大數(shù)據(jù)在CT質(zhì)控管理中的應(yīng)用價(jià)值

周平 顧培華 周雪梅 沈玉英 蔡慶

醫(yī)療的數(shù)字化高速發(fā)展，使始發(fā)于信息、商業(yè)等行業(yè)的大數(shù)據(jù)概念很快被應(yīng)用到醫(yī)療的各個(gè)方面，促進(jìn)大數(shù)據(jù)在我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)重要戰(zhàn)略，并已經(jīng)在我國(guó)衛(wèi)生醫(yī)療的多個(gè)方面取得了不俗表現(xiàn)。由于醫(yī)學(xué)影像固有特點(diǎn)，目前影像大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和開發(fā)仍處于初步的探索階段，主要應(yīng)用于解決醫(yī)學(xué)影像的專業(yè)問(wèn)題和優(yōu)化流程[1]。本文通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)軟件teamplay，對(duì)2017年9—12月4個(gè)月的CT掃描協(xié)議和輻射劑量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并對(duì)照結(jié)果進(jìn)一步規(guī)范和優(yōu)化相關(guān)的CT掃描協(xié)議，同時(shí)合理控制CT掃描的輻射劑量，使CT檢查的工作效率得到了明顯提升，輻射劑量也得到了有效管理[2]。

1 資料和方法

1.1 CT掃描儀

我院目前擁有西門子16排CT 1臺(tái)，飛利浦64排CT 1臺(tái)，飛利浦128排256層CT 1臺(tái)。門診放射科安裝了 1臺(tái)飛利浦的64排CT，主要承擔(dān)急診CT檢查、工作時(shí)段的門診常規(guī)CT檢查及一部分的VIP體檢。住院部放射科先后安裝了西門子16排CT 1臺(tái)，飛利浦128排256層CT 1臺(tái)，主要承擔(dān)住院患者的常規(guī)CT檢查、肺部靶掃描檢查、各部位的CTA檢查、CT增強(qiáng)檢查和常規(guī)肺部CT體檢等，兩臺(tái)CT設(shè)備檢查對(duì)象略有分工，西門子16排CT以平掃為主，飛利浦128排CT以增強(qiáng)、CTA為主。

1.2 teamplay軟件的安裝與設(shè)置

軟件需要安裝在一個(gè)64位的windows操作系統(tǒng)中，由于需要對(duì)圖像進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)主機(jī)配置雙核CPU處理器和8 GB以上內(nèi)存，同時(shí)根據(jù)醫(yī)院每日的檢查工作量，臨時(shí)存儲(chǔ)空間為500 GB。軟件安裝過(guò)程簡(jiǎn)單，包括用戶注冊(cè)、機(jī)構(gòu)注冊(cè)和teamplay接收器下載安裝、配置三個(gè)主要部分。用戶注冊(cè)和機(jī)構(gòu)注冊(cè)需要審核，下載、安裝和配置就如其他網(wǎng)絡(luò)上的軟件一樣，界面友好，過(guò)程直觀，整個(gè)過(guò)程在20 min內(nèi)完成。Teamplay的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

安裝完畢后，teamplay可以工作在兩種模式下，圖像收取模式和圖像拉取模式。在圖像收取模式下，由設(shè)備或者PACS系統(tǒng)實(shí)時(shí)或定期向teamplay發(fā)送圖像，然后由teamplay接收、處理及上傳。而在拉取模式下，需要在PACS中添加teamplay節(jié)點(diǎn)，并允許teamplay拉取圖像。teamplay在拉取模式下工作，可以設(shè)置為實(shí)時(shí)拉取，或者夜間拉取。我們?cè)诎惭b完畢后，采用了夜間拉取PACS圖像的模式。teamplay運(yùn)行期間，只在夜間1點(diǎn)向PACS發(fā)送采集數(shù)據(jù)請(qǐng)求，每個(gè)序列只傳輸1～2張圖像，因此網(wǎng)絡(luò)壓力并不大。

1.3 影像大數(shù)據(jù)的采集

應(yīng)用西門子公司開發(fā)的基于云存儲(chǔ)和云計(jì)算的大數(shù)據(jù)分析軟件teamplay，采集2017年9—12月共4個(gè)月我院和teamplay軟件應(yīng)用的其他協(xié)作醫(yī)院胸部CT掃描數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理和分析，并對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行解讀。

2 結(jié)果

2.1 掃描協(xié)議重復(fù)和掃描協(xié)議命名不一致

經(jīng)過(guò)teamplay整理和分析，發(fā)現(xiàn)同一個(gè)部位的同一種掃描協(xié)議在不同的設(shè)備上有不同的協(xié)議命名。相同的設(shè)備相似的掃描參數(shù)有不同命名的協(xié)議。在飛利浦的低劑量掃描方案中Thorax/Chest_low_dose和 Thorax/Chest_idos二組，西門子的ThoraxRoutine（Adult）、ThoraxRoutine_1（Adult） 和 ThoraxRoutine_1.Adult三組掃描協(xié)議的掃描參數(shù)基本一致，而掃描協(xié)議的名稱相異。如表1所示。

表1 胸部CT掃描協(xié)議和檢查次數(shù)

2.2 胸部平掃輻射劑量水平分布

從我院及其他協(xié)作醫(yī)院成人胸部平掃案例中，共采集了260多個(gè)CT設(shè)備，共計(jì)15萬(wàn)次掃描數(shù)據(jù)，胸部平掃輻射劑量DLP的均值為292.11 mGy·cm，中位數(shù)為260.40 mGy·cm。我院4個(gè)月內(nèi)5千次掃描的中值為129 mGy·cm，明顯低于本統(tǒng)計(jì)大數(shù)據(jù)的中位數(shù)260.40 mGy·cm。如圖2。

圖1 teamplay系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 胸部CT掃描劑量比較

3 討論

隨著影像科檢查設(shè)備和影像檢查量的增加，影像科工作人員工作強(qiáng)度和壓力越來(lái)越大，被檢人員的累積輻射劑量不斷上升。如何提高檢查、診斷的工作效率和準(zhǔn)確率[3]，控制和降低輻射檢查的輻射劑量是影像科必須面對(duì)的問(wèn)題。目前影像科的檢查項(xiàng)目基本都是采用數(shù)字化的采集方式，其采集的資料具備進(jìn)行大數(shù)據(jù)處理的便利優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)影像大數(shù)據(jù)的不斷規(guī)范、開發(fā)和利用，其為影像科高效、準(zhǔn)確地開展工作提供了全新的視角?！昂Ａ浚╲olume）、高速（velocity）和多樣（variety） 曾被定義為大數(shù)據(jù)的三個(gè)基本特征，真實(shí)性（veracity）被作為大數(shù)據(jù)的第四特性，最近也被納入到大數(shù)據(jù)的定義之中。單純大數(shù)據(jù)的匯集并非是我們的最終目的，相反，需要分析、解讀數(shù)據(jù)，并基于此而進(jìn)行決策支持。所以，通過(guò)新興技術(shù)和分析方法（如機(jī)器學(xué)習(xí)） 的不斷發(fā)展，才能獲取大數(shù)據(jù)的全部?jī)r(jià)值（value）[4]。

teamplay是一款基于云存儲(chǔ)和云計(jì)算的大數(shù)據(jù)分析軟件，接收影像科CT/MR設(shè)備產(chǎn)生的影像數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行隱私和匿名處理[5]，同時(shí)刪除圖像區(qū)數(shù)據(jù)。處理后的脫敏信息通過(guò)加密數(shù)據(jù)鏈路上傳至云端服務(wù)器。通過(guò)云端的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸類和分析，并將處理后的分析結(jié)果通過(guò)網(wǎng)頁(yè)形式向?qū)徍撕蟮淖?cè)醫(yī)院和用戶發(fā)布。同時(shí)系統(tǒng)提供多個(gè)用戶組，如技師組、醫(yī)生組和管理員組等，每個(gè)用戶組擁有各自的權(quán)限，不同的權(quán)限可以看到不同種類的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。teamplay高級(jí)訂閱用戶還能夠看到整個(gè)地區(qū)的同類數(shù)據(jù)均值、方差、中位數(shù)等統(tǒng)計(jì)結(jié)果，有利于判別自己在區(qū)域范圍內(nèi)的水平分布。

通過(guò)teamplay軟件分析，同一個(gè)部位的同一種掃描協(xié)議在不同的設(shè)備上存在不同的協(xié)議命名。相同的設(shè)備相同的掃描參數(shù)也有多種不同命名的協(xié)議。在成人胸部螺旋容積掃描協(xié)議，CT Chestwo，Thorax/chest，Thorax/Thorax_30-50Kg，Thorax/（Adult），Thorax_1（Adult），Thorax_1Adult等多達(dá)六個(gè)不同的掃描協(xié)議名稱，其掃描參數(shù)基本一致。飛利浦的低劑量掃描方案中Thorax/Chest_low_dose和 Thorax/Chest_idos二組，西門子的ThoraxRoutine（Adult）、ThoraxRoutine_1（Adult）和ThoraxRoutine_1.Adult三組掃描協(xié)議基本一致。非同名及相似多組的掃描協(xié)議，給CT的規(guī)范化操作、圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)等CT掃描檢查的日常質(zhì)控帶來(lái)了困難，同時(shí)，操作技師面對(duì)掃描協(xié)議的非統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)命名和多選性而困惑，從而降低了技師的工作效率。通過(guò)對(duì)CT掃描設(shè)備相應(yīng)掃描協(xié)議的整理、調(diào)整，特定的檢查與標(biāo)準(zhǔn)命名的掃描協(xié)議一一對(duì)應(yīng)，使檢查操作更趨規(guī)范化，技師工作效率也得到了進(jìn)一步提高。

由于CT檢查應(yīng)用的日趨廣泛，電離輻射愈來(lái)愈受到公眾的關(guān)注，輻射劑量的有效控制是目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，低輻射CT檢查是影像科大勢(shì)所趨。我們從本院及協(xié)議醫(yī)院成人胸部平掃案例中，共采集了260多個(gè)CT設(shè)備，共計(jì)15萬(wàn)次的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，結(jié)果顯示所采集的胸部平掃案例，其輻射劑量DLP的均值為292.11 mGy·cm，中值為260.40 mGy·cm。我院4個(gè)月內(nèi)5千次掃描的中值為129 mGy·cm，低于總體的均值292.11 mGy·cm，也明顯低于國(guó)內(nèi)統(tǒng)計(jì)公布的332 mGy·cm，國(guó)內(nèi)成人胸部CT輻射劑量診斷參考水平[6]。究其原因，我們?cè)谧龀扇朔尾緾T平掃時(shí)，特別是較大數(shù)量的體檢人員胸部CT掃描篩查，在保證CT影像質(zhì)量的前提下均采用迭代重建低劑量掃描協(xié)議，使CT的輻射劑量得到了有效的管理。

teamplay軟件的引入和初步使用，對(duì)大數(shù)據(jù)的挖掘和使用有了新的認(rèn)識(shí)。我們的嘗試僅僅是醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)巨大應(yīng)用的冰山一角，在影像醫(yī)學(xué)[7]、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)[8]、影像工作流程等諸多方面更有待于進(jìn)一步的開發(fā)和利用。

大數(shù)據(jù)具有巨大的潛在價(jià)值，通過(guò)開發(fā)更多更強(qiáng)大的技術(shù)和工具，在合理的范圍內(nèi)將被不斷挖掘[9]。醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)能夠?yàn)橛跋窨艭T的日常質(zhì)控、管理提供有益的幫助，更能夠?yàn)榕R床提供精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)影像資料[10-11]。