中國附醫 HIS 優化再造 邁向智慧醫院的新世代
中國醫藥大學附設醫院運用敏捷軟體開發方式搭配微服務架構，推動 HIS 4.0 專案成績亮眼，有助於提升整體醫療品質與服務，讓民眾享有更智慧、溫度的醫療服務。
採訪／施鑫澤‧文／林裕洋‧刊期／2022.3
在創新科技持續湧現下，讓原本封閉的醫療環境，過去幾年有非常大的變化。許多醫療院所考量到 HIS 已使用多年，不光後續維護成本極高，也讓資訊人員工作負擔加重，以至於拖累各種智慧專案的進度。因此，近幾年許多台灣醫療院所都開始推動 HIS 4.0 專案，期盼藉由 HIS 核心系統改造帶動醫院的流程轉型，進而大步邁向智慧醫療之路。
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在眾多醫療院所轉型專案中，其中又以中國醫藥大學附設醫院運用敏捷軟體開發方式搭配微服務架構，推動 HIS 4.0 專案成績最為亮眼，不僅藉由推出自動繳費機機制、線上支付繳費，減少過去民眾大排長龍支付醫療費用的問題，更推出門診注射室智慧藥櫃、智抗菌決策輔助系統等服務。除可減少醫護人員的工作負擔之外，也有助於提升整體醫療品質與服務，讓民眾享有更智慧、溫度的醫療服務。
中國醫藥大學附設醫院資訊室副主任孫培然指出，我們推動 HIS 4.0 專案的目標，不光要符合健保及評鑑需求，更希望實踐以病人安全為中心的願景與目標，讓病人醫療照護更加安全。對醫院而言，也能享有提升效率、減少錯誤率，在醫療過程中，適時地提供醫師做臨床決策支援。中國醫藥大學附設醫院推動 HIS 4.0 專案效益已經逐漸浮現，我們未來願景是希望 HIS 可採用混合雲架構，即醫院擁有私有雲、異地備援使用公有雲，兩套系統可相互備援，同時符合方圓 30 公里以外的備援距離要求。
HIS 系統老舊 推動創新不易
肩負「救急、救心、救腦、救命」使命的中國醫藥大學醫療體系，目前擁有中國醫藥大學附設醫院、兒童醫院、北港附設醫院、臺南市立安南醫院、新竹附設醫院等 5 家體系醫院，致力發展特色醫療、尖端醫療、新藥開發、精準醫療及友善醫院，希望成為「臺灣的梅約醫學中心」。該醫院在醫療專業方面，除持續發展原有高品質特色外，也挑戰醫療科技之極限，如小腸移植、子宮移植、肢體移植、視網膜幹細胞、人工電子眼、微菌叢疾病治療、衰老症治療、肺纖維化細胞治療、新型心臟節律器、左心耳關閉器、MRI 心臟影像、iPS 臨床研究及人工電子耳等。在尖端醫療方面，幹細胞、免疫細胞將開啟更先進的細胞治療，自 2018 年「特管辦法」通過後，已有將近 130 例病人接受樹突細胞治療。
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如同多數醫院，過去中國醫藥大學附設醫院在快速發展下，使用多年的 HIS 系統，面臨開發工具太老舊，以至於找不到相關人才進行維護。系統畫面雜亂無章、操作步驟繁雜，使用介面不夠友善，資訊需求沒有做好整體規劃等問題。特別是由於傳統 HIS 架構非常龐大，無論是要新增或修改功能，不但修改時間會很長，還可能碰到改了一個問題，卻有更多的問題冒出來的狀況。為了醫院長久發展，以及接軌智慧醫療的潮流，推動 HIS 優化再造已經是無法逃避的挑戰。
孫培然說，我們盤點現有 HIS 系統後發現，共有高達 500 多個子系統，在維持醫療院所正常運作的前提下，必須採用逐步優化再造的方式，才能建置符合醫院長遠發展的 HIS 4.0 架構。在考量維護便利性、日後功能擴充彈性，乃至於達成人性化及統一化的操作介面、系統需求必須要有成本效益概念、資料格式及醫學詞彙以國際標準為優先、病歷及檢查報告可即時標記（Labeling）等目標下，2017年我們決定運用敏捷性開發方式，在微服務架構上打造 HIS 系統。
成立 HIS 小組 採循序漸進遷移模式
在醫療資訊有豐富實務經驗的孫培然，非常熟悉醫院工作流程與人員思維，自然也深知 HIS 優化再造過程中的風險與挑戰。如人員部分，在專案推動過程中，是否有使用者的參與、資訊人員投入狀況，乃至於單位統一窗口負責人、使用系統的熟悉度等，都會影響到系統的專案成效。而在系統開發過程中，使用者對系統的需求是否明確，新舊系統是否採取平行上線、新舊資料同步，乃至於是否出現系統不穩定性等問題，也都是 HIS 專案可否成功的關鍵。
為此，中國醫藥大學附設醫院在成立 HIS 再造工作小組之外，也決定採取安全的遷移方式–循序漸進模式，採用當新應用程式和服務上線後，再逐漸替換舊系統的特定功能的模式，藉由逐步遷移方式達到終止舊系統。因此，HIS 優化再造順序第一步，是從區分系統委外及自行開發，如臨床醫療核心系統自行開發、異動頻繁系統自行開發，至於委外系統，其維護由委外公司全權負責。第二步，為制定系統汰舊換新的準則，畢竟舊系統不易維護，若要維護事倍功半，且資訊化必須考慮成本及效益。
「第三步自然是規範汰舊換新的優先順序，從臨床醫療核心系統、系統不穩定常出問題、使用者較多人的系統著手，比較能達到立竿見影的效果，對於後續專案推動也有幫助。」孫培然解釋：「因此，我們採取盤點需求確認、系統需求分析、系統雛形展示、系統程式開發、資料轉檔同步、內部系統測試、系統整合測試、系統平行上線等步驟。」
中國醫藥大學附設醫院期盼能藉此達成，提升資料結構化及資料正確性、應用 AI 支援臨床決策輔助（CDSS)、以 AIoT 流程自動化與閉環管理（ Closed-loop management ）、未來區塊鏈在醫療領域整合的應用、主機虛擬化提升高可用性及延展性。因此，我們希望以微服務架構形成體系醫療雲，以及原始程式碼統一版本，運用 Rule Engine 進行，最後希望 HIS 系統可以達到 Any Device、Any Where、Any Time、Any Run 的目標。
善用微服務特性 打造新世代 HIS 系統
中國醫藥大學附設醫院選擇採用微服務架構的原因，主要是看準具備眾多優點，首先是服務建構開發與運行，具備服務小巧容易重新組裝、透過 API 後端可互相調用、漸進式設計，不斷迭代、日誌 / 管理監控機制、服務啟動時間快速等特色。第二點則是技術的異質性，除擁有跨語言、跨平台，方便組織調整、去中心化之外，能讓團隊專注服務、持續投入創新。第三個好處則是容易部署、自動化，一份程式碼可多環境部署、環境配置檔案與程式碼分開隔離、DevOps & CI/CD、獨立部署不會互相牽制、開發環境與正式環境近乎相同。
高可用度方面的特色，也是吸引中國醫藥大學附設醫院的關鍵，具備「失敗隔離，隔艙」、「隱藏內部細節，介面隔離」、「資料隔離，確保一致性」、「一個或多個無狀態服務一起運行」等特色。在容錯與容災方面，則能在發生故障時，系統還能繼續運行。若是本地發生災害時，也可即時異地備援。至於擴展性則是微服務的強項，具備持久化資料在外部、快速容量擴展、「低耦合、彈性水準擴展」、「採用非同步架構，系統不易阻塞」、「可以重新分配系統資源，以更好地支援動態擴展的系統」等特色。
孫培然指出，在2017年我們就開始採用建置開源 Kubernetes 作為 HIS 容器化的運行，經過這幾年運行發現其成效不錯。但受限於對於 Kubernetes 產品熟悉度有限，當應用服務出現效能瓶頸時，要花很多時間進行排除與偵錯，且透過人為監控微服務運作狀態的工作負擔非常大，勢必需要一套可提供自動化監控工具，以及需要專業團隊的技術支援能力。於是針對幾款商用 Kubernetes 的審慎評估後，決定引進 Google Cloud 的 Anthos 服務，並透過與羽昇國際合作，引進該公司的技術支援能量。
借重外部資源 引進 Google Cloud Anthos
儘管 Kubernetes 功能非常強悍，不過畢竟是開源軟體，所以僅提供基本管理功能，難以滿足中國醫藥大學附設醫院管理所需。改用 Google Cloud 的 Anthos 服務之後，則享有 L4/L7 微服務流量控制，如金絲雀發佈、故障注入、流量鏡像等功能。其次，以往在 DNS 優化前，當發生延遲狀況時，會有 5 秒以上 DNS 延遲發生，在外部團隊協助 HIS 系統遷移過程中，藉由分析數據、改善、優化容器等，進行 DNS 優化改善後，解決 DNS 重複查詢所造成的延遲問題，90%平均延遲均小於 400ms 以下，順利解決對於提升 HIS 效能帶來極大幫助。
孫培然說，引進 Google Cloud 的 Anthos 服務之後，最大好處就是由 Google 協助管理，享有集中管理的好處，能藉由一致的基礎架構，告別頻繁漏洞更新，降低系統維護的負擔。另外，我們也能享有極佳的可視、預測性，以及快速部署和版本復原等好處，讓整體基礎架構更為穩定。在系統穩定下，我們也得以開發更多與智慧醫療相關的專案，以最新推出的臨床決策支援系統為例，整合藥劑部、醫學檢驗部、醫研部、感染科、資訊室、人工智慧醫學診斷中心、大數據中心與智慧醫療科技創新中心 AI 能量，在周德陽院長領導下，以全院跨科部資料開發出一套智抗菌決策輔助系統，在2021年時，榮獲國家創新獎及臺北生技獎等兩項獎的肯定。
在推動 HIS 優化再造之餘，中國醫藥大學附設醫院也關注到近來醫療院所面臨的資安挑戰，也體認到員工必須具備資安意識的重要性，並且落實資訊安全管理制度（ISMS）才可以降低風險。除此之外，並強化程式設計師在撰寫程式的品質，除了有制定程式標準規範必須遵循之外，還有專人針對 SQL 語法的 Code Review，確認資安無虞及不會影響線上效能才能給予上線使用。在這裡值得一提的是與其大量的採購資安設備來防護的治標，不如從程式撰寫品質來把關，真正做到資安防護的治本。
另外，我們也規劃中、長期規劃，持續優化服務並與創新技術，2022年將會建置 GCP DR Site、導入 GitOps–ACM，以及推動 Hybrid Cloud Services 整合。2023年則將推動 K8s 原生安全- RBAC，Secret 管理，以及 OIDC 整合、Istio security features、Connect agent security 等，全力朝向智慧醫院藍圖邁進。
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