本文是一篇电子信息类论文，本文首先阐述基于云原生架构的医院信息管理平台课题研究背景及研究意义，针对国内外在云原生和医院信息管理平台方面的研究现状，总结了我国在医院信息管理平台建设方面存在的问题：系统碎片化、系统数据中心建设缺失和系统架构封闭、可扩展性不足。
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着我国医疗行业的发展，传统医疗系统中出现“信息孤岛”现象，导致了医疗业务难以集成和信息无法共享等困难。不同的医疗机构、医生、患者和其他相关方可能使用不同的电子病历系统、医疗记录系统、实验室系统等，来自不同厂商开发的应用使用的信息传输方式和数据库表结构无法统一，医疗业务的开展受制于繁多的接口，影响了业务连贯性和流畅性，降低了医疗系统的工作效率和医疗服务的水平。
随着业务的扩展，系统引进的子应用数量越来越多，形成了如图1-1所示的接口网络图。从图1-1中可以看出，整个系统需要开发维护的接口数与应用数公式如(1.1)。
其中totalCount为接口总数，系统中应用数量为N。由公式(1.1)可知传统异构信息系统中接口总数与应用数量呈近似幂指函数关系，随着系统中应用数量的增加，接口总数增量将越来越大，开发维护难度也将越来越高。
1.2 研究意义
IT技术的发展，为医院数字化应用创造了新的空间。中台架构、云原生等软件架构技术方案赋能医疗信息化，为医疗信息化应用带来了新的解决方案。基于云原生架构的医院信息管理平台建设意义如下：
(1) HIS作为医疗信息化的核心业务系统，大到三甲二甲医院，小到社区卫生服务中心，如今已成为各个医疗机构必备的基础系统。一个使用流畅、功能完善的医院信息管理系统可以对院内各部门的工作负载进行均衡，简化就医流程，减少诊疗过程中不必要的等待时间。
(2) 通过微服务架构和容器化技术，平台基于模块化开发，实现不同业务子系统在前端界面上集成一体，在后端业务和数据上相互独立。遵循“高内聚、低耦合”的设计原则，容器化技术不受制于开发语言，架构灵活扩展性强，后续模块扩展升级便捷，更好地适配日益增长的医疗业务需求。
(3) 通过“院长驾驶舱”的建设，为管理者提供全面的数据分析和业务情况概览，帮助管理者实时监控治下运营情况，及时发现问题并制定相应对策[3]。通过可视化数据分析图表，管理者可以从数据角度科学制定决策和规划，优化医疗配置，提高资源利用效率，确保提供高效的医疗服务。
第二章 平台需求分析及相关理论
2.1 平台拟解决的问题
随着互联网技术的发展，目前HIS系统在功能切分和技术架构等方面已经显现出诸多不适，无法跟上以电子病历为核心的HIS系统建设的脚步。平台拟解决问题如下：
(1) 系统碎片化
当前我国大部分医院中HIS系统功能不完善，为了完成医疗操作而引入了大量第三方不同功能的软件，例如电子病历(Electronic Medical Record，EMR)、检验信息系统(Laboratory Information System，LIS)、影像归档和通信系统(Picture Archivingand Communications System，PACS)等，使得本应一体化的系统成为外挂形式的异构系统[8]。界面融合差，医生使用时需频繁切换不同的子系统，影响使用体验和医疗效率。每个系统都使用自己的数据库和数据表结构，数据互相独立且重复，更改一个数据可能需要同时对多张表、多个不同的数据库进行更新，性能较差且风险较大。
(2) 系统数据中心建设缺失
当前大部分HIS系统以业务为中心，缺乏对数据中心的建设，导致患者数据难以整合。在部分医院中，患者门诊就诊记录与住院医疗记录相互独立，住院医师无法通过住院信息管理系统调取该患者的门诊就诊记录，导致了医疗行为的不连贯性。另外，随着医院系统的运行，系统的性能受到数据量累积的大幅影响，同时数据库的横向扩展[9]也为医院带来了数据库服务器增加的额外开销。
2.2 平台功能性需求分析
功能性需求[12]分析是需求分析的重要组成部分，其目的在于定义一个软件系统或组件的功能，明确软件系统的作用范围和目标，从而为后续的设计和开发提供指导。
本文所设计实现基于云原生架构的医院信息管理平台组成划分如图2-1所示，平台主要分为三个组成部分，院长驾驶舱、业务子系统和移动通信端。下面通过对三个组成部分的详细功能性需求分析，依据用例图[13]明确各角色在其分管领域中所涉及的功能。
2.2.1 院长驾驶舱
“院长驾驶舱”，其设计旨在为医院院长或主任提供关键指标和数据的可视化展示，帮助决策人员以可视化数据形式剖析当前所管部门的运营情况，为决策的下达提供数据参考。院长驾驶舱角色功能用例图如图2-2所示，该图描述了医院信息管理平台中关于院长驾驶舱这一监控模块中院长和信息人员用例和功能之间的关系。
在院长驾驶舱模块中，通过集成和分析医院的各类数据，以图表或仪表盘等形式进行展示，使院长能够一目了然地了解医院的综合运营情况。在本平台所实现院长驾驶舱中提供以下功能：
(1) 财务数据分析。院长可以查看医院的财务数据，如收入、支出、利润等。通过财务数据的分析，院长可以评估医院的经济状况，制定财务策略和预算计划。
(2) 科室数据分析。院长可以查看整个医院的数据，如门诊量、手术量、病床利用率等。这有助于院长了解各科室的运营情况，及时发现问题并进行优化管理。
(3) 医生信息管理。院长可以查看医院的人员情况，包括医生、护士、行政人员等的数量和分布情况。有助于院长了解医院的人力资源状况，进行人员调配和管理。
(4) 排班管理。院长可以查看和管理医院的排班情况，包括医生和护士的排班安排。进行排班调整和优化，确保医院的人员安排合理。
第三章 基于云原生架构的医院信息管理平台总体设计 ....................... 27
3.1 平台总体设计原则 ........................... 27
3.2 平台整体结构框架 ................................... 28
3.3 平台功能模块划分 .................................. 29
第四章 基于云原生架构的医院信息管理平台实现 ........................ 34
4.1 院长驾驶舱模块实现 ................................. 34
4.1.1 开发环境与工具 ......................... 34
4.1.2 模块功能结构图 ............................... 34
第五章 基于云原生架构的医院信息管理平台部署与测试 ....................... 58
5.1 云原生架构部署 ................................ 58
5.1.1 应用容器化 .......................... 58
5.1.2 容器集群化 ................... 60
第五章 基于云原生架构的医院信息管理平台部署与测试
5.1 云原生架构部署
云原生部署分为两个阶段，一是应用容器化，二是容器集群化，完成这两个阶段后将集群部署至云上即可完成云原生架构的部署流程。
5.1.1 应用容器化
Docker的核心思想是将应用整合到容器中，并在容器中为其提供运行环境。应用容器化的步骤如下：
(1) 应用代码打包
完成前后端代码的编写及测试后将代码打包，包含源码、测试、日志和.gitignore文件等完整代码，图5-1(a)和5-1(b)为当前版本平台前后端打包文件目录。
第六章 总结与展望
6.1 论文工作总结
本文首先阐述基于云原生架构的医院信息管理平台课题研究背景及研究意义，针对国内外在云原生和医院信息管理平台方面的研究现状，总结了我国在医院信息管理平台建设方面存在的问题：系统碎片化、系统数据中心建设缺失和系统架构封闭、可扩展性不足。其次针对拟解决的问题进行需求分析，依据需求进行技术选型和平台的总体设计，并对主要功能的实现过程进行了详细分析。最后对平台在功能性和非功能性两个维度进行了测试，在确保基本功能完成的同时保证良好稳定的性能。本文主要完成工作如下。
(1) 优化传统碎片化的系统组合方式，将HIS和电子病历系统进行一体化整合。平台实现了HIS中的大部分业务功能，涵盖导诊分诊、挂号接诊、充值缴费、药房管理、住院管理等，通过与电子病历系统的一体化和ETL数据处理引擎的引入，实现了医疗系统之间的数据无缝对接和信息共享。建设院长驾驶舱，采用数据可视化的方式为院长提供一站式决策支持，实时监测医院的运营情况，并可以对异常关键指标进行预警和分析。
(2) 结合当下发展迅猛的云原生技术，平台基于云原生B/S架构进行开发，兼容当前大部分的主流操作系统，避免了传统医疗信息软件繁复的环境配置和部分开发语言内置库版本的冲突。在云原生架构下将后端业务微服务化、应用容器化和容器集群化，并采用Gitee+Jenkins+Docker+Kubernetes组成持续集成部署方案。
(3) 尝试打破内网环境下的数据隔阂，将平台接入移动通信端，以开发掌上医院的方式使平台具有部分在线医疗功能，实现患者足不出户即可完成建档、挂号等操作，同时为院内平台分担一部分流量。
参考文献（略）
