تنها وبسایت رسمی شرکت نوآوران سلامت گستر شریف noavaran-sharif.ir و noavaran-sharif.com

راه ارتباطی ما با شما سامانه پیامکی 50002210801

تنها لوگو رسمی ثبت شده شرکت نو آوران سلامت گستر شریف نوآوران شریف میباشد.

مقاله
سیستم قابل اعتماد وقت‌دهی قرار ملاقات آنلاین برای NHIS سرپایی در بیمارستان‌های آموزش نیجریه
بهمن ۲, ۱۳۹۵

راه حلی متن‌باز ابر خصوصی برای بهداشت و درمان روستایی

مقاله

چکیده

           یکی از چالش‌های عمده در توسعه‌ی کشورهایی مانند هند، دسترس‌پذیری بهداشت و درمان در مناطق روستایی است. هفتاد درصد مناطق روستایی در هند از کمبود بیمارستان، پزشک و خدمات پزشکی رنج می‌برد. با پیشرفت اینترنت، پورتال‌هایی برای فراهم‌آوری راه‌حل‌های مناسب برای این مشکلات متداول ارائه شده‌اند. با این وجود، استفاده از فناوری اطلاعات و مخصوصاً اینترنت در مناطق روستایی بسیار پایین است اما حتی در مناطق روستایی هند نیز، رشد زیادی در استفاده از تلفن‌های همراه دیده می‌شود. بنابراین استفاده از دستگاه‌های موبایل توسط کاربردهای بهداشت و درمان روستایی می‌تواند راه‌حل مناسبی برای نیازهای این کشور در بهداشت و درمان پیشرفته باشد. در این‌جا، کاربردی که از رایانش ابری و تلفن‌های همراه استفاده می‌کند ارائه شده است که توسط Eucalyptus که یک چارچوب متن‌باز رایانش ابری است ساخته شده است. در مرحله‌ی بعد، گسترش کاربرد نرم‌افزار متن‌باز مدیریت بیمارستان به نام Care2X بر روی ابر خصوصی برنامه‌ریزی شده است.

۱٫ مقدمه

کیفیت خدمات بهداشت و درمان در مناطق روستایی و شهری هند یکسان نیست. به دلیل در دسترس نبودن پزشک به تعداد کافی در مناطق روستایی، خدمات پزشکی در این مناطق بسیار ضعیف هستند. از آن‌جایی که پزشکان با کمبود تجهیزات ابتدایی مانند درمانگاه‌ها، داروها، بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌های تشخیص روبه‌رو هستند، در بسیاری از مناطق روستایی هند، راه‌حل‌های سریع با استفاده از روش‌های متداول امکان‌پذیر نیستند. برپایی تجهیزات دائمی نیز در آینده‌ی نزدیک امکان‌پذیر نیست. در این مناطق حتی مدیریت بیماری‌های درمان‌پذیر نیز به صورت یک مشکل در آمده است. این مسئله بحرانی است زیرا بیش‌تر جمعیت هند در روستاها زندگی می‌کنند. دسترسی محدود به اطلاعات مربوط به بیمار در حین تصمیم‌گیری و ارتباط ناکارآمد میان اعضای تیم درمان بیمار، دلایل اساسی خطاهای پزشکی در بهداشت و درمان روستایی هستند. بنابراین، دسترسی فراگیر و در همه‌جا موجود به داده‌های بهداشت و درمان، نیاز کنونی در فراهم‌آوری تشخیص‌های مناسب و رویه‌های درمان است. ظهور طرح‌های خدمات درمانی الکترونیکی موجب کاهش قابل توجهی در هزینه‌های گسترش بهداشت و درمان و افزایش کارایی آن از طریق تولید و بازیابی بهتر سوابق شده است. پزشکی از راه دور( خدمات درمانی الکترونیکی)، روشی برای برقراری تعادل در نابرابری‌ها در فراهم‌آوری زیرساخت خدمات درمانی ارائه داده است. با استفاده از تجهیزات پزشکی از راه دور، سلامت افراد ساکن در مناطق روستایی می‌تواند تحت نظارت باشد و داده‌های جمع‌آوری‌شده می‌توانند به سرورهای داده در یک بیمارستان شهری( که در دسترس یک پزشک متخصص است) فرستاده شوند. مقدمات پزشکی از راه دور به طور سنتی و با استفاده از معماری سرویس‌دهنده/ سرویس‌گیرنده پیاده‌سازی شده است. به دلیل حجم زیاد اطلاعات خدمات درمانی که به مرور زمان در سرورهای سنتی انباشته می‌شوند، نگه‌داری داده به صورت یک مشکل ظاهر شده است. زمانی که جمعیت بیماران افزایش می‌یابد، مقیاس‌پذیری این کاربردها نیز به مشکل تبدیل می‌شود. در این مقاله، چگونگی استفاده از رایانش ابری در حذف این حفره در فراهم‌آوری کیفیت بهداشت و درمان برای افرادی که بیماری‌های آن‌ها به سادگی و با علائم ساده قابل تشخیص هستند و می‌توانند با داروهای متناسب با نیازشان رسیدگی شوند، بررسی شده است. کشف و تشخیص اولیه با استفاده از رویه‌های استاندارد و نسخه‌های شناخته شده می‌تواند منجر به کاهش قابل توجه تعداد پرونده‌های پزشکی شود. متخصصین غیرپزشکی یا حتی بیماران نیز به سادگی می‌توانند برای استفاده از چنین رویه‌هایی که در آن‌ها از فناوری کمک گرفته می‌شود( و در موارد خاصی می‌توانند رویه‌های خودمختار نیز اجرا کنند) آموزش ببینند که این موضوع باعث ایجاد تمایز میان افرادی که می‌توانند بدون ملاقات با پزشک متخصص خود درمان شوند و افرادی که از بیماری‌های سخت رنج می‌برند یا دارای بیماری غیرقابل تشخیصی هستند و در نتیجه باید توسط پزشک متخصص معاینه شوند، شده است. زیرساخت ابر می‌تواند این مشکلات را به طور مؤثری هدف قرار دهد. استفاده از ابر، ساده‌ترین روش برای حذف حفره‌ی میان خدمات بهداشت و درمان روستایی و شهری است. رایانش ابری وسیله‌ای مناسب برای حمل خدمات به دورترین روستاها است. همگرایی ارتباطات از راه دور و فناوری اطلاعات توانسته است زندگی شهروندان روستایی را در دهه‌های گذشته تغییر دهد. حال، همگرایی رایانش ابری و فناوری‌های تلفن‌های همراه می‌تواند وضعیت آن‌ها را با فراهم‌آوری بهداشت و درمان با هزینه‌های مقرون به صرفه بهتر نیز بسازد. نفوذ وسیع تلفن‌های همراه در بازار، جایگزینی رایانه‌های شخصی سنتی با داوطلب خدمات درمانی عمومی[۱] به منظور اجرای تعاملات ضروری بهداشت و درمان را تبدیل به عملی‌ترین انتخاب کرده است. مزیت‌های سیستم‌های مبتنی بر تلفن‌های همراه آن است که این سیستم‌ها نیاز خاصی که فراهم‌آوری آن در وضعیت‌های روستایی سخت باشد ندارند و دستگاه‌های آن‌ها در حدی منطقی قوی هستند. با این وجود، ساخت و گسترش کاربردها برای ابر بسته به سکوی رایانش ابری انتخاب‌شده، می‌تواند دشوار باشد. اما با تعریف مناسب نیازها، می‌توان راه‌حل مناسبی همگام با پیشرفت فناوری یافت. روندهای اخیر نشان داده‌اند که کاربردهای متن‌بازِ خدمات درمانی و سکوهای زیادی وجود دارند که این موضوع می‌تواند محیط تجمیع موردنیاز برای حصول اطمینان از هزینه‌های پایین را فراهم آورد. با لایه‌گذاری محصولات متن‌باز بر روی یکدیگر، زمان توسعه و پیچیدگی گسترش کاربردها تا حد زیادی می‌تواند کاهش یابد.

۲٫ انگیزه

یک فرآیند معمول تحویل بهداشت و درمان شامل فردی است که به هنگام بیماری، نزد پزشک می‌رود. چالش‌های اساسی در چنین فرآیند تحویلی به شرح زیر هستند:

  1. کمبود دسترسی به اطلاعات مربوطه و تشخیص واکنشی: علائم اولیه‌ی بیماری معمولاً نادیده گرفته می‌شوند و بنابراین، پیش از ملاقات بیمار با پزشک، بیماری شدید می‌شود( به جای آن‌که بیماری در مراحل اولیه و بدون نیاز به پزشکان متخصص شایسته درمان شود).
  2. دسترسی محدود به پزشکان متخصص شایسته: با وجود تعداد کم پزشکان متخصص موجود، دسترسی از مناطق جغرافیایی دور به پزشکان خوب که اکثراً در مناطق شهری هستند اغلب گران است.

۳٫ رایانش ابری در بهداشت و درمان

رایانش ابری، رایانشی مبتنی بر اینترنت است که سرورهای اشتراکی منابع، نرم‌افزارها، داده و دیگر دستگاه‌های مورد نیاز را فراهم می‌آورد. خدمت فراهم‌شده مشابه شبکه‌ی نیروی برق است. بیش‌تر زیرساخت‌های رایانش ابری شامل خدمات تحویل داده شده از طریق مراکز مشترک و ساخته‌شده بر روی سرورها هستند. ابر معمولاً به عنوان نقطه‌ای برای دسترسی به نیازهای رایانشی مصرف‌کننده‌ها دیده می‌شود. مفهوم استفاده از رایانش ابری در زمینه‌ی مدیریت اطلاعات بهداشت و درمان نسبتاً جدید است اما با توجه به موارد زیر،ظرفیت‌های زیادی دارد. رایانش ابری به سادگی اجازه‌ی دسترسی از نقاط مختلف را فراهم می‌آورد. روش اتصال استفاده‌شده نیز دسترسی به پهنای باند مشترک است که کاربران با آن آشنایی زیادی دارند. منابع رایانش ابری بر اساس تقاضا هستند به طوری که هزینه‌ها تنها وابسته به مقدار استفاده خواهند بود و بنابراین راه‌حلی ارزان است. انواع مختلف دستگاه‌های کاربران به سادگی در این پیکربندی جای می‌گیرند و در نتیجه، قابلیت استفاده افزایش می‌یابد.

  1. طبیعت کشسان ابر اجازه می‌دهد تعداد نامحدودی از کاربران به طور همزمان و بدون هیچ محدودیتی به ابر دسترسی داشته باشند. منبع نیز به طور نامحدودی مقیاس‌پذیر است زیرا تخصیص آن پویا است.
  2. در یک سیستم رایانش ابری، تغییر بار کاری قابل توجهی وجود دارد. دستگاه‌های موبایل به هنگام اجرای کاربردها، دیگر نیازی به انجام تمامی کارهای سنگین ندارند و شبکه‌ی رایانه‌های تشکیل‌دهنده‌ی ابر این وظایف را انجام می‌دهد. در این سناریو، تقاضا برای سخت‌افزار و نرم‌افزار در طرف کاربر کاهش خواهد یافت. تنها عمل مورد انتظار از دستگاه کاربر، اجرای نرم‌افزار رابط سیستم رایانش ابری است که به سادگیِ یک مرورگر وب خواهد بود و بقیه‌ی وظایف را شبکه‌ی ابر انجام خواهد داد.
  3. زیرساخت ابر به وسیله‌ی کاربرد Care2X، برای ذخیره‌ی اطلاعات خدمات درمانی بیماران و دیگر جزئیات شخصی آن‌ها، اطلاعات فیزیکی و اطلاعات دارویی استفاده می‌شود. هدف چنین معماری‌ای فراهم‌آوری یک محیط کاری پایدار است که مقیاس‌پذیری و نگه‌داری خودکار در طرف سرور را تضمین کند. جنبه‌ی دیگر، فراهم‌آوری یک نرم‌افزار به عنوان خدمتِ[۲] بهداشت و درمانِ بر اساس تقاضا برای افراد است. از آن‌جایی که یک رایانش ابری عمومی دارای مسائل امنیتی و محرمانگی(که برای داده‌های پزشکی بسیار بحرانی می‌باشند) مربوط به اشتراک داده‌ها است، پیشنهاد این مقاله استفاده از یک محیط ابر خصوصی است.

۴٫ برپایی یک ابر خصوصی

در این مقاله، EUCALYPTUS( یک چارچوب متن‌باز نرم‌افزاری برای رایانش ابری) همانند شکل ۱ ارائه شده است. نام EUCALYPTUS سرنامی برای “استفاده‌ی کشسان از معماری رایانشی برای پیوند برنامه‌ی شما به سیستم‌های سودمند”[۳] است. Eucalyptus بر روی تعداد زیادی از توزیعات لینوکس مانند Ubuntu (که برای آن به منظور نصب و نگه‌داری ساده‌تر، به طور خاص بسته‌ای ایجاد شده است) اجرا می‌شود. به هنگام در نظر گرفتن اصول کاری Eucalyptus، این چارچوب در واقع مجموعه‌ای از خدمات وب است: کاربر درخواستی به یک خدمت انتها به انتهای وب یا کنترل‌گر ابر می‌دهد. اگر این درخواست برای ذخیره‌سازی باشد، به سمت Walrus، سرور ذخیره‌سازی انتها به انتها که با Amazon S3 سازگار است فرستاده می‌شود. درخواست ذخیره‌سازی سپس به کنترل‌گرهای ذخیره‌سازی که در سطح خوشه اجرا می‌شوند فرستاده می‌شود. اگر درخواست به کنترل‌گر ابر در رابطه با ذخیره‌سازی نباشد، به سمت خدمات وب در سطح خوشه و سپس به گره‌های محاسباتی فرستاده می‌شود. Eucalyptus از سه بخش تشکیل شده که برای Ubuntu به صورت سه بسته ارائه شده‌اند:

  • ابر Eucalyptus: کنترل‌گر ابر، پیاده‌سازی رابط‌های کاربردی EC2 و S3. یک سیستم Eucalyptus تنها به یک کنترل‌گر ابر نیاز دارد.
  • Eucalyptus-cc: کنترل‌گر خوشه، که سرور ارباب است و شبکه‌ی مجازی را پیاده‌سازی می‌کند. یک سیستم Eucalyptus معمولاً تنها به یک کنترل‌گر خوشه نیاز دارد.
  • Eucalyptus-nc: کنترل‌گر گره که هایپرویژن ماشین مجازی مبتنی بر کرنل[۴] را کنترل و ماشین‌های مجازی روی یک گره را مدیریت می‌کند. هر سرور فیزیکی در ابر به یک گره‌ی کنترل‌گر نیاز دارد. در این مقاله، به منظور گسترش ساختار یک ابر خصوصی، از دو سیستم اختصاص‌یافته استفاده کرده‌ایم؛ یکی به عنوان کنترل‌گر ابر( clc) استفاده می‌شود و شامل کنترل‌گر انتهایی خوشه( cc)، سرور ذخیره‌سازی Walrus و کنترل‌گر ذخیره‌سازی( sc) است. دیگری نیز یک کنترل‌گر گره( nc) است که برای اجرای موجودیت‌های ابر استفاده می‌شود.

شکل ۲ محیط ابر خصوصی چندخوشه‌ای را نشان می‌دهد. بررسی ما تنها مربوط به یک کنترل‌گر خوشه می‌شود.

الف. نیازمندی‌های سیستم

حداقل دو مؤلفه برای سیستم هدف باید به این ابر تخصیص یابند:

  • یکی برای سرور انتها به انتها( کنترل‌گر ابر یا خوشه) با سرعت و فضای دیسک زیاد و یک سازگارکننده‌ی شبکه‌ی اترنت.
  • یک یا تعداد بیش‌تری برای کنترل‌گر(های) گره با یک CPU که از گسترش‌های فناوری مجازی‌سازی پشتیبانی کند، حداقل ۱GB حافظه، فضای دیسک زیاد و یک سازگارکننده‌ی شبکه‌ی اترنت.

ب. ساخت کنترل‌گر ابر

اولین قدم، ساخت کنترل‌گر ابر است که با راه‌اندازی سرور Ubuntu 10.04 CDROM و انتخاب “نصب ابر  شرکت Ubuntu”، پس از انتخاب زبان مناسب و انتخاب‌های صفحه‌کلید و در پیکره‌بندی شبکه انجام می‌شود. برای این کار، هم برای ابر و هم کنترل‌گرهای گره از eth0 استفاده شده است. کنترل‌گر هم‌اکنون بر روی شبکه در حال اجرا است و به صورت پیش‌فرض در حال نصب ابر “کنترل‌گر گره” قرار دارد که مانند شکل ۵، پذیرفته شده است. سپس نام میزبان تعیین شده است. به عنوان مثال، برای کنترل‌گر ابر ما، نام “cc” انتخاب شده است. سپس، نقش این سرور در ابر را انتخاب کرده‌ایم. مانند شکل ۴ و برای نمایش ساده‌تر، از نصب یک خوشه و پذیرش حالت نصب پیش‌فرض ابر برای کنترل‌گر ابر، خدمت ذخیره‌سازی Walrus، کنترل‌گر خوشه و کنترل‌گر ذخیره‌سازی استفاده شده است. در قسمت‌های بعدی نیز برای تقسیم‌بندی دیسک‌ها حالت پیش‌فرض انتخاب شده است. نهایتاً تمامی تغییرات جدید بر روی دیسک نوشته شده‌اند. سپس، نصب‌کننده تمامی بخش‌های دیسک را فرمت و سیستم پایه را نصب خواهد کرد. در این‌جا یک حساب کاربری ساخته می‌شود و پس از پاسخ‌گویی به چندین پرسش مربوط به پست الکترونیکی، نام خوشه نیز پیکره‌بندی می‌شود. در این‌جا، مجموعه‌ای از آدرس‌ها که به هنگام نمونه‌سازی ماشین‌های مجازی به طور خودکار به آن‌ها تخصیص داده می‌شود فراهم آورده‌ایم. این آدرس‌ها به طور خودکار به نمونه‌های ابر و به منظور دسترس‌پذیر کردن آن‌ها از خارج ابر به آن‌ها تخصیص می‌یابد. سپس، بارگذار GRUB نصب می‌شود و نصب اولیه‌ی کنترل‌گر ابر کامل می‌شود.

ج. ساخت کنترل‌گر گره

حال که کنترل‌گر ابر ما( و کنترل‌گر خوشه، Walrus و کنترل‌گر ذخیره‌سازی) ساخته شده‌اند، به مرحله‌ی بعد می‌رویم. برای آغاز به ساخت کنترل‌گر گره، سرور Ubuntu 10.04 CDROM را راه‌اندازی و از فهرست “نصب ابر شرکت Ubuntu” را انتخاب کردیم. پس از انتخاب زبان مناسب، کشور و انتخاب‌های صفحه‌کلید و رابط شبکه، به صفحه‌ی نام میزبان هدایت شدیم. به عنوان نام میزبانِ کنترل‌گر گره‌ی خود، “nc” را وارد کردیم. اکنون نصب‌کننده، کنترل‌گر خوشه را شناسایی کرده و در حال اجرای آن بر روی شبکه‌ی ما است و همان طور که در شکل ۵ مشاهده می‌شود، حالت پیش‌فرض نصب ابر بر روی “کنترل‌گر گره” است. مراحل بعدی نصب نیز در رابطه با انتخاب‌های بخش‌بندی دیسک است و همان تنظیمات کنترل‌گر ابر را برای تکمیل این فرآیند نصب نیز انتخاب کردیم. بدین وسیله، کنترل‌گر ابر و کنترل‌گر گره‌ی ما با موفقیت نصب شده‌اند. مرحله‌ی بعدی، نصب کاربرد متن‌باز Care2X و ذخیره‌سازی سوابق پزشکی بیماران در ابر خصوصی است به طوری که این داده‌ها می‌توانند از هر مکانی توسط یک پزشک متخصص بازیابی شوند و راه‌حل‌های موردنیاز و ممکن پزشکی را در مناطق روستایی و از طریق تلفن‌های همراه، به بیماران ارائه دهند.

۵٫ نتیجه‌گیری

در این مقاله، معماری‌ای برای استفاده از ابر خصوصی با به‌کارگیری رویه‌های ساده( که می‌توانند مکمل روش‌های پیشرفته مانند استفاده از تشخیص خودکار و پزشکی از راه دور باشند) و به منظور بهبود کارایی تحویل بهداشت و درمان، ارائه شده است. استفاده از معماری مبتنی بر تلفن‌های همراه به منظور تحویل بهداشت و درمان برای به‌کارگیری فناوری رایانش ابری خصوصی و با هدف بهبود بیش‌تر کارآیی پیشنهاد می‌شود. یک سناریو را می‌توان در آینده برای محیط‌های بهداشت و درمان متصور شد که در آن بیماران و فراهم‌آورندگان بهداشت و درمان به خدمات وب متصل می‌شوند تا از هر جایی که بیمار خدمات پزشکی را دریافت می‌کند، تمامی اطلاعات بیماران شامل داروها، آلرژی‌ها، نتایج آزمایشگاه، تصاویر پزشکی و مانند آن را با استفاده از کاربرد Care2X، به عنوان ورودی وارد ابر خصوصی می‌کنند. علاوه بر این یک زیرساخت ابر، هر کاربر مجاز را بر اساس تقاضا و به هنگام درمان و به منظور بازیابی اطلاعات بیمار، قادر به دستیابی به خدمات وب می‌سازد اگر آن اطلاعات در یک سیستم ذخیره شده باشند. گام نخست به سمت تحقق این سناریو، پیاده‌سازی ابر خصوصی متن‌باز Eucalyptus می‌باشد. پیش از قرار دادن این سیستم برای استفاده در مناطق روستایی هند، پژوهش‌ها در زمینه‌ی یکپارچگی کاربرد Care2X وآزمایش زیرساخت با سوابق پزشکی نمونه، در حال پیشرفت هستند.

منبع

Lakshmi, M. Deepa, and Julia Punitha Malar Dhas. “An open source private cloud solution for rural healthcare.” Signal Processing, Communication, Computing and Networking Technologies (ICSCCN), 2011 International Conference on. IEEE, 2011.

[۱] Public Health Volunteer (PHV)

[۲] Software as a Service

[۳] Elastic Utility Computing Architecture for Linking Your Programs To Useful Systems

[۴] KVM Hypervision

دریافت مقاله

برای دریافت این مقاله برروی دکمه دانلود کلیک نمایید.