医学影像信息系统整合临床应用探讨

2012-07-16 09:57王耀彬朱栓庄温友信韩向东
武警医学 2012年2期
关键词:放射科工作站医师

王耀彬,王 凯,朱栓庄,温友信,韩向东,刘 烨

我院作为武警部队首家影像储存与传输系统(picture archiving and communications system,PACS)试点单位,最早于2001 年开始实施PACS 系统,2003 年又实施“军字一号”工程(HIS 系统)[1]。近年来,随着医院专科建设的开展、数字化影像设备的更新和患者就诊量日趋增长,以往的PACS 不能满足影像信息需求的日益扩大。而HIS 系统(hospital information system,HIS)的操作对象主要是文本和数字信息,使得重要的PACS 和HIS 系统没有很好结合,大量宝贵的影像资料没有得到高效的利用和有效的管理,制约了医院的进一步发展。我院通过多次升级改造逐步完成了PACS、HIS 与放射科信息系统(radiology information system,RIS)三个独立的信息系统的集成,从而实现了影像检查的数字化、无胶片化。这对提高影像检查工作质量,降低医院运营成本,使影像检查成为一个“数字化、信息化的诊断平台”,建立高度信息化的现代医院具有重要的现实和长远意义[2]。

1 材料与方法

1.1 医疗设备的连接 将影像科数字化成像设备CR、DR、数字胃肠造影、CT、B 超、DSA、MRI 等工作站通过DICOM 3.0 标准接口与PACS 相连接,进行医学影像撷取、传输、储存和管理,构建全院医疗信息网。DICOM 3.0 标准已经成为PACS 和医疗影像设备的通用标准,大多数厂家的设备均支持DICOM 3.0[3]。

1.2 PACS 网络硬件配备 (1)PACS 主机:两台主机采用HA(High Avaliability)结构,32 位系统主机,可互相备援,避免硬件故障影响正常工作。(2)HIS Gateway 工作站:实时更新患者姓名中文化;实时更新门诊挂号数据;及时更新放射科报告数据;实时记录病历数据更新文件。(3)DICOM Gateway 工作站:接受符合DICOM 3.0 标准的医疗仪器设备传送的影像数据,并压缩影像数据。(4)Editor 工作站:修正错误病历数据及临时号码;合并系列影像或拆开系列影像。(5)DICOM 打印工作站:提供DICOM 3.0 的Print 洗片功能。中文信息输出,可在X 线片上显示中文姓名等信息。(6)光盘备份工作站:查询未备份的图像,备份至光盘中可选择使用时间备份或是容量备份方式备份数据。(7)单屏及双屏影像工作站:显示影像数据提供影像处理功能,给放射科医师作诊断报告书写。

1.3 PACS-HIS 软件运行环境 (1)操作系统:基于Windows/NT/2000/XP 的网络操作平台。(2)PACS 符合DICOM 3.0 标准;HIS 系统符合HL7(Health Level Seven)数据交换标准。(3)数据库须符合C2 Level 安全标准、ANSI-89SQL 标准、并符合ANSI-92 Entry Level 标准。(4)主从分工式结构:其客户端(Client)与服务器(Server)可支持TCP/IP,SPX/IPX 等网络传输协议连接,以保证网络的通畅。

1.4 PACS-HIS 的构建方法 根据我院现有数字医疗设备配置和PACS、HIS 系统硬件配套设施,网络需求采用星形总线拓扑结构,所有连接的数字影像设备均符合DICOM 3.0 标准。计算机网络如Gigabit Ethernet、Fast Ethernet、光纤等,用于传输影像数据。

2 结果

在PACS-HIS 系统统筹规划标准下,构建PACS-HIS 集成工作站42 个,HIS 独立工作站67个(医师工作站35 个,护士工作站/计费工作站32个),共计109 个工作站点,覆盖全院各科室,详细分布情况见表1。

整合后的PACS-HIS 影像信息综合系统具有较强的图像传输、数字化存储、多线索查询、图像后处理功能,充分发挥了数字影像设备的优势,简化了放射科工作流程。该系统已广泛应用于本院各临床科室,实现了全院资源共享。PACS-HIS 体系结构见图1。

表1 全院PACS-HIS 工作站分布情况

图1 PACS-HIS 体系结构

3 讨论

3.1 PACS、HIS、RIS 的定义 PACS 是应用于现代化医院的各种数字医疗设备所产生的数字化医学图像信息的采集、存储、诊断、输出、管理、查询、信息处理的综合应用系统。军字一号工程是整个医院范围的信息系统,它用于访问患者信息,生成各种医疗服务,以及医疗收费管理。RIS 用于工作流程自动化、排定检查时间、接受解析结果、生成诊断报告等,提供放射科整体流程和操作的控制管理,承担并执行各种医学影像环境内常规工作流程的任务和角色。

3.2 PACS、HIS、RIS 整合的关键技术

3.2.1 网络集成技术 随着医院现代化进程和医疗设备的更新步伐加快,建设PACS 系统已度过争论时期而成为必需[4]。PACS 是医疗信息网络的重要组成部分,是实现医学图像信息管理的重要条件。放射科PACS、RIS、HIS 各种信息系统的集成应能满足它所支持服务的功能需要,最终实现各系统之间的紧密协作,由于计算机工作平台、成像设备和生产厂家的不同,使得图像格式、传输方式千差万别,难以实现医学信息的共享。为了改善和提高医疗信息共享水平,北美放射学会(RSNA)与美国医疗信息和管理学会(HIMSS)发起了IHE(integrated healthcare enterprise)活动。IHE 以现有的标准(HL7、DICOM)为基础,通过制定技术框架文件使流程和标准的使用更加规范[5]。这些技术规范和框架增强了系统的可移植性和互操作性,IHE 已经成为医疗信息交换协议的权威[6]。结合我院实际情况,计算机中心与PACS 厂商共同研究适合本院的一系列医学电子数据交换标准,PACS 遵循DICOM 标准,HIS遵循HL7 标准,这些标准是基础,主要定义了用于传输的医学信息的统一格式,实现了PACS、RIS、HIS 无缝连接,使得医疗工作的流程自动化,管理数字化和信息传输实时化。

3.2.2 数据交换同步技术 在PACS、RIS、HIS 系统集成过程中,最主要将HIS 系统中患者信息、医嘱信息与PACS 系统中影像信息进行交换。通过医学数据交换主要由HL7 标准来完成,笔者采用了点对点通信方式设计出以下流程:患者挂号后,将患者基本信息传入HIS 系统;放射科工作人员将检查项目传送至RIS 系统预约;本院采用的PACS 系统中包含RIS 登记功能,故PACS 系统中可以直接获取患者申请检查信息。患者在放射科检查结束后,护士应用HIS 工作站进行计价,RIS 将检查图像传送到PACS 系统,医师写好诊断报告后,报告自动传送到HIS 系统,使PACS、RIS、HIS 中的患者所有信息实时同步,患者完整就医检查记录一起保存到PACS中,并为HIS 提供多线索的查询、调阅、显示功能[1]。

3.2.3 数据存储技术 数据库服务器主要提供数据库的存储和计算等处理,需有较强的CPU 和更高的I/O 通道,以便提供数据库的访问速度,减少网络瓶颈,网络文件服务器是网络逻辑结构的中心,主要为网络用户提供文件共享和存储服务,因此它要有快速的I/O 通道,快速响应的磁盘和高容量的高速存储器。我院采用惠普的ProLiant DL380 G6 实现文件的存储,服务器硬盘采用RAID 0 的方式提高系统的性能。PACS 系统将DICOM 3.0 作为图像文件标准,通过DICOM 3.0 工作站从成像设备获取的患者的检查图像,经过编码、无损压缩处理,传输并存储到PACS 图像服务器上,同时把患者基本信息存储到数据库服务器。

3.3 PACS-HIS 应用价值

3.3.1 对患者的意义 (1)提高X 线摄片质量,患者在影像科检查后医师将图像传至PACS 工作站,通过调节图像的阈值对比度,弥补了因曝光指数不够造成图像质量下降,并在X 线片上显示中文姓名、性别等信息,通过DICOM 打印工作站洗片功能输出优质的激光胶片,与传统X 线片比较无划痕、折叠,对比度增强,提高了X 线甲级片率,自从应用数字化摄影以来使我院X 线甲级片率由原来平均每日60%上升至80%以上。(2)缩短患者检查等候时间,患者行X 线检查完毕后,RIS 系统信息仅需数秒至十余秒将患者影像资料传送至PACS,放射科医师即可在PACS 影像工作站阅读X 线片,写诊断报告,临床医师便可在PACS 终端快捷预览影像信息。(3)影像存储安全可靠,永久储存影像数据资料,我院采取双重备份,既可利用PACS 数据库服务器硬盘备份,也可应用光盘备份工作站刻录光盘,避免患者资料丢失。

3.3.2 对医师的意义 (1)提高影像诊断率,PACS 诊断工作站有较强的后处理功能,无论是放射科影像医师还是临床医师都能通过PACS 软件应用工具进行图像对比度调节、放大、测量、旋转、标注等辅助诊断。(2)提高医疗质量,临床医师只需在PACS-HIS 工作站信息栏输入患者ID 号即可快速查询患者检查资料,通过双屏幕工作站调阅患者历史图像资料,有利于对照诊断。如患者在手术治疗过程中,手术医师还可通过PACS-HIS 工作站调阅图文并茂的影像资料,有利于手术的顺利进行,节省了大量宝贵时间。(3)广泛应用于教学科研,PACS提供多线索查询功能,依据病种,检查部位、诊断结论等分类查询归档,截取图像,有利于教学科研。

3.3.3 对医院管理的意义 (1)PACS-HIS 庞大的信息网络,合计109 个工作站覆盖全院各个角落,在院内不受时间地点制约,随时随地查询患者资料,专家通过网络远程会诊,使诊疗体系的效率明显提高。(2)无片化管理,大大节省了存储空间,放射科登记室应用HIS/RIS 工作站管理患者ID 号和放射检查号,应用PACS 管理图像,与传统手工登记查询、存档管理比较,减少了人力资源的支出和胶片的存储空间,降低了运营成本。(3)实现了医院高效化管理,PACS-HIS 作为全院范围内的开放系统,为医院数字化建设奠定了坚实的基础,优化了放射科的工作流程,已广泛服务于临床医师,增强了医疗团队协作精神,带来显著社会效益和经济效益,取得了双赢。

3.4 PACS-HIS 的不足与解决方案 当前的PACS 尚未能完整地整合多种模式图像的信息。诸如此类的局限性均导致含有丰富医疗信息的图像数据未能在医疗的全过程(包括普查、诊断、医疗方案设计、治疗、疗效评价和随访等)中充分发挥作用[7]。PACS 稀有中文界面,功能还不够全面,相对简单。由于信息网络庞大,图像存储空间不够,历史图像在线时间较短,传输速度有待进一步提高。此外,患者数量的增加,放射科各设备产生患者数字化影像大幅增长,现有网络的传输、存储和部分计算机很难适应现在的需求,系统有待进一步升级改造。诸如此类问题,笔者采用以下解决方案。

3.4.1 应用光纤提高网速 在原有的网络基础之上进行扩展到千兆网络,光纤通信具有传输频带宽,通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、线径细,重量轻、资源丰富等优点,笔者计划采用主干线光纤传送,实现医院的千兆网络来提高传输速度。

3.4.2 扩大服务器磁盘容量 采用惠普的Pro-Liant DL380 G5 实现对数据库的存储。服务器硬盘采用RAID 0 和RAID 1 技术结合起来,数据除分布在多个硬盘外,每个硬盘都有其物理镜像盘,具有很高的数据冗余能力,允许1 个以下磁盘故障,在不影响系统性能情况下,最大限度地保证系统的安全性和可修复性,并具有快速读写能力。

通过以上解决方案,可使PACS-HIS 系统得到升级改造,整合系统使诊疗和管理流程得到全面优化[8],提高影像科的工作效率,降低医院整体运营成本。升级后的综合信息网络能迅速将相关影像数据完整地实时传输,提高医学影像综合管理水平,改变传统的工作模式,减少患者的排队等候时间,提高诊疗效果,它将在影像科室、临床科室、医学教育、远程会诊方面发挥重要作用。

[1] 王耀彬,温友信,韩向东,等. 影像储存与传输系统和“军字一号”工程的初步临床应用[J]. 武警医学,2004,15(10):752-754.

[2] 马 虹,程志亮. PACS 系统在实现影像科完全数字化中的应用体会[J]. 医疗卫生装备,2008,29(12):35-36.

[3] 王 韬,高培毅. 医学影像存储与传输系统建设的若干问题[J]. 中华放射学杂志,2002,36(6):485-486.

[4] 吴荣状,欧阳林,王永林,等. 国内医院PACS 建设概况[J]. 医疗卫生装备,2005,26:37-38.

[5] 郑建国,钟国康,谢秀秀,等. IHE 互操作性实现机制的研究[J]. 中国医学计算机成像杂志,2009,15(2):189-194.

[6] 冯贞贞,郑西川. 区域医学影像信息共享的关键技术及实现方案[J]. 医疗卫生装备,2011,32(6):52-54.

[7] 曹厚德. 医学影像网格技术——医学影像数据共享的新动向[J]. 中华放射学杂志,2007,41(2):115-116.

[8] 薛以峰. PACS 与HIS 融合方法的研究[J]. 医疗卫生装备,2009,30(4):45-46.

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