Використання хмарних та безсерверних рішень в сучасному медичному програмному забезпеченні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Використання хмарних та безсерверних рішень в сучасному медичному програмному забезпеченні

Кущов Олександр Сергійович

здобувач вищої освіти факультету інформаційних радіотехнологій та технічного захисту інформації

Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна

Науковий керівник: Дудка Олександра Олександрівна

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри радіотехнологій інформаційно-комунікаційних систем Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна

Анотація

Стаття визначає зростаючий ринок програмного забезпечення для медичних установ і висуває високі вимоги до його функціоналу та безпеки. Автори підкреслюють, що хмарні інфраструктури відкривають широкі можливості для медичної галузі, забезпечуючи високу доступність, масштабованість та безпеку даних. Стаття визначає основні елементи сучасної медичної системи, такі як забезпечення безпеки медичних та особистих даних пацієнтів, опрацювання уніфікованих медичних структур даних, робота з різними джерелами медичних даних, забезпечення доступності медичних даних та систем, а також обробка та аналіз медичних даних. Стаття включає в себе візуалізацію структури додатку для дослідження окремих компонентів системи та можливостей використання хмарних та медичних технологій для задоволення потреб медичних установ.

Ключові слова: хмарні технолоії, медичне забезпечення, програмне забезпечення

Summary

Title (in English): Use of cloud and serverless solutions in modern medical software

The article defines the growing market of software for medical institutions and sets high demands for its functionality and security. The authors emphasize that cloud infrastructures open wide opportunities for the medical industry, providing high availability, scalability and data security. The article defines the main elements of the modern medical system, such as ensuring the safety of medical and personal data of patients, developing unified medical data structures, working with various sources of medical data, ensuring the availability of medical data and systems, as well as processing and analyzing medical data. The article includes a visualization of the structure of the application for the study of individual components of the system and the possibilities of using cloud and medical technologies to meet the needs of medical institutions.

Keywords: cloud technologies, medical support, software

В сучасному світі ринок програмного забезпечення для медичних установ значно зростає, разом з тим зростають як інвестиції в розробку додатків та їх впровадження [1] так і вимоги до його функціоналу разом з нефункціональними вимогами [2].

Хмарні інфраструктури надають широкий спектр можливостей та сервісів для медицини та медицини надзвичайних ситуацій. Ці інфраструктури можуть забезпечувати високу доступність, автоматичне масштабування, резервне копіювання даних, безпеку на рівні корпоративних стандартів та інші важливі можливості [2]. Завдяки цьому, медичні установи та служби надзвичайних ситуацій можуть легко користуватися цими ресурсами без потреби в складному обслуговуванні власних серверних інфраструктур.

Будь яка сучасна медична система повинна відповідати стандартам безпеки, а також надавати можливість збирати та обробляти медичні дані. Незалежно від складності системи її можна розділити на наступні елементи:

- Забезпечення безпеки медичних даних та персональних даних пацієнтів;

- Опрацювання уніфікованих медичних структур даних;

- Робота з джерелами медичних даних різних типів;

- Забезпечення доступності медичних даних та систем;

- Обробка та аналіз медичних даних.

Візуалізація зазначених компонентів системи може бути представлена у вигляді наступної діаграми (рис. 1).

Така візуалізація загальної структури додатку дозволить дослідити окремі компоненти системи та можливості використання існуючих хмарних та безсерверних рішень.

Далі оглянемо сервіси, які надають сучасні хмарні провайдери Amazon Web Services (AWS) [3], Google Cloud Platform (GCP) [4], Microsoft Azure [5].

Рис. 1. Базова архітектура медичного додатку

Безпека медичних даних та персональних даних пацієнтів: У сфері медицини існують строгі регуляторні акти, які регулюють збереження та обробку медичних даних. Закон про медичну конфіденційність (HIPAA) у Сполучених Штатах та Загальний регламент з захисту даних (GDPR) в Європейському Союзі встановлюють стандарти та вимоги для захисту особистої та медичної інформації.

Сервіси AWS Cognito, GCP Identity Platform, Azure Active Directory B2C дозволяють медичним установам ефективно керувати правами доступу користувачів з використанням різних методів аутентифікації, включаючи соціальні мережі та мультифакторну аутентифікацію.

Завдяки хмарним сервісам керування ключами та сертифікатами, такими як AWS KMS, Azure Key Vault, Google Cloud KMS, AWS Certificate Manager та інші, можливо також налаштування авторизованих доступів до зовнішніх систем, включаючи стандарт SMART (Substitutable Medical Applications, Reusable Technologies), який дозволяє легко інтегрувати та обмінювати дані між різними медичними системами.

Сервіси хмарних платформ, такі як AWS CloudWatch, Google Cloud

Monitoring та Azure Monitor, пропонують розширені засоби аудиту та моніторингу для медичних систем.

Медичні структури даних: Стандарт FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources) [6] створений організацією Health Level Seven International (HL7) з метою полегшити обмін медичною інформацією між різними системами у сфері охорони здоров'я. Багато сучасних EHR (Electronic Health Records) систем, такі як Epic Systems, Cerner, Allscripts, eClinicalWorks та інші, підтримують стандарт FHIR, для обміну медичною інформацією та інтеграції з іншими медичними системами.

Сервіси AWS HealthLake, Google Cloud Healthcare API, Azure API for FHIR дозволяють організаціям легко зберігати, керувати та обмінюватися медичною інформацією відповідно до стандартів безпеки та сумісності, а також дозволяють використання інтелектуальних аналітичних інструментів для отримання цінних інсайтів.

Джерела медичних даних: Медична інформація оточує нас з усіх боків, і її джерела різноманітні. З розвитком технологій в медицині з'явилися нові джерела даних, які можуть значно збагатити інформацію, доступну для медичних систем. Серед найрозповсюдженіших сучасних джерел даних слід зазначити Смарт-пристрої, Медичні прилади, Лабораторні дослідження, Електронну медичну інформацію пацієнта. Для збору та інтеграції медичних даних з різних джерел, хмарні провайдери надають велику кількість готових рішень.

Сервіси AWS IoT Core / Google Cloud IoT Core / Azure IoT Hub призначені для збору та обробки даних з IoT-пристроїв, включаючи медичні пристрої та Смарт-пристрої.

AWS Data Pipeline / Google Cloud Dataflow / Azure Data Factory можуть бути використані для виконання пакетної обробки даних за допомогою методу ET L (Extract, Transform, Load).

AWS Kinesis / Azure Stream Analytics - інший тип хмарних сервісів, який може бути корисним для збору та обробки стрімінгових даних, включаючи медичні дані.

Доступність медичних даних та систем: У сфері медицини надзвичайних ситуацій швидкий та безперервний доступ до медичної інформації може бути рішенням, яке рятує життя. Надзвичайні ситуації можуть створювати надзвичайні обставини, і доступ до важливих медичних даних може зберегти час і допомогти у прийнятті правильних рішень.

Серед ключових вимог доступності слід зазначити Віддалений доступ, Швидкість передачі даних, Забезпечення безпеки, Реакцію на відмову.

AWS CloudFront / Google Cloud CDN / Azure CDN - це сервіси CDN (Content Delivery Network), які допомагають швидко доставляти вміст (зображення, відео, статичні файли) користувачам по всьому світу.

AWS Lambda@Edge - сервіс, який дозволяє виконувати код на рівні CloudFront CDN, тобто поблизу кінцевих користувачів.

AWS Web Application Firewall (WAF) / Google Cloud Armor / Azure Web Application Firewall - це сервіси для захисту веб-додатків від веб-загроз і атак. Вони дозволяють створювати правила фільтрації вхідного та вихідного трафіку для захисту веб-додатків від SQL-ін'єкцій, Cross-Site Scripting (XSS) і інших загроз. медичний програмний безсерверний хмарний

Аналіз медичних даних: Зі зростанням обсягу медичних даних стає дедалі важливіше мати ефективні інструменти для аналізу цих даних. Аналіз даних в медицині може виявитися критичним для прийняття рішень щодо діагностики, лікування та попередження надзвичайних ситуацій.

Вже згадані сервіси AWS HealthLake, Google Cloud Healthcare API, Azure API for FHIR, IBM FHIR Server дозволяють легко взаємодіяти з даними. Тим часом сервіси для розробки моделей штучного інтелекту, такі як AWS SageMaker, GCP AI Platform, Azure Machine Learning, мають великий потенціал для застосування в галузі медицини завдяки можливостям аналізу медичних зображень, прогнозування, створення персоналізованих моделей лікування, аналізу медичних досліджень та інших завдань.

Висновок

Сучасний світ надає дедалі більше можливостей для збору, аналізу та обміну медичними даними завдяки хмарним та безсерверним технологіям. Використання EMR (Electronic Medical Records) та EHR систем, підтримуваних хмарними та безсерверними архітектурами, дозволяє швидко та ефективно використовувати дані для надання медичної допомоги в критичних ситуаціях. Хмарні та безсерверні рішення відкривають перед медичною галуззю нові можливості та забезпечують їй зручну та високоефективну інфраструктуру, допомагають прискорити надання медичної допомоги та забезпечують надійність та безпеку даних. Сучасні медичні системи повинні використовувати ці рішення для покращення якості та швидкості надання медичної допомоги в критичних обставинах, що робить їх невід'ємною частиною майбутнього медичного програмного забезпечення.

Список використаних джерел:

[1] Electronic Medical Records (EMR) Market Growth & Global Trends to 2029. (б. д.). Market Research Business Consulting and Strategy Planning Firm | Data Bridge Market Research Private Ltd. https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global- electronic-medical-records-emr-market

[2] Sterrett, L., Batra, N., Harris, C., Talbot, C., Chang, C., & Malhotra, R. (2022, 19 жовтня). Preparing for the next generation of electronic health records. Deloitte Insights. https://www2.deloitte.com/us/en/insights/industry/health-care/ehr-systems-the-future- of-electronic-health-records.html

[3] Index - FHIR v5.0.0. (б. д.). Health Level Seven International - Homepage | HL7 International. https://www.hl7.org/fhir/

[4] Cloud Computing Services - Amazon Web Services (AWS). (б. д.). Amazon Web Services, Inc. https://aws.amazon.com/

[5] Cloud Computing Services | Google Cloud. (б. д.). Google Cloud. https://cloud.google.com/

[6] Cloud Computing Services | Microsoft Azure. (б. д.). Microsoft Azure.

https://azure.microsoft.com/

Размещено на Allbest.ru