用OpenStack构建“区域医疗”云平台

Posted 2021-04-24 特大号

汕头大学医学院集“医教研”多项任务于一身，联合5所附属医院，成为潮汕地区最大的医联体，采用OpenStack开源云方案，构建“互联网+医教研”融合转化云平台。

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上云，医疗大数据应用的基础

汕头大学医学院位于汕头市，汕头是潮汕文化的发源地之一，也是潮汕人的聚集地。潮汕人口起源于中原的河南和山西，是上千年前的迁移形成的。它具有遗传背景较为均一、居民稳定、多子女、国内（2500万）与海外（3500万）人口众多的特点，是研究汉族人健康（遗传和环境因素）的理想场所。

早前，汕头大学医学院联合五所附属医院：第一附属医院 (含托管)、第二附属医院、附属肿瘤医院、精神卫生中心以及国际眼科中心成为潮汕地区最大的医联体，附属医院拥有将近5000-6000张病床，为本地人提供了50-70%的医疗服务。 

近年来，依托信息平台的建设，汕头大学医学院汇集了海量的临床诊疗数据，这为医院和医生开展针对患者就诊的大数据科学研究提供了基础，对这些数据的进一步挖掘，有助于为医院构建一套从表单制作到统计分析报告的科研分析平台，更有助于促进转化医学的发展。但受限于软硬件等条件，医院科研平台发展参差不齐，科研资源无法与附属医院共享。 

为了建立以区域医疗数据中心为依托的应用服务平台，为科研、医疗、管理和教学、公共服务提供服务，汕头大学医学院搭建了“互联网+医教研”融合转化云平台，该平台承载了高性能计算、大数据、临床医疗和科教四大应用场景，需要较强的计算、存储、敏捷反应等能力。 

汕头大学医学院在科研过程中累积了大量的基因组数据和影像数据，附属医院在医疗活动中也累积了CT、核磁共振、X光、超声波等各种医学影像数据，这些数据需要保存很长时间，这将考验云平台的存储能力。 

融合转化云平台承载了科研教学场景，以口腔门诊部为例，医生用仪器扫描病人的牙齿情况，并将收集到的图像数据上传至云平台，通过云平台的计算引擎进行3D建模，把建模后的参数传递到后端虚拟仿真教学课堂里，让学生体验诊疗的全部过程。这对信息传递的及时性、计算速度、建模的精准度的要求非常高。 

融合转化云平台需要承载临床医疗业务，将口腔门诊部的信息系统部署在云平台上，临床医疗场景服务的高可用性和及时性对云平台的综合基础能力又提出了更高的要求。

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如何设计一个可落地的“医疗云”

汕头大学医学院与九州云达成合作，共同搭建“互联网+医教研”融合转化云平台。利用九州云OpenStack开源解决方案，实现虚拟化和物理环境的混合架构，利用虚拟化技术、分布式存储及融合架构，实现具备统一、共享、高利用率和统一管理的特性，可以承载各类医疗业务应用。 

企业云计算的实施是一个复杂的系统化工程，规划设计和实施过程相比传统基础架构项目复杂很多。九州云团队经过多年的云化数据中心实践，总结提炼了一套行之有效的规划设计和实施方法，具体如下图所示：

根据以上方法，在大数据平台的顶层设计上，将使用OpenStack的开源解决方案来进行整体设计和规划。利用OpenStack的开源特性，实现云平台的无厂商绑定，架构标准化、以及强大的可扩展性及定制化能力。

云基础架构设计将根据《整体设计方案》进行细化落地，主要考虑如下的业务需求的具体实现： 

▌计算资源池设计→

计算资源池考虑到医疗业务系统的复杂性，需要能够兼容传统业务的上云实现，所以在计算层面，能够提供虚拟机、物理机以及将来面向于互联网场景的容器。

对于虚拟化场景，OpenStack能够兼容主流的虚拟化技术，本期项目使用KVM作为虚拟化实现技术，同时能够纳管VMware和Hyper-V等技术，同时提供裸机管理能力。从而实现，核心业务的高并发，密集计算要求。同时能够兼容纳管老旧系统的上云需求。

同时支撑互联网场景下的敏态业务，实现IT双态的架构支撑。从基础架构的管理角度，将利用X86服务器、融合架构服务器等标准化硬件消除硬件层面的异构问题。简化运维管理和硬件选型。便于将来平台扩展和维护。 

▌存储资源池设计→

对于医疗业务系统及数据，考虑到医疗业务数据：结构化数据（EMR、HIS、LIS、RIS、PACS等）的高并发和数据整合，以及非机构化数据（主要是PACS及相关影像类数据）的统一长期保存，需要提供不同类型的存储资源池。

存储资源池利用目前主流的存储技术（SDS、AFA、HCI）及商业存储（SAN）来实现各类数据存储的需求。通过SAN或者高性能的AFA来实现核心高并发业务的需求。利用ceph、对象存储实现各类业务的冷热数据的分池保存。 

▌网络资源设计

充分利用目前的网络条件，通过平台能够实现基于租户的网络划分要求及安全各类要求，能够实现VLAN和VxLAN等大规模用户场景下的需求。提供负载均衡、防火墙等软硬解决方案，同时能够支撑网络向SDN方向扩展以及传统网络的支持。 

基于以上的设计思路，根据业务入池的需求，进行整体容量的规划和硬件的采购。

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云平台助力“医教研”转型升级

基于九州云Animbus云管理平台及服务，汕头大学医学院摒弃了传统的“烟囱式”的系统建设方式，实现了IT资源池化和资源共享、智能化管理、易操作的后台等目标： 

IT资源池化和资源共享：高校无需太多物理服务器，就能满足海量应用搭载，融合转化云平台将保证未来5-10年的应用扩展需求，并实现绿色、环保、节能发展； 

智能化管理：通过Animbus云管理平台的可视化图形界面操作和定制化的管理系统，汕头大学医学院以此实现了IT系统信息化、网络化、数字化、智能化的基础设施转型； 

简便、易操作的后台：基于Animbus云管理平台的“互联网+医教研”平台具有简便、易操作的特点，使管理人员管理灵活方便，提升工作效率同时节省了大量的基础建设资金。 

九州云支持汕头大学医学院及其附属医院建立了以区域医疗数据中心为依托的应用服务平台，完成了医疗大数据平台的基础建设，也提供了计算、存储、网络、灾备等基础架构云平台。实现了如下的几个医疗业务目标：

1) 基于云架构的统一标准、能为医联体内医院输出建设标准和规范，提供统一的云部署平台，减少业务应用系统的重复投入和建设。 

2) 支持医疗数据中心和院级两级资源协同和数据汇总，同时可作为医疗实体单位的业务的扩展和容灾补充。 

3) 支持托管模式：满足部分医疗机构在区域医疗数据中心托管使用的需要，部分缺乏建设能力的医疗机构可以将业务托管部署在医疗数据中心平台上。 

大数据改变了行业决策的方式，云计算正在重塑IT架构，移动和社交技术则赋予了互动新的含义，新技术新业态新模式促进了传统产业转型升级。融合转化云平台的构建打破了汕头大学医学院和医疗机构之间的行业壁垒，使之与当地的医疗信息机构实现了较好的资源共享、共建、共知。 

汕头大学医学院bdp项目项目经理吴亚琼表示：“接下来，我们希望跟汕头市卫计委的平台进行对接，打通基层医疗卫生机构的信息系统、电子病历数据库、健康档案数据库等，形成‘政、产、学、研、用’联合协同创新的闭环模式，未来可以为地区的政策制定提供数据支持。” 

未来云计算将助力更多医疗机构提高运营管理效率、医疗质量和服务能力，最终实现以“患者为中心”的医疗信息化系统建设。九州云作为行业云解决方案的提供商与服务商，将帮助越来越多的医疗机构稳定地走上云化之路。