云计算技术及其医学应用.docx
《云计算技术及其医学应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《云计算技术及其医学应用.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
云计算技术及其医学应用
云计算技术及其医学应用
医事法学骆凝（2012722059）
社会医学与健康促进刘冰（2012722057）
在传统模式下,企业建立一套IT系统不仅需要购买硬件等基础设施，还要买软件的许可证，并需要专门人员维护。
当企业的规模扩大时又要继续升级各种软硬件设施以满足需求。
但是，对不经常使用该软件的用户来说这似乎有些浪费。
能不能有一个这样的服务,给我们提供可以租用的软硬件资源？
这就是引用云计算概念的最初想法.
云计算（CloudComputing）是由分布式计算（DistributedComputing）、并行处理（ParallelComputing）、网格计算（GridComputing）发展来的，是一种新兴的商业计算模型。
目前，对于云计算的认识在不断的发展变化，云计算仍没有普遍一致的定义。
通俗的理解是，云计算的“云”就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息，远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机，这样，本地计算机几乎不需要做什么，所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。
“网格之父”的美国Argonne国家实验室的资深科学家、Globus项目的领导人IanFoster在“CloudComputingandGridComputing360-DegeeCompared”一文中这样定义云计算：
“云计算是由规模经济拖动，为互联网上的外部用户提供一组抽象的、虚拟化的、动态可扩展的、可管理的计算资源能力、存储能力、平台和服务的一种大规模分布式计算的聚合体”。
云计算专家刘鹏给出如下定义：
“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务”。
【1】
最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见，如搜索引擎、网络信箱等.Google的Applications（包括Gmail、Gtalk、Google日历）及FaceBook等都是“云计算”的具体应用.云计算可以让你体验10万亿次/s的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。
简言之，云计算是一种基于互联网的超级计算模式，在远程的数据中心里,成千上万台电脑和服务器连接成了一片电脑云。
2007年，多家企业推出了云计算计划和服务。
亚马逊推出了名为“弹性计算机云”的服务，供中小软件企业按照需求购买亚马逊数据中心的计算能力；Sun推出了“黑盒子”计划，同样基于“云计算”原理，为政府、企业和大学的数据中心随时提供额外的计算能力;IBM宣布了“蓝云”计划,并安排200名工程师参与这一计划；雅虎将一个由4000台计算机组成的“云"开放给卡内基·梅隆大学的研究人员;微软宣布将投资5亿美元在爱尔兰首都都柏林建设其第一个欧洲数据中心,用来支持MSN门户、WindowsLive、Hotmail、照片共享、博客和在线存储等一系列在线服务。
【2】
一、基于云计算的运营案例，可以总结出云计算的基本特征：
（1）动态的高可扩展性云技术使用户可以随时随地根据应用的需求动态地增减IT资源.由于应用运行在虚拟平台上，没有事先预订的固定资源被锁定，所以云业务量的规模可以动态伸缩，以满足特定时期、特定应用及用户规模变化的需要。
（2）虚拟化的超大规模云业务的需求和使用与具体的物理资源无关,IT应用和业务运行在虚拟平台之上。
云计算支持用户在任何有互联网的地方、使用任何上网终端获取应用服务。
用户所请求的资源来自于规模巨大的云平台。
（3）高可用性云平台使用数据多副本拷贝容错、计算节点同构可互换技术来保障服务的高可用性。
任何单点物理故障发生，应用都会在用户完全不知情的情况下，转移到其他物理资源上继续运行，使用云计算比使用其他计算手段的可用性更高。
（4）按需使用,按用付费云业务是一个庞大的资源池，用户按需购买，如同像自来水、电、煤气那样计费。
无论是短期还是长期，云计算的商业模型都按使用量付费。
（5）资源复用，成本廉价由于云计算采用资源的统计复用技术，所以IT物理资源的利用率大为提高，从而使云的业务成本大大降低。
【3】
二、云计算在教育领域中的实际运用
（一）构建个人网络学习环境
学生的个人自主学习尤为重要，在Web2。
0的环境下，有很多辅助教学工具，这些工具能够帮助我们建立起独立的教学模式，使个人在学习中能够更轻松自如地创建自己想要的个性化网络学习环境。
（二）提升网络的学习效率
云计算将提供给学生更多的学习资源,云计算把客户当做中心,让数据与服务围绕着个人,在云计算强大平台的帮助下,提供给学生各种有效的数据，并用这些数据进行系统的计算，使学生的各项网络学习疑惑都能够解除。
在云计算帮助下，学生的学习效率提升，云计算通过把数据系统地整合起来进行研究和分析，把有利的数据进行运用，不利的数据尽量抛出，是学生在学习中真正感受到了“取其精华，去其糟粕”的灵活性。
云计算还把以往的网络计算存在的缺点和不足剔除出去，在新型的计算模式下，加强了计算系统的标准升华，使一些概念性的问题得到解答,在进行深入探究方面它给我们带来了新的契机和希望。
在复杂计算过程中，培养了学生多方面知识的进步，有助于学生的全面发展与进步.
（三）云计算和开源教育
由于云计算的深入教学实践，使得开源软件也在不断进步和创新，在开源教育方面,是需要这样的进步和创新的.同时，开源软件又对云计算教学有了辅助教学的功能，使得学生在进行学习时有了可靠的教学软件做后盾。
（四）建立大规模的共和乡教育资源库
现在教育资源库存在诸多问题，比如教学资源分布不均、共享程度不高、教学资源比较孤立等现象。
但是有了云计算的出现，教育机构就有了新的起点，教育机构可以通过对云计算的运用,实现对各项教学资源数据的整体管理,用最专业、最灵活的数据管理进行系统性的整合分析，得出想要的任何数据，并且,通过进行正确的数据管理，使教学数据能够在保密的状态进行深加。
并且使教学的资源不断进行新的开阔与分化，使有利于教学的东西留下来，把不利于教学的数据抛出去，在进行完美的计算和解读中，达到了使教育网络升华的状态.此外，还能使各项数据进行共享，在远程教学和远程的控制中，起到的关键作用。
并且人们通过云计算中的远程教育系统，清楚的认识到自身的不足，随着正确的数字和方法的出现,使得我们能够进行很好的利用和加工，真正把它给出的东西进行了自我个人实际价值的体现和应用。
（五）构建出新型图书馆
尤其是在大学图书馆中，由于书的数目较多、品种复杂，一般管理系统很难进行有效的管理和划分，云计算的出现，克服了这一困难。
在进行图书馆书目的分配中，云计算通过各项数据的不同进行系统的规划和分析，将不同类型的书分开，同一类型的放在一起,诸如此类的计算管理使图书馆有了更加有效的分配管理，使看书者能够进行方便的选择。
在进行数量与名目的多重分配中，它都能够起到到很好的作用。
另外，通过互联网、手机等多终端进行对图书馆的访问，能够得到里面的全部的公开数据，可以使更多的人进行该图书馆书籍的网上阅读，这样就做到了移动学习与网络学习的全面结合，使该图书馆的公开资源的中心作用得到了最大限度的发挥。
（六）构造高校教学的科研“云”环境
由于现代一些高等院校，要进行更加复杂的计算与研究,根据不同的实验项目和实验科室的不同，进行有效的编制与科技实验，就需要大量的人力、物力与时间，这就要求有比较准确的管理系统做后盾，在这样的要求下，就必须运用云计算来进行系统性的管理与研究,得出精确的数据，然后进行深加工，在有效的
数据管理和整合下使得科技实验更准确的进行.在科技实验的整个基础设施的构建中，也缺不了对云计算的应用，通过云计算使更多的设备能够在进行系统整合与连接中，起到很好的效果，使数据的传送与有效的处理得到了实现。
在新的教学实验过程中,云计算通过对数据的准确指位,把数据进行有力的过滤，留下有利的，抛开有害的，使实验的成功得到了满足。
（七）实现了网络协作办公
通过对云计算的网络服务的运用，使我们在学习过程中能够有效的进行学习规划、学习方向等方面的制定，在进行有效的应用过程中,把云计算提供新型的服务项目，进行一些办公软件的有效利用整合，提供更多的辅助教学理念,使学生的自学能够得到更好的创新。
同时在云计算的协助下，能够使更多的信息不断
输入进来，在办公学习的同时，能够帮助我们进行指导工作,给我们指明了发展和进步的方向，使我们感觉到在办公和学习中更加方便有效了.【4】
三、现代医疗系统中云计算技术的应用
目前,医疗机构的资源，包括医、教、研、人、财、物、信息等日趋繁复，且各自的流程、应用与管理等都较复杂.传统的信息化系统在一定程度上提高了医院管理和运营水平。
但由于大多数只是对某个或局部资源的管理,各种应用系统之间缺乏有效的关联，无法对医院的各种资源进行充分整合,故难以避免地产生了“信息孤岛”、“应用孤岛”和“资源孤岛”３大难题.而近几年提出的计算机云计算技术在技术结构和核心功能上进行信息资源共享解决信息孤岛问题。
计算机云计算加快了医疗信息资源的建设,实现了信息资源共享，提高了整个医疗机构服务水平。
在医院数字化建设中，医院以医疗业务为核心，整个诊疗过程都是以病人为中心，病人医疗信息能够在各科室实现共享，深层次利用病人信息,进行数据挖掘、分析和利用.全面整合医院内的管理信息、患者的诊断及治疗、费用信息及经营管理；全方位提升医院的服务水平，通过个性化医疗服务，利用各种信息服务和整合信息资料，建立良好的客户关系管理体系，提高患者满意度；所有这些任务都可以选用云计算服务来完成。
云计算运用其超强的计算能力，对这些海量数据进行收集、整理，把最终分析结果存放到固定的数据库中，医疗机构个体只需花少量的钱来租用相关的云服务，不用再投资购买昂贵的硬件设备，负担频繁的维护与升级。
所有的硬件配置和更新都是云服务商提供，医疗机构个体要做的只是用一台电脑接入网络就可以享受云服务提供的各种信息。
目前我国各级医疗机构、公共卫生机构已经建设了大量的医疗信息资源，并且还在建设更多的医疗信息资源。
逐步将医疗信息资源存储在云上，医疗信息资源的共享将更为方便与快捷,各个医疗机构或信息资源建设人员也可以利用云计算所提供的强大的协同工作能力实现医疗卫生信息资源的共建。
【5】现代医疗系统中云计算技术的应用包含下列内容：
（一）云计算为医疗信息化提供的服务
以往的医学信息集成和管理系统的研制都是面向局部单位或特定领域,限制了信息的共享和交流的范围。
把整个网络看成一个虚拟的数据来源，在网络上获取更高质量的医学信息已成为人们的渴望。
基于云计算技术的医学信息集成和管理方法为解决这些问题提供了新的思想。
云计算是网格计算、分布式计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的系统，并借助软件即服务、平台即服务、基础设施即服务等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。
【6】它所可以提供的服务有：
1）在线软件服务
各个医院可以通过云计算服务商所提供的在线软件服务，分享由系统提供的基础设施，还可以根据自己的需要定制专属于自己的软件应用。
这种服务大量降低了现阶段医院在软件支付上的费用。
同时还可以解决各医院信息系统良莠不齐、技术标准不能统一等问题。
2）存储数据服务
云计算给医疗机构所提供的数据存储的服务，为医疗机构提供了一个信息整合的平台，医疗信息可以在云计算服务器中保存，能够达到共享和交流的作用。
从而改变了医院以独立单位的形式管理,改变医院现有的信息孤岛的局面。
3）租借硬件服务
当前，医院在信息化建设过程中，在服务器的购置，管理及维护方面耗费很大，很多中小型医院由于资金短缺，在信息化建设的进程上迟迟不能有长足的发展。
由云计算服务商所提供的硬件租借服务,可实现统一的服务器管理维护，减少医院维护成本。
医院可以根据需要对硬件服务器等设备进行租借，能够大大减少医院对相关基础设施的成本开支，从而降低了医疗卫生信息化建设的门槛,更有利于改善医疗卫生信息化建设不普及的现状。
4）分析计算服务
由于目前各个医院对于医疗数据只是简单的收集和整理，这种数据服务已经不能满足从业医师的需求。
由云计算所提供的计
算分析服务可以对海量的医疗相关数据的精细加工和深度利用可以有效的提高医疗质量,更方便的为从业医师提供大量的科学证据来进行高效率、高质量的诊断。
【7】
（二）云计算为数字化解剖提供的服务
随着医学图像处理技术、虚拟现实技术和信息技术在医学上的应用，使得解剖学朝着数字化的发展,其发展方向包括基于数字人体模型和虚拟人体或器官模型的解剖实践。
数字人体模型是先将人体结构数字化，再通过虚拟仿真技术，实现对人的整体、系统、器官，甚至于细胞、分子和基因的精确模拟，以构建逼近人体的可视化模型。
在社会上，基于中国数字人数据集构建解剖模型的软件已越来越多，解剖实验室可以根据实际教学情况引进系统，这样医学生就可以通过数字化的解剖教学软件，任意进行人体的虚拟解剖，而不必顾虑标本的匮缺。
虚拟人体模型通常由来自CT、MRT或冰冻组织切片的断面图像构建【8】，它依赖于图像分割技术、人体组织器官的三维重建技术和虚拟组织的碰撞或切割变形技术。
它可以依据医院的实际病人构建模型,用作手术演练中的解剖教学，贴近实际更易引发医学生学习的兴趣。
【9】下图为基于云计算的数字化解剖实验室的架构。
（三）云计算为电子病历（EMR）提供的服务
目前医疗信息化已成为现代医疗发展的必然趋势，电子病历（ElectronicMedicalRecord,EMR）作为医疗信息化的核心应用,将在现代化医疗中发挥越来越重要的作用。
当前在医疗机构中使用的EMR系统存在以下一些亟待解决的问题：
可扩展性差，维护困难；数据共享困难，使用不方便；系统运行成本高;对电子病历访问控制和隐私保护方面有欠缺。
而云计算恰好具有高可扩展性、数据共享方便、极其廉价的特点，因而EMR存储云系统在底层采用存储云技术对电子病历进行分布式存储和管理；针对云计算本身和电子病历访问安全问题，在系统中增加访问控制层和可信第三方来加强访问控制和隐私保护；且此系统规模可以扩展到全国范围，最上层可以为患者和医院提供统一的EMR注册和使用服务，从而解决了EMR共享问题。
【10】系统总体结构如图所示。
云计算技术为电子病案搭建了一个经济、安全、灵活高效的信息共享平台。
解决了电子病案的一些难题，给电子病案的建设带来了好处：
3。
1解决了存储量快速增加的问题，提高了经济效益
随着医疗设备三维、四维产品的发展，将来电子病案信息存储成本是相当大的,而且这个成本还在随着数据的暴增而不断增加.云计算具有高扩展性，云计算为我们使用网络提供了几乎无限的可能,为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间。
而将电子病案信息转移到云存储上,降低了医院软件及硬件费用的支出和日常维护的成本。
所有的数据存在“云”中,医院不再担心存储设备不够的问题。
3。
2解决了系统安全问题，减少了系统管理人员的压力
云计算为医院的电子病案提供了数据保障,不用担心病案丢失，也不用担心病毒和黑客入侵。
医院只需要向“云”发出计算与存储的要求,就可以通过较低的硬件设备实现电子病案的存储与操作。
在“云”的另一端，有全世界最专业的团队来帮医院管理信息,有全世界最先进的数据中心来保存数据。
3。
3解决了资源共享问题，提高了病案的利用率
病人的电子病案信息都存储在云计算平台中,可以进行全球的检索,而不是只存储在某个医院自己的系统中，实现真正的信息共享,改变信息孤岛的现状。
从而把医疗服务、保险、远程医疗及科研等都通过“云”联系到一起。
将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务，实现电子病案信息在全市范围内的共享和交流。
3.4解决了区域发展不均衡问题，增强了电子病案的灵活性
云计算平台正好解决了欠发达地区和小医院的软硬件投资巨大,维护成本高，人才缺乏的问题.让欠发达地区和发达地区的电子病案共享在一个云计算平台上，解决了区域发展不平衡的问题.同时,不管是大医院的医师，中小医院的医师,在授权的情况下,实现在一个平台上更加灵活共享的查阅患者的病案信息，了解患者的病情功能。
【11】
（四）云计算为医学影像传输及储存系统（PACS）提供的服务
在医学影像传输及储存系统（PACS）中,数据库是其整个系统的主要组成部分。
数据库文件结构的建立是编制程序的基础,也是维护工作的依据。
为满足患者对医疗技术水平的要求，研究出不必对现有医疗设备进行升级换代或购买新软件,而是设计一个“私有云"，在“云”内进行数据处理和数据储存,实现对图像储存及图像的后处理。
【12】
（五）云计算技术在医药行业中的应用
云计算技术集网格计算、效用计算、虚拟化技术、面向服务架构（service—orientedarchitecture,SOA）等多种技术的优势于一身,在作为大型商业应用计算平台方面具有得天独厚的技术优势。
IT界通常根据云计算技术层次划分其服务类型，包括SaaS、PaaS、数据存储即服务（DatastorageasaService，DaaS）、IaaS、通讯即服务（CommunicationasaService，CaaS）、硬件即服务（HardwareasaService,HaaS）。
用户所需的软件、平台、数据存储等各类计算资源均由云计算以服务的形式提供。
其不但为用户提供了高效、简便的软件应用和管理服务及稳定、高质量的数据分析服务，减少了医药企业和科研机构在相关软硬件上的投入和管理维护成本，而且可方便医药企业以多种客户端,不受地理位置限制地访问其提供的服务,改变了传统医药企业用户购买软硬件产品的模式,提供了一种按服务用量来计算费用的新型IT商业运营模式。
1提供强大的硬件服务和计算能力
作为一个高度虚拟化和标准化的计算平台，云计算技术在发达国家医药行业中正得到广泛的重视。
医药企业一方面要求降低IT成本，另一方面对昂贵的高性能计算机（HPC）服务于其科研人员的需求却与日俱增，云计算则成为解决这一矛盾的最佳方案。
以礼来（EliLilly＆Co）为代表的大型制药公司正尝试采用云计算服务为其科研人员提供及时的高性能计算处理能力。
这些大型制药公司正是利用了云计算的硬件、基础设施等服务，极大地提高了运用大型计算服务的便捷性，减少了采购和部署设备的时间,降低了运营和管理大型计算服务平台的成本.云计算平台可按企业的需求提供即时、无限制的计算资源，为制药或生命科学企业的药物发现研究提供理想的技术支持。
企业不需大量投入资金购买昂贵的计算机软硬件,只需在有虚拟筛选任务时购买由云计算服务商提供的相应计算服务,并可根据具体需要随时增加相应的计算资源，降低了新药研发成本。
2提供应用软件服务
云计算平台可为包括CADD在内的药物发现工作提供高效的应用软件服务。
现在有很多生物信息学工具，包括用于蛋白质序列分析的HMMer和用于通用生物序列分析的BLAST，均已被部署到云计算平台AmazonEC2。
美国威斯康辛医学院的生物技术和生物工程中心的研究人员也已建立了一个使用云计算服务的、可扩展的虚拟蛋白质组学数据分析集群服务器（VIPDAC）。
3提供数据存储服务
云计算技术可为医药企业提供集中化管理的大容量数据存储服务。
医药企业可将其数据以服务的形式交由云计算平台统一存储和管理,并只需按存储容量和服务支付相应的费用，减少了企业在存储设备上的投资。
云计算凭借其数据多副本备份冗余技术为企业带来了数据管理方面的便捷和安全.
4提供资源和信息共享服务
通过云计算可构建一个庞大的医药专业信息交换和共享平台。
IBM和纽约医疗保险公司Active-Health正在合作确立一个专业的医疗协作服务方案，该方案将IBM的云计算平台与ActiveHealth的CareEngine临床决策支持系统整合在一起,以提供医疗记录、药物信息、实验数据和保险索赔信息的共享。
由于云计算医药信息交换和共享平台具有极为广阔的发展前景，很多发达国家的IT服务运营商也开始涉足该领域业务。
云计算技术便于医药企业整合和共享资源，以更快地提供服务，并控制关键业务应用程序及数据的管理成本和复杂性，其良好的平台技术性能被广泛地应用于多机构协作的生命科学和基因研究。
5进行教育和培训工作
云计算技术将对医药教育、科研机构的教育和培训工作产生深远的影响。
对于那些在预算短缺的情况下为了能在计算机和网络设备上减少投资并高效地运行信息系统的教育机构来说，云计算是一个卓越的技术替代物。
如今的云计算平台，如Microsoft和Google都在为学生和教育机构的员工提供包括电子邮件、联系簿、日历、文档存储、文档建立和共享以及网站建立方面的免费服务。
6集成其他信息系统
云计算平台可作为医疗信息系统的综合基础平台，集成各类信息系统，提供综合医疗信息服务。
【13】
目前我国已经建立的医学应用中的云计算系统主要有以下几个:
1思科推出基于云计算技术的智能互联医院解决方案
2创新物联，健康云端—-东软进军健康管理领域
东软集团股份有限公司在北京举办发布会,发布东软”健康云"战略以及"熙康”品牌产品——熙康行表和熙康益体机，全面进军健康管理与服务领域。
作为东软集团面向B2C市场的业务发展方向，"熙康"的产品与服务整合了物联网、互联网、云计算技术以及医疗领域的专业资源,通过创建开放的健康管理与服务平台,动态收集、系统跟踪、全面干预和管理个人健康信息,倡导健康生活方式，从而提升人们的健康水平和生活质量。
【14】
3中兴通讯：
“健康医疗云"
四医学“云”的应用前景
（一）云计算技术将改变医疗卫生行业信息化方式
数字化医院和区域医疗卫生信息化是当前整个医疗卫生行业信息化进程中一项十分重要的内容，在一定程度上代表了区域总体信息化建设的水平。
区域医疗信息化建设是提高国民医疗质量的重要基础,能够切实提高公立医院的运转效率，合理分配医疗资源，大力缓解“看病难、看病贵"的问题，是推动医疗改革
的重要措施，更是卫生部三甲医院重要评定标准之一.通过该信息服务平台，各卫生机构可以更加便利地进行信息共享和分工协作，方便了医生诊疗,有效减少重复检查检验，提高医疗质量;有了该信息服务平台，可以打破传统的条块分割，经过授权的各医院及卫生机构可以从统一的平台提取、更新、保存信息，为医疗资源共享开辟一条新路。
将政府、医院、科研、疾病监控、政务、社区医疗及家庭集成在统一的平台上开展运作，并为各板块的协调发展提供联动支持。
这种采用以区域政府主导、第三方平台共享式的医疗协同模式，需要通过有效的信息系统手段，妥善处理好各个医疗卫生机构之间的关系，这就形成医疗云平台。
医疗云以区域为中心，能够直接共享服务，具有影响范围大、减少重复投资和建设成本的优势.云计算技术通过采用模块化设计，能充分满足计算、存储和网络等三大功能，将改变整个医疗卫生行业信息化方式,极大降低医疗卫生行业信息系统建设成本，并能针对医疗业务的特殊性进行了定制化设计。
（二）云计算技术将为医学多媒体信息和资源整合提供发展契机
当前，作为研究热点之一的医学多媒体教学资源库已经成为高等医学院校推进教育信息化的有效途径。
从最近几年的发展来看，国内部分高校资源库建设取得了一定的成绩，构建了大量的优质的教学资源,如暨南大学的药理学教学资源库、南方医科大学的肿瘤病理学专业信息资源库、第四军医大学的外科学多媒
体资源库等.本校也构建了医学影像学多媒体素材库、人体
升级会员 