醫(yī)學(xué)影像信息系統(tǒng)整合臨床應(yīng)用探討

王耀彬，王 凱，朱栓莊，溫友信，韓向東，劉 燁

我院作為武警部隊(duì)首家影像儲(chǔ)存與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communications system，PACS)試點(diǎn)單位，最早于2001 年開始實(shí)施PACS 系統(tǒng)，2003 年又實(shí)施“軍字一號(hào)”工程(HIS 系統(tǒng))［1］。近年來(lái)，隨著醫(yī)院?？平ㄔO(shè)的開展、數(shù)字化影像設(shè)備的更新和患者就診量日趨增長(zhǎng)，以往的PACS 不能滿足影像信息需求的日益擴(kuò)大。而HIS 系統(tǒng)(hospital information system，HIS)的操作對(duì)象主要是文本和數(shù)字信息，使得重要的PACS 和HIS 系統(tǒng)沒有很好結(jié)合，大量寶貴的影像資料沒有得到高效的利用和有效的管理，制約了醫(yī)院的進(jìn)一步發(fā)展。我院通過多次升級(jí)改造逐步完成了PACS、HIS 與放射科信息系統(tǒng)(radiology information system，RIS)三個(gè)獨(dú)立的信息系統(tǒng)的集成，從而實(shí)現(xiàn)了影像檢查的數(shù)字化、無(wú)膠片化。這對(duì)提高影像檢查工作質(zhì)量，降低醫(yī)院運(yùn)營(yíng)成本，使影像檢查成為一個(gè)“數(shù)字化、信息化的診斷平臺(tái)”，建立高度信息化的現(xiàn)代醫(yī)院具有重要的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義［2］。

1 材料與方法

1.1 醫(yī)療設(shè)備的連接 將影像科數(shù)字化成像設(shè)備CR、DR、數(shù)字胃腸造影、CT、B 超、DSA、MRI 等工作站通過DICOM 3.0 標(biāo)準(zhǔn)接口與PACS 相連接，進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像擷取、傳輸、儲(chǔ)存和管理，構(gòu)建全院醫(yī)療信息網(wǎng)。DICOM 3.0 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為PACS 和醫(yī)療影像設(shè)備的通用標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)廠家的設(shè)備均支持DICOM 3.0［3］。

1.2 PACS 網(wǎng)絡(luò)硬件配備 (1)PACS 主機(jī):兩臺(tái)主機(jī)采用HA(High Avaliability)結(jié)構(gòu)，32 位系統(tǒng)主機(jī)，可互相備援，避免硬件故障影響正常工作。(2)HIS Gateway 工作站:實(shí)時(shí)更新患者姓名中文化;實(shí)時(shí)更新門診掛號(hào)數(shù)據(jù);及時(shí)更新放射科報(bào)告數(shù)據(jù);實(shí)時(shí)記錄病歷數(shù)據(jù)更新文件。(3)DICOM Gateway 工作站:接受符合DICOM 3.0 標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療儀器設(shè)備傳送的影像數(shù)據(jù)，并壓縮影像數(shù)據(jù)。(4)Editor 工作站:修正錯(cuò)誤病歷數(shù)據(jù)及臨時(shí)號(hào)碼;合并系列影像或拆開系列影像。(5)DICOM 打印工作站:提供DICOM 3.0 的Print 洗片功能。中文信息輸出，可在X 線片上顯示中文姓名等信息。(6)光盤備份工作站:查詢未備份的圖像，備份至光盤中可選擇使用時(shí)間備份或是容量備份方式備份數(shù)據(jù)。(7)單屏及雙屏影像工作站:顯示影像數(shù)據(jù)提供影像處理功能，給放射科醫(yī)師作診斷報(bào)告書寫。

1.3 PACS－HIS 軟件運(yùn)行環(huán)境 (1)操作系統(tǒng):基于Windows/NT/2000/XP 的網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)。(2)PACS 符合DICOM 3.0 標(biāo)準(zhǔn);HIS 系統(tǒng)符合HL7(Health Level Seven)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)須符合C2 Level 安全標(biāo)準(zhǔn)、ANSI－89SQL 標(biāo)準(zhǔn)、并符合ANSI－92 Entry Level 標(biāo)準(zhǔn)。(4)主從分工式結(jié)構(gòu):其客戶端(Client)與服務(wù)器(Server)可支持TCP/IP，SPX/IPX 等網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議連接，以保證網(wǎng)絡(luò)的通暢。

1.4 PACS－HIS 的構(gòu)建方法 根據(jù)我院現(xiàn)有數(shù)字醫(yī)療設(shè)備配置和PACS、HIS 系統(tǒng)硬件配套設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)需求采用星形總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有連接的數(shù)字影像設(shè)備均符合DICOM 3.0 標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如Gigabit Ethernet、Fast Ethernet、光纖等，用于傳輸影像數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果

在PACS－HIS 系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建PACS－HIS 集成工作站42 個(gè)，HIS 獨(dú)立工作站67個(gè)(醫(yī)師工作站35 個(gè)，護(hù)士工作站/計(jì)費(fèi)工作站32個(gè))，共計(jì)109 個(gè)工作站點(diǎn)，覆蓋全院各科室，詳細(xì)分布情況見表1。

整合后的PACS－HIS 影像信息綜合系統(tǒng)具有較強(qiáng)的圖像傳輸、數(shù)字化存儲(chǔ)、多線索查詢、圖像后處理功能，充分發(fā)揮了數(shù)字影像設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化了放射科工作流程。該系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于本院各臨床科室，實(shí)現(xiàn)了全院資源共享。PACS－HIS 體系結(jié)構(gòu)見圖1。

表1 全院PACS－HIS 工作站分布情況

圖1 PACS－HIS 體系結(jié)構(gòu)

3 討論

3.1 PACS、HIS、RIS 的定義 PACS 是應(yīng)用于現(xiàn)代化醫(yī)院的各種數(shù)字醫(yī)療設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像信息的采集、存儲(chǔ)、診斷、輸出、管理、查詢、信息處理的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。軍字一號(hào)工程是整個(gè)醫(yī)院范圍的信息系統(tǒng)，它用于訪問患者信息，生成各種醫(yī)療服務(wù)，以及醫(yī)療收費(fèi)管理。RIS 用于工作流程自動(dòng)化、排定檢查時(shí)間、接受解析結(jié)果、生成診斷報(bào)告等，提供放射科整體流程和操作的控制管理，承擔(dān)并執(zhí)行各種醫(yī)學(xué)影像環(huán)境內(nèi)常規(guī)工作流程的任務(wù)和角色。

3.2 PACS、HIS、RIS 整合的關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù) 隨著醫(yī)院現(xiàn)代化進(jìn)程和醫(yī)療設(shè)備的更新步伐加快，建設(shè)PACS 系統(tǒng)已度過爭(zhēng)論時(shí)期而成為必需［4］。PACS 是醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像信息管理的重要條件。放射科PACS、RIS、HIS 各種信息系統(tǒng)的集成應(yīng)能滿足它所支持服務(wù)的功能需要，最終實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間的緊密協(xié)作，由于計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)、成像設(shè)備和生產(chǎn)廠家的不同，使得圖像格式、傳輸方式千差萬(wàn)別，難以實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息的共享。為了改善和提高醫(yī)療信息共享水平，北美放射學(xué)會(huì)(RSNA)與美國(guó)醫(yī)療信息和管理學(xué)會(huì)(HIMSS)發(fā)起了IHE(integrated healthcare enterprise)活動(dòng)。IHE 以現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)(HL7、DICOM)為基礎(chǔ)，通過制定技術(shù)框架文件使流程和標(biāo)準(zhǔn)的使用更加規(guī)范［5］。這些技術(shù)規(guī)范和框架增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性和互操作性，IHE 已經(jīng)成為醫(yī)療信息交換協(xié)議的權(quán)威［6］。結(jié)合我院實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)中心與PACS 廠商共同研究適合本院的一系列醫(yī)學(xué)電子數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，PACS 遵循DICOM 標(biāo)準(zhǔn)，HIS遵循HL7 標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)，主要定義了用于傳輸?shù)尼t(yī)學(xué)信息的統(tǒng)一格式，實(shí)現(xiàn)了PACS、RIS、HIS 無(wú)縫連接，使得醫(yī)療工作的流程自動(dòng)化，管理數(shù)字化和信息傳輸實(shí)時(shí)化。

3.2.2 數(shù)據(jù)交換同步技術(shù) 在PACS、RIS、HIS 系統(tǒng)集成過程中，最主要將HIS 系統(tǒng)中患者信息、醫(yī)囑信息與PACS 系統(tǒng)中影像信息進(jìn)行交換。通過醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)交換主要由HL7 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成，筆者采用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式設(shè)計(jì)出以下流程:患者掛號(hào)后，將患者基本信息傳入HIS 系統(tǒng);放射科工作人員將檢查項(xiàng)目傳送至RIS 系統(tǒng)預(yù)約;本院采用的PACS 系統(tǒng)中包含RIS 登記功能，故PACS 系統(tǒng)中可以直接獲取患者申請(qǐng)檢查信息?；颊咴诜派淇茩z查結(jié)束后，護(hù)士應(yīng)用HIS 工作站進(jìn)行計(jì)價(jià)，RIS 將檢查圖像傳送到PACS 系統(tǒng)，醫(yī)師寫好診斷報(bào)告后，報(bào)告自動(dòng)傳送到HIS 系統(tǒng)，使PACS、RIS、HIS 中的患者所有信息實(shí)時(shí)同步，患者完整就醫(yī)檢查記錄一起保存到PACS中，并為HIS 提供多線索的查詢、調(diào)閱、顯示功能［1］。

3.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器主要提供數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)和計(jì)算等處理，需有較強(qiáng)的CPU 和更高的I/O 通道，以便提供數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問速度，減少網(wǎng)絡(luò)瓶頸，網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)的中心，主要為網(wǎng)絡(luò)用戶提供文件共享和存儲(chǔ)服務(wù)，因此它要有快速的I/O 通道，快速響應(yīng)的磁盤和高容量的高速存儲(chǔ)器。我院采用惠普的ProLiant DL380 G6 實(shí)現(xiàn)文件的存儲(chǔ)，服務(wù)器硬盤采用RAID 0 的方式提高系統(tǒng)的性能。PACS 系統(tǒng)將DICOM 3.0 作為圖像文件標(biāo)準(zhǔn)，通過DICOM 3.0 工作站從成像設(shè)備獲取的患者的檢查圖像，經(jīng)過編碼、無(wú)損壓縮處理，傳輸并存儲(chǔ)到PACS 圖像服務(wù)器上，同時(shí)把患者基本信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

3.3 PACS－HIS 應(yīng)用價(jià)值

3.3.1 對(duì)患者的意義 (1)提高X 線攝片質(zhì)量，患者在影像科檢查后醫(yī)師將圖像傳至PACS 工作站，通過調(diào)節(jié)圖像的閾值對(duì)比度，彌補(bǔ)了因曝光指數(shù)不夠造成圖像質(zhì)量下降，并在X 線片上顯示中文姓名、性別等信息，通過DICOM 打印工作站洗片功能輸出優(yōu)質(zhì)的激光膠片，與傳統(tǒng)X 線片比較無(wú)劃痕、折疊，對(duì)比度增強(qiáng)，提高了X 線甲級(jí)片率，自從應(yīng)用數(shù)字化攝影以來(lái)使我院X 線甲級(jí)片率由原來(lái)平均每日60%上升至80%以上。(2)縮短患者檢查等候時(shí)間，患者行X 線檢查完畢后，RIS 系統(tǒng)信息僅需數(shù)秒至十余秒將患者影像資料傳送至PACS，放射科醫(yī)師即可在PACS 影像工作站閱讀X 線片，寫診斷報(bào)告，臨床醫(yī)師便可在PACS 終端快捷預(yù)覽影像信息。(3)影像存儲(chǔ)安全可靠，永久儲(chǔ)存影像數(shù)據(jù)資料，我院采取雙重備份，既可利用PACS 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器硬盤備份，也可應(yīng)用光盤備份工作站刻錄光盤，避免患者資料丟失。

3.3.2 對(duì)醫(yī)師的意義 (1)提高影像診斷率，PACS 診斷工作站有較強(qiáng)的后處理功能，無(wú)論是放射科影像醫(yī)師還是臨床醫(yī)師都能通過PACS 軟件應(yīng)用工具進(jìn)行圖像對(duì)比度調(diào)節(jié)、放大、測(cè)量、旋轉(zhuǎn)、標(biāo)注等輔助診斷。(2)提高醫(yī)療質(zhì)量，臨床醫(yī)師只需在PACS－HIS 工作站信息欄輸入患者ID 號(hào)即可快速查詢患者檢查資料，通過雙屏幕工作站調(diào)閱患者歷史圖像資料，有利于對(duì)照診斷。如患者在手術(shù)治療過程中，手術(shù)醫(yī)師還可通過PACS－HIS 工作站調(diào)閱圖文并茂的影像資料，有利于手術(shù)的順利進(jìn)行，節(jié)省了大量寶貴時(shí)間。(3)廣泛應(yīng)用于教學(xué)科研，PACS提供多線索查詢功能，依據(jù)病種，檢查部位、診斷結(jié)論等分類查詢歸檔，截取圖像，有利于教學(xué)科研。

3.3.3 對(duì)醫(yī)院管理的意義 (1)PACS－HIS 龐大的信息網(wǎng)絡(luò)，合計(jì)109 個(gè)工作站覆蓋全院各個(gè)角落，在院內(nèi)不受時(shí)間地點(diǎn)制約，隨時(shí)隨地查詢患者資料，專家通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程會(huì)診，使診療體系的效率明顯提高。(2)無(wú)片化管理，大大節(jié)省了存儲(chǔ)空間，放射科登記室應(yīng)用HIS/RIS 工作站管理患者ID 號(hào)和放射檢查號(hào)，應(yīng)用PACS 管理圖像，與傳統(tǒng)手工登記查詢、存檔管理比較，減少了人力資源的支出和膠片的存儲(chǔ)空間，降低了運(yùn)營(yíng)成本。(3)實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院高效化管理，PACS－HIS 作為全院范圍內(nèi)的開放系統(tǒng)，為醫(yī)院數(shù)字化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，優(yōu)化了放射科的工作流程，已廣泛服務(wù)于臨床醫(yī)師，增強(qiáng)了醫(yī)療團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，帶來(lái)顯著社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，取得了雙贏。

3.4 PACS－HIS 的不足與解決方案 當(dāng)前的PACS 尚未能完整地整合多種模式圖像的信息。諸如此類的局限性均導(dǎo)致含有豐富醫(yī)療信息的圖像數(shù)據(jù)未能在醫(yī)療的全過程(包括普查、診斷、醫(yī)療方案設(shè)計(jì)、治療、療效評(píng)價(jià)和隨訪等)中充分發(fā)揮作用［7］。PACS 稀有中文界面，功能還不夠全面，相對(duì)簡(jiǎn)單。由于信息網(wǎng)絡(luò)龐大，圖像存儲(chǔ)空間不夠，歷史圖像在線時(shí)間較短，傳輸速度有待進(jìn)一步提高。此外，患者數(shù)量的增加，放射科各設(shè)備產(chǎn)生患者數(shù)字化影像大幅增長(zhǎng)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的傳輸、存儲(chǔ)和部分計(jì)算機(jī)很難適應(yīng)現(xiàn)在的需求，系統(tǒng)有待進(jìn)一步升級(jí)改造。諸如此類問題，筆者采用以下解決方案。

3.4.1 應(yīng)用光纖提高網(wǎng)速 在原有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上進(jìn)行擴(kuò)展到千兆網(wǎng)絡(luò)，光纖通信具有傳輸頻帶寬，通信容量大、損耗低、不受電磁干擾、線徑細(xì)，重量輕、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，筆者計(jì)劃采用主干線光纖傳送，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的千兆網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高傳輸速度。

3.4.2 擴(kuò)大服務(wù)器磁盤容量 采用惠普的Pro-Liant DL380 G5 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)。服務(wù)器硬盤采用RAID 0 和RAID 1 技術(shù)結(jié)合起來(lái)，數(shù)據(jù)除分布在多個(gè)硬盤外，每個(gè)硬盤都有其物理鏡像盤，具有很高的數(shù)據(jù)冗余能力，允許1 個(gè)以下磁盤故障，在不影響系統(tǒng)性能情況下，最大限度地保證系統(tǒng)的安全性和可修復(fù)性，并具有快速讀寫能力。

通過以上解決方案，可使PACS－HIS 系統(tǒng)得到升級(jí)改造，整合系統(tǒng)使診療和管理流程得到全面優(yōu)化［8］，提高影像科的工作效率，降低醫(yī)院整體運(yùn)營(yíng)成本。升級(jí)后的綜合信息網(wǎng)絡(luò)能迅速將相關(guān)影像數(shù)據(jù)完整地實(shí)時(shí)傳輸，提高醫(yī)學(xué)影像綜合管理水平，改變傳統(tǒng)的工作模式，減少患者的排隊(duì)等候時(shí)間，提高診療效果，它將在影像科室、臨床科室、醫(yī)學(xué)教育、遠(yuǎn)程會(huì)診方面發(fā)揮重要作用。

［1］ 王耀彬，溫友信，韓向東，等. 影像儲(chǔ)存與傳輸系統(tǒng)和“軍字一號(hào)”工程的初步臨床應(yīng)用［J］. 武警醫(yī)學(xué)，2004，15(10):752－754.

［2］ 馬 虹，程志亮. PACS 系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)影像科完全數(shù)字化中的應(yīng)用體會(huì)［J］. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29(12):35－36.

［3］ 王 韜，高培毅. 醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)建設(shè)的若干問題［J］. 中華放射學(xué)雜志，2002，36(6):485－486.

［4］ 吳榮狀，歐陽(yáng)林，王永林，等. 國(guó)內(nèi)醫(yī)院PACS 建設(shè)概況［J］. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2005，26:37－38.

［5］ 鄭建國(guó)，鐘國(guó)康，謝秀秀，等. IHE 互操作性實(shí)現(xiàn)機(jī)制的研究［J］. 中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志，2009，15(2):189－194.

［6］ 馮貞貞，鄭西川. 區(qū)域醫(yī)學(xué)影像信息共享的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方案［J］. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2011，32(6):52－54.

［7］ 曹厚德. 醫(yī)學(xué)影像網(wǎng)格技術(shù)——醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)共享的新動(dòng)向［J］. 中華放射學(xué)雜志，2007，41(2):115－116.

［8］ 薛以峰. PACS 與HIS 融合方法的研究［J］. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009，30(4):45－46.