陳平，帥仁俊，劉洪麟，蘇逸飛

1.南京市衛(wèi)生信息中心，江蘇 南京 210003；2.南京工業(yè)大學 計算機科學與技術學院，江蘇 南京 211816

引言

目前醫(yī)療數(shù)據(jù)中有超過90%來自于醫(yī)學影像學，而醫(yī)學大數(shù)據(jù)的開發(fā)中卻嚴重缺乏影像數(shù)據(jù)的應用[1]。建立實用共享的區(qū)域影像輔助診斷平臺是我國衛(wèi)生信息化的建設重點，也正是醫(yī)學影像學大數(shù)據(jù)開發(fā)與應用的最好時機。我國的區(qū)域影像中心建設始于2006年前后，比較典型的有上海申康醫(yī)院發(fā)展中心的區(qū)域醫(yī)學影像數(shù)據(jù)中心，上海交大附屬瑞金醫(yī)院集團化醫(yī)院的聯(lián)網PACS系統(tǒng)，海南省的區(qū)域性PACS數(shù)據(jù)中心等[2]，這些區(qū)域影像診斷平臺都是滿足基本影像診斷、資料共享的應用，還沒有成熟運行模式。當前國內尚沒有利用影像大數(shù)據(jù)開發(fā)建立標準化診斷體系為目的區(qū)域影像診斷平臺[3]。

1 總體目標

在南京市區(qū)域影像中心的建設下，通過攻克醫(yī)學影像區(qū)域互聯(lián)等關鍵技術，構建區(qū)域影像輔助診斷平臺，建立市—區(qū)縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)療機構多級在線的集成式診療服務模式，研究支持醫(yī)學影像遠程診斷的標準體系，完善市內各級醫(yī)療機構內的影像業(yè)務系統(tǒng)（包括PACS/RIS系統(tǒng)），實現(xiàn)各類醫(yī)學影像及相關臨床數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)字化采集、存儲、傳輸、共享和管理，實現(xiàn)市內各級醫(yī)療機構之間醫(yī)學影像信息的跨機構再利用，減少患者的重復檢查，提高診斷效率和服務質量，并為遠程會診提供技術支持[4]。

2 建設原則與內容

2.1 建設原則

（1）確保系統(tǒng)架構完整性和適應性，須在全面了解需求的前提下，進行整體規(guī)劃。強調“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一接口”。采用符合國際、國家標準的軟件，遵循有關技術規(guī)范體制，使系統(tǒng)具有靈活的互聯(lián)能力[5]。

（2）必須具備良好的靈活性和可擴展性，能夠支持多種網絡的傳輸和多種的物理接口，保證設備升級、更新的靈活性，能夠根據(jù)今后業(yè)務的不斷擴大的需要，擴展所需的容量和用戶數(shù)。軟件系統(tǒng)具有良好的可移植性、可擴展性，保證在將來發(fā)展中迅速采用最新出現(xiàn)的技術，降低系統(tǒng)成本。

（3）采用軟件工程規(guī)范管理從需求分析、概要設計、詳細設計、編程、測試、安裝調試、維護、升級等完整軟件生命期，確保系統(tǒng)在南京市范圍內成功實施和全面應用[6]。

2.2 建設內容

（1）按照國家、江蘇省、南京市關于區(qū)域影像診斷平臺的建設要求，構建平臺基礎組件（注冊服務等）和用于數(shù)據(jù)交換的網關服務組件，并對數(shù)據(jù)的傳輸情況以及平臺的運營情況進行質量監(jiān)控管理和分析，并建立一套統(tǒng)一的技術標準體系[7]。

（2）為更好地實現(xiàn)南京區(qū)域內影像數(shù)據(jù)的交互與共享，同時為保障影像數(shù)據(jù)流轉安全性，平臺需要提供數(shù)據(jù)的標準化接口，以方便未來與南京市各醫(yī)療機構影像系統(tǒng)、區(qū)級影像中心平臺、市級衛(wèi)生信息平臺、CA中心系統(tǒng)、南京市便民APP等系統(tǒng)對接[8]。

（3）支持重復檢查提醒和規(guī)則設置（若該患者近期有同類型檢查，系統(tǒng)將自動提示，且可調閱當時檢查報告和圖像）。

3 區(qū)域影像輔助診斷平臺架構設計

3.1 基于SOA的區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)架構

SOA（面向服務架構）是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元（稱為服務）通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互[9]。

區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)總體架構自底向上由4個部分構成，分別為數(shù)據(jù)服務、支撐服務、應用服務和門戶服務。該架構采用以平臺集中為主的層次化分布架構模式，通過對區(qū)域影像信息的集成和共享，實現(xiàn)便捷的管理與高效的信息資源共享。針對影像數(shù)據(jù)的特點，設計基于云計算的網絡化在線影像處理及分析引擎，并基于互聯(lián)網、專線等各種網絡環(huán)境下的多地域、多場地的實施三維后處理應用，實現(xiàn)分級影像處理。通過遵循標準化的業(yè)務流程、管理模式與規(guī)范，構建基于SOA的應用系統(tǒng)架構，提供標準化的信息模型與服務接口[10]。系統(tǒng)架構，見圖1。

圖1 區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)總體架構

（1）數(shù)據(jù)服務。提供基于SOA的區(qū)域影像信息集成與共享服務，包括影像信息資源的存儲與整合、數(shù)據(jù)檢索與處理等服務。實現(xiàn)高效的區(qū)域海量影像信息的集成與共享。消除信息孤島，實現(xiàn)分布數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一管理，所有上層應用服務都可以使用統(tǒng)一的方式進行數(shù)據(jù)訪問。其中中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計，不單純是一個核心數(shù)據(jù)庫的構建，應將核心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲模型、數(shù)據(jù)采集/交換模型、數(shù)據(jù)發(fā)布模型作為一個有機的整體進行設計。研究建立數(shù)據(jù)庫的XML引擎，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效、易維護的XML處理。平臺采用性能強的FC磁盤存儲在線數(shù)據(jù)，以容量大、價格較低的SAS和SATA磁盤陣列存儲近線數(shù)據(jù)。另外，在配以磁帶庫或光盤塔，用于離線備份數(shù)據(jù)。

（2）支撐服務。向影像診斷信息化應用服務提供服務支撐，主要包括用戶管理、訪問控制、信息交換等。基于SOA技術，集成數(shù)據(jù)服務和支撐服務構成區(qū)域影像輔助診斷信息化總體架構，為應用服務提供支撐[11]。區(qū)域衛(wèi)生信息綜合系統(tǒng)采用基于SOA信息服務總線的總體架構，提供了服務安全網關和事件交互服務，實現(xiàn)與社區(qū)服務中心/服務站、醫(yī)院等異構業(yè)務應用的集成，從而實現(xiàn)系統(tǒng)整合與信息交換[12]。

（3）應用服務。以影像數(shù)據(jù)信息資源為核心，在信息系統(tǒng)總體架構內，采用集中的管理，面向居民、醫(yī)療機構和政府部門提供影像診斷、影像挖掘和管理等應用服務。其中管理服務是基于區(qū)域影像輔助診斷平臺的重要應用功能，利用區(qū)域影像數(shù)據(jù)交換平臺采集到的各類數(shù)據(jù)，借助數(shù)據(jù)分析、綜合展示工具等多種技術手段，實時、動態(tài)、多維度地分離、利用和展示影像相關數(shù)據(jù)，為領導的管理、決策提供信息支撐。

（4）門戶服務。支持各種用戶角色的多種不同方式的接入服務，并實現(xiàn)相應的授權訪問控制機制。平臺為社會公眾提供Web接入，患者可以調閱自己的診斷報告、診斷圖片和相關診斷信息。授權用戶（醫(yī)療機構、專家）可在醫(yī)生診斷工作站（RIS）內刷新病人列表，從平臺中心端獲取相關病人信息、申請信息與檢查影像，并根據(jù)檢查影像完成相關診斷。若患者近期有同類型檢查，醫(yī)生可以在智能提醒模塊中直接調閱當前病人的歷次報告和影像，避免重復檢查，提高診斷效率。同時平臺還提供了相應的借口，為醫(yī)療機構和政府部門提供各種衛(wèi)生信息化應用服務。

3.2 區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)實體交互模型

實體交互模型，見圖2。通過采用SOA技術實現(xiàn)信息的交互與服務訪問，實現(xiàn)信息資源的集成與共享。實現(xiàn)市、服務中心/服務站的集成與信息交換，當外部系統(tǒng)調用發(fā)送（接收）接口，則會觸發(fā)數(shù)據(jù)交換任務執(zhí)行發(fā)送（接收）數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可靠的實時業(yè)務信息和管理信息交換。平臺提供一種基于Web Service服務的數(shù)據(jù)共享和交換的接口。接口定義了消費者和提供者之間的程序性的訪問約定，一個服務接口必須含有該服務的身份、該服務的輸入和輸出數(shù)據(jù)的細節(jié)以及與該服務的功能和目標有關的元數(shù)據(jù)，以便能實現(xiàn)各業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享。

圖2 區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)實體交互模型

3.3 區(qū)域海量影像數(shù)據(jù)的集成與交互

平臺采用集中與分布相結合的數(shù)據(jù)存儲模式，對于用戶經常訪問的數(shù)據(jù)采集到區(qū)域數(shù)據(jù)中心，進行集中式管理。對于臨床影像文檔，由于信息量較大，若建立集中式的區(qū)域性臨床影像文檔數(shù)據(jù)中心將導致巨大的資金投入和高昂的運行維護代價，故采用分布式存儲[13]?；赟OA的區(qū)域衛(wèi)生海量信息集成交互平臺，見圖3。

圖3 區(qū)域衛(wèi)生海量信息集成交互平臺

區(qū)域影像輔助診斷平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成服務、接入服務、總線服務等核心整合服務。該平臺采用星形結構，以前置交換服務器為中心，通過各種適配器與現(xiàn)有的系統(tǒng)通信交換數(shù)據(jù)。前置交換服務器以不影響原有系統(tǒng)的正常運行為原則，提供開放的交換接口和通用的各種適配器接入原有系統(tǒng)，接口類型包括：HTTP/Web Services、JMS、EJB等。數(shù)據(jù)集成服務屏蔽異構、分布式數(shù)據(jù)環(huán)境，如Oracle、SQL Server、DB2等，對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問方法；形成各應用系統(tǒng)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖[14]；建立通用數(shù)據(jù)交換引擎，實現(xiàn)各業(yè)務數(shù)據(jù)庫之間的信息交換。接入服務屏蔽被集成系統(tǒng)所采用的具體技術及其實現(xiàn)方式，以適配器的方式實現(xiàn)各異構影像信息系統(tǒng)的集成接入，被集成系統(tǒng)之間的信息交互載體為XML，通過消息機制建立XML的交換通道[15]?？偩€服務通過XML消息隊列（或HL7消息隊列）、HL7解析器實現(xiàn)集成平臺與接入系統(tǒng)之間的輕松耦合；業(yè)務流程定義（路由）實現(xiàn)被集成系統(tǒng)之間的交互流程，控制服務流程的流轉[16]。

4 南京市目前應用現(xiàn)狀

南京市衛(wèi)生信息中心以鼓樓醫(yī)院為業(yè)務中心，于2014年9月建成南京市遠程醫(yī)學會診中心。試運行階段，鼓樓醫(yī)院心內科、神經內科等專家已與建鄴區(qū)濱湖社區(qū)衛(wèi)生服務中心、新疆伊寧市人民醫(yī)院等進行了約60余次的遠程影像會診，達到了預期效果。項目以徐莊移動機房為中心建立了覆蓋南京地區(qū)的衛(wèi)生專網，接入包括全市的二級以上醫(yī)院及全市的社區(qū)衛(wèi)生服務機構。衛(wèi)生專網主要用于醫(yī)療衛(wèi)生信息數(shù)據(jù)的交互和共享，衛(wèi)生專網二期工程正在建設，預計2017年底將覆蓋示范區(qū)內50%的衛(wèi)生服務機構。本架構在南京開展的示范應用，受益人數(shù)已經達到100萬以上，集成并形成了30TB以上的衛(wèi)生信息資源庫。預計在2018年將覆蓋南京400多家醫(yī)療衛(wèi)生單位，使受益人數(shù)達到300萬以上，并形成100TB以上的衛(wèi)生信息資源庫。

南京市將建設更完善的市遠程影像診斷平臺及系統(tǒng)，以跨域性一體化協(xié)同應用為重點，加快推進全市各大醫(yī)院的接入。未來將突破地域限制，既要與北京、上海等國內外知名醫(yī)院已有遠程醫(yī)學平臺融合對接，最大限度地利用發(fā)達地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生資源，提高我市的醫(yī)療技術水平；又要對接南京郊區(qū)、南京都市圈城市和新疆、西藏等地，發(fā)揮我市優(yōu)質醫(yī)療資源的優(yōu)勢，提高基層和邊遠地區(qū)的醫(yī)療技術與服務水平，為這些地區(qū)的群眾提供更優(yōu)質、更智能化、更人性化的遠程醫(yī)學服務。

5 討論

本文提出的區(qū)域影像診斷輔助平臺的架構在南京的示范應用，能夠促進南京地區(qū)醫(yī)學影像診斷水平的提高，創(chuàng)新醫(yī)學影像診療服務模式，推動區(qū)域醫(yī)學影像不同層級醫(yī)院協(xié)同，優(yōu)化醫(yī)學影像資源配置，具有顯著的社會效應。同時，通過構建南京醫(yī)學影像診斷中心的管理和運行機制，確保其可復制、可推廣、可擴展、可提升。

該架構的研究成果對于推動建立符合我國國情的基本醫(yī)療衛(wèi)生制度這一現(xiàn)實而又重大的任務具有重要的應用價值。其中包含了區(qū)域醫(yī)學影像診斷所需的規(guī)范化、標準化的軟件支撐平臺以及相關關鍵技術，并提供了整體解決方案，構建了應用示范平臺，形成了全國區(qū)域影像診斷平臺建設的實踐環(huán)境和實證基地。

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