一种基于云平台大数据远程会诊软件的研发与测试*

于广会 和清源 李学义 王永中 傅 瑜 张 朋

目前，由于我国优质医生资源绝对数量不足而导致医疗资源分布不平衡，偏远地区资源短缺，以及基层医疗水平不足；因经济发展不均衡及自然条件限制等原因导致优质医疗资源相对集中于中心城市的大型医院[1-2]。为了改变医疗资源分布不均的现状，采用最经济、高效的基于互联网远程通讯技术方法，在伦理、政策法规允许的范围内，充分提高中心城市优质医师的“利用率”，以便偏远地区等基层医疗机构能够享受大医院名医专家的会诊服务。基于此，本研究对自行开发的基于云平台大数据远程会诊软件、医学影像标准数据库和三级远程会诊服务体系进行测试，为后续人工智能、自动质量控制提供基础。

1 医疗网络化的优势与发展趋势

医学成像专业在实现医疗网络化具有先天优势：①大部分医疗信息可通过网络传输，可与无纸化办公的医院系统直接接驳，且影像科医生易于上手操作；②成像技术规范化难度小，通过短期培训、调试即可实现图像标准化；③云加密技术等方法可确保网络信息安全。源于这些优势，基于第三方独立影像中心，依托云端影像医生团队，建立分级诊疗体系，结合人工智能分析，已成为未来影像服务模式发展的必然趋势。建立智能化跨区域分级诊疗云平台服务系统是实现医疗网络化的最有效手段[3-4]。

美国自2012年已建立起大量的独立第三方医学影像检查与诊断中心[5]。而目前我国独立第三方影像中心正处于起步阶段，新医改方案为远程医疗提供了良好的发展契机，使其在医学领域内扮演着越来越重要的角色[6-7]。面对新的发展趋势和机遇，由服务型大企业牵头带领，组织包括优势医院和基层医院、影像平台企业、影像设备企业、影像智能分析等专业机构在内的科研团队共同合作，才能促进“基于云平台大数据的智能化新型医学影像服务模式解决方案”从研发、测试及示范到最终落地应用。

2 基于云平台大数据远程会诊软件测试

测试自行开发、建立基于云平台大数据远程会诊软件、医学影像标准数据库、三级远程会诊服务体系，以推进区域医疗资源共享助力医疗改革。

2.1 测试内容与方法

(1)测试内容。磁共振成像设备与技术北京市重点实验室自行开发基于云平台大数据远程会诊软件、云影像数据中心，如图1所示。

图1 基于云平台大数据远程会诊软件界面图

(2)登录与访问。自北京、内蒙、河北、陕西、山东等地分别登录与访问。

(3)上传医学影像学资料。自2017年1月以来，分别从磁共振成像设备与技术北京市重点实验室、泰山医学院及长庆油田职工医院上传患者影像学资料至云影像数据中心，共计100例；上传影像数据为医学数字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)3.0标准格式，其中数字X射线摄影(digital radiography，DR)资料10例，占用空间为15.5～20 MB/例；X射线计算机断层成像(X-ray computed tomography，CT)资料10例，占用空间为15.5～142 MB/例；磁共振成像设备(magnetic resonance imaging，MRI)资料80例，占用空间为15.5～142 MB/例。重复数据可自动识别剔除，同一病例不会被多次创建以消除冗余数据。

(4)参与单位。磁共振成像设备与技术北京市重点实验室、北京大学第三医院、泰山医学院、中国北方稀土(集团)高科技股份有限公司以及长庆油田职工医院。

2.2 测试结果

2.2.1 基于云平台大数据远程会诊软件

(1)宕机。10个月平台宕机次数0次，单次系统恢复0次；支持DR、CT及MRI所有影像数据全部在线。

(2)登录与访问。北京、山东、内蒙、河北和陕西为无等待直接登录；支持手机、电脑随时登录；支持影像数据通过网络浏览器直接远程访问。

(3)医学影像学资料上传。①DICOM3.0标准图像：可识别非同一患者影像资料，实现自动归类；②上传速率：根据网速不同改变；③阅图：2 M网络带宽条件下，小窗观察响应迅速，大窗显示选择打开到显示出可供操作的影像，DR时间6～8 s(2幅图像)，常规CT图像调阅响应时间9～15 s，MRI常规序列图像调阅响应时间10～15 s，系统调阅在线静态影像的时间(第一幅图像)2 s，系统调阅二级在线(归档)静态影像的时间(第一幅图像)5 s。支持图像浏览、图像标记、报告书写，支持对同一患者历史检查信息的快速查找和综合对比。

(4)实现用户权限功能。①针对图像设有访问、修改、删除、上传及下载等权限；②针对报告书写有报告、审核和专家咨询权限。

(5)具体功能测试。①待诊断影像、待审核影像、需重新诊断影像、已审核影像；②DR、CT及MRI，诊断报告单、讨论区及专家咨询均可正常应用，智能分析为预留功能区域。每例患者资料显示如图2所示。

图2 患者打开影像资料窗口界面图

(6)图像查看器。图像查看器各功能可显示区域和解剖结构中的标注和分类信息，并可对上传图像做标注(如图3所示)。

图3 图像查看器各功能显示区域和解剖结构的标注和分类信息示图

2.2.2 智能医学影像标准数据库

医学影像标准数据库通过云平台和大数据分析技术可实现信息自动获取、智能分析提取数据、生成规范化报告；智能数据库可持续更新，并可存储所有医学影像设备输出的数据；数据均由科技部指定的第三方存储，开放共享。

2.2.3 云数据和应用安全体系

采用完整的安全体系，可实时感知风险、及时智能防护。应用系统具备科学的管理体系，可直观展示。

3 大数据远程会诊软件测试效果

3.1 软件系统的技术优势

基于云平台大数据远程会诊软件系统研发各环节均严格遵循并符合医学信息规范(integrating healthcare enterprise，IHE)/健康等级7(health level seven，HL7)标准/DICOM。选择开放式云架构，以国际化DICOM标准、IHE标准和HL7参考信息模型(reference information model，RIM)[8-13]为依据，制定统一的影像设备接入规范，用以实现不同类型、不同来源的硬件装备和软件系统统一接入、协同工作及数据共享，此技术使得采用不同硬件的医院均可使用同一平台，节省了硬件置换成本。

云影像数据中心是平台的核心，其软件基于云计算数据中心设计，能充分满足医学影像、病例、诊断报告、终端设备、用户、专家库等相关数据的接入、结构化存储、管理和访问需求，实现跨地域医学影像即时传递[14-15]。

系统研发采用自主创新的影像数据传输及存储格式、智能网络带宽感应和优化以及智能调度和数据优化等技术；在有线、无线局域网、专线、非对称数字线路(asymmetric digital subscriber line，ADSL)互联网和3G等网络环境下，任何一台电脑都可即时快速访问服务器上的影像信息；影像数据库支持数百个用户同时在线访问，所有病例均可在数秒钟内完成加载，无需长时间等待。用户可根据诊断需求选择切换传输压缩方式(无压缩、无损压缩、有损压缩)；可根据用户屏幕分辨率的大小和实际网络带宽等进行智能自适应运算，通过增量和(或)减量传输技术，极大降低网络的负荷。

实现医疗影像数据的挖掘和再利用不仅需要影像本身，还需要病变区域和解剖结构的标注及分类信息。平台采用标记与影像相分离的动态嵌入显示技术，医生和研究者可动态选择感兴趣的显示标记，利用标记索引快速定位到关键帧，获取完整病变和解剖结构信息。引入HL7 RIM，以实现云平台数据与公共卫生信息平台数据的对接和标准化，便于提取存储影像本身图像数据(像素值)，同时也可提取一系列与影像相关的医疗信息和数据[16]。不同地区的第三方检查中心、诊断中心与会诊专家之间在影像传输、分享影像数据和用户接入时均包含质量检测模块，以保证影像数据的质量可靠。

采用虚拟中间层转换技术，实现在不同主流云存储平台上的海量影像存储，支持阿里云、电信云和金山云等主流第三方存储中心；采用软件即服务(software as a service，SaaS)模式的影像云服务公共基础平台，支持以虚拟独立站点方式开通和建立地区或医院专属影像云服务网站[17-18]；采用模块化软件架构，开发用户自定义配置体系，支持和满足各地区或医院的个性化业务需求；采用数据来源标签和用户隶属机构标识智能匹配技术，实现不同医疗机构的影像数据在基础层的统一存储和应用层的独立访问。

数据存储上应设计远程灾备中心，实现数据的远程备份，保证数据存储安全及出现损坏后的快速无损恢复，为中心各类数据提供可视化的管理工具，为平台内其他系统及外部第三方系统设计数据访问接口，通过安全体系与权限系统的设计保证数据被安全可靠、精准高效的访问控制。

3.2 功能拓展系统

随着计算机技术与网络技术的迅猛发展，智能诊断技术越来越接近临床化。基于这种趋势，云平台大数据远程会诊软件系统在病变区域和解剖结构的标注及分类信息为智能分析系统对接预留了数据接口，流程控制方式采用标准化接口方式对接集成多来源第三方影像智能分析系统。

根据职能诊断技术的发展趋势，云平台诊断系统需要逐步完善，包括基于云平台与大数据的影像设备协同管理体系文件、基于云平台与大数据的质量控制体系文件、DR、CT、MRI等设备在内的质量控制标准以及质量控制图像智能分析软件等。

4 结语

自行开发的基于云平台大数据远程会诊软件可以满足云影像归档及传输系统(picture archiving and communication systems，PACS)、放射学信息系统(radiology information system，RIS)和远程会诊的要求，智能医学影像标准数据库为影像大数据的建立提供有力支撑，同时为后续人工智能、自动质量控制以及可持续运营的健康服务模式提供可能。