CT 影像数据存储与传输现状及新型冠状病毒肺炎疫情下的对策

韩 芳 金莹莹 王晓霜 高嘉浩 张家文 姚振威 李 克

新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19；简称新冠肺炎）。疫情前线的临床和影像医师发现，胸部CT 检查在新冠肺炎诊断中具有重要作用[2-3]。在中国国家卫生健康委员会先后发布的各版《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》[4]中，胸部CT 诊断始终是最为重要的诊断依据之一。在突发重大公共卫生事件形势下，如何进行医疗资源整合、数据互联互通和信息共享，给我们带来了新的机遇和挑战。本研究将结合前期对不同医疗机构影像数据存储和传输现状的调查分析，探讨新冠疫情流行背景下，实现影像数据共享、管理云平台使用对于控制疫情、缓解医疗资源不足的重要作用，并探讨其中存在并需要解决的问题。

方 法

研究针对目前国内CT 数据采集、存储和传输的现状及存在的问题编撰调查问卷，通过问卷星网络平台发布至受调查者（医疗机构相关部门），受调查者匿名填写调查问卷。共收集全国114 家医疗机构（其中三级医院94 家，二级及以下医院20 家）填写的调查问卷，对调查问卷结果进行统计分析。

图1 医院CT 设备来源。

结 果

对114 家各级医院影像数据储存、传输及共享等进行调查分析显示：被调查的各级医院中，使用进口CT 设备的占90．16%，国产设备占9．05%（图1）。各级医院均有较为成熟的PACS（picture archiving and communication systems）作为影像数据管理系统，其中93．86%的医院依据DICOM3．0 技术标准进行数据传输，92．98%的医院使用无损压缩对影像数据进行储存。70．73%的医院以PACS 及专属存储服务器作为数据存储的介质，部分医院仍采用光盘及移动硬盘作为数据存储介质（图2），仅有5 家医院施行了异地硬盘备份应急系统存储。114 家医院中仅有22 家以云存储方式（19．3%）进行数据存储及备份管理，但其中三级医院18 家，占所有使用云存储医疗机构的81．8%（图3）。数据传输方面，有42．11%的医院，影像资料的传输是基于IEEE802．3Z 的光纤千兆以太网传输方式进行传输。98．25%的医院具备HIS（hospital information system）即医院信息系统，实现了院内数据信息互联。有42．11%的医院通过虚拟化、云存储和分布式计算技术构建了区域医疗影像中心，实现数据区域共享。

图2 医院影像数据存储设备。

图3 114 家医疗机构影像数据云存储使用情况分析。

讨 论

新冠疫情期间，CT 检查的数量急剧攀升。以部分武汉新冠肺炎定点收治医院为例，每天的CT 检查量超过1000 人次。如此巨大的检查数量明显超过了放射影像科医生的日常工作限度。国家先后组织全国各地影像科医生支援武汉，逐渐缓解诊断医师缺乏的压力。尽管疫情在中国国内得到遏制，但其他国家依然处于恶化阶段，医疗资源的匮乏造成疾病病死率居高不下。然而，人员的流动、长期高强度工作也可能给医务人员的健康状况带来较大的挑战和冲击。这一情况的发生，使得近年的影像数据互联互通，管理云平台的应用，再次引起了医院和放射科医生的重视。

目前PACS 系统是各级医疗机构普遍使用的影像数据存储、传输系统。PACS 系统的使用，很大程度上便利了影像数据的使用和存储，在医疗机构区域范围内，数据的共享安全而迅速[5]。然而，局域范围PACS 难以满足大数据互联互通、信息共享的要求。而影像数据云平台是以互联网共享为基础，将医院PACS 系统部署到第三方云平台，通过云平台的分布式、负载均衡的集群系统，实现全天候影像存储。数据通过网络存放于在线空间，数据使用者经授权可实时快速访问及调取影像资料，高效便捷，安全可靠[6-7]。通过云平台，可实现不同医院乃至不同地区的各个医院间影像数据的共享。

在本次疫情期间，有多家医疗科技企业正积极地合作或独立开发影像云平台，用于新冠疫情的数据互通，目前东软医疗以及联影医疗已完成相应影像云平台的建立。云平台的使用，具有以下多方面的作用和优势：①云平台共享影像信息，可快速传递新冠影像的特点，有助于其他地区的影像医生短期内学习掌握相关的知识。②全国各地的专家，无需到达疫区即可提供远程会诊服务，鉴别疑难病例，减轻疫情严重地区影像科医生的工作负担，同时又避免了人员流动，降低了风险及成本。③平台可搭载大量影像辅助诊断系统工具和软件，有助于提高临床诊断的准确性，并可用于新冠肺炎早期筛查、快速检出、疗效评估和进展分析等。例如，东软“NeuMiva”云平台搭载的“火眼AI”系统，以及联影医疗公司“联影云”平台搭载的uAI 新冠肺炎智能辅助分析系统，可智能辅助病变的检出，并预警可疑病变。④云平台可综合大量的影像学资料，为影像人工智能软件提供原始数据用于深度学习。

PACS 系统使用中还存在其他诸多问题。如大量影像数据产生使得PACS 有效存储空间短时间内消耗，系统内传输负荷增加，且传输设备不易保存。新冠肺炎传染性强，患者数量大，薄层胸部CT 图像近乎海量，需极大存储空间。而云平台不需要本地存储设备，容量可无限扩展，明显降低设备购买及维护成本。

同时，区域内PACS 系统由于容量空间限制，常采用近线或离线储存模式存储数据，极大降低了数据传输使用的速度和效率[8]。尽管目前多数医院（本调查研究数据42．11%医院）采用千兆以太网（数据传输速度可达1Gbps）进行内网数据的传输，但是实际应用中，由于系统内各个硬件端口、网卡等的性能差异，造成数据传输效率减低[9]。而影像云平台运行在高速网络基础上，可打破数据传输速度慢的瓶颈，目前万兆以太网的建设还在进行中，随着硬件设备的更新及相关标准的制定，可以使云平台数据传输速度更为迅速。此外，5G 网络的应用也为快速的信息互联互通提供重要的技术保障。5G 网络的理论传输速度目前可稳定达到1．3 ～2Gbps，并可逐渐发展到10Gbps 甚至更高。此次新冠肺炎疫情期间，5G 网络的支持，对于疫情及医疗相关信息的传输、远程会诊的完成起到了重要的作用。

由于PACS 系统易受各种来源病毒攻击，或出现设备故障、重大突发事件等，数据安全性存在一定挑战。与之比较，影像云平台通过加密技术以及异地数据备份等多种措施，保证数据存储传输的安全性，避免了因硬件损坏导致的数据丢失。云存储还具备便于管理、扩容及系统升级等优势。同时，根据我们的调查，尽管目前国内各个医疗机构使用的CT 影像设备来源不一，但其影像数据基本采用DICOM3．0 标准格式进行采集传输[10]，这也为云存储平台的数据整合利用扫清了障碍。

然而，根据我们的调研，目前各级医疗机构对于影像数据云存储的使用率并不高，仅占所有储存方式的19．3%，其中使用云储存的以三级医院为主，说明这部分医院由于医学影像数据产生巨大，对于数据安全性有更高的要求，同时医院软硬件建设较为完备，更倾向使用云存储进行数据的管理。但对于其他较大数量的医疗机构而言，从接受到实际使用还有待时日。同时，影像云平台的发展和建设也还需进一步完善。云平台目前还处于应用初期，涉及多个多方面的问题尚待解决，例如平台数据的获得是否符合国家和相关法律的规定，患者信息的采集如何获取知情；数据使用者的权限如何判断；不同医院的数据共享获得成果的归属权问题；不同影像设备数据差异性如何进行统一和标准化；超大数据如何传输；网络安全对于云平台数据潜在的威胁等等问题还有待进一步解决。因此建立健全相应的法律法规，提供完善的云平台服务，进一步引入和完善5G 网络提供高速安全的数据传输，制定统一的影像数据格式标准，才能使得医学影像云平台更好的完成影像数据存储共享，互联互通的作用[8-9]。

2 月19 日，工信部下发《关于运用新一代信息技术支撑服务疫情防控和复工复产工作的通知》中提到：运用互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术服务疫情监测分析、病毒溯源、患者追踪、人员流动和社区管理，对疫情开展科学精准防控。可见，云平台的使用，对于新冠疫情期间及“后新冠”时代的医疗事业，特别是医学影像新的诊断模式的转变，提供了广阔的发展空间。

总 结

PACS 系统已在我国各级医院普及使用，但存在不同区域数据无法共享，数据调取速度慢，数据存储时间短，存储安全性及可靠性不强等局限性。新冠肺炎疫情期间，影像云平台的实际应用，为海量影像数据的统一储存、使用和管理提供了新思路，有利于加快医院信息化及数字化建设的进程，推动整个影像诊疗行业的发展。同时，也为国家医疗信息资源共享，建立影像大数据平台，应对目前及今后可能发生的各种公共卫生事件提供有力的技术保障。

致谢：感谢参加本次问卷调研工作的全国114 家医疗机构的合作；感谢上海市医学会放射学分会质控学组，上海市生物医学工程学会放射医学工程专委会对课题调研分析的支持和帮助。