段 然，冉 杰，周來新

(陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院，重慶 400038)

2018年4月國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于促進“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》[1]，鼓勵醫(yī)療機構(gòu)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)及其他信息技術(shù)拓展醫(yī)療服務(wù)空間和內(nèi)容，構(gòu)建覆蓋診前、診中、診后的線上線下一體化醫(yī)療服務(wù)模式。醫(yī)學(xué)影像、健康檔案、檢驗報告、電子病歷等醫(yī)療信息共享服務(wù)平臺是互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療的基礎(chǔ)和支撐，其中影像數(shù)據(jù)對于醫(yī)療診斷有著不可忽視的作用，70%以上的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)為影像數(shù)據(jù)[2]。目前，醫(yī)院的影像數(shù)據(jù)存儲方式以物理存儲為主，并以傳統(tǒng)膠片為介質(zhì)打印影像資料提供給患者，存在以下缺陷：(1)醫(yī)院影像檢查日益增多，需要不斷擴容以滿足數(shù)據(jù)存儲的需求，并且隨著數(shù)字化設(shè)備的不斷升級，以傳統(tǒng)膠片為載體的打印介質(zhì)已經(jīng)不足以支撐幾百甚至上千幀的原始影像數(shù)據(jù)；(2)患者需排隊取片、取報告，等待時間長；(3)影像膠片流通性低，跨院互認(rèn)難；(4)影像存檔與傳輸系統(tǒng)(PACS)數(shù)據(jù)壓力大，使用年限久，性能降低；(5)醫(yī)生只能院內(nèi)閱片，途徑單一。因此，電子化載體成為需求和趨勢。亟需建成一個有效的影像云系統(tǒng)平臺，促進醫(yī)院、患者、醫(yī)務(wù)人員之間的有效溝通，提升影像數(shù)據(jù)的共享互通性[3]。本團隊利用多年大型醫(yī)院的工作經(jīng)驗，提出一個完整的智能云影像系統(tǒng)平臺解決方案，依托云平臺的安全策略和大數(shù)據(jù)服務(wù)能力，以實現(xiàn)醫(yī)療影像共享，最大化發(fā)揮數(shù)據(jù)價值[4]。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 需求分析

經(jīng)過廣泛的調(diào)研、分析及討論，確定系統(tǒng)的具體需求包括以下幾個方面：(1)為醫(yī)院數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像信息的互通、共享建成一個有效的平臺，實現(xiàn)患者檢查檢驗報告、影像資料的全面共享。(2)建立影像服務(wù)的架構(gòu)體系，連接所有醫(yī)療影像設(shè)備，實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)采集和傳輸自動化、業(yè)務(wù)流數(shù)字化及數(shù)字化閱片。(3)在醫(yī)院內(nèi)建立圖像及文字信息的遠(yuǎn)程、長期、大容量、可擴展存儲體系，即影像信息集中存儲中心。(4)實現(xiàn)移動影像診療服務(wù)，使醫(yī)生能隨時、隨地調(diào)閱患者影像檢查信息，拓展辦公途徑，提高工作效率。(5)創(chuàng)建面向患者的全程電子影像檔案查詢系統(tǒng)，使患者通過醫(yī)院公眾號獲取原始影像資料(調(diào)閱、管理、下載、分享)，方便其保存和攜帶。(6)以自主打印、移動推送等技術(shù)取代傳統(tǒng)打印，降低報告打印和分發(fā)的成本及出錯概率。

1.2 系統(tǒng)功能和框架設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計采用新型超融合體系作為底層，以本地云PACS為核心，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能(AI)、云計算及存儲、數(shù)字化診斷模型等技術(shù)，全面覆蓋醫(yī)院所有影像設(shè)備，實現(xiàn)移動圖像共享、區(qū)域影像中心、遠(yuǎn)程教學(xué)及遠(yuǎn)程診療、AI輔助閱片、雙PACS備份等高層級需求功能，同時對接現(xiàn)有PACS、放射科信息系統(tǒng)(RIS)，以及智慧教學(xué)、智慧遠(yuǎn)程會議、智慧后勤等其他智慧醫(yī)院體系平臺，實現(xiàn)打造以患者、臨床醫(yī)護人員為中心，醫(yī)院管理人員、放射科醫(yī)生滿意的醫(yī)學(xué)云影像系統(tǒng)的目標(biāo)。本系統(tǒng)主要包括以下功能：(1)構(gòu)建SaaS化云PACS，利用移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)、超融合、遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)等技術(shù)和理念形成針對醫(yī)療業(yè)務(wù)的系統(tǒng)平臺，與現(xiàn)有PACS優(yōu)勢互補，互為備份。(2)將全院醫(yī)療影像信息上傳至醫(yī)院影像本地云，提供網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化、全方位的影像服務(wù)。(3)實現(xiàn)PACS云化，打破辦公環(huán)境限制，任何地點、時間都可書寫影像報告；同時具備AI輔診功能，提高醫(yī)生工作效率。(4)實現(xiàn)幫扶醫(yī)院影像檢查的遠(yuǎn)程會診和移動會診支持，以及專家、人才資源的共享，幫助幫扶醫(yī)院提高影像診斷質(zhì)量和服務(wù)水平。(5)建設(shè)新型自助打印系統(tǒng)，投放自助服務(wù)設(shè)備，實現(xiàn)患者自助打印紙質(zhì)報告、自助查詢等功能。通過本系統(tǒng)提升影像科服務(wù)水平和工作效率，降低科室運營成本，提升醫(yī)院服務(wù)品質(zhì)和整體形象。

根據(jù)系統(tǒng)功能確定系統(tǒng)整體架構(gòu)，見圖1。(1)系統(tǒng)與外網(wǎng)的交互通過本院智慧數(shù)據(jù)安全交換平臺進行，交互數(shù)據(jù)符合智慧數(shù)據(jù)安全交換平臺要求。(2)存儲資源區(qū)分為歸檔存儲和在線存儲，歸檔存儲存放1年以內(nèi)的壓縮影像文件包，在線存儲區(qū)存放近6個月的未壓縮影像文件，超過6個月的文件進行刪除，若需要調(diào)閱則從歸檔存儲取回解壓到在線存儲。(3)放射設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)DICOM原始影像到影像采集服務(wù)器，采集應(yīng)用在接收完一個檢查后，將影像文件通過萬兆帶寬傳輸給存儲服務(wù)器，存儲服務(wù)器將影像文件存到在線存儲區(qū)，并將單次檢查文件壓縮包傳輸?shù)綒w檔存儲區(qū)[5]。患者個人信息和報告信息通過RIS視圖進行獲取。(4)當(dāng)影像云平臺建設(shè)成大數(shù)據(jù)存儲中心，實現(xiàn)影像、報告等數(shù)據(jù)集中存儲，便可在大數(shù)據(jù)存儲中心的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換中心的功能[6]?；跀?shù)據(jù)交換，實現(xiàn)醫(yī)療大數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程預(yù)約、遠(yuǎn)程會診、遠(yuǎn)程影像診斷、醫(yī)療學(xué)術(shù)、個人健康云服務(wù)、雙向轉(zhuǎn)診和AI診斷等功能。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 分系統(tǒng)設(shè)計

1.3.1數(shù)據(jù)采集

影像采集服務(wù)器是連接醫(yī)院系統(tǒng)(設(shè)備)和數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的橋梁，只要遵循DICOM3.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的影像設(shè)備如數(shù)字化X射線攝影(DR)、CT、磁共振成像(MRI)等，以及院內(nèi)PACS都可以接入云歸檔系統(tǒng)。其主要實現(xiàn)如下功能：(1)根據(jù)DICOM標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議從醫(yī)院PACS或放射設(shè)備上獲取原始影像信息；(2)根據(jù)DICOM標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議從云端將歸檔影像信息傳送到醫(yī)院PACS或設(shè)備；(3)影像數(shù)據(jù)處理，包括入庫、歸檔、加密、壓縮等；(4)根據(jù)自定義協(xié)議發(fā)送影像信息到云影像中心應(yīng)用集群，協(xié)同處理各類業(yè)務(wù)應(yīng)用。

1.3.2存儲及歸檔

“智能云影像系統(tǒng)”是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)影像在線調(diào)閱、統(tǒng)一管理的系統(tǒng)，可促進醫(yī)療信息化建設(shè)，為醫(yī)院、醫(yī)生(專家)、患者用戶提供便利[7]。其中影像云存儲及歸檔系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心中樞，主要功能包括：(1)接收并驗證上傳影像和檢查信息數(shù)據(jù)，歸檔并建立檢查的唯一性索引；(2)接收工作站遞交的報告和標(biāo)注的影像，并進行存儲和歸檔；(3)影像檢查的統(tǒng)計和管理功能；(4)通過合理的配置，與中心端的PACS實現(xiàn)人才、設(shè)備等資源共享；(5)按照醫(yī)療信息數(shù)據(jù)的生命周期進行存儲和備份，節(jié)省存儲成本。

1.3.3影像調(diào)閱

(1)影像應(yīng)用服務(wù)器與互聯(lián)網(wǎng)相通，由該服務(wù)器與平臺內(nèi)圖像、報告查閱服務(wù)等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。(2)用戶使用設(shè)備在檢查記錄里進行報告及影像查詢。影像應(yīng)用服務(wù)器收到并處理應(yīng)用發(fā)出的請求調(diào)閱申請指令，系統(tǒng)的影像處理服務(wù)接收到調(diào)閱指令后，將數(shù)據(jù)從影像云數(shù)據(jù)中心返回到影像對外應(yīng)用的服務(wù)器上。(3)用戶查看指定的影像并做相應(yīng)的后續(xù)處理。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

“智能云影像系統(tǒng)”在醫(yī)院原有的信息化資源基礎(chǔ)上，以醫(yī)院、醫(yī)生(專家)、患者為中心，主要提供以下服務(wù)：(1)影像存儲、影像刪除、影像回溯、數(shù)據(jù)監(jiān)管及數(shù)據(jù)自控；(2)3D影像瀏覽、遠(yuǎn)程會診、移動診療、影像教學(xué)、科普教育；(3)報告影像調(diào)閱、自助打印、影像分享、影像咨詢、影像下載等。平臺結(jié)構(gòu)見圖2。系統(tǒng)從下到上分為5層，最底層為設(shè)備和子系統(tǒng)，往上依次為接口層、應(yīng)用層、服務(wù)層、用戶層。此外，本系統(tǒng)可以進行統(tǒng)一平臺管理、角色權(quán)限管理、平臺數(shù)據(jù)可視化智能運維、日志管理和數(shù)據(jù)備份，實現(xiàn)系統(tǒng)管理與維護功能。

圖2 智能云影像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)優(yōu)點

3.1 全醫(yī)療影像設(shè)備支持

系統(tǒng)支持從多種醫(yī)療設(shè)備獲取影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全醫(yī)療影像設(shè)備支持，放射、超聲、內(nèi)鏡、病理、心電等影像數(shù)據(jù)都能被采集上傳至系統(tǒng)供患者調(diào)閱使用，患者可一站式獲取各種檢查結(jié)果數(shù)據(jù)[8]。

3.2 平臺數(shù)據(jù)可視化

可視化方式直觀地顯示各項運維與管理數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，提供直觀智能的決策場景體驗。(1)運維與管理數(shù)據(jù)包括：設(shè)備種類、設(shè)備數(shù)量、設(shè)備狀態(tài)、系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)、安全日志、運維日志等運維數(shù)據(jù)，以及檢查人次、檢查時段、影像類型、年齡分布、拍攝部位、性別比例等管理數(shù)據(jù)。(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括：影像數(shù)據(jù)、影像會診數(shù)、打印報告的總量、今日影像、今日影像會診、今日報告的數(shù)量等。各項數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計和呈現(xiàn)，并可通過時間維度、類型維度等進行對比、分析。

3.3 AI篩選上云+輔診

隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，在各個行業(yè)、領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本系統(tǒng)主要將AI技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)影像圖像的篩選上傳和輔助診療[9]。(1)AI智能篩選上傳：隨著技術(shù)的進步，影像設(shè)備不斷升級，圖像質(zhì)量提高、數(shù)量增多，占用空間大。其中無效冗余圖像既浪費空間，又影響系統(tǒng)性能，通過AI篩選技術(shù)可有效改善該問題，系統(tǒng)判斷篩選自動化則更高效、更準(zhǔn)確，可提高原始圖像的可用性，減輕影像技師的工作負(fù)擔(dān)。(2)AI輔助診斷：以醫(yī)學(xué)知識為基礎(chǔ)，在影像診療中結(jié)合計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)和AI，可實現(xiàn)自動識別并標(biāo)記可疑結(jié)節(jié)，輔助醫(yī)生進行影像篩查、診斷，自動生成標(biāo)準(zhǔn)圖文報告，有利于加快診療速度，提高診療的精度，緩解醫(yī)生的閱片壓力[10]。

3.4 移動診療

目前，影像科醫(yī)生只能在院內(nèi)PC端進行影像調(diào)閱、書寫報告等工作。通過本系統(tǒng)中的Web版或APP報告功能，可實現(xiàn)移動診療，拓展醫(yī)生辦公途徑。經(jīng)過管理平臺統(tǒng)一管理授權(quán)后，在任何時間、地點，醫(yī)生均可調(diào)閱查看影像信息，收藏保存特殊案例，書寫、審核、修訂院內(nèi)報告(通過集成回寫到院內(nèi)RIS)，遠(yuǎn)程影像會診及回復(fù)患者咨詢等。

3.5 遠(yuǎn)程綜合服務(wù)

本系統(tǒng)對接智慧教學(xué)平臺、遠(yuǎn)程會議系統(tǒng)，提供綜合遠(yuǎn)程服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包含：遠(yuǎn)程影像會診、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程會議。(1)遠(yuǎn)程會診：通過系統(tǒng)遠(yuǎn)程影像會診功能與幫扶醫(yī)院開展遠(yuǎn)程會診，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉，提高幫扶醫(yī)院的醫(yī)療服務(wù)水平[11]。(2)遠(yuǎn)程教學(xué)：系統(tǒng)對接醫(yī)院智慧教學(xué)平臺，實習(xí)醫(yī)生、學(xué)生等可通過平臺在線觀看專家遠(yuǎn)程視頻直播教學(xué)，拓展學(xué)習(xí)途徑。(3)遠(yuǎn)程會議：系統(tǒng)對接醫(yī)院會議系統(tǒng)，提供遠(yuǎn)程會議功能。

3.6 影像質(zhì)控

系統(tǒng)支持影像質(zhì)控功能，通過規(guī)范攝片和診斷報告，提升影像科的工作質(zhì)量[12]。目前本院在影像部分沒有相關(guān)質(zhì)控流程。影像科質(zhì)控審核人員可在本系統(tǒng)平臺中選擇一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)或抽取數(shù)據(jù)(報告將隱去患者和醫(yī)生信息)，按規(guī)范進行質(zhì)控評分[13]，并根據(jù)評分結(jié)果提出整改意見。相關(guān)人員可查詢評分結(jié)果和整改意見，并進行整改和反饋。

綜上所述，智能云影像系統(tǒng)功能具有創(chuàng)新性、功能豐富兩大特點，且本方案設(shè)計立足于醫(yī)院實際使用環(huán)境，具有較高的可行性和普適性，對于云影像系統(tǒng)的建設(shè)有較大的參考意義。