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(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 211816
目前醫(yī)療數(shù)據(jù)中有超過90%來(lái)自于醫(yī)學(xué)影像學(xué),而醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的開發(fā)中卻嚴(yán)重缺乏影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用[1]。建立實(shí)用共享的區(qū)域影像輔助診斷平臺(tái)是我國(guó)衛(wèi)生信息化的建設(shè)重點(diǎn),也正是醫(yī)學(xué)影像學(xué)大數(shù)據(jù)開發(fā)與應(yīng)用的最好時(shí)機(jī)。我國(guó)的區(qū)域影像中心建設(shè)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(xué)影像數(shù)據(jù)中心,上海交大附屬瑞金醫(yī)院集團(tuán)化醫(yī)院的聯(lián)網(wǎng)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(tái)都是滿足基本影像診斷、資料共享的應(yīng)用,還沒有成熟運(yùn)行模式。當(dāng)前國(guó)內(nèi)尚沒有利用影像大數(shù)據(jù)開發(fā)建立標(biāo)準(zhǔn)化診斷體系為目的區(qū)域影像診斷平臺(tái)[3]。
在南京市區(qū)域影像中心的建設(shè)下,通過攻克醫(yī)學(xué)影像區(qū)域互聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建區(qū)域影像輔助診斷平臺(tái),建立市—區(qū)縣—鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)多級(jí)在線的集成式診療服務(wù)模式,研究支持醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程診斷的標(biāo)準(zhǔn)體系,完善市內(nèi)各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)的影像業(yè)務(wù)系統(tǒng)(包括PACS/RIS系統(tǒng)),實(shí)現(xiàn)各類醫(yī)學(xué)影像及相關(guān)臨床數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)字化采集、存儲(chǔ)、傳輸、共享和管理,實(shí)現(xiàn)市內(nèi)各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間醫(yī)學(xué)影像信息的跨機(jī)構(gòu)再利用,減少患者的重復(fù)檢查,提高診斷效率和服務(wù)質(zhì)量,并為遠(yuǎn)程會(huì)診提供技術(shù)支持[4]。
(1)確保系統(tǒng)架構(gòu)完整性和適應(yīng)性,須在全面了解需求的前提下,進(jìn)行整體規(guī)劃。強(qiáng)調(diào)“統(tǒng)一規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一接口”。采用符合國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的軟件,遵循有關(guān)技術(shù)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(kuò)展性,能夠支持多種網(wǎng)絡(luò)的傳輸和多種的物理接口,保證設(shè)備升級(jí)、更新的靈活性,能夠根據(jù)今后業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)大的需要,擴(kuò)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(kuò)展性,保證在將來(lái)發(fā)展中迅速采用最新出現(xiàn)的技術(shù),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(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試、安裝調(diào)試、維護(hù)、升級(jí)等完整軟件生命期,確保系統(tǒng)在南京市范圍內(nèi)成功實(shí)施和全面應(yīng)用[6]。
(1)按照國(guó)家、江蘇省、南京市關(guān)于區(qū)域影像診斷平臺(tái)的建設(shè)要求,構(gòu)建平臺(tái)基礎(chǔ)組件(注冊(cè)服務(wù)等)和用于數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)關(guān)服務(wù)組件,并對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸情況以及平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控管理和分析,并建立一套統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系[7]。
(2)為更好地實(shí)現(xiàn)南京區(qū)域內(nèi)影像數(shù)據(jù)的交互與共享,同時(shí)為保障影像數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)安全性,平臺(tái)需要提供數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化接口,以方便未來(lái)與南京市各醫(yī)療機(jī)構(gòu)影像系統(tǒng)、區(qū)級(jí)影像中心平臺(tái)、市級(jí)衛(wèi)生信息平臺(tái)、CA中心系統(tǒng)、南京市便民APP等系統(tǒng)對(duì)接[8]。
(3)支持重復(fù)檢查提醒和規(guī)則設(shè)置(若該患者近期有同類型檢查,系統(tǒng)將自動(dòng)提示,且可調(diào)閱當(dāng)時(shí)檢查報(bào)告和圖像)。
SOA(面向服務(wù)架構(gòu))是一個(gè)組件模型,它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的,它應(yīng)該獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互[9]。
區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)總體架構(gòu)自底向上由4個(gè)部分構(gòu)成,分別為數(shù)據(jù)服務(wù)、支撐服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和門戶服務(wù)。該架構(gòu)采用以平臺(tái)集中為主的層次化分布架構(gòu)模式,通過對(duì)區(qū)域影像信息的集成和共享,實(shí)現(xiàn)便捷的管理與高效的信息資源共享。針對(duì)影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)化在線影像處理及分析引擎,并基于互聯(lián)網(wǎng)、專線等各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多地域、多場(chǎng)地的實(shí)施三維后處理應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)分級(jí)影像處理。通過遵循標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)流程、管理模式與規(guī)范,構(gòu)建基于SOA的應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu),提供標(biāo)準(zhǔn)化的信息模型與服務(wù)接口[10]。系統(tǒng)架構(gòu),見圖1。
圖1 區(qū)域影像輔助診斷系統(tǒng)總體架構(gòu)
(1)數(shù)據(jù)服務(wù)。提供基于SOA的區(qū)域影像信息集成與共享服務(wù),包括影像信息資源的存儲(chǔ)與整合、數(shù)據(jù)檢索與處理等服務(wù)。實(shí)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(shí)現(xiàn)分布數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一管理,所有上層應(yīng)用服務(wù)都可以使用統(tǒng)一的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。其中中心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì),不單純是一個(gè)核心數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建,應(yīng)將核心數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)有機(jī)的整體進(jìn)行設(shè)計(jì)。研究建立數(shù)據(jù)庫(kù)的XML引擎,實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效、易維護(hù)的XML處理。平臺(tái)采用性能強(qiáng)的FC磁盤存儲(chǔ)在線數(shù)據(jù),以容量大、價(jià)格較低的SAS和SATA磁盤陣列存儲(chǔ)近線數(shù)據(jù)。另外,在配以磁帶庫(kù)或光盤塔,用于離線備份數(shù)據(jù)。
(2)支撐服務(wù)。向影像診斷信息化應(yīng)用服務(wù)提供服務(wù)支撐,主要包括用戶管理、訪問控制、信息交換等?;赟OA技術(shù),集成數(shù)據(jù)服務(wù)和支撐服務(wù)構(gòu)成區(qū)域影像輔助診斷信息化總體架構(gòu),為應(yīng)用服務(wù)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(wù)總線的總體架構(gòu),提供了服務(wù)安全網(wǎng)關(guān)和事件交互服務(wù),實(shí)現(xiàn)與社區(qū)服務(wù)中心/服務(wù)站、醫(yī)院等異構(gòu)業(yè)務(wù)應(yīng)用的集成,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整合與信息交換[12]。
(3)應(yīng)用服務(wù)。以影像數(shù)據(jù)信息資源為核心,在信息系統(tǒng)總體架構(gòu)內(nèi),采用集中的管理,面向居民、醫(yī)療機(jī)構(gòu)和政府部門提供影像診斷、影像挖掘和管理等應(yīng)用服務(wù)。其中管理服務(wù)是基于區(qū)域影像輔助診斷平臺(tái)的重要應(yīng)用功能,利用區(qū)域影像數(shù)據(jù)交換平臺(tái)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(shù)手段,實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、多維度地分離、利用和展示影像相關(guān)數(shù)據(jù),為領(lǐng)導(dǎo)的管理、決策提供信息支撐。
(4)門戶服務(wù)。支持各種用戶角色的多種不同方式的接入服務(wù),并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的授權(quán)訪問控制機(jī)制。平臺(tái)為社會(huì)公眾提供Web接入,患者可以調(diào)閱自己的診斷報(bào)告、診斷圖片和相關(guān)診斷信息。授權(quán)用戶(醫(yī)療機(jī)構(gòu)、專家)可在醫(yī)生診斷工作站(RIS)內(nèi)刷新病人列表,從平臺(tái)中心端獲取相關(guān)病人信息、申請(qǐng)信息與檢查影像,并根據(jù)檢查影像完成相關(guān)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(diào)閱當(dāng)前病人的歷次報(bào)告和影像,避免重復(fù)檢查,提高診斷效率。同時(shí)平臺(tái)還提供了相應(yīng)的借口,為醫(yī)療機(jī)構(gòu)和政府部門提供各種衛(wèi)生信息化應(yīng)用服務(wù)。
實(shí)體交互模型,見圖2。通過采用SOA技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的交互與服務(wù)訪問,實(shí)現(xiàn)信息資源的集成與共享。實(shí)現(xiàn)市、服務(wù)中心/服務(wù)站的集成與信息交換,當(dāng)外部系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送(接收)接口,則會(huì)觸發(fā)數(shù)據(jù)交換任務(wù)執(zhí)行發(fā)送(接收)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)可靠的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)信息和管理信息交換。平臺(tái)提供一種基于Web Service服務(wù)的數(shù)據(jù)共享和交換的接口。接口定義了消費(fèi)者和提供者之間的程序性的訪問約定,一個(gè)服務(wù)接口必須含有該服務(wù)的身份、該服務(wù)的輸入和輸出數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)以及與該服務(wù)的功能和目標(biāo)有關(guān)的元數(shù)據(jù),以便能實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)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(shí)體交互模型
平臺(tái)采用集中與分布相結(jié)合的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式,對(duì)于用戶經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)采集到區(qū)域數(shù)據(jù)中心,進(jìn)行集中式管理。對(duì)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(dǎo)致巨大的資金投入和高昂的運(yùn)行維護(hù)代價(jià),故采用分布式存儲(chǔ)[13]?;赟OA的區(qū)域衛(wèi)生海量信息集成交互平臺(tái),見圖3。
圖3 區(qū)域衛(wèi)生海量信息集成交互平臺(tái)
區(qū)域影像輔助診斷平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成服務(wù)、接入服務(wù)、總線服務(wù)等核心整合服務(wù)。該平臺(tái)采用星形結(jié)構(gòu),以前置交換服務(wù)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(wù)器以不影響原有系統(tǒng)的正常運(yùn)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(wù)屏蔽異構(gòu)、分布式數(shù)據(jù)環(huán)境,如Oracle、SQL Server、DB2等,對(duì)外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問方法;形成各應(yīng)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(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的信息交換。接入服務(wù)屏蔽被集成系統(tǒng)所采用的具體技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方式,以適配器的方式實(shí)現(xiàn)各異構(gòu)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(jī)制建立XML的交換通道[15]??偩€服務(wù)通過XML消息隊(duì)列(或HL7消息隊(duì)列)、HL7解析器實(shí)現(xiàn)集成平臺(tái)與接入系統(tǒng)之間的輕松耦合;業(yè)務(wù)流程定義(路由)實(shí)現(xiàn)被集成系統(tǒng)之間的交互流程,控制服務(wù)流程的流轉(zhuǎn)[16]。
南京市衛(wèi)生信息中心以鼓樓醫(yī)院為業(yè)務(wù)中心,于2014年9月建成南京市遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)會(huì)診中心。試運(yùn)行階段,鼓樓醫(yī)院心內(nèi)科、神經(jīng)內(nèi)科等專家已與建鄴區(qū)濱湖社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心、新疆伊寧市人民醫(yī)院等進(jìn)行了約60余次的遠(yuǎn)程影像會(huì)診,達(dá)到了預(yù)期效果。項(xiàng)目以徐莊移動(dòng)機(jī)房為中心建立了覆蓋南京地區(qū)的衛(wèi)生專網(wǎng),接入包括全市的二級(jí)以上醫(yī)院及全市的社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)。衛(wèi)生專網(wǎng)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(wǎng)二期工程正在建設(shè),預(yù)計(jì)2017年底將覆蓋示范區(qū)內(nèi)50%的衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)。本架構(gòu)在南京開展的示范應(yīng)用,受益人數(shù)已經(jīng)達(dá)到100萬(wàn)以上,集成并形成了30TB以上的衛(wèi)生信息資源庫(kù)。預(yù)計(jì)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(dá)到300萬(wàn)以上,并形成100TB以上的衛(wèi)生信息資源庫(kù)。
南京市將建設(shè)更完善的市遠(yuǎn)程影像診斷平臺(tái)及系統(tǒng),以跨域性一體化協(xié)同應(yīng)用為重點(diǎn),加快推進(jìn)全市各大醫(yī)院的接入。未來(lái)將突破地域限制,既要與北京、上海等國(guó)內(nèi)外知名醫(yī)院已有遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)平臺(tái)融合對(duì)接,最大限度地利用發(fā)達(dá)地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生資源,提高我市的醫(yī)療技術(shù)水平;又要對(duì)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(zhì)醫(yī)療資源的優(yōu)勢(shì),提高基層和邊遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療技術(shù)與服務(wù)水平,為這些地區(qū)的群眾提供更優(yōu)質(zhì)、更智能化、更人性化的遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)服務(wù)。
本文提出的區(qū)域影像診斷輔助平臺(tái)的架構(gòu)在南京的示范應(yīng)用,能夠促進(jìn)南京地區(qū)醫(yī)學(xué)影像診斷水平的提高,創(chuàng)新醫(yī)學(xué)影像診療服務(wù)模式,推動(dòng)區(qū)域醫(yī)學(xué)影像不同層級(jí)醫(yī)院協(xié)同,優(yōu)化醫(yī)學(xué)影像資源配置,具有顯著的社會(huì)效應(yīng)。同時(shí),通過構(gòu)建南京醫(yī)學(xué)影像診斷中心的管理和運(yùn)行機(jī)制,確保其可復(fù)制、可推廣、可擴(kuò)展、可提升。
該架構(gòu)的研究成果對(duì)于推動(dòng)建立符合我國(guó)國(guó)情的基本醫(yī)療衛(wèi)生制度這一現(xiàn)實(shí)而又重大的任務(wù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。其中包含了區(qū)域醫(yī)學(xué)影像診斷所需的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的軟件支撐平臺(tái)以及相關(guān)關(guān)鍵技術(shù),并提供了整體解決方案,構(gòu)建了應(yīng)用示范平臺(tái),形成了全國(guó)區(qū)域影像診斷平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐環(huán)境和實(shí)證基地。
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