基于開源軟件構(gòu)建區(qū)域性醫(yī)學(xué)影像中心的實(shí)踐

譚松 湯婷婷 陳明宇

摘要：基于開源軟件構(gòu)建區(qū)域化數(shù)據(jù)中心，可為醫(yī)聯(lián)體單位提供低成本影像科會(huì)診實(shí)施方案，降低人力、物力成本，提高整體醫(yī)療質(zhì)量。本文主要介紹利用開源資源構(gòu)建中心PACS/RIS服務(wù)器，應(yīng)用虛擬化技術(shù)把公共網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成虛擬局域網(wǎng)（保證通訊安全），將多家醫(yī)院的影像科數(shù)據(jù)匯集到影像中心服務(wù)器上，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程診斷。經(jīng)過近1年的測(cè)試證明了該方案的安全性、實(shí)用性、穩(wěn)定性，并且能夠滿足臨床、科研、教學(xué)的需求。

關(guān)鍵詞：開源軟件;影像中心;區(qū)域化

中圖分類號(hào)：TP393.09;R197.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.02.002

文章編號(hào)：1006-1959（2019）02-0005-03

大數(shù)據(jù)的特征就是數(shù)據(jù)的共享應(yīng)用，是研究人類社會(huì)宏觀行為的規(guī)律，為每個(gè)“個(gè)體”提供盡可能好的服務(wù)。個(gè)性化的服務(wù)也是強(qiáng)調(diào)以人為本的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)和方向。醫(yī)學(xué)影像科作為醫(yī)療領(lǐng)域最易數(shù)據(jù)化、信息化、互聯(lián)網(wǎng)化的學(xué)科，也應(yīng)該是在大數(shù)據(jù)應(yīng)用的最前沿的醫(yī)學(xué)學(xué)科。商業(yè)版本的醫(yī)學(xué)影像服務(wù)平臺(tái)多，大多數(shù)是基于大數(shù)據(jù)云所構(gòu)建的系統(tǒng)，按照今年浙江省物價(jià)局（全國第一個(gè)制定的?。┙o出的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)病例20元，保存7年，可以納入醫(yī)保收費(fèi)范圍，如果按照我院的患者量計(jì)算（中等規(guī)模）1天的費(fèi)用大概為7000元，1年的費(fèi)用大概是255萬余元，如此高昂的費(fèi)用中還不包括影像科醫(yī)生的會(huì)診費(fèi)。因此，應(yīng)用于一個(gè)大型醫(yī)聯(lián)體內(nèi)其成本代價(jià)非常高昂。醫(yī)學(xué)的本質(zhì)就是服務(wù)于人，促進(jìn)人類的身心健康。互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程本質(zhì)上也是一個(gè)資源共享、服務(wù)于人的過程。因此我們一直在構(gòu)想利用互聯(lián)網(wǎng)上共享的開源資源建立一個(gè)開放、包容、安全、有效、低成本的醫(yī)學(xué)影像中心。

1 開源軟件

開源軟件（Open source software，OSS），即為公開源代碼的軟件，可以自由使用和發(fā)布。本著開源的自由精神，我們將使用的服務(wù)器不再是收費(fèi)Windows系統(tǒng)，而是經(jīng)過客觀評(píng)定后證明安全可信的Linux系統(tǒng)下開源的Ubuntu作為服務(wù)器系統(tǒng)。隨著開源軟件的發(fā)展壯大，目前可用的開源醫(yī)學(xué)影像軟件較多，但大部分都是構(gòu)建在微軟的Windows系統(tǒng)上的，安裝相對(duì)簡單，但擴(kuò)展性、自由度相對(duì)較低，由于是安裝在收費(fèi)Windows操作系統(tǒng)之上，因此也不完全符合開源的精神，在經(jīng)過多次測(cè)試和比對(duì)之后，我們決定運(yùn)用對(duì)Linux系統(tǒng)兼容性、寬容度更好的Dcm4chee作為PACS服務(wù)器軟件，Oviyam作為網(wǎng)頁發(fā)布服務(wù)器軟件，應(yīng)用虛擬的技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)的局域網(wǎng)化，通過測(cè)試證明了本方案的性能可以滿足臨床、科研、教學(xué)等多方面的需求。

2 系統(tǒng)與軟、硬件的配置

2.1操作系統(tǒng)及硬件? 我們運(yùn)用基于Gnome的64位Ubuntu作為操作系統(tǒng)，服務(wù)器硬件方面，具體配置CPU：英特爾至強(qiáng)E5-26300-2.30GHZ×12處理器;Graphics：Geforce GT-1050/PCIe/SSE2顯卡;Memory：金士頓DDR4 8G×2，16G內(nèi)存條;Disk：主存儲(chǔ)硬盤為西部數(shù)據(jù)2 TB硬盤。為了保證數(shù)據(jù)的安全，我們同時(shí)配置了一臺(tái)離線備份服務(wù)器，其具體配置如下：CPU：英特爾酷睿i7-3770k-3.50GHZ×4處理器;Graphics：Geforce GT-650Ti顯卡;Memory：DDR3 8G×4=32G內(nèi)存條;Disk：硬盤為英特爾120GB固態(tài)硬盤，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)硬盤使用4塊希捷3T硬盤組成ZFS格式RAID-Z2（相當(dāng)于RAID10）的文件系統(tǒng)，組合后的容量約5.5TB，運(yùn)用Raid-Z2主要是考慮數(shù)據(jù)的安全和擴(kuò)容的便捷[1]。

2.2 PACS系統(tǒng)? 我們使用的PACS系統(tǒng)為Dcm4chee[2]，采用開源的MySQL作為數(shù)據(jù)庫;應(yīng)用服務(wù)模塊采用Java的開源應(yīng)用軟件JBOSS;網(wǎng)頁服務(wù)模塊由JBOSS集成的tomcat 6構(gòu)建，網(wǎng)頁瀏覽模塊采用Google的Chrome瀏覽器管理PACS。Dcm4che支持兼容幾乎所有數(shù)據(jù)工作站軟件，支持C-MOVE、C-GET、WADO三種方式的數(shù)據(jù)調(diào)用或?yàn)g覽。

2.3網(wǎng)頁服務(wù)器? 使用Oviyam作為網(wǎng)頁服務(wù)器來調(diào)用Dcm4chee PACS服務(wù)器上的影像數(shù)據(jù)，工作站、手機(jī)及IPAD等可以通過該網(wǎng)頁服務(wù)器調(diào)閱影像數(shù)據(jù)[3]。

2.4遠(yuǎn)程會(huì)診網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建? 遠(yuǎn)程會(huì)診構(gòu)建最簡單的方法就是使用專線網(wǎng)絡(luò)，在廣域網(wǎng)上購買固定IP網(wǎng)域，其租用費(fèi)用非常昂貴，10M帶寬的專網(wǎng)年租費(fèi)大概2萬左右，其高價(jià)低速的缺點(diǎn)不利于PACS系統(tǒng)的實(shí)際構(gòu)筑，因此決定使用VPN技術(shù)（虛擬專線）來構(gòu)筑區(qū)域性虛擬局域網(wǎng)，所采用的硬件為蒲公英×5路由器（支持1G帶寬），每個(gè)分院配置一臺(tái)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過簡單設(shè)置可以把每個(gè)分院的放射科虛擬在一個(gè)完整的局域網(wǎng)內(nèi)，我院本部放射科作為影像中心，每個(gè)分院的數(shù)據(jù)均通過互聯(lián)網(wǎng)傳入本部中心服務(wù)器（相當(dāng)于云端），每個(gè)分院通過工作站可以同在局域網(wǎng)內(nèi)一樣共享調(diào)用影像中心的數(shù)據(jù)。同時(shí)可以單獨(dú)安裝一臺(tái)配置較高的Oviyam服務(wù)器，通過專門的軟硬件將其映射到互聯(lián)網(wǎng)，以供客戶端在任何時(shí)間任何地點(diǎn)自由的調(diào)閱影像中心的數(shù)據(jù)，筆者曾經(jīng)在西班牙通過手機(jī)成功調(diào)閱我科圖像。只要在網(wǎng)絡(luò)速度正常的情況下仍可以快速、穩(wěn)定的調(diào)閱數(shù)據(jù)。我科本部的互聯(lián)網(wǎng)帶寬為200M，每個(gè)分院的帶寬均為100M，通過近1年的測(cè)試使用，基本滿足臨床實(shí)際工作的需求[4]。

3 軟件安裝與調(diào)試

3.1 Ubuntu的安裝與調(diào)試? Ubuntu采用18.04.1 live-CD的發(fā)行版本，按簡單提示就可以完成安裝。安裝完成以后把所有軟件和系統(tǒng)內(nèi)核升級(jí)到最新版本，然后安裝Google的Chrome瀏覽器，以便于對(duì)PACS服務(wù)器的維護(hù)[5]。備份服務(wù)器上通過Terminal終端配置ZFS文件系統(tǒng)，其指令為：sudo apt-get install zfsutils? 創(chuàng)建ZFS池：

類似RAID 1（鏡像）：sudo zpool create pool-×××（name） mirror /dev/sdc/dev/sdd（sd×，×為磁盤號(hào)）。

類似RAID 5（RAIDZ 1），所需磁盤數(shù)最好為3的倍數(shù)：sudo zpool create pool-×××（name），raidz 1 /dev/sdc/dev/sdd/dev/sde

類似RAID 6（RAIDZ 2），所需磁盤最好為4的倍數(shù)：sudo zpool create pool-×××（name），raidz 2 /dev/sdc/dev/sdd/dev/sde/dev/sdf

如果需要可隨時(shí)擴(kuò)容，添加硬盤：sudo zpool create pool-×××（name）/dev/sd×（×為磁盤序號(hào)）。

3.2 Dcm4chee軟件的安裝與調(diào)式? 按照Dcm4chec需求依次安裝JDK、Mysql、JBOSS、Dcm4chee到Ubuntu系統(tǒng)內(nèi)，特別注意為了防止內(nèi)存溢出可以在終端用Vim編譯run.sh腳本文件，將Java程序分配的初始內(nèi)存設(shè)置為maximum。

3.3 Oviyam軟件的安裝與調(diào)試? 下載Oviyam.war 軟件后，將該軟件包放在deploy目錄下，通過JBOSS服務(wù)器就可以直接調(diào)用Oviyam網(wǎng)頁。

3.4 CT、MR、DR、Oviyam與Dcm4chee的連接? 在CT、MR、DR、Oviyam的設(shè)置端填入Dcm4chee的AE Title、Host name、Port以及Retrieve Type的相應(yīng)參數(shù)，在Dcm4chee設(shè)置中填好Oviyam的AE Title，Port和Host name的參數(shù)，測(cè)試連接成功后，就可以在客戶端工作站上運(yùn)用chrome瀏覽器訪問Oviyam服務(wù)器采集數(shù)據(jù)了。

3.5工作站瀏覽圖像? Oviyam不支持微軟的IE瀏覽器，對(duì)Chrome的支持非常好，我們用任意接入虛擬局域網(wǎng)的電腦、手機(jī)通過Chrome瀏覽器輸入Oviyam服務(wù)器的網(wǎng)址就可以訪問PACS，譬如http：//192.168.1.10：8080/oviyam進(jìn)入網(wǎng)站后輸入用戶名及密碼后可以在設(shè)備項(xiàng)管理所需參數(shù)，在調(diào)用圖像時(shí)可以像在C/S構(gòu)筑的專用工作站上一樣調(diào)節(jié)窗寬、窗位、測(cè)量CT值、測(cè)量距離等操作，在移動(dòng)設(shè)備上也可以完成相似的操作（圖1～圖4）。

4 應(yīng)用情況

通過上述方法我們成功的構(gòu)建了以我院本部為中心的影像診斷平臺(tái)，分院可以在10 min左右上傳1G左右Dicom格式的圖像到數(shù)據(jù)中心，而工作站由于使用的是壓縮后的JEPG圖像，可以在3～10 s調(diào)閱相應(yīng)的圖像。經(jīng)過近1年的測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，尚未發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。由于是基于VPN構(gòu)建的虛擬局域網(wǎng)，只要手動(dòng)配置每臺(tái)工作站上的IP地址（與VPN路由器相同網(wǎng)段），無需配置網(wǎng)關(guān)，就可以實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng)與外網(wǎng)的隔離從而提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性，同時(shí)由于服務(wù)器使用的是Linux系統(tǒng)，目前尚未發(fā)生病毒入侵的安全事故。

5 總結(jié)

互聯(lián)網(wǎng)促使IT行業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展和拓展借助于IT業(yè)的成長也得到迅猛的提升?；诨ヂ?lián)網(wǎng)的影像中心的逐漸普及是以后醫(yī)學(xué)影像信息技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向，構(gòu)建成本也必將由高昂趨向于低廉，平民化影像中心的普及有利于醫(yī)療成本的降低，有利于貧困落后地區(qū)的醫(yī)療質(zhì)量的提高。

基于開源軟件構(gòu)建的區(qū)域性醫(yī)學(xué)影像中心的建成可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)分院只需配備技術(shù)人員，而診斷醫(yī)生集中在影像中心、甚至任何地方任何時(shí)段辦公，這樣就可以明顯提高工作效率，節(jié)省人力、物力的開支，具有很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[3]Daniel Haak.A Survey of DICOM Viewer Software to Integrate Clinical Research and Medical Imaging[J].Journal of Digtal Imging，2016，29（2）：206-215.

[4]閆子熙.基于4G VPN的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技風(fēng)，2018（11）：8-9.

[5]王亞軍.Ubuntu Linux 操作系統(tǒng)的維護(hù)技術(shù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017，13（10）：245-246.

收稿日期：2018-11-20;修回日期：2018-12-14

編輯/成森