区域医疗影像存储

区域医疗影像存储（共4篇）

区域医疗影像存储 篇1

1 引言

随着现代医学的发展, 医院诊疗工作越来越多地依赖现代化的检查结果。像X光检查、CT、MRI、超声、胃肠镜、血管造影等影像学检查的应用越来越普遍。在传统的医学影像系统中, 影像的存储介质是胶片、磁带等, 其耗材成本支出高, 存放、查找、借阅难, 且由于信息资源不能共享, 难以避免病人重复检查等问题, 使得病人检查费用居高不下。因此, 传统的医学影像管理已经无法适应新型医疗卫生服务的要求, 采用数字化影像管理方法来解决这些问题已迫在眉睫。目前, 虽然有部分医院已经开始对医疗影像的数字化管理, 在医院内部实现了这些资源的共享, 但跨院间的信息共享尚不能实现。

鉴于此, 区域PACS平台的业务建设将紧紧围绕“完善公共卫生和医疗服务体系、合理配置医疗卫生资源”的重点进行, 预期本项目实施后, 将达到以下效果:

从社会角度, 通过实现对医学影像检查设备资源的合理配置、整合与共享, 从而节省医疗资源的重复设置, 减少医疗设备投资浪费。通过率先在联网医院的范围内建立区域内居民“以人为本”的诊疗信息资料库, 为将来实现区域医疗信息化打下基础。另外, 通过减少对传统影像胶片的使用, 从而降低对环境的污染。

从病人角度, 实现在某一家医院进行过检验检查后, 即可在联网范围内的其它医院调阅到相关的影像图像和报告。从而避免病人在多家医院的重复检验检查, 降低医疗费用支出负担, 缓解“看病难、看病贵”矛盾。通过诊疗信息的交换共享, 方便就医者在某医院内以及联网医院范围跨医院的诊疗。

从临床医生角度, 实现对病人历史诊疗资料、医学影像检查资料的跨院调阅, 便于掌握病人病历和诊疗的整体情况, 为提高医疗服务的质量创造条件, 减少误诊或错诊的可能性。此外, 通过整体上把握病人的病史资料, 从而方便了对疑难病症实现专家会诊、实现对医学科学专题研究等提供有效信息和有利手段。

区域医疗信息交换共享在国内外受到了普遍关注, 国内各地纷纷出台了相应的建设项目和计划方案。国际上一些基于IHE解决方案的项目已经或者正在进行中, 从技术架构上理解这些项目对我国区域医疗信息共享交换有重要意义。

基于区域医疗共享的PACS用于将患者分布在各级医院中的诊疗信息、检验检查结果和医学影像进行基于国际IHE规范的共享交换和协同医疗。通过构造区域内部的医学影像信息交换平台, 以实现区域内医院的医学影像资源的共享与整合。此平台是卫生主管部门推动双向转诊和远程医疗的关键技术辅助手段, 可以有效地避免患者重复检查, 远程诊断咨询或者远程会诊, 远程教学和医学继续教育, 区域内部医学影像资源共享或者医院内部PACS系统的互联互通, 远程医学影像质量控制等。

该系统的研发和推广使用, 可以很大提高医院医疗技术水平, 实现高档设备, 优质医疗资源等信息共享和远程诊断等, 同时也会产生很大的社会效益和经济效益。

2 系统总体设计

根据影像图像和报告数据交换的特点及其功能需求, 影像数据中心系统架构设计遵循以下原则:

开放性。可与各医院异构PACS系统集成互联通信;可逐步将各级医院的影像纳入进行存储管理和应用。

标准化。遵循国际医疗影像信息共享技术架构框架文件IHE XDS–I;遵循医学影像通信标准D ICOM和其它相关医疗标准 (如HL7等) ;支持常用各类DICOM图像的共享交换和相应的通信传输语法。

可管理性。具有对所有共享影像进行中心注册管理功能;能对所有图像进行集中式存储备份。

安全性。在图像提交、传输和查询中提供数据私密性和完整性保护;符合DICOM有关数据通信安全性和使用可追踪性要求;系统具有容灾设计和快速灾难恢复能力。

根据以上原则, 通过研究集中分布系统架构具有的诸多优点, 完全适合区域共享的需求。采用集中分布系统架构能够:

(1) 集中与分布式相结合的架构, 合理利用了已有的医院资源, 同时又增加了数据的获取渠道, 平衡利用有限网络带宽资源;

(2) 影像数据中心系统的中心节点和医院节点自动互为备援数据在医院和中心异地备份;

(3) 在医院前置机正常工作的前提下, 整体架构将为分布式。

医院间共享数据尤其是医学影像的共享成为越来越迫切的需求。如图1所示, 显示了医学影像共享的一般需求:

影像仪器端传入各医院端PACS服务器中, 经过医院端前置服务器对影像进行数据匹配后, 定时通过DICOM通讯方式传到医学影像数据中心PACS应用服务器。中心端PACS应用服务器在收到影像资料的同时在数据库服务器中建立对应影像数据的索引, 在索引服务器中建立病人影像检查的索引。因此本共享系统主要分为中心PACS服务系统, 医院PACS系统, 和工作站系统。

(1) 区域PACS数据中心。建立一个影像数据中心, 连接区域内所有医院, 用于存储病人在就诊过程中所产生的所有文字信息和影像, 存储设备部署在中心医院。各医院生产的数据存储在本地, 同时, 为影像数据中心提供一个备份数据。

(2) 区域PACS信息共享与交换平台。建立一个区域PACS信息共享与交换平台, 采用Web方式发布到各个医院临床工作站, 可以与医院HIS或电子病历系统进行嵌入式集成, 方便医护人员使用。在该平台上, 医生可以完成会诊和转诊业务。同时, 也可以借助此平台实现患者在各医院之间的影像信息共享和调阅。

(3) 应用系统及接口。遵循IHE技术框架, 采用国际标准的HL7接口和DICOM接口与各相关系统进行通讯。区域PACS信息交换平台可支持多个接口组的方式, 每个接口组按照医院数据量的大小来确定连接一家或者多家医院, 避免由于数据量过大而对接口吞吐量造成影响。

建立影像业务患者个人唯一索引机制, 进而建立患者病案资料档案库。

(4) 共享流程

(1) 医院C工作站向数据中心搜索A医院PACS系统的病人数据;

(2) 中心服务器返回确认数据可用, 并返回数据列表;

(3) 医院C工作站根据列表直接请求A医院PACS系统取回病人的医学影像、报告等。

3 系统功能

3.1 中心PACS服务系统

中心PACS服务系统是区域共享系统的关键, 负责存储各医院PACS系统信息, 经过用户认证的医院工作站客户端可以通过WCF服务取得可访问的各医院PACS系统信息, 直接访问获取远程数据列表和DICOM影像。中心服务系统包括系统数据库信息管理、医院信息增删改管理、访问量统计、访问控制、用户认证、远程WCF获取访问量、WCF获取访问列表信息。中心PACS服务系统的层次方框图如图2所示。

3.2 医院PACS系统

医院PACS系统管理和存储了医院服务器的全局信息, 包括了设备管理、网关管理、工作站管理、用户管理、系统信息管理、DICOM上传请求监听、DICOM下载请求监听等。可以医院内部独立使用, 必要时与外部医院进行图像传输。

3.3 医生工作站系统

工作站系统是医生终端使用, 它提供了:DICOM影像获取模块, 主要有读取本地DICOM列表、读取远程DICOM列表、获取可访问医院列表、远程下载DICOM影像等功能;DICOM影像操作模块, 主要有图像旋转、图像放大、图像测量、图像灰度调节、图像亮度调节、放置各种标签等功能;诊断报告编写模块, 包括获取编写模板、保存报告到数据库等功能;工作站信息管理模块, 包括了各种模板管理 (如报告词条、报告标题、检查方法的管理) 、工作站系统配置 (如修改密码、数据库配置) 等功能。

3.4 主要功能模块

(1) 医院PACS信息管理模块

此模块是中心服务系统提供的进行各医院服务器信息的管理, 加入局域网共享的医院需要在这个中心服务器中登记, 增删改操作正确完整后点击保存按钮将一次性保存到数据库中, 并触发添加访问权限和记录访问量, 减少与数据库的交互。

(2) 医院访问控制模块

此模块主要实现各医院之间的访问控制, 通过设置访问权可以控制对其他医院是否可见, 从而实现访问控制。

(3) 设备管理模块

此模块是医院PACS系统提供对医院内各个相关网络设备的管理, 可以设置医院内网关、各科室影像上传设备、医生终端工作站等。

(4) DICOM请求侦听模块

DICOM请求侦听模块的设计使用DICOM标准中的SCP、SCU两个服务, 其中SCP是服务提供者, SCU是服务使用者。在模块设计中, 所要做的是在需要对远程图像进行获取的时候, 开启SCU服务, 查询远程服务端是否开启服务并进行验证, 验证成功后才发送接收图像的C-GET请求。而在需要将文件传输至远程客户端的时候, 则需要开启SCP服务来为远程客户端提供传输服务。接收的图像将存在本地指定目录中, 以方便医生的查看和诊断。

(5) DICOM列表获取模块

医生工作站可以获取本地DICOM影像列表, 和本医院可访问的其他医院的DICOM影像列表, 下载远程DICOM影像列表将调用中心服务器提供的WCF服务, 获取的可访问医院列表中包含了远程下载该医院DICOM影像列表的信息。

(6) DICOM远程下载模块

医生工作站可以通过SCP、SCU服务向医院PACS系统提供的DICOM图像进行远程接收。接收的图像将存在本地指定目录中, 以方便医生的查看和诊断。

(7) DICOM影像操作模块

此模块是医生工作端提供对图像处理以方便医生对图像进行更细致的查看和诊断, 其中包括了图像旋转、图像放大、图像锐化、测量长度、测量角度、调节灰度、放置各类标签, 以及设置显示窗口的数量。

(8) 诊断报告编辑模块

此模块是医生工作端提供医生对患者报告进行浏览、编写的功能。报告是医生对患者病情的描述, 是对患者诊断的重要依据。医生可以在允许的情况下下载患者在其他医院的诊断报告, 如果是在本医院的新检查, 可以编写对患者此次检查的报告, 以记录病情以及提供其他医院的医生查看。并且模块提供了各类报告编写模板, 增加医生工作效率, 医生也可以保存自己的模板。

4 结束语

笔者采用集中与分布式相结合的架构, 合理利用了已有的医院资源, 同时又增加了数据的获取渠道, 平衡利用有限网络带宽资源, 较好的解决了共享的问题, 在实际应用中取得了较好的效果。

参考文献

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区域医疗影像存储 篇2

随着医学影像技术的飞速发展, 新技术、新设备层出不穷, 这些先进的技术在丰富医生诊断手段、提高疗效的同时也带来了诸多的问题:

(1) 医学影像数据无法带走, 不能作为二次就医的数据继续使用;

(2) 医学影像数据量巨大, 由于无法存储携带而被丢弃, 是医疗信息资源的损失;

(3) 由于数据无法移动, 导致各个医院重复购买设备, 增加医院负担。

(4) 医疗资源分布的不均衡, 导致影像数据分布不平衡, 制约了整个医疗体系的发展。

近年来, 随着远程医疗的重要性日益加强, 区域医疗的作用逐渐明晰并开始强化, 而影像数据作为疾病诊治过程中的重要基础数据, 在区域医疗中作用斐然, 因此, 构建区域医学影像存储平台成为平衡医疗资源、实现数据共享的重要途径之一。

2 国内外研究现状

随着分布式存储技术的出现和发展, 为构建区域医学影像存储平台开辟了一条新路。国外的分布式区域医学影像存储体系已相当成熟, 如美国的区域卫生信息组织、欧洲健康信息网络等。在国内, 区域医疗合作项目多数主要还是使用高性能的大型服务器来对医学影像数据进行处理。但随着医学影像数据量的急剧增长, 其存储量小、速度慢等缺点骤然显现。

目前世界上最成功的分布式存储技术就是Hadoop技术, 但直接使用Hadoop技术来构建区域医学影像存储平台会存在以下问题:

(1) 常见的医学影像约为512KB, 远小于Hadoop默认的64MB数据块空间, 一旦存储了大量这样的小文件, 会因为元数据过多而导致整个集群的性能下降。

(2) 在临床应用当中对影像数据的实时性要求高, 而Hadoop的读写性能较慢, 不适合高实时性要求。

3 技术难点的解决

鉴于Hadoop技术在临床实际应用中的问题, 我们有针对性的对其进行了改进:

(1) 转换医学影像文件格式, 使其适合分布式存储。我们使用一种序列化医学影像文件格式-H-DICOM, 通过Key/Value键值对的形式将病人检查产生的图像合并成一个大的、有序文件, 以满足Hadoop存储需求。

(2) 存储海量数据的同时满足临床的实时性要求。我们利用传统的集中存储适合小文件的快速读写的特点, 形成集中储存和分布存储结合的存储架构, 也就是将近期常用的少量医学影像集中存储, 而一段时间以后的且利用率较低的数据分布存储, 从而既完成海量数据的存储又满足了临床的实时性要求。

4 构建平台的关键技术

4.1 HDFS存储架构

如图1所示, HDFS是Hadoop分布式文件系统, 是构建区域存储平台的源架构模型, HDFS整体由一个管理节点Name Node和多个数据节点Data Node组成, Name Node作为核心是唯一的, 任何操作都必须经过Name Node才能进行。

4.2 Map Reduce

Map Reduce是Hadoop中的编程框架, 是构建区域存储平台的工作原理模型, 主要用于并行处理海量数据。先通过Map函数将一个任务分解成为多个任务, 经过一系列的计算后交由Re duce函数进行归并得出结果。分布式系统是由许多节点组成的机器集群, 正好可以把任务拆开, 然后交由空闲节点去处理。最终由Reduce归并处理拆分的任务获取最终结果。

4.3 混合式存储架构

混合式存储架构是区域海量医学影像存储平台的整体架构模型, 核心是H-DICOM File Operator, 主要作用是为上层应用提供操作接口同时屏蔽底层的细节操作。HDFO主要由定位模块、读取模块、写入模块、转换模块以及客户模块五个部分组成。定位模块用于查找文件的存储位置, 读取模块用于对文件的读取, 写入模块的作用就是将来自影像设备的图像写入到集中存储系统当中, 而转换模块则会定期的将集中存储系统当中的图像转换为H-DICOM格式, 合并后存储到HDFS中。

5 总结

本文分析了构建区域医学影像存储平台的意义和存在的问题, 通过对Hadoop存储架构和医学影像文件格式的改进, 很好的解决了医学影像数据难以存储、实时性要求高等关键技术问题, 适合医疗机构临床应用需求, 对区域合作医疗体系的构建有极高的参考价值。

参考文献

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区域医疗影像存储 篇3

关键词：影像数据中心,远程会诊,接口

1 区域医疗影像数据中心的概述

1.1 医改发展的需要

新医改为数字化医院的建设指明了方向:建设医学中心或区域医疗中心,如放射诊断中心,病理诊断中心等。哈尔滨医科大学附属第四医院协同协作医院开展了相关的战略计划和配套措施:将哈尔滨市省级医院和市、县级医院以技术为纽带结成协作关系,其资源可以双向流动,以所辖医院为服务范围的医疗信息交换与共享平台,并在平台基础上拓展特色应用,实践医疗服务协同,建设成为数字化医疗区域示范工程。

1.2 解决医院的“信息孤岛”问题

医院要解决长期困扰医院的“信息孤岛”问题,特别是各影像科室的PACS系统尚未实现集中化归档和集成,各临床科室需要通过不同的软件界面调阅不同科室的影像;其次,建立本省医学影像会诊中心/区域级医学影像数据中心,需要协助省内若干家协作医院建立远程医疗平台,实现区域级医学影像和信息的共享。

1.3 项目意义

作为“区域级影像信息平台”的管理单位,可通过权限管理、灵活的ID号管理、各种远距离影像数据源的支持,提供整个医院电子病历整合和影像资料的统一管理、统一调阅和长期归档的平台;实现各影像科数据的集中归档和管理,实现无缝的信息共享,减少系统维护难度,减少重复投资,重复建设;省内外边远地区的患者不用再耗费精力和财力,前往大城市,大医院就诊,在本地通过“区域级影像信息平台”便可实现:专家预约→本地检查→专家会诊→结果回传,从而进一步缓解老百姓“看病难,看病贵”等社会问题。

2 总体设计方案

2.1 影像中心及协作医院联网解决方案构成

该方案构成如图1所示,将医院现有的放射、CT、MR、病理、超声等影像归档集成到IMPAX数据中心,将IMPAX数据中心作为全院各种影像的归档中心。

将IMPAX数据中心作为医疗集团的影像中心,HIS调图统一和IMPAX XERO集成,需要一个接口即可集成各种影像调图。

2.2 基于区域医学影像中心的医疗协同服务模式的研究

重点研究解决两个问题:一是使缺少检查设备的医疗机构可以安排患者到就近具备条件的医院进行代理检查,检查结果返回数据中心和首诊医疗机构。二是基层医疗机构可以将本地检查的医学影像数据上传至医学影像中心,由大医院专家出具诊断报告,实现“分散拍片、集中存储和专家诊断”。

(1)建设区域医学影像存储中心和高速传输网络。

在大医院利用光纤磁盘阵列建立区域医学影像存储中心,实现区域内医学影像资料、诊断信息、患者标识交叉索引信息的集中存储和管理。

(2)建设应用区域PACS系统。

使二级医院和基层医疗机构能通过客户端系统直接预约大医院检查项目,并将本地影像上传至区域医学影像中心,由大医院医生集中阅片诊断。二级医院和基层医疗机构可查看诊断结果,并通过Web浏览器调阅存储在区域医学影像中心的影像资料。

(3)建立区域医学影像诊断中心。

构建医学影像专家库,通过专业化的管理信息系统,实现对所有代理检查的影像和下级医疗机构上传的影像进行集中检索、阅片、诊断和出具报告。

2.3 基于IDC的协作医院联网的业务流程设计

2.3.1 影像归档流程

IMPAX数据中心连接四种类型的影像源:从各个方向来的影像归档流程也略有不同:

(1)医院放射科PACS:通过配置哈医大四院放射科IMPAX上的归档策略,将检查数据归档至IMPAX数据中心的存储应用服务器。当检查归档时,由三个步骤完成:

第一步,检查数据通过DICOM协议发往IMPAX数据中心的存储应用服务器。

第二步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存。

第三步,存储应用服务器将数据归档存储在归档卷中。

(2) 医院医技科PACS等系统:医技科PACS等系统原始图像为非DICOM影像,需借助DICOM转换工具将影像转换为DICOM格式并上传至IDC,由以下三个步骤完成:

第一步,影像通过转换工具转换为DICOM格式后通过DICOM协议发往IMPAX数据中心的存储应用服务器。

第二步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存。

第三步,存储应用服务器将数据归档存储在归档卷中。

(3)本地有PACS的分院或协作医院:在医院本地PACS配置影像归档至IMPAX数据中心的存储应用服务器。当检查归档时,由以下三个步骤完成:

第一步,通过 PACS 自动发往 Exchange 服务器归档。

第二步,Exchange 通过 DICOM 协议发往 IMPAX 数据中心的存储应用服务器。

第三步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存;应用服务器将数据归档存储在归档卷中。

(4)本地无PACS分院或协作医院:医院本地无PACS系统,因此也无法进行DICOM的直接传递,通过IMPAX数据中心配套导入/传输工具exchange来完成检查数据的归档要求。当检查归档时,由以下四个步骤完成:

第一步,通过Exchange客户端将影像数据发往Exchange服务器。

第二步,Exchange服务器通过DICOM协议将检查数据发往数据中心的存储应用服务器。

第三步,存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存。

第四步,存储应用服务器将数据归档存储在归档卷中。

表1所示为影像归档数据量表。

2.3.2 IDC系统存储架构设计

考虑到图像保存、调图速度及未来扩展的要求,IDC数据库服务器通过一对SAN Switch与存储相连;哈尔滨医科大学附属第四医院配置1台HP DL360做NAS机头,连接IDC 存储应用服务器;存储系统的架构,如图2所示。

2.3.3 HIS电子病历调图流程

HIS只需要和XERO集成,就可以Web调阅所有的IDC中的影像。过程如图3所示。

HIS生成XERO调图链接,请求发往XERO。

XERO将查询请求发往存储应用服务器。

存储应用服务器在图像缓存获取影像数据。

若影像已经不在缓存中,存储应用服务器在归档卷中检索得到影像数据。

检查数据通过浏览器返回给医生,医生直接通过浏览器查看检查数据。

2.3.4 会诊流程

整个会诊过程由三部分组合而成,如图4所示。

第一部分:分院或协作医院上传检查影像及相关资料。

(1)无本地PACS医院通过Exchange客户端上传影像。

(2)Exchange服务器或医院本地PACS通过DICOM协议将检查数据发往IMPAX数据中心的存储应用服务器。

(3)存储应用服务器先将检查数据存储在图像缓存并进一步存储在归档卷中。

第二部分:哈医大四院专家读片及完成报告

(1)医院专家在RIS中看到“待会诊”工作列表。

(2)医院PACS至IMPAX数据中心检索相应检查数据。

(3)医院专家用IMPAX客户端读片。

(4)医院专家在RIS中完成报告。

第三部分:分院或协作医院查看影像及相关报告:协作医院医生在Exchange服务器查看已会诊报告并打印。

在医院会诊中心安装IDC数据中心,通过XERO浏览器,区域医院的医生可以调阅浏览哈医大四院影像中心的所有影像和报告,通过与第三方平台整合,也可以使影像和报告成为居民电子健康档案的一部分。

3 区域影像数据中心的建设

区域医疗数据中心是医疗协同服务的核心。保存的数据主要来自区域医疗共享交换平台中的各种电子病历信息。包括患者基本信息库、LIS库、RIS库、疾病诊断库、药品处方库、电子病历库、数据仓库等。由于这些医疗数据种类多、数据量大、格式不统一,实现集中存储和共享要解决诸多方面的技术问题,必须研究并建立数据模型,对异构数据进行标准化转换,实现共享、交换与互操作。同时,要解决数据中心的管理和实施,包括数据并发访问、存储、可靠性、容灾、监控、归档、分析等。

第一阶段:建设院内的“医学影像数据中心”,实现了医院医学影像中心以及超声、内镜、病理等影像科室PACS数据集中归档问题,并与江北分院集成接口,为各临床科室提供统一的、与HIS/EMR无缝集成Web界面,可以浏览病人的所有相关影像数据;优化各影像科室病人的就诊流程。

第二阶段:制定协作医院的医学影像远程会诊服务和相关机制,重点建设需联网县级医院和社区卫生中心医院的PACS系统,并实现与“医学影像数据中心”的双向集成,实现协作医院所覆盖的患者在不用专程前往医院就诊的前提下,就可在当地的协作医院就诊、拍片检查、享受医学影像远程会诊的专家级诊断服务。

区域影像数据中心的建设以哈医大四院为核心的“医学影像数据中心”及各联网协作医院的项目经验向其余协作医院推广;通过统一的“区域化影像信息网络平台接口”与本市“区域级医学影像中心”进行联网,优化和高度共享区域内医学影像资源,降低影像检查成本,为全市提供高效、优质、集成及开放的全医学影像信息应用和服务。

4 结束语

通过“区域化影像信息网络平台接口”实现与“医学影像数据中心”的集成,实现了“医学影像数据中心”的双向集成,初步实现了协作医院所覆盖的患者在不用专程前往医院就诊的前提下,就可在当地的协作医院就诊、拍片检查、享受医学影像远程会诊的专家级诊断服务。哈医大四院将以本院为核心的“医学影像数据中心”及各联网协作医院的项目经验向其余协作医院推广;通过统一的“区域化影像信息网络平台接口”与本市“区域级医学影像中心”进行联网,优化和高度共享区域内医学影像资源,降低影像检查成本,为全市提供高效、优质、集成及开放的全医学影像信息应用和服务;借此实现医疗资源优化合理配置,使全市人民均能享受到及时、可靠的医疗服务,缓解老百姓所面临的“看病难、看病贵”、“三长一短”和“重复检查、重复收费”等社会问题,为构建和谐社会奠定必要的基础。

参考文献

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区域医疗影像存储 篇4

区域医疗协同中,临床医生对病人放射影像信息的需求导致了区域医疗信息系统影像信息共享有很大需求,远程医学影像咨询、远程教育以及病人医疗信息协同,医学影像信息共享对医疗质量的提升有重要意义。目前面临的主要问题是病人影像区域化要求不断增加,而大量数字化放射影像仅仅局限于本地内部不能实现信息共享。医学影像的数字化给病人、临床医生以及检查科室都带来了挑战,传统的胶片不能满足现代临床诊断对大量图像需求,也不能提供影像不同角度显示(窗宽窗位调整、对比度调整等)以及三维影像重建功能。早期替代胶片的解决办法是使用磁盘(或光盘)传输介质以达到医学影像信息共享,但由于缺少软件显示标准导致了影像显示软件环境的混乱。基于广域网的影像信息传输由于涉及安全性和保密授权机制,医学影像共享一直是区域医疗协同信息支持面临的挑战之一。

为了在确保医疗诊断质量的同时实现医学影像的传输安全,并且架构上易于实现,许多组织提出了一系列标准和解决方案。IHE(集成健康组织:Integrating the Healthcare Enterprise)在这方面扮演了重要角色。IHE在与放射影像相关许多领域定义了IHE技术框架,早期的放射信息共享方案描述了部门及组织之间互操作的解决方法,学术界产生了一系列介绍IHE及其架构原理的论文,目前,IHE已成为区域医疗多种信息互操作的技术架构标准组织。IHE技术架构基于医疗机构日常工作事务处理工作流模型,分“角色”(Actors)和“事务”(Transactions)进行描述。IHE角色是产生或处理数据信息的应用系统或系统一部分,角色通过IHE事务共享医疗数据信息。新的IHE集成方案包含了早期方案定义的角色和事务,考虑了模型的复用性以及在已有标准基础提供更成熟、有效的技术解决方案。在医学影像区域性交换共享中病人标识识别方面PDQ(Patient Demographic Query:病人统计信息查询)和PIX(Patient Identifier Cross-Reference:病人标识交叉参考)特别重要。本文我们论述区域医疗信息协同中医学影像数据共享的现状以及未来面临的挑战。

1 区域影像信息共享解决方案

1.1 以磁(光)盘做传输介质的影像共享

传统的胶片影像与纸张报告已无法满足现代医学对影像的要求,胶片的高成本、影像的可及性以及胶片影像产生过程耗时费力导致了医学影像数字化,而且胶片影像也不能进行窗宽窗位与对比度调节。自然地,以磁盘(光盘)作为传输介质替代胶片实现病人影像信息或报告信息传输共享,就成了一种有竞争力的解决方案。磁盘介质便宜,技术上易于读取,只要有电脑就能阅读。即使最简单的光盘,也有足够的容量能够包含病人多个检查影像数据容量。其生产成本低,拷贝复制也非常容易。由于盘片体积小重量轻,邮寄或者病人携带十分方便,尽管盘片阅读受限于所在电脑,由于其成本较低,医院影像科室愿意采用这种方式解决医学影像共享问题。阻碍磁盘介质影像信息共享的是缺乏标准兼容性,保证医学影像兼容最初的标准是数字化医学成像和通讯标准DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)。为了在检查中能够浏览和分析病人的影像,磁盘上应当包含病人一组DICOM影像,这些影像的实际格式、发布组织以及介质内容,往往不同厂商发布的介质包含有非DICOM标准信息,对于医疗机构,这些信息的阅读就十分困难,影像浏览软件五花八门使用不直观,妨碍了盘片介质医学影像的传输。这一问题的解决导致了IHE放射技术标准PDI(Portable Data for Imaging)的出现。标准化影像大大改善了上述状况,兼容IHE PDI医学影像迅速增加。尽管影像增加及归档、盘片介质内容浏览以及盘片介质生产仍有许多工作要做,影像数据格式的标准化使这一问题解决前进了一大步,目前比较普遍的是两种格式DICOM以及JPEG标准格式。IHE IRWF(Import Reconciliation Workflow)标准提供了将磁盘影像加入本地影像PACS系统的解决方法。该标准提出了包括磁盘介质不同图像源医学影像技术架构,与PDI协议一起,提供了磁盘影像传输进行影像信息共享的解决方案。这些标准减少了人工干预,提供了将磁盘影像自动加入到本地PACS系统的方法,同时能保持本地系统病人标识与磁盘影像及报告数据正确关联。

尽管使用存储介质传输医学影像实现信息共享是一种合理的方法,但这种方法存在许多缺点:(1)受物理空间的限制,依赖于传递服务商或者病人携带,当临床医疗需要在短时间内实现影像共享时,明显存在不足,特别是目前区域医疗协同、疑难会诊等需求越来越多;(2)受到系统保密性的限制,许多医疗机构计算机不允许安装外来的未经测试的软件,不允许工作的计算机接收外来盘片所携带的影像,由于安全性的要求,使得这种方案实施起来存在不少困难。

1.2 基于广域网的医学影像数据共享

作为现代信息共享的主要手段,基于广域网Internet的医学影像信息传输共享是一种较为理想的解决方法,通过Internet网络传输医学影像,具有不受时间、地点限制等特点。由于医疗信息具有私密性以及要求信息可验证等特性,这增加了通过Internet传输医学影像的复杂性。医学影像数据管理过程涉及3个方面:(1)数据源的数据传输格式,要求将源数据转换为可传输的标准格式;(2)要求数据格式与特定的管理系统相分离,对已存在的数据能有一种通用的显示方式;(3)确保在目的系统中影像数据与病人信息显示的一致性,这对病人的临床检查过程有帮助作用。病人的健康数据形式多样,有文本、数字、图形图像等。为了将这些信息集成起来,过去多年来,国内外一直在研究和开发电子病历系统,同时也产生了各种数据归档和传输标准,不同信息系统之间的数据交换标准不断出现。在这些标准中,HL7提供了数据交换、集成与检索的框架,IHE提供了异构信息系统的集成技术架构,通过临床医疗信息工作流分析,结合这些标准,可以开发基于广域网的不同医疗机构信息共享更加有效的解决方案。IHE提出了一组不同医疗机构之间信息共享的技术框架。包括:临床文档共享XDS(Cross-Document Sharing)、医学影像文档共享方案XDS-I。其中:XDS包括2个版本:XDS-a与XDS-b。XDS-a是在Internet环境下3W服务医学文档信息共享的技术方案,它已经使用了若干年,其中一些技术已经广泛使用成为标准。XDS-b结合WEB服务标准进行了再开发,是一种被广为接受的医学信息文档广域网传输共享解决方案。

(1)XDS与XDS-a

建立XDS技术框架的目的是提供所有种类医疗文档(包括医院内部的电子病历以及病人个人电子健康记录PHRs)信息共享的标准化方法手段。IHE XDS描述了IHE角色、产生病人医疗文档的文档源(Document Source)以及作为文档使用者的文档消费者(Document Consumers)。同时,它也描述了用于管理病人标识的文档注册数据库以及存储共享交换文档的文档缓冲数据库,如前所述,IHE PIX及PDQ技术标准是不同信息系统中病人标志一致性的重要标准,IHE注册数据库按照这些标准实现共享医疗文档的医院之间病人标识的一致。XDS文档包括了传统的文本文件、使用了结构化内容定义的文件以及各种HL7临床诊疗文档(HL7Clinical Document Architecture:HL7 CDA)。由于XDS没有包括医学影像DICOM文件的共享方法,XDS-I作为XDS的扩展包括了影像文件共享的实现方法。

在以XDS技术框架为基础的方案中,临床文档被上传到临床文档共享池(Document Repository)中进行共享交换,其结果是病人的临床文档在共享池里存在一份镜像拷贝。只要临床文档进行了注册提交,就能在联网的区域医疗机构实现共享。XDS共享解决方案诞生于几年前,其技术已经有些过时,然而它所描述的工作流机制一直没有发生变化,其技术实现方法一直卓有成效,为了同其以后的版本相区分,它被称为XDS-a。XDS工作流示意如图1所示。

(2)XDS-I

由于医学影像数据的特殊性,基于DICOM标准的影像数据共享日益成为医学信息共享的突出问题。对于病人临床文本文档的区域共享与传输,XDS是一个很好的解决方案,但医学影像信息数据量大,对网络带宽要求高,显然,如果在临床文档共享池内保存病人的医学影像副本,其存储空间和网络带宽将使整个系统难以实现,为此,XDS模型需要进行改进。改进思路是:医学影像源文件不保存在文档缓冲池中,而是只保存可共享影像文件的摘要清单,原始影像由产生它们的本地系统归档保存,需要共享时通过文件的摘要描述得到其地址指向,通过其地址调用医学影像源文件实现文件传输共享。

XDS-I模型工作流架构示意如图2所示。病人在节点A进行医学影像检查(医学影像文档源),在该影像信息系统中,发送病人影像文件清单及影像文档源的地址到文档缓存池;影像文件清单摘要信息以标准文档格式永久保存在文档缓冲池中,同时通过注册程序进行注册登记,以向所有需要共享该影像文件的联网单位通知该病人存在影像文档以及其归档地址。当病人在节点B就诊时,就可以使用XDS-I影像文档消费者角色(Imaging Document Consumer)查询注册数据库获得影像文档相关信息,从缓冲池中得到文档清单信息,并从节点A以WADO协议通过WEB方式取得影像源文件,或者使用DICOM C-move请求取得病人医学影像文件。文档注册数据库是一个中间数据库,它标识了医学影像文件是否存在以及文件的具体地址位置,医院A和医院B可直接进行影像文档交换共享。

(3)XDS-b

如前所述,随着广域网的迅速应用,Web Service已成为医疗机构内部以及跨医院医疗信息交换的技术手段。许多业务领域采用Web Service作为医疗数据交换与业务集成的解决方案,在此技术架构下,采用的标准包括:简单对象访问协议SOAP(Simple object Access Protocol)、基于消息的XML交换协议以及其它以系列相关协议(如:MTOM、eb XML、WSDL等)。XML提供了应用项目中数据的标准化定义手段,在其他应用中也能正确解析这些数据;WSDL定义了数据交换时的接口方法;SOAP提供了基于XML方式两个系统之间消息通信方式,其主要特点是独立于需要进行通信的应用程序实现语言,这些Service使不同软件应用业务逻辑通过通信接口进行数据交换,与传统的模型相比,带来了软件开发效率的提升,应用软件复用性提高,标准化程度加强。业务应用可简单地“组装”成通信服务,完成所期望的任务。XDS-b与XDS-a之间的差别是,XDS-a没有包括医学影像文档的共享,需要XDS-I作为补充。而XDS-b包含了影像信息的共享内容。

2 医学影像区域共享应用进展与面临的挑战

我们处于Internet时代,基于Web技术的信息共享正在改变着现代医疗的方式,区域医疗信息共享已经成为人们生活得密不可分的部分。尽管DICOM使用标准的internet机制,理论上它能适用于内部网络和广域网,但在广域网开发中仍有许多独有的特点,广域网中点对点关系的建立显得特别重要。在应用XDS的广域网应用域内借助于DICOM实现医学影像共享,每一个影像文档源或消耗者必须具有唯一的名字,必须知道对应的文档源(提供者)和文档消费者的唯一地址。这样增加了文档提供者和消耗者管理的管理工作量,人们期望通过应用XDS技术架构来实现。另外,DICOM应用在Internet环境下要求Internet网络地址是静态可直接访问的,而现代Internet网络中动态地址分配技术也使DICOM的应用存在新问题。DICOM协议作为企业内部影像传输标准难以适应企业之间的影像传输,广域网之间的影像传输与共享采用分布式XDS-I技术架构,WADO作为DICOM标准在Internet的实现提供了临床医生直接多点访问分布式医学影像的技术手段。它是一个广域网环境下相对成熟的影像信息共享技术方案。

个人健康档案(PHRs:Personal Health Records)是用户管理和保存自己健康信息的手段,近年来受到重视,它提供了健康信息交换共享的理想方法,能为病人带来许多好处并直接受到病人自己的控制。理想情况下,病人可建立自己PHR的保护密码,在就诊过程中,可通过授权将自己的PHR导入到本地的电子健康档案EHR中,在不同医院的就诊医疗中,借助于Internet广域网,病人的PHR信息应当是容易获得的,并且受病人自己的控制,医学影像是PHR信息的一部分。无论病人的心理还是技术方面PHR都有许多工作要做,目前国内许多电子健康档案工程比较关注病人的文本信息,内容包括门诊处方、医疗检验等信息,一般以上传方式存储在数据中心,尽管医学影像是病人健康档案的重要部分,但目前几乎没有成功实现医学影像共享的相关案例。目前需要对PHRs进行拓展,由于医学影像涉及用户授权,使用者之间需要建立复杂的信任关系,其管理机制比文本信息管理更加困难,更具挑战性。

上海市众多人口(常住人口1800万)居住地越来越远离市中心,而全市的480所医院及诊所不均匀地分布在19个城区,那些规模较大、医疗水平较好的医院大部分聚集在市中心。这种区域间医疗水平巨大差异和医疗资源的极不平衡已经愈加明显。目前,上海正在发展以社区医疗中心(一级)服务为基础、地区中心医院为依托、综合和专科(三甲)医院为支撑的三级医疗健康保障体系。由于缺乏统一的规划和没有数字医疗(影像网络)系统(如EHR)的支持,在各医院的就医病人的诊治资料信息不能在这些医院共享并进行交换,往往重复检查,增加了病人就医负担和身体伤害,并造成医疗资源的浪费。因此,政府采取了一系列措施,鼓励患者先就近到一级或二级医院就医,根据病情有必要的话再转院至二级或三级医院,同时启动关于电子健康记录系统的医疗信息共享交换项目,解决关键技术难题。上海申康医院发展中心于2007年开始进行“医联工程”建设,以实现申康中心下属23家市级医院之间对就诊患者的诊疗信息共享,推进所属医院的信息化发展水平。目前采用全部医疗信息上传到医联中心模式实现下属23家医院病人HIS信息、LIS信息和医学影像信息共享。下一步医学影像区域共享有必要采用的符合国际IHE XDS技术框架的XDS注册和存储系统,可进行XDS系统内各医院间的医疗信息共享交换管理,还可通过网格技术实现不同区域或医院集团的XDS系统间的医疗信息共享交换。XDS系统支持医院集团建立对所辖医院的患者医疗信息注册和存储中心,实现所辖医院间的患者医疗信息共享交换;并在需要与医院集团外部医院进行诊疗信息的共享交换时,仅将相关患者的信息对外进行共享。这样既保持了医院集团自身医疗信息管理的独立性,又能实现患者信息的对外共享交换和管理。

3 结论

最近几年医院放射信息急剧增长,医学影像的区域共享成为区域医疗信息系统建设的热点和难点。通过传统胶片传递医学影像信息的手段已经过时,区域医疗系统需要数字化医疗支持,并且能得到即时医疗。在电子化医疗信息交换方面国内目前还处于起步阶段,IHE技术规范得到了广泛关注。国际上,许多厂家都在研发或者推出自己的经IHE测试的医学影像产品,特别是PDI和XDS方面,一些厂家的产品本身提供了许多功能。XDS不仅在加拿大得到应用,在全世界几乎成为国家卫生信息电子交换项目的基础。美国国家卫生信息标准组织已经把XDS作为电子健康档案的强制性认证标准,要求用户在选择自己的电子健康档案产品时,把产品是否支持XDS作为购买的必备条件。

基于磁盘介质的影像信息传输方案在标准的兼容方面提供了有用的机制,但广域网的普及为影像信息共享提供了更加便捷的技术手段。面对Internet,医学影像信息传输过程的安全保密、审计验证等都遇到问题,IHE为这些问题提供了标准化得基于网络的框架,IHE XDS和XDS-I为医疗机构区域医疗信息共享提供了技术框架。本文讨论了使用XDS技术规范的区域信息共享实现方案,同时对我们正在参与的医联工程项目进行了医学影像信息共享结合上海特点提出了发展建议,以期对区域医疗中影像信息共享方案建设起到参考借鉴作用。

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