云计算在PACS区域医疗中的应用*

赵起，全宇，郭启勇

(中国医科大学附属盛京医院，沈阳市110004)

为进一步加快医疗改革步伐，提升各级医疗机构医疗服务水平，建立统一标准、安全可靠的区域医疗信息化平台，已经成为各级卫生主管部门的共识。

利用传统模式建立的区域化平台需要投入大量人力、物力，资源重复建设，设备利用率低，浪费严重。云计算有效地解决了这些问题。

1 云计算与PACS区域医疗

1.1 云计算

按照美国国家标准与技术研究院(NIST)定义:云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务)，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。就是把服务器、存储、应用软件等资源进行整合，按照客户的需要快速分配部署并提供服务［1］。云计算是分布式计算、网络存储、虚拟化等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

1.2 PACS区域医疗

区域医疗信息化平台是连接区域内各级医疗机构信息系统的数据交换、共享平台，是整合区域内多元化医疗系统的综合信息平台。可以实现医疗资源的高效利用，解决资源分配不均，是提高基层医疗服务水平的有效解决方案。

PACS区域医疗主要通过各级医疗机构提供PACS资料上区域网实现［2］。患者影像资料进行统一索引，按照身份证、居民健康卡、医保卡、姓名、性别、出生日期、手机号、年龄等信息，按照组合进行强弱匹配，实现患者所有历史检查关联调阅。在调阅过程中可以实现历史对比、三维重建等高级功能［3］。

2 云计算的实现

云计算主要是通过虚拟化机制，将服务器、存储、网络等硬件资源进行逻辑分割、整合，实现系统软件与底层硬件隔离，按照用户需求提供具体服务［4］。

站在管理者的角度可以将云分为以下几个层次:

(1)硬件基础层，由服务器、存储及网络等硬件组成，是云计算的硬件基础，由虚拟化软件负责调配使用，用户并不需要实际控制底层硬件。

(2)系统管理层，一般由用户管理软件、安全管理软件、计费软件、运维管理软件、审计软件等软件系统构成。系统管理员通过该层进行权限分配，安全审计，迁移备份等操作，保护系统的安全稳定运行。用户可以通过相应界面进行资源申请、权限变更申请等操作。

(3)用户访问层，用户申请的软硬件资源在这层进行展示。如网盘存储、虚拟桌面、虚拟服务器、网上办公系统等。

云计算具备高可靠性、高可扩展性、按需服务、降低管理成本、节能环保等优势，但是由于云计算需要通过网络进行数据传输，必然面临隐私泄露风险。如何在保证数据安全的前提下实现灵活优质的云计算服务是未来的发展方向［5］。

3 云计算实现的关键点

3.1 云存储

区域平台可以按照多种方式存储患者影像资料，可以按照需要动态远程调阅各级医疗机构影像数据，具体实现方案如下。

(1)全部存储:所有区域医疗机构影像资料全部上传。所需存储空间巨大，影像调阅速度最快，影像资料最完备。

(2)关键图存储:所有区域医疗机构只上传病灶部位关键图数据。不影响调阅速度，可能存在漏诊问题。

(3)近期数据存储:只存储近几周或几个月数据，其余数据按需远程下载。进行历史对比时需要花费较长时间。

(4)即时存储:所有影像资料分布存储，需要调阅时远程下载至区域平台。所需存储空间很小，调阅速度较慢。

3.2 虚拟化应用

数据库、应用服务器采用虚拟化部署方式实现，按需分配硬件资源。使用VMware等虚拟化平台系统可以快速、灵活分配各种资源，提高资源利用率，降低运行能耗，统一安全配置。多机集群方案使虚拟机可以在线迁移。当一台服务器出现故障，相关虚拟机自动由其他可用服务器接管，用户操作基本没有影响，有效实现高可用性要求。

3.3 虚拟化调阅

采用VMware虚拟桌面技术可以屏蔽客户机硬件瓶颈，所有数据传输、计算均在云端执行，客户端只提供显示功能，省去客户端软件部署、升级等麻烦。由于患者影像数据不在客户终端存储，可以最大限度保证患者隐私不被暴露。

采用Citrix等虚拟化工具可以实现跨平台应用，只发布应用程序，客户端可以在手机、平板实现调阅。

4 典型应用案例

中国医科大学附属盛京医院集团(以下简称医院集团)，是以盛京医院为核心，依托医院集团平台，优化配置医疗卫生资源，建立基层首诊、分诊医疗、双向转诊、急慢病分治的诊疗模式，通过进一步提高医疗质量和诊疗水平，调动医务人员的积极性。同时深入推进公立医院改革，为广大人民群众提供更加优质的医疗卫生服务。

医院集团的核心是管理的统一，集团旗下各医院在信息化平台上实现品牌、标准、管理的统一，真正达到分级医疗的目的。将90%的常见病、多发病分流到中小医院，让大医院的名专家有精力诊治和研究疑难杂症，缓解“看病难、看病贵”的现状。

盛京医院与医院集团内其他医院分别租用10兆专用链路用于数据通信，盛京医院提供三台PC SERVER组成VMware vSphere集群，EMC Isilon存储存放集团影像数据，形成企业私有云网络。

4.1 影像会诊模式采用的方式

(1)默认模式。医院集团下属医院阅片医生手动发送会诊申请，盛京医院虚拟化服务器自动查询远程数据库并下载相关申请单、电子病历、影像数据，下载完成后通知会诊医生会诊，会诊医生完成会诊报告后自动回传到下级医院供调阅。

(2)急诊模式。部分医院夜间没有阅片医生，系统按照检查时间自动下载相关数据完成会诊需求。

(3)主动模式。会诊医生需要调阅患者其他相关检查数据时采用主动模式。云网络服务器按照既定匹配模式查询所有集团内医院数据库，提供相关检查信息供阅片医生选择。医生确定调阅检查数据后自动下载相关申请单、病历数据，影像数据采用按需下载方式下载，即默认顺序下载关键图数据，在下载期间如果医生手动选择浏览某个序列则优先下载该序列图像，医生也可以选择下载检查所有图像数据。

4.2 影像会诊客户端采用的模式

(1)客户端模式。安装完整客户端程序，包括数据库软件。适用于盛京医院内部使用，占用本地存储空间较大，阅片程序升级时需要等待升级完成后才能使用，由于需要下载影像数据，网络带宽影响图像显示速度。

(2)网页浏览模式。只需要兼容HTML5的浏览器即可使用，提供关键图浏览、调整窗宽床位、测量、缩放、报告浏览等基本功能。

(3)虚拟桌面模式。客户端只需要按照虚拟桌面软件，向管理员申请共享资源即可实现。该方案占用客户端存储空间很小，由于客户端只负责显示，图像下载、三维重建在服务端实现，在网络延时不超过200ms的情况下，只需要几百kb带宽即可使用，对客户端设备硬件配置要求很低。由于服务端按需部署，可以保证阅片软件版本最新，功能最全，影像数据上传下载速度最快。

(4)手持终端模式。用户使用手机、平板电脑等手持终端阅片时，只要终端安装Citrix软件即可使用。手持终端登录远程服务器，可以使用管理员预先发布的软件程序，客户端同样只负责显示，所有数据流、运算均在服务端实现。该方案可以实现跨平台调阅，其他优势与虚拟桌面模式基本相同。主要缺点在于暂时无法实现多屏显示，手持终端显示屏亮度、灰阶显示较差等。

按照上述模式，医院集团已经实现集团内部影像会诊系统互联互通，基本完成私有云建设，会诊医生可以使用各种终端书写会诊意见，保证医疗资源快速、有效分配。该模式将逐步向盛京医疗联盟医院扩展，最终推向互联网实现医疗会诊云端建设，构建云医疗平台。

5 应用优势

5.1 节省硬件资源

6台PC SERVER形成小型集群，即可实现负载均衡，又能互相热备，同时对外提供数据库、Dicom server、Worklist、影像上传下载、患者信息匹配、虚拟桌面、Citrix服务、超声视频会诊、远程视频会议等，完成传统模式几十台服务器才能实现的功能，实现CPU、内存等硬件资源完全共享，按需分配，提高可用性、可扩展性，每年减少的电力成本相当可观。

5.2 快速部署

由客户提出网络申请，按照事先定制的模板，管理者可以快速实现虚拟资源部署，保证软件版本一致，用户权限按需分配，软硬件资源按需调配，提高使用系统灵活性、安全性。

5.3 统一管理

利用虚拟平台管理软件，管理员可以实现虚拟服务器在线迁移，动态分配资源，远程关机重起，统一推送系统补丁，执行快照、备份、杀毒等操作，方便管理员管理、维护，降低管理成本。

5.4 跨平台使用

客户端可以使用虚拟桌面实现PACS系统高级操作，IOS、Android等移动终端可以登录Citrix系统使用预先发布的程序执行所需工作。终端只用于界面显示，无须单独开发应用系统即可跨平台实现三维重建、CAD等高级功能。

5.5 远程存储访问

数据上传、下载、运算均在云端进行，易于实现分布式存储。终端不参与数据交互，网络细节对客户透明，可以节省网络带宽，不需要终端进行复杂配置既能实现远程存储访问。

5.6 安全可靠

集群系统保证硬件冗余，实现容错性;统一备份机制，统一杀毒、补丁分发保证数据安全;终端不存储影像检查数据，保证数据资料、患者隐私安全可靠。

6 总结与展望

使用云计算平台实现PACS区域医疗可以有效减少硬件投资，规避数据丢失、患者隐私泄漏等安全风险，易于管理，实现快速按需部署，有效地降低了区域医疗平台的建设、运营成本，是解决医疗资源分配不均的良好解决方案。

利用云平台易于部署、易于扩展的优势，可以推广至整个诊疗过程，实现远程转诊、远程病历调阅、远程诊疗信息共享等功能，实现个人健康档案的统一管理。

通过对区域平台提供的海量居民健康数据的分析挖掘，可以为医疗卫生管理部门的决策提供数据支持。

［1］ 罗军舟，金嘉晖，宋爱波，等.云计算:体系架构与关键技术［J］.通信学报，2011，(7):3 －21.

［2］ 吴艳艳，唐源，李霞.医院PACS云存储系统建设［J］.医院管理论坛，2014，(11):59 －61.

［3］ 王毅琳，李刚荣，吴昊.云计算在区域医疗信息系统建设中的应用［J］.中国数字医学，2012，(3):38 －40.

［4］ 王意洁，孙伟东，周松，等.云计算环境下的分布存储关键技术［J］.软件学报，2012，(4):962 －986.

［5］ 冯登国，张敏，张妍，等.云计算安全研究［J］.软件学报，2011，(1):71－83.