医疗数据采集的复杂性确实超乎寻常——三甲医院每天产生50TB影像数据,可穿戴设备采样频率高达100Hz,但关键问题在于:1)多模态数据如何实时归一化采集;2)如何平衡临床即时性与科研级数据质量要求。上次提到的某肿瘤医院案例里,他们用边缘计算节点预处理影像数据,将上传带宽需求压缩了80%,这个实践应该补充到回复中。在治理层面,用户可能低估了非结构化数据的处理难度。病理切片和手写病历的识别错误率往往超过15%,需要把动态修正引擎和联邦学习结合。上次浙江医院的医保拒付率案例正好能佐证这点。
由于医疗数据的爆发式增长,传统的数据利用方式已经无法满足大量数据应用的需求。当前大多数医疗机构已经从数据存储、共享交换的目的出发,开始建设以数据采集、治理、应用为一体的大数据平台。但在建设过程中,由于医疗数据的特殊性和复杂性,在数据采集、数据治理、数据应用等方面依然面临巨大挑战。
医院大数据平台关键技术
医院大数据平台通过日志解析技术、“流批一体”数据处理引擎、“湖仓一体”存储等关键技术的设计,为医疗大数据资源的开发利用提供了技术保障。
1、 在数据采集方面,研发针对特定数据库的日志解析技术,通过“非接口”方式从业务系统数据库底层抽取和同步数据,数据吞吐量达到每秒百万条;通过“流批一体”数据处理引擎,实现海量数据的高并发实时抽取,“流批一体”数据处理引擎直接从数据库从库增量日志中进行抽取,解决系统数据库接口开发难题;设计“数据湖”和“数据仓储”为一体的数据存储方式,有效降低数据抽取和数据应用两个过程的耦合性,增加数据抽取稳定性。
2、在数据治理方面,依托医学术语和行业标准完成初步数据治理,形成可被进一步使用的高维度数据资产,通过数据仓库的主索引将患者数据串联起来。在数据应用方面,根据数据类型对存储资源和计算资源进行弹性调度,实现数据特征、存储方案和计算算力相结合的管理方式,满足上层应用对底层数据资源的最佳算力服务需求;设计数据“查询-使用-转化”闭环流程,并将其部署在内部安全网络环境,确保数据在不离开医院环境的情况下发挥价值。
随着医疗信息化的发展,如何实现跨系统、跨机构的数据集成与共享成为智慧医疗建设的核心问题。2019年,我们所在的医疗科技公司承接了某省卫生健康委员会主导的“区域医疗信息化平台”项目。该平台旨在整合区域内三甲医院、社区卫生服务中心及县级医疗机构的医疗数据,为患者提供全周期健康管理、为医疗机构提供临床决策支持,并助力公共卫生部门实现疾病监测与资源调度。作为项目技术负责人,我主导了系统的架构设计及数据整合方案实施,通过引入标准化数据模型、构建统一数据中台、优化异构系统间接口协议等方法,逐步解决了数据异构、隐私安全及实时共享等技术难题。平台于2021年正式上线,截至目前已接入53家医疗机构,日均处理数据超200万条,显著提升了区域内医疗服务的协同效率。本文结合该项目实践,探讨智慧医疗中数据集成与共享的关键技术路径、实施挑战及应对策略。
近年来,我国医疗卫生领域信息化建设持续深化,但各医疗机构数据孤岛现象普遍存在。医院内部业务系统(如HIS、PACS、LIS)及不同机构间的数据标准不统一、接口协议差异大,导致数据共享与业务协同效率低下。例如,某患者在跨院转诊时,常需重复检查检验,既增加医疗成本又影响诊疗效率。在此背景下,区域医疗信息化平台建设项目被提上日程,目标是实现区域内医疗数据的互联互通与价值挖掘。
我所在公司于2019年中标该平台建设项目,我作为技术负责人,全面统筹系统架构设计、技术选型及开发实施工作。平台主要功能包括:患者电子健康档案整合、检验检查结果互认、远程会诊支持、公共卫生数据上报等。在需求调研阶段,我们发现数据集成面临三大核心挑战:其一,各院数据模型多样,例如某三甲医院采用Oracle Clinical管理诊疗数据,而基层机构多使用简易MySQL表结构;其二,数据隐私及权限管控需求复杂,不同角色对数据的访问权限需严格划分;其三,实时数据同步要求高,例如急诊场景下需秒级调取患者历史病历。
首先来分析数据集成与共享的技术路径。在技术选型上,我们提出“标准化先行、分层解耦”的设计原则,将系统划分为数据采集层、整合层、服务层及应用层,逐步解决异构性问题。
数据采集层采用适配器模式开发多源数据接口。针对医院内部系统,通过ETL工具(如Apache NiFi)定期抽取数据;对采用HL7、DICOM等国际标准的系统,直接解析其消息队列;而对于无标准接口的遗留系统,则通过逆向工程解析数据库表结构,并封装为RESTful API。此过程中需特别注意数据增量同步机制的设计,例如通过数据库日志捕获(CDC)减少全量抽取对业务系统的性能影响。
中间前置机,本地数据库容灾服务器。
数据整合层的核心是构建医疗数据中台。我们参考FHIR(Fast Healthcare Interoperability Resources)标准设计了统一数据模型,将患者信息、诊疗记录、检验报告等实体抽象为可扩展的资源类型。同时引入语义映射技术,利用SNOMED CT、LOINC等术语库对诊断名称、检验项目进行标准化编码,确保数据含义的一致性。例如,某院“血糖检测”在本地系统中编号为A0123,经映射后统一转换为LOINC代码“14771-0”。
服务层采用微服务架构对外提供数据服务。具体包括:1. 数据访问服务,提供基于OAuth 2.0的权限控制,医生可申请临时访问权限调阅他院数据;2. 实时消息服务,通过Kafka实现检查结果、危急值预警等事件的广播通知;3. 分析服务,基于Spark构建患者诊疗路径挖掘、疾病预测等模型。
应用层面向不同角色提供Web、移动端应用。医生工作站可调阅患者跨机构历史记录,公共卫生部门可实时监控传染病发病趋势,居民则可通过小程序查询个人健康档案。
接着讨论一些关键问题与解决方案。项目实施过程中,我们遇到三个主要技术难题:
第一,数据质量治理难题。 部分基层医院存在数据字段缺失、格式错误(如日期字段混用“yyyy/mm/dd”与“dd-mm-yyyy”格式)及逻辑矛盾(如患者性别为男却包含妇科诊断)。对此,我们在ETL流程中嵌入数据质量控制模块:1. 规则引擎校验基础字段完备性;2. 概率修复模型利用历史数据补全缺失值(如通过患者年龄与常见病关联性推测诊断类型);3. 人工审核界面将无法自动处理的异常数据提交至运维人员修正。
第二,高并发场景下的性能瓶颈。 在区域全员核酸检测期间,平台需同时处理数十万条检测结果上报请求,导致数据写入延迟骤增。通过优化架构:1. 引入Redis缓存高频访问的患者基本信息;2. 对MySQL进行分库分表,按医院ID哈希分配存储;3. 弹性扩展Kubernetes集群中的数据处理节点数量,实现负载动态均衡。
第三,隐私与安全合规要求。 为满足《数据安全法》和《个人信息保护法》,我们实施以下措施:1. 数据脱敏,患者姓名、身份证号等敏感字段在共享时替换为混淆值;2. 区块链存证,对接入平台的数据操作记录哈希值上链,确保操作不可篡改;3. 动态水印,医生调阅病历时会自动嵌入其工号与时间戳水印,防止数据泄露后无法溯源。
最后再来总结实施效果与延伸思考,平台上线后取得显著成效:跨院调阅病历的平均响应时间从25分钟降至8秒;检验结果互认减少重复检查率37%;传染病预警时效性提升60%。但也暴露出两个待优化点:其一,部分医院因网络带宽限制,影像数据同步仍有延迟;其二,基层医务人员对标准化数据录入规范依从性不足。后续计划通过边缘计算节点前置处理影像压缩,并结合AI辅助录入工具提升数据质量。
智慧医疗的数据集成与共享既需技术创新,也依赖管理协同。技术层面,需综合运用标准化建模、中台化整合及服务化开放;管理层面,应与卫生监管部门共同制定数据共享激励机制与质控标准。未来,随着5G、联邦学习等技术的普及,医疗数据的价值释放将更加高效且安全。作为架构师,需始终秉持“以业务价值驱动技术落地”的原则,在复杂系统中平衡效率、成本与风险。
为医疗大数据治理分为以下4个方面:数据集成,数据存储,数据清洗,数据应用,以下分别从这几个方面分别进行简要介绍。
由于国内医疗信息化行业的厂商较多,医院内分散着众多来自不同厂商的信息系统,因此医院的数据平台建设首先要做的便是将不同系统中的数据进行集成,包括HIS CIS RIS EMR LIS 等。数据集成过程是一个脏活、累活,原因是不同信息系统之间对于同一个字段的数据存储格式可能不同,且业务系统的数据标准化程度不高,其设计本身只是为了满足临床的业务需求,可能根本不会关注数据质量,因此数据模型设计的通用程度就显得非常重要。OMOP针对临床科研出了一份通用数据模型(CDM),但对于国内的可适配性较差,因此需要结合国内的实际情况,进行通用数据模型的设计。
CDM的设计需要首先要考虑的问题是要集成哪些数据,临床业务数据库中所有的表数据是否都要无脑接入,当然不是!像业务系统的配置表信息、操作日志、操作过程记录等一般不会关注,通用数据模型关注的是特定的时刻医务人员出于对患者进行健康关怀而进行一系列操作的结果,例如翼医生为患者开具处方,在通用数据模型中的体现是一张处方的结果,而对于审方的流程所涉及到过程不会关注。
开库:即对方厂商提供生产库或备份库的只读账号,直接对接数据库,通过ETL工具进行数据抽取。
接口或视图:厂商本身有一套提供数据的接口、视图 或 处于收费目的而开发的
对接效率上,一般开库的效率最高,视图或接口调试周期相对较长
临床业务数据库通常采用传统的关系型数据库来存储,如SQLSERVER,MySQL、ORACLE,这三种关系型数据库语法区别不大,入门难度低,方便运维,有较好的稳定性。也有部分HIS厂商如某华用的是国外的一款数据库,在国内比较小众,这个对DBA不太友好,跳槽难度较大…
总而言之,临床业务数据库一般采用传统的关系型数据库,稳定性较好,基于关系模式进行数据库设计。为了提高查询效率,对于一些大表会进行分库分表的操作,例如只存储今年的数据,往年的数据分开存储。
很多人可能联想到医院的历年来的数据量非常大,集成到一个地方传统的关系型数据库肯定hold不住。在笔者看来,基于单体医院数据中心的数据库选择,传统的关系型数据库完全可以cover。除却影像文件之外,普通三甲医院近10年的数据量,过滤掉一些配置数据、日志记录、审计数据,数据量在1-3T之间,部分大表完全可以采用分表的方式来解决,个人推荐PG。
数据清洗依然是一个比较耗费精力的体力活,原因是数据清洗的标准往往是企业内部制定的,尚未形成行业标准。而制定企业内部的数据标准本身就是一件复杂且涉及到多方角色的事情,需要让研发、产品、数据治理团队之间的达成共识,在共识的标准基础上进行产品设计、产品研发和数据清洗才会让各个角色工作开展的更加顺畅。但现实往往为了赶进度,产品研发或者数据清洗工作在没有形成标准的时候已经开始,当产品正式上线时,产研团队和数据治理团队就开始上演“谁是大厨”的戏码。
笔者认为,数据清洗主要包含以下几个部分:数据维度清洗(患者维度,就诊维度)、数据类型统一(数据类型转换、脏数据过滤)、小字典映射(例如 性别,婚姻状态等)、大字典映射(如诊断、检验等字典)。
数据清洗不是一次性工作,清洗到何种程度没有标准,会随着产品需求或认知的变化而迭代,前期需要把数据维度统一、类型统一、基本的编码名称映射做完。
当下医疗数据的主要应用于临床科研、医疗质控、统计报表。
讲真,由于数据质量问题,临床数据应用于科研还有很长的路要走,需要医生、信息化厂商共同重视数据质量,才能发挥医疗数据的价值。
随着医疗信息化的持续推进,健康医疗大数据的应用呈现蓬勃发展的态势。医疗机构在大数据平台建设的过程中,由于医疗数据的特殊性和复杂性,在各环节依然面临巨大挑战。医院大数据平台通过数据库日志解析技术、“流批一体”数据处理引擎、“湖仓一体”数据存储等关键技术的设计实现数据采集,采用融合医学术语和行业标准的人工智能治理技术进行数据治理,利用“存算分离”体系和数据应用闭环流程为数据的分析应用提供安全性保障,实现了医疗数据的精准提取和有效治理,形成高可用的数据资产,对医院管理、临床应用和患者查询提供满意服务。
该案例对医院如何实现医疗数据在采集、治理、应用和服务等多个环节的有效组织和管理有很好的参考和借鉴意义,推动健康医疗大数据管
该论文围绕智慧医疗领域的数据集成与共享,以真实项目为背景,体现了系统架构师对复杂问题分层解耦的设计思想。摘要清晰提炼项目核心目标、技术路径与实施成效,符合“背景-方法-成果”的逻辑框架。正文内容结构严谨,从需求分析、技术分层(采集、整合、服务、应用)到问题解决逐层递进,结合实际场景阐述数据治理、性能优化及安全合规等技术难点,展现了对架构设计原则(标准化、扩展性)的深入应用。案例中提到的FHIR标准、ETL流程优化及区块链存证等细节,充分体现技术选型的专业性与场景适配能力。不足之处在于对跨部门协作机制及长期运维成本的讨论稍显薄弱,未来可补充架构迭代中的组织协同经验与长效管理策略。整体而言,论点明确、技术扎实,具备实践参考价值。
未来,随着医疗大模型与中台深度融合,临床决策支持将向主动智能进化;联邦学习技术实现跨机构数据协同而不共享原始数据,破解医疗隐私与价值挖掘的两难;数字孪生技术构建虚拟患者模型,推动个性化医疗革命。医院信息架构的转型升级,不仅关乎技术效能提升,更是重塑医疗服务模式、实现“以患者为中心”的价值医疗的核心引擎。
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