不高，且安全環(huán)境需求不強烈，因此缺乏有效的整體性安全規(guī)劃、有效的安全備份機制以及有效的網(wǎng)絡(luò)安全管控機制，對病區(qū)信息點線路接入網(wǎng)絡(luò)沒有控制等。這些問題是新系統(tǒng)建設(shè)亟待解決的首要問題，安全問題不解決，后續(xù)的建設(shè)相當(dāng)于空談。（3）業(yè)務(wù)擴展眾多，缺乏有效的數(shù)據(jù)集成現(xiàn)階段由于互聯(lián)網(wǎng)+，以及數(shù)字化產(chǎn)品的普及，大型三級醫(yī)院的業(yè)務(wù)不斷擴張帶來了越來越多的數(shù)字化系統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)于醫(yī)院的各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，并且不包含在現(xiàn)在運行的HIS系統(tǒng)中。每個新的獨立業(yè)務(wù)系統(tǒng)都需要依附在核心的HIS系統(tǒng)之上，這就造成醫(yī)院需要在現(xiàn)有的

7、HIS系統(tǒng)上開發(fā)各種各樣的接口，增加了醫(yī)院信息運維人員工作量，對HIS系統(tǒng)的可靠性還有潛在的負面影響。由于早期HIS系統(tǒng)建設(shè)時信息系統(tǒng)的發(fā)展沒有像現(xiàn)在這樣百花齊放，百家爭鳴的局面，廠家普遍沒有重視數(shù)據(jù)集成方面，使得眾多的小型業(yè)務(wù)系統(tǒng)給HIS核心系統(tǒng)帶來了巨大的集成壓力。這些系統(tǒng)的集成也帶來了HIS系統(tǒng)的整體性能的下降，而且數(shù)據(jù)集成的缺失，使得醫(yī)院在高層次的數(shù)據(jù)分析決策支持、科研數(shù)據(jù)分析等方面顯得明顯不足。（4）主索引建設(shè)的缺失由于舊的HIS系統(tǒng)中，關(guān)注點還停留在醫(yī)囑功能、患者信息記錄功能、藥品信息管理以及財務(wù)系統(tǒng)等功能的正常使用和業(yè)務(wù)流程回溯上，對于患者登記就醫(yī)的管理比較靈活，使用就診卡作為患

8、者就診的憑據(jù)，對于患者就醫(yī)信息的統(tǒng)一管理缺乏有效控制，造成患者一人多卡，一人多記錄的情況十分普遍。雖然可以記錄患者的歷次有效就診信息，但是對于患者的就診信息缺乏系統(tǒng)內(nèi)整合，患者患病的歷史就診沒有有效的線索性，當(dāng)以患者為主的信息需求激增后，不得不采用三方的小型業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行彌補，增加了HIS系統(tǒng)的集成負擔(dān)，造成多個小型業(yè)務(wù)系統(tǒng)的獨立信息孤島，無法整合利用。隨著國家推行的全民電子健康檔案的逐步建立，主索引的建設(shè)也成為新系統(tǒng)建設(shè)的一個關(guān)鍵點。二、系統(tǒng)改造需求針對以上面臨的問題，在新系統(tǒng)改造的過程中，對需求進行了總結(jié)：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)集成平臺的建設(shè)需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為何要標(biāo)準(zhǔn)化，是由于數(shù)據(jù)集成的需求

9、，通過標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)集成接口的形成制定了標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以降低數(shù)據(jù)集成的難度。需要建設(shè)新型的數(shù)據(jù)集成平臺，以保證多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定的交互，可以有效提升HIS系統(tǒng)的可擴展性。（2）建立患者主索引的需求為了保證患者歷次就診信息的歸檔統(tǒng)一整合，確保就診信息的唯一性，主索引的建設(shè)是系統(tǒng)改造迫切需要的。（3）臨床數(shù)據(jù)中心、臨床?？茢?shù)據(jù)中心建設(shè)的需要以患者為中心的信息系統(tǒng)的建設(shè)，不光關(guān)注患者的就診信息，更關(guān)注形成患者的電子健康檔案，HIS系統(tǒng)中健康檔案的信息形成臨床數(shù)據(jù)中心，可以為醫(yī)生診斷，患者就醫(yī)等提供點對點的精確醫(yī)療服務(wù)，包括一些患者在?？崎T診就診的信息的記錄。因此，建設(shè)臨

10、床數(shù)據(jù)中心也是信息系統(tǒng)改造的迫切需求。（4）云計算、虛擬化的需求新技術(shù)的發(fā)展使得云計算虛擬化技術(shù)日趨成熟，諸多醫(yī)院在平臺建設(shè)方面處于成本的考慮，開始采用虛擬化技術(shù)來減少硬件的過量采購以及資源浪費，因此本次改造特意在應(yīng)用層面設(shè)計了虛擬化平臺的支持。（5）系統(tǒng)信息安全的建設(shè)需求當(dāng)前，信息安全已經(jīng)被提高到國家戰(zhàn)略層面之上，在各行各業(yè)中也備受重視。數(shù)據(jù)的安全就是醫(yī)院的核心安全之一。新系統(tǒng)的建設(shè)，信息安全必須先行，因此，建設(shè)安全高效的系統(tǒng)架構(gòu)，安全的數(shù)據(jù)平臺，管理平臺也是需求的重中之重。三、方案設(shè)計1、總體設(shè)計方案針對新的HIS系統(tǒng)，我們采用的方法是：先從系統(tǒng)總體的平臺架構(gòu)入手，首先確定信息安全的需求，

11、信息安全的規(guī)劃必須從系統(tǒng)平臺的整體架構(gòu)入手，剖析每個環(huán)節(jié)的安全需求，了解系統(tǒng)各層之間的安全規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，本次系統(tǒng)改造過程中，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層和數(shù)據(jù)層兩個方面進行信息安全設(shè)計。其次，業(yè)務(wù)層的設(shè)計分為主索引業(yè)務(wù)流設(shè)計，臨床數(shù)據(jù)中心（包括臨床?？疲┑臉I(yè)務(wù)流程設(shè)計，集成平臺的業(yè)務(wù)設(shè)計。2、具體設(shè)計方案（1）業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計在整個業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計之初，我們結(jié)合之前信息系統(tǒng)的十多年使用經(jīng)驗，制定了完善的業(yè)務(wù)層次需求，具體按照HIS系統(tǒng)，LIS系統(tǒng)和電子病歷系統(tǒng)分為三大部分，在每一部分中，根據(jù)臨床業(yè)務(wù)的開展進行了業(yè)務(wù)流程設(shè)計，并結(jié)合新系統(tǒng)的技術(shù)特性進行優(yōu)化。例如，HIS系統(tǒng)中門診業(yè)務(wù)和住院業(yè)務(wù)的功能設(shè)計進行了區(qū)分，同時兼

12、顧主索引下，實現(xiàn)由門診到住院的患者主索引一號制。（2）數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)流程是一個比較重要的流程，他體現(xiàn)了診療信息的數(shù)據(jù)流向，結(jié)合業(yè)務(wù)流程，數(shù)據(jù)流應(yīng)被控制在應(yīng)有的流向。同時，數(shù)據(jù)流程必須設(shè)計優(yōu)化，這是由醫(yī)院信息化的數(shù)據(jù)特點來決定的。醫(yī)療信息化中，數(shù)據(jù)類型極其復(fù)雜，數(shù)據(jù)規(guī)模龐大，數(shù)據(jù)流眾多，系統(tǒng)實時性要求高，既要確保每種類型的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)流準(zhǔn)確無誤的進行生產(chǎn)、傳輸、存儲，還要確保數(shù)據(jù)流的高效率。（3）技術(shù)架構(gòu)設(shè)計技術(shù)架構(gòu)是本次HIS系統(tǒng)改造升級的重中之重，它直接決定著信息系統(tǒng)改造的成功與否。首先，以網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全為主要框架進行了整體的技術(shù)架構(gòu)的設(shè)計，其次是分別在硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)平臺上進行設(shè)計，最后

13、進行評估。由于之前的技術(shù)架構(gòu)過于單一，數(shù)據(jù)安全遭受很大威脅，甚至不具備必要的網(wǎng)絡(luò)安全，內(nèi)外網(wǎng)安全形同虛設(shè)。舊系統(tǒng)采用兩臺3950堆疊式高性能PC服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)所用平臺，安裝了Windows平臺上的Oracle 10gRAC作為主數(shù)據(jù)庫，雖然具備一定的在線安全的設(shè)置，單數(shù)數(shù)據(jù)備份單一，一旦RAC雙機故障，無法有效在短時間內(nèi)進行恢復(fù)，很不幸這種故障筆者作為系統(tǒng)管理員兼DBA在最近的4年內(nèi)遇到了兩次，每次對于生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)對我們都是一場噩夢。圖1：改造前HIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫拓撲為了確保新系統(tǒng)避免這種尷尬的局面，本次改造中，硬件平臺首先確定了雙活的數(shù)據(jù)安全需求，并擴大到整體架構(gòu)中。設(shè)備選型方面：所

14、有主干網(wǎng)絡(luò)中的核心業(yè)務(wù)設(shè)備，交換機，存儲，服務(wù)器都采用雙機平衡的策略，主要的服務(wù)器系統(tǒng)級架構(gòu)均采用高可用配置。應(yīng)用服務(wù)器方面，本次系統(tǒng)換代采用了B/S架構(gòu)，中間層應(yīng)用服務(wù)器采用x86服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器方面，鑒于浪潮K1 Power系列小型機服務(wù)器的優(yōu)異性能和高可靠性，在生產(chǎn)機房，我們選取2臺雙路16核浪潮K1 Power S924小型機服務(wù)器，安裝AIX7.1系統(tǒng)作為主生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，因為HIS系統(tǒng)自身定制化的原因，數(shù)據(jù)庫選用了InterSystems公司的Cach數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并配置成PowerHA集群，PowerHA內(nèi)部對外設(shè)置Virtual IP地址a，同時采用兩臺 F900系列閃存存儲服務(wù)

15、器+V7000存儲作為主數(shù)據(jù)庫的存儲服務(wù)器，使用SVC存儲虛擬化管理設(shè)備進行生產(chǎn)-備份的存儲設(shè)備。在災(zāi)備機房采用第三臺同型號配置的浪潮K1 Power S924作為在線的實時數(shù)據(jù)鏡像，同時和PowerHA的Virtual IP地址a構(gòu)成第二級的Virtual IP地址b，地址b即是整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局訪問IP地址。這樣配置的目的在于，當(dāng)PowerHA中的負責(zé)生產(chǎn)的小型機服務(wù)器發(fā)生設(shè)備故障，另一臺小型機服務(wù)器根據(jù)設(shè)置自動進行接管（該過程經(jīng)我們測試可在1-2分鐘內(nèi)完成），終端用戶在使用層面只有不到1分鐘左右的卡頓；當(dāng)兩臺設(shè)備同時故障即PowerHA發(fā)生故障，終端客戶訪問時系統(tǒng)會自動指向災(zāi)備機房在線

16、實時備份的第三臺小型機服務(wù)器。遺憾的是由于我們所采用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要進行手工設(shè)置，將備份數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)為生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，該過程需要用時在2-5分鐘之間，根據(jù)Cach數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏡像功能（也稱為MIRROR機制），實現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失控制在10-30秒左右。同時，存儲中除了生產(chǎn)用空間外，還保留數(shù)據(jù)庫的定時備份，每周進行全備，每天定時增量備份，確保數(shù)據(jù)定點恢復(fù)的需求，這種高冗余高可靠的方式帶來了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)安全層面的全面提升。從數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)服務(wù)器選型來說，我們拋開了傳統(tǒng)的x86架構(gòu)服務(wù)器主要有以下幾個原因，首先本次改造面臨著業(yè)務(wù)的大規(guī)模提升所帶來的系統(tǒng)處理能力的壓力，x86服務(wù)器短期內(nèi)可以滿足當(dāng)前醫(yī)院業(yè)務(wù)的提升，但

17、是長期考慮，業(yè)務(wù)量的增加是個必然的趨勢，經(jīng)過我們對小機架構(gòu)和x86架構(gòu)性能的分析計算，浪潮K1 Power系列小機服務(wù)器可以滿足未來5-10年的業(yè)務(wù)量的增長需求，而x86架構(gòu)在第5-6年會遇到第一個瓶頸，而在實際的情況中，醫(yī)院的舊HIS系統(tǒng)在上線的第6年數(shù)據(jù)庫雙機的服務(wù)能力已經(jīng)達到服務(wù)器的極限了，后期經(jīng)過不斷調(diào)優(yōu)勉強能夠支撐業(yè)務(wù)；其次是業(yè)務(wù)、性能和價格的比較，選擇浪潮K1 Power系列小機服務(wù)器的整體性價比會更高，且穩(wěn)定性極強，平均停機故障是x86服務(wù)器所不能比擬的；最后，所選擇的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件在浪潮K1 Power系列小機平臺上能夠更好地發(fā)揮性能。數(shù)據(jù)集成平臺為所有擴展業(yè)務(wù)提供和HIS系統(tǒng)

18、的數(shù)據(jù)接口，有效的減輕了HIS系統(tǒng)的壓力，同時達到系統(tǒng)業(yè)務(wù)擴展的目的，多個獨立系統(tǒng)，如PACS系統(tǒng)，BI系統(tǒng)，自助服務(wù)系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)金融服務(wù)，衛(wèi)生數(shù)據(jù)上報等都通過接口平臺與HIS系統(tǒng)進行對接。網(wǎng)絡(luò)方面，舊系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)沒有設(shè)備冗余，雖然也具有核心和接入層，但是每層中不存在冗余安全設(shè)置。本次改造中，對網(wǎng)絡(luò)安全十分重視，首先按照使用區(qū)域的劃分大框架下分為內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)以及DMZ區(qū)。各部分之間界限明顯，使用華為、和天融信等國內(nèi)一線大廠的防火墻、IDC設(shè)備做安全防護。內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)中，根據(jù)不同院區(qū)的位置，劃分邏輯拓撲，每個區(qū)域內(nèi)都加強設(shè)備的冗余和網(wǎng)絡(luò)安全的監(jiān)控。對于所有的核心和接入層，都采用雙設(shè)備冗余的方式，交換機之間，交換機和服務(wù)器之間鏈路都使用雙鏈路聚合的方式連接。四、改造后的效果經(jīng)過系統(tǒng)的改造升級，我院的HIS系統(tǒng)整體上初步的實現(xiàn)了預(yù)定的改造目標(biāo)。第一，實現(xiàn)了以患者為中心的HIS系統(tǒng)的建設(shè)效果，系統(tǒng)中患者信息建立起了主索引，目前，患者歷次就醫(yī)在新的HIS系統(tǒng)中保留一個索引，形成完整的電子就醫(yī)檔案。第二，實現(xiàn)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集