通过使用云,医院信息化进入了全新时代。现在,信息部门不必花太多精力在基础的运维工作上,可以参与到探索性领域,与临床科室、科研部门一起解决问题。
黄虹 复旦大学附属华山医院信息中心主任
开展定量药剂分析经常需要进行几百、数千次模型计算,通过使用AWS,我们每次模型计算的时间缩短了25%,大大提高了工作效率。
焦正 复旦大学附属华山医院药剂科副主任、主任药师

复旦大学附属华山医院(以下简称“华山医院”)创建于1907年,是国家卫生计生委委属医院、复旦大学附属教学医院和中国红十字会冠名的医院。1992年首批通过国家三级甲等医院评审,是国内著名的国际化医教研中心,在国内外享有很高声誉。

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华山医院早在2015年就开始用云。当时药剂科副主任、主任药师焦正教授了解到,国外同行在Amazon Web Services (AWS)上,利用云计算的海量资源进行定量药理分析,高效、低成本地解决了之前曾经尝试在超算中心解决的大量计算问题。

焦正一直在从事治疗药物监测和个体化给药的临床药学实践、教学和研究,曾两次赴美分别在耶鲁大学医学院和Celgene制药公司等研修临床药理和新药研发。个体化给药是根据患者自身在遗传背景、病理生理、生活饮食等方面的不同特征,提供量体裁衣式的、个体化的用药剂量方案。个性化给药的依据是定量药理学分析,这是近年来在传统的药物动力学基础之上形成的新型学科。做定量药理分析,首先需要建立数学模型,通过大量数据进行数学模型的演算推理,这需要进行大量的计算。焦正介绍说,“一次复杂的建模计算,常常需要耗费数小时。有时长达数周,这种模型我们甚至不敢尝试,因为一次研究课题通常要进行几十到几百次、甚至上千次的运算。因此只能对模型进行简化。”

所以在药物研究中,计算就是生产力。2010年焦正曾经尝试过使用上海市超算中心的高性能计算,但是价格比较昂贵,效率也不高。看到国外同行的云计算实践,焦正联系信息中心寻求帮助,希望尝试利用云计算解决问题。信息中心主任黄虹、副主任张琪对云计算早有关注,但当时AWS在中国还没有商用,因此决定先在其他云上进行尝试。2015年,华山医院从药剂科出发,正式开始上云之旅。焦正和他的团队体会到了云计算的优势:可以非常方便地开启计算资源,同时进行多个项目的计算,可以随时随地了解运行状态和计算结果。不过令焦正略有遗憾的是,他们的实践没能达到国外同行在文献中介绍的效率。当使用多个节点进行比较复杂的运算时,跨节点的性能损失比较大。

2016年,由北京光环新网科技股份有限公司(“光环新网”)运营的AWS中国(北京)区域正式商用,华山医院开始使用AWS,运算效率明显提高。以4个节点、64核的运算为例,使用AWS,在性能损耗方面减少了20个百分点,性价比也随之提升。因此,华山医院决定将AWS作为首选。

焦正评价说,“AWS在药物分析研究方面有很多海外的成功案例。通过使用AWS,我们每次模型计算的时间缩短了25%,大大提高了工作效率,希望AWS在国内也能够得到很好的应用。”

在AWS上,焦正的团队顺利完成了万古霉素的用药决策辅助系统“SmartDose”。通过系统检索,收集中国人群的万古霉素群体药动学特征参数,利用最大后验贝叶斯算法,针对普通成人以及新生儿、老年人、神经外科患者等特殊人群,制定个体化的万古霉素给药方案。截至2019年5月,SmartDose服务的医疗机构已经超过80余家。

继药剂科成功试水之后,2016年开始,华山医院增加对AWS的使用,逐步在AWS上建立了App预约、公众号预约、支付宝应用、单病种数据库平台、合理用药科研平台、一期临床科研评价平台、远程会诊、专科联盟、在线复诊等数十个应用。

华山医院信息中心副主任张琪说,与互联网相关的应用都会放在云上。传统的医院应用在开发完成后,要先后在测试服务器和生产服务器上部署,有时候还要先做试点。基于互联网的应用,一旦发布就是面向所有用户的,没有试点的机会,这就要求服务器必须稳定可靠,或者在遇到问题时能够快速排查、解决问题。AWS就能提供这样的敏捷性和灵活性。

通过使用AWS,华山医院获得了以下几方面的好处:

一是提高了系统上线的速度。使用传统的IT模式,从搭建服务器到应用部署、测试完成,通常需要1-3个月。使用AWS,只要1天就能完成。而且,医院的IT预算采用年度预算制,如果收到新的临时应用需求,信息中心只能选择挤占其他IT预算,或因资源不足而婉拒临时需求。

二是节省了IT预算。使用传统的IT模式,基础设施费用通常占到总预算的40%。使用AWS以后,基础设施费用在总预算中的比例不到20%。更多的预算花到业务上,医院领导审批预算也更容易。

三是减轻了运维负担。华山医院只有两名运维人员,上云前,要忙于管理服务器、数据库、存储等事务,上云后不再需要做这些工作。现在,医院的应用增加了几十个,数据量跟上云之前相比翻了一倍,运维人员却无需增加。

四是提高了与应用提供商的协作能力。医院的信息系统非常多,涉及到几十家应用提供商,各种应用对软硬件环境的要求不同。上云以后,华山医院信息中心能够轻松应对应用供应商的各种需求。例如,医院部署在线复诊平台时,需要准备一台服务器来架设区块链。因前期沟通问题,在准备三方联调的时候才发现之前应用供应商准备的服务器配置不满足要求,而且三方联调的时间非常紧张。后来通过在云上快速开启一台服务器,圆满地解决这一问题。

五是更好地管理医院数据,构建统一的大数据平台。以前,大量数据分散在各业务科室,业务部门之间形成数据孤岛,同时业务科室也没有投入更多精力对不断产生的大量数据做精细化管理。现在,通过使用云,信息部门可以腾出精力、腾出预算,做好数据的统一管理,构建医院大数据平台,对数据进行分析、研究,挖掘数据价值。

信息中心主任黄虹说,“通过使用云,医院信息化进入了全新时代。前面20年,信息部门忙于解决技术问题,大量的时间花在选硬件、上系统、买软件。现在,这些工作都由云服务提供商解决了,信息部门可以参与到探索性领域,跟临床科室、科研部门一起解决问题。相应地,信息部门在人员结构、工作模式、思维模式等方面都要转型。信息部门的人员要把业务领域研究清楚,要思考信息技术如何切入业务领域的新思路。”  

“让信息多跑路、使患者更便利”,在云计算的基础上,华山医院不断深化“互联网+”发展,打造全流程的智慧就医系统,提升服务效率与管理内涵。

针对外地患者多这一特点,推出电子就诊卡服务,患者只需提前在手机上提交身份信息进行验证,即可获得就诊卡,实现院内信息互通。整合门诊咨询、电子就诊卡、医技检查预约等功能,建立基于微信的“复旦大学附属华山医院门诊服务号”。

通过建立在AWS上的多渠道预约,医院积极推进精准预约服务,患者通过在线上传必要的检查、检验结果,经AI筛选合格后完成预约。目前,门诊微信服务号关注量近47万人次,2018年全年共预约患者113.9万人次,较上一年同期上升54%。

在远程医疗领域,医院构建了内涵丰富、响应及时的“空中医院”平台,也成为华山医院的一张名片。“空中医院”支持包括远程会诊、医疗培训、手术示教、病理读片等各项功能,依托国家级重点学科,集中优质专家资源,解决疑难病症。自上线以来,85%的远程会诊由医院神经内科、神经外科、感染科、皮肤科等全国知名科室参与,每月完成疑难会诊120余例。医院已与20个中西部省份建立了远程连接,覆盖24个省份,还连线“一带一路”巴基斯坦瓜达尔港、摩洛哥等地,为当地患者诊治疑难病症。目前,“空中医院”平台已在本地开发试点完成,华山医院正在研究AWS上合规部署的方案,未来计划将其迁移至云上部署。

图1是复旦大学附属华山医院的系统架构图,所使用的AWS云服务包括Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2)Amazon Simple Storage Service (S3)Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC)AWS CloudFormationAmazon CloudWatch等。

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图1:复旦大学附属华山医院基于AWS的系统架构图

当前,公众对优质医疗资源的需求日益增长。华山医院作为一家有着一百多年历史的知名医院,通过率先使用云计算新技术,让优质医疗资源突破时空限制,为更多的患者解除病痛,带去健康,在医院信息化领域树立了非常好的榜样。

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