面向医疗大数据处理的医疗云关键技术研究

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导师姓名
李劲松
学科专业
生物医学工程
文献出处
浙江大学   2015年
关键词
分布式计算论文  虚拟化技术论文  医院信息系统论文  医疗云服务论文  医疗大数据论文
论文摘要

面对新医改政策下人们越来越旺盛的医疗卫生服务需求及大数据的机遇和挑战,传统医学信息化方式无法灵活、有效地应对。将云计算和大数据核心技术及理念应用于医学信息化,可以提升其灵活性和效率,实现系统整体部署、集约管理,按需配置,满足其大规模应用中的扩展性、可靠性和按需服务等要求,并实现医疗大数据的弹性存储、集中管理和有效利用。本论文设计了面向医疗大数据处理的医疗云三层模型,以医院私有云实现“云架构”与现有医院信息系统的完美融合,以医疗社区云建立了“云服务”式的医院信息系统即服务的新型医疗资源辐射方式,并以医疗大数据处理系统有效运用“云计算”处理和利用医疗大数据。以云计算为大脑,以大数据为灵魂,以医院信息化为载体,基于云计算和大数据核心技术及理念,在该模型下分阶段实现医疗云和医疗大数据的应用问题。首先,为改变医院信息系统烟囱式部署的现状,设计了基于以虚拟化技术为核心的云计算技术的医院私有云。通过虚拟化技术将医院自身IT资源池化,提出并建成了集计算、存储、网络、桌面及安全五大资源池于一体的医院信息基础平台,提供生产、测试、容灾、桌面及安全五个功能模块于一体的医院信息应用平台。其次,在医院私有云的基础上,采用虚拟桌面架构升级为医疗社区云。根据“集中计算、分布显示”原则,以医疗社区云为中心,各授权医疗机构以软件即服务方式通过网络获取医疗信息系统的服务,摒弃了原来医院自身的IT建设,从而简化了医院信息平台的架构,节约了医院信息化建设的成本。该模式下,医院信息系统的异构性、复杂性更加凸显,传统的集成方式会导致集成平台自身复杂混乱且难以维护,同时也无法满足云环境下大规模临床数据的交互。结合医疗社区云的服务模式,根据相关医学信息标准设计了基于云计算的扁平化医院信息系统集成平台。最后,为解决医疗云环境下,医疗大数据的处理难题,设计了基于Hadoop的医疗大数据处理系统,用分布式计算方式解决医疗大数据收集、存储和分析上的难题。本论文的研究是一次云计算和大数据技术理念应用于医学信息化的尝试。虚拟化技术和分布式计算技术是云计算领域两个截然不同的技术方向,本论文合理地将这两种技术应用于医疗云的不同阶段,并在南京军区若干医院得到了部署和推广应用,实证了医疗云在医院的可行性。在医疗云的实际应用与系统评估研究中,验证了以云计算实现医院信息化在技术架构和经济效益上的优势,弥补了传统数据处理方法在医疗大数据处理上的不足。

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致谢

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与创新点

1.4 论文的组织结构

第2章 医疗云和医疗大数据关键技术

2.1 计算的定义和特点

2.1.1 基本特征

2.1.2 服务模型

2.1.3 部署模式

2.2 虚拟化技术

2.2.1 虚拟化技术的定义

2.2.2 虚拟桌面架构

2.2.3 医学信息化与虚拟化

2.3 大数据及相关技术

2.3.1 大数据的定义及特征

2.3.2 大数据处理平台

2.3.3 大数据技术分类

2.4 Hadoop生态圈

2.4.1 Hadoop平台

2.4.2 HDFS

2.4.3 MapReduce

2.4.4 Sqoop

2.4.5 Hive

2.4.6 Mahout

2.5 医疗云和医疗大数据

2.5.1 医疗云

2.5.2 医疗大数据

2.6 面向医疗大数据处理的医疗云三层模型

2.7 本章小结

第3章 基于虚拟化技术的医院私有云

3.1 医院私有云整体设计

3.1.1 医院私有云的必要性

3.1.2 医院私有云总体架构

3.1.3 医院私有云应用体系

3.2 医院私有云功能设计

3.2.1 生产云

3.2.2 测试云

3.2.3 桌面云

3.2.4 容灾云

3.2.5 安全云

3.3 医院私有云部署实现

3.3.1 虚拟化工具

3.3.2 虚拟化过程

3.3.3 物理层实现

3.3.4 虚拟层实现

3.3.5 系统层实现

3.4 医院私有云运维模式

3.4.1 垂直分散模式

3.4.2 横向集中模式

3.5 医院私有云性能评估

3.5.1 评估实验设计

3.5.2 实验结果分析

3.6 本章小结

第4章 基于医疗社区云的医疗云服务

4.1 医疗云服务定义提出

4.2 医疗云服务需求分析

4.2.1 医学信息系统的作用

4.2.2 医学信息化发展问题

4.2.3 医疗云服务优势分析

4.3 医疗社区云整体设计

4.3.1 医院社区云技术分析

4.3.2 医疗社区云系统架构

4.4 医疗云服务平台实现

4.4.1 医疗社区云实现技术

4.4.2 医疗社区云部署实现

4.5 云环境下互操作实现

4.5.1 面向服务架构与医疗云服务

4.5.2 医疗信息标准与医疗云服务

4.5.3 医疗社区云标准化集成设计

4.5.4 医疗社区云内集成服务实现

4.6 医疗云服务效益分析

4.7 本章小结

第5章 基于分布式计算技术的医疗大数据系统

5.1 医疗大数据特点分析

5.1.1 传统医疗数据分析问题

5.1.2 医疗大数据分析及应用

5.2 系统设计开发

5.2.1 系统整体架构设计

5.2.2 大数据收集模块设计与开发

5.2.3 大数据存储管理模块的设计和开发

5.2.4 大数据分析模块的设计和开发

5.3 算法设计实现

5.3.1 算法设计

5.3.2 算法实现

5.3.3 算法评价

5.4 系统评估研究

5.4.1 数据来源

5.4.2 实验平台

5.4.3 实验结果与分析

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读博士学位期间的主要研究成果

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