醫(yī)院PACS 系統(tǒng)發(fā)展趨勢研究

◆呂國義

責(zé)任編輯:姚 濤

1 背景介紹

醫(yī)學(xué)影像存儲與傳輸系統(tǒng)(Picture Archiving and Communication System，PACS，以下簡稱PACS)主要由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲器以及軟件組成。它是醫(yī)學(xué)影像學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、數(shù)字化圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物［1］。我國PACS 系統(tǒng)研究與應(yīng)用起步較晚，發(fā)展相對緩慢［2］。直 到1996年，PACS 系統(tǒng)才逐步進(jìn)入實(shí)施階段［3］。1999年，上海市第一人民醫(yī)院引進(jìn)了荷蘭羅根公司生產(chǎn)的PACS 系統(tǒng)。近年來，PACS 系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)醫(yī)院廣泛使用，覆蓋了放射科、窺鏡科、病理科和超聲科等科室，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院內(nèi)部影像資源共享，為構(gòu)建數(shù)字化與現(xiàn)代化醫(yī)院提供了保障［5］。

在臨床實(shí)踐中，PACS 系統(tǒng)分為醫(yī)療圖像信息存儲與傳輸模塊、整理與分析模塊。PACS 系統(tǒng)可為醫(yī)生提供患者多次的檢查結(jié)果，便于影像對比和臨床診斷，為患者節(jié)約了大量的求診等待時(shí)間。另外，數(shù)字化的存儲方式可以有效減少膠片的使用量和管理，方便隨時(shí)調(diào)閱，也利于開展影像學(xué)教學(xué)工作［6］。

2 存在問題

2.1 存儲問題

目前，患者和家屬對醫(yī)生診斷的正確率要求越來越高，而醫(yī)生的診斷依據(jù)就包含PACS 系統(tǒng)存儲的影像資料，因此這就要求影像資料具有較高的清晰度，這也必然導(dǎo)致圖像大小倍增。一幅普通CT 圖像約150MB，保守估計(jì)一家三甲醫(yī)院一天的存儲量就達(dá)50～100G，一年的存儲量則高 達(dá)1～20T［7］。而醫(yī)院又必須對每天患者檢查產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行長期存儲，如此一來傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像存儲架構(gòu)便很難滿足PACS 系統(tǒng)發(fā)展的需求。除此之外，由于不同的PACS 系統(tǒng)軟件廠商所使用的操作系統(tǒng)、存儲結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫不同，也阻礙了各醫(yī)院間的信息資源共享［8］。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化問題

目前，國內(nèi)醫(yī)療領(lǐng)域系統(tǒng)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同公司開發(fā)的產(chǎn)品操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、開發(fā)結(jié)構(gòu)各不相同。導(dǎo)致目前各醫(yī)院應(yīng)用的PACS 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化程度不一，系統(tǒng)在一家醫(yī)院內(nèi)部運(yùn)行不會有什么問題，但是當(dāng)醫(yī)院之間聯(lián)網(wǎng)或共享時(shí)就會出現(xiàn)問題，且系統(tǒng)之間不具備互操作性。此外，在傳輸協(xié)議方面，國內(nèi)普遍采用DICOM3.0 傳輸協(xié)議進(jìn)行影像傳輸，尚不具備DICOM 接口標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)能力，底層模塊均須從國外購入，不具備知識產(chǎn)權(quán)，當(dāng)接口標(biāo)準(zhǔn)升級更新時(shí)，設(shè)備就會出現(xiàn)兼容性問題［9］?？偟膩碚f，國內(nèi)對于PACS系統(tǒng)基礎(chǔ)核心開發(fā)能力不強(qiáng)，軟硬件產(chǎn)品異構(gòu)現(xiàn)象較普遍，產(chǎn)品的兼容性較差。

2.3 安全問題

目前，國內(nèi)醫(yī)院應(yīng)用的PACS系統(tǒng)，基本上沒有安裝防病毒軟件［10］。存儲的影像數(shù)據(jù)中本身就包含大量的病毒，擁有授權(quán)的終端被反復(fù)感染，造成PACS 系統(tǒng)十分脆弱，這意味著整個PACS 系統(tǒng)有隨時(shí)癱瘓的可能。一旦PACS系統(tǒng)癱瘓，由于缺少數(shù)據(jù)備份、存儲冗余等防范措施，其存儲的大量影像數(shù)據(jù)極有可能永久丟失，無法恢復(fù)。

2.4 需求差異

不同的工作人員對PACS 系統(tǒng)的需求不一。管理人員從成本效益角度考慮希望PACS 系統(tǒng)盡可能的節(jié)約成本，且影像資料整理方便。放射科或影像科的工作人員則注重影像閱讀和處理功能，并能為教學(xué)與研究提供支持。臨床醫(yī)生希望PACS 系統(tǒng)能隨時(shí)查看醫(yī)療影像報(bào)告并與其它系統(tǒng)互聯(lián)互通。除此之外，由于國內(nèi)大量醫(yī)療影像設(shè)備是從國外購買，系統(tǒng)在開發(fā)與應(yīng)用過程中存在文化差異，需要員工花費(fèi)大量時(shí)間去適應(yīng)。

2.5 網(wǎng)絡(luò)限制

由于PACS 系統(tǒng)多以局域網(wǎng)形式在單個或幾個醫(yī)院間運(yùn)行［11］，真正基于互聯(lián)網(wǎng)的PACS 系統(tǒng)少之又少。目前的PACS 系統(tǒng)只能根據(jù)已有的固定IP 地址在區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)影像的傳輸整理與分析，且大部分采用C/S 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即客戶機(jī)與服務(wù)器結(jié)構(gòu)，雖然該結(jié)構(gòu)采用開放模式，但需要根據(jù)不同的操作系統(tǒng)開發(fā)出不同版本，加之目前PACS系統(tǒng)更新?lián)Q代速度快，用戶規(guī)模大，從長遠(yuǎn)角度考慮這樣的運(yùn)作機(jī)制制約了PACS 的應(yīng)用與普及。

3 新技術(shù)的應(yīng)用

近年來，不管是國家政策的推動還是大眾需求的轉(zhuǎn)變，醫(yī)療衛(wèi)生信息化得到了長足的發(fā)展。更為先進(jìn)的圖像壓縮技術(shù)使得系統(tǒng)存儲空間激增，數(shù)據(jù)備份恢復(fù)保障了系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性。此外，移動終端與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等的應(yīng)用讓PACS 系統(tǒng)運(yùn)作更加靈活，而云計(jì)算與云存儲技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)存儲設(shè)備整合，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)區(qū)域范圍內(nèi)存儲共享等。

3.1 云計(jì)算與云存儲

云計(jì)算是一種新興的解決IT基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)平臺以及軟件前期成本的較好方案，可讓客戶集中于自身項(xiàng)目，免于考慮更多細(xì)節(jié)。云存儲是在云計(jì)算內(nèi)涵上發(fā)展衍生出的新的存儲方式，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)以及分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的系統(tǒng)平臺［12］。從本質(zhì)上看，云存儲并不是具體提供存儲功能的設(shè)備，而是由大量存儲工具與服務(wù)器組成的集合，即集群應(yīng)用，是分布式文件系統(tǒng)等發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。可見，云存儲的運(yùn)作特點(diǎn)與PACS 系統(tǒng)的整體存儲需求十分吻合，可以滿足PACS 系統(tǒng)對存儲的要求。

應(yīng)用云存儲技術(shù)的PACS 系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢，一是便于數(shù)據(jù)長期存儲，因?yàn)橄到y(tǒng)的存儲容量幾乎沒有限制，不用再擔(dān)心PACS 系統(tǒng)的存儲擴(kuò)容問題;二是通過設(shè)置生命周期策略，為訪問頻率較高的數(shù)據(jù)提供高性能服務(wù)，為大量非活動數(shù)據(jù)提供廉價(jià)的海量存儲空間，并針對過期數(shù)據(jù)提供退出策略，實(shí)現(xiàn)高效與成本的平衡;三是在云計(jì)算終端可將存儲數(shù)據(jù)分級，為不同的用戶提供分級閱讀服務(wù)，也可為數(shù)據(jù)提供相應(yīng)的安全保護(hù)。另外，結(jié)合云技術(shù)的PACS 系統(tǒng)，可以整合所有不同類型的存儲設(shè)備，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)存儲信息的統(tǒng)一管理。

3.2 移動互聯(lián)技術(shù)

“移動+互聯(lián)網(wǎng)”是近年來醫(yī)療衛(wèi)生信息領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著移動互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，PACS 系統(tǒng)從最初設(shè)備單獨(dú)運(yùn)作發(fā)展到幾臺設(shè)備互操作再到整個科室設(shè)備共享，實(shí)現(xiàn)了整個系統(tǒng)的互聯(lián)互通。一方面，基于寬帶光纖的Internet 網(wǎng)絡(luò)和GSM、GPRS、CDMA 等信息傳輸技術(shù)的不斷完善［13］，滿足了影像傳輸系統(tǒng)的傳輸速率要求，實(shí)現(xiàn)了科室乃至醫(yī)院的醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，且保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性與安全性。另一方面，隨著智能移動終端(智能手機(jī)、ipad、醫(yī)療推車等)的普及，其在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)開始被廣泛運(yùn)用，尤其在PACS 領(lǐng)域的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)PACS 系統(tǒng)的高效、靈活、智能運(yùn)作［14］。從運(yùn)作機(jī)制上看，移動互聯(lián)技術(shù)將醫(yī)療影像傳輸存儲系統(tǒng)與智能移動終端結(jié)合，在線上實(shí)現(xiàn)病人醫(yī)療影像資料的查閱、傳輸與反饋。如專家會診過程中，部分不能到場專家可以通過移動智能終端接收醫(yī)療影像并做出診斷。

除此之外，區(qū)域協(xié)同醫(yī)療平臺也是國家衛(wèi)生信息化關(guān)注重點(diǎn)，應(yīng)用在公有云平臺上的PACS 系統(tǒng)。通過公有云平臺，放射科和臨床科室專家可以隨時(shí)、隨地閱讀患者上傳到云端的影像數(shù)據(jù)，即時(shí)給出有效的診療方案。

4 PACS 系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著對PACS 系統(tǒng)研究的不斷深入，醫(yī)生對其依賴性不斷加大。當(dāng)前PACS 已成為影像醫(yī)學(xué)界研究的重點(diǎn)。

4.1 系統(tǒng)功能模塊化

在發(fā)展過程中，PACS 系統(tǒng)功能模塊化越發(fā)顯現(xiàn)。PACS 功能核心模塊大體可以分為:(1)登記/預(yù)約/分診模塊;(2)影像采集模塊;(3)影像診斷/報(bào)告模塊;(4)影像儲存/備份管理模塊;(5)智能化醫(yī)學(xué)影像管理模塊。大體流程為各門急診科室線上登記病人信息，提出電子申請，放射科收到申請后安排分診工作，并利用CT、MR、CR、DR 等設(shè)備采集患者影像信息并存儲和備份。同時(shí)分診醫(yī)師根據(jù)影像信息完成審核報(bào)告，最后報(bào)告結(jié)果返回HIS 系統(tǒng)供申請科室調(diào)閱。整個系統(tǒng)是在智能化醫(yī)學(xué)影像管理模塊下運(yùn)行，該模塊具有用戶管理、權(quán)限設(shè)置、病案瀏覽、數(shù)據(jù)查詢等功能，可滿足用戶各方面需求。

4.2 醫(yī)學(xué)影像教學(xué)

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像教學(xué)工作大都采用“醫(yī)學(xué)影像膠片+幻燈片”的模式，醫(yī)學(xué)影像膠片數(shù)量有限，其短缺的教學(xué)資源影響了教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，將具有教學(xué)典型意義的影像資料從DICOM 格式轉(zhuǎn)化成JPG 格式錄入幻燈片需要花費(fèi)大量人力與時(shí)間，且JPG 圖片清晰程度不高，無法進(jìn)行寬窗調(diào)節(jié)等。通過建立基于PACS 系統(tǒng)的教學(xué)平臺，改革了傳統(tǒng)教學(xué)模式，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，且通過系統(tǒng)教學(xué)平臺學(xué)生可以查閱影像資料，確保了影像實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容的豐富性和實(shí)用性［15］。

4.3 區(qū)域平臺共享

從PACS 系統(tǒng)發(fā)展過程不難看出，隨著PACS 系統(tǒng)功能覆蓋區(qū)域的逐漸擴(kuò)大，以及院內(nèi)系統(tǒng)之間的逐步完善，影像資料在區(qū)域內(nèi)的協(xié)同共享成為可能。目前，國內(nèi)PACS 系統(tǒng)主要集中于科室之間、醫(yī)院部門之間的協(xié)同，而醫(yī)院之間的協(xié)同尚未建立。構(gòu)建PACS 區(qū)域共享平臺可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)院間資源共享，醫(yī)生可以快捷獲取病人的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)［16］。除此之外，區(qū)域協(xié)同也促進(jìn)醫(yī)院間技術(shù)交流，提高醫(yī)生工作效率。

5 小結(jié)

伴隨著云存儲、移動互聯(lián)等新興技術(shù)的發(fā)展，PACS 系統(tǒng)將朝著更加安全、穩(wěn)定、易用、開放以及便于共享的方向發(fā)展，而數(shù)據(jù)互通信息接口的統(tǒng)一，以及區(qū)域信息平臺的建立將會使PACS 系統(tǒng)在院內(nèi)、院間乃至區(qū)域內(nèi)醫(yī)療機(jī)構(gòu)間內(nèi)合作互聯(lián)成為可能。

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