医联体云影像中心的设计与建设

姚侃敏，严福华，赵昌政，温宁，李彦

1.上海交通大学医学院附属瑞金医院 医学影像先进技术研究院，上海 201821；2.上海联影医疗科技股份有限公司，上海 201821

引言

医学影像新技术的不断涌现和设备的不断更新，给临床诊疗工作带来了崭新面貌，放射诊断、影像技术、介入放射等亚专业学科已经成为临床诊断、指导治疗、检测预后的重要辅助手段[1]。然而，由于我国医疗卫生服务体系长期存在“头重脚轻”和“碎片化”的问题，优质医疗资源缺乏，且结构不合理、分布不均衡，特别是基层医疗服务能力薄弱等问题尚未得到根本解决[2]，使得医学影像技术在基层医疗机构之间无法实现同质化。为缓解这一矛盾，国家提出构建分级诊疗制度，并先后发布《关于推进医疗联合体建设和发展的指导意见》[3]和《医疗联合体管理办法（试行）》[4]等文件，通过组建多种形式的医疗联合体来促进优质资源下沉，提高基层医疗服务能力、提升区域整体医疗服务能级、提升辖区百姓健康水平[5]。

基于上述情况，为推进医联体下属各医疗机构间医学影像检查资料和结果互联互通互认工作，提高医疗资源利用效率，切实提高群众就医诊疗的满意度。本研究旨在根据《关于提升区域医疗服务能级 完善分级诊疗制度的实施意见》[6]，结合各医疗机构信息化现状，开展区域云影像中心建设。

1 建设目标

信息技术支持工具的整合是医疗联合体成功整合的必要条件[7]，通过建立区域云影像中心，实现区域内医学影像数据采集、存储、管理、影像分析、影像质控和统计分析等功能；通过采集医疗机构检查数据，长期保存和管理各类检查报告和影像资料，为人口健康信息互联互通提供支撑，实现医疗机构之间的医学影像检查结果共享与互认，实现管理机构对于辖区医学影像检查与诊断业务的质量控制与监管[8]。

1.1 实现医疗影像数据互联互通共享

为区域内各医疗机构之间的医学图像信息的互通和共享提供一个有效的平台，实现患者各种影像检查资料的集中存储与安全管理以及相关医疗数据的全面共享，以智能化推送的形式实现检查结果合理互认，提高医疗资源利用效率，减轻群众就医负担[9]。

1.2 实现区域内影像数据整合

以区域内的权威医疗机构为核心，建设影像诊断中心，实现区域内影像设备及诊断资源的整合，通过疑难检查病例的远程会诊和移动会诊，缓解医疗资源分布不均衡的矛盾，提升基层医院的影像诊疗水平，从而全面提高区域内影像诊断质量和服务水平。

1.3 区域影像质控管理体系建设

基于区域云影像中心，完善数据采集方式，构建以数据为基础的质控分析评价体系，建设区域统一质控管理平台，统一的质量标准制定包括统一的临床图像存储、统一的报告模板设置及统一的诊断标准等。利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）技术对质控大数据的收集、分析、反馈，提升日常监管能力，及时采取纠偏措施，有效防范医疗质控安全风险，进而提高基层医疗机构影像诊断服务能力[1]。

1.4 实现影像服务健康惠民

通过影像云的形式，患者的影像及报告都能够在统一的平台上进行调阅，便于各级医师对患者的既往影像检查结果进行回顾[10]，实现影像检查便民惠民服务，从而方便患者就近就诊，避免重复检查。

2 系统设计

2.1 系统构架

建设云影像中心，从上到下分为应用终端、数据服务及基础设施，见图1。

图1 系统构架图

（1）应用终端部分包括影像检查共享（云申请预约、云诊断、云调阅、云诊断）、影像云应用（云处理、云图库、云AI 辅助诊断等）、远程医疗、影像质控、影像综合管理（设备管理、绩效考核）等，支持各类用户根据不同需求使用多种终端设备互操作。

（2）数据服务部分包括影像数据采集、在线缓存、校验匹配、归档上传、调阅服务和相关信息服务[快速医疗互操作资源（Fast Healthcare Interoperability Resources，FHIR）]、转换接口（非FHIR）、云端同步等。

（3）基础设施：包括硬件（服务器、存储器、网络等）、系统软件（操作系统、数据库、Web 服务等）和资源池。

2.2 业务框架

云影像中心将区域内各级医疗机构的CT、MR、数字减影血管造影、核医学、超声、内镜等影像设备形成一个融合网络，通过采集这些影像设备产生的数据资源，建设影像大数据中心，并以数据中心为支撑，开发云协同服务、云资源管理、科研与教学、惠民服务4 大服务平台，见图2。

图2 业务框架图

2.3 网络规划

云影像中心部署架构的规划遵循“分区+分层+安全”的设计理念，分区是指按照业务特点和安全要求划分不同的业务区域；分层是指采用核心层和接入层两层扁平结构；安全是指在不同业务区域之间、核心节点数据中心出口等位置部署安全设备，实现业务安全访问和数据安全保障。

云影像中心采用云计算和云存储服务的混合云方式建设，医疗机构通过专网方式连入平台，平台提供区域医学影像中心服务、医学影像云存储服务、云诊断服务、云端应用等内容，平台作为全区医学影像的存储中心，还可以向区域健康信息平台的居民档案、电子病历数据库等提供医学影像支持。

2.4 总体安全

通过平台安全保障、线路安全保障和院端安全保障，构建云+网+端的全链条整体安全保障。

2.4.1 平台安全保障

在云平台中心部署Web 防火墙系统、VPN 系统、应用防火墙系统、数据库审计系统、漏洞扫描系统和堡垒主机等，实现平台的高安全性和高可用性。

2.4.2 线路安全保障

各医疗机构与平台之间，通过专线设备和专线网络进行连接，形成一张专网，在保证各个医疗机构互联互通的同时，实现网络链路的高安全性和高可用性。

2.4.3 院端安全保障

在医院端部署安全设备以及网络接入等设备，与医院内网形成多层安全防护，并与医院内部业务形成单向数据流动，保障医院业务的安全。

2.5 技术特点

2.5.1 基于5G边缘计算的实时影像数据高并发采集及传输技术

组建5G 影像边缘计算平台，与CT、MR、数字X 线摄影等多种设备连接，遵循医疗行业信息交换标准协议[如医学数字成像和通信（Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM）/HL7]采集报告影像数据。同时借助网络切片技术，实现公网数据与医疗数据的隔离，实现医疗数据传输的服务等级协议性能保证（速率保证、时延保证），并配合边缘计算技术实现高速率、低时延的智慧医疗应用，促进智慧医疗的快速发展。

2.5.2 多模态影像信息交互和多元化访问控制

针对临床业务相关的不同应用人群及场景，提供多元化、专业化访问策略，实现跨院影像资源的安全共享和高效协作，确保数据安全，减少医院其他信息系统的压力，提高效率。基于多模态数据共享和云端业务协同等需求，支持区域内多医疗机构的医学影像设备和信息系统接入，实现DICOM、视频、报告、结构化数据的统一归档，实现以患者为中心的全景医学影像数据集成。支持远程医疗、移动医疗、互联网医院、医联体业务整合等多场景影像数据创新利用，实现跨区域影像设备及影像诊断专家的安全共享和高效协作。

3 功能设计

3.1 云调阅

云影像中心基于云计算实现区域内影像集中存储、高性能影像处理、区域影像大数据分析、影像共享，支持区域内外大数据调阅及海量历史数据快速查询。提供全面支持标准多样化的调阅接入方式，满足多种不同场景的应用，影像调阅遵循WADO 等DICOM 3.0 协议标准[11]，电子报告支持HTTPS、FTPS 等文件传输协议。在用户请求和确权后，提供统一的移动、缩放、播放和缩略图等专业影像分析能力和规范化的电子报告。

3.2 云诊断

根据分级诊疗原则，采用“M ＋1 ＋N”架构设计（M家三甲合作医院、1 个远程会诊诊断平台、N 家区县级或社区卫生医院）[12]，形成“省市-区县-街镇”三级远程影像医疗平台，实现区域内检查报告统一、疑难疾病会诊、基层技能培训；以当地人民医院（或医疗资源较集中医院）为中心，向下覆盖所辖区域社区及乡镇卫生院，向上可对接省市级大型三甲医院，见图3。

图3 远程影像平台框架图

3.3 云胶片

通过云胶片功能，以符合DICOM 标准的方式将数量巨大的影像数据简化为直观、易把握的云胶片，进行存储、浏览，实现影像信息无胶片化。在患者取影像报告时，根据患者实际需求打印传输云胶片，实现胶片按需打印，从而减少不必要的打印。同时，云胶片功能也优化了临床阅片场景，临床科室影像归档和通信系统（Picture Archiving and Communication System，PACS）终端调阅的云胶片是与放射诊断报告内容描述相一致的关键影像，有效减少大量数据传输，减轻网络和服务器负载压力，也减少了胶片派送等候时间，使得临床科室在最短的时间内获得检查的全部结果，有效提高临床诊治效率[13]。

3.4 远程影像诊断

通过远程影像诊断功能实现了“拍片在基层，阅片在上级”的重要目标。基层医疗机构配备技师进行患者登记、影像拍片，影像自动上传到云影像中心，由二级医院影像诊断医生完成阅片诊断和报告书写，报告按影像诊断业务流程审核后，自动下发到基层医院[14]。二级医院疑难杂症也可通过云影像中心申请市级医院进行协助诊断，见图4。

图4 远程影像诊断平台

4 云影像中心建设及应用

上海市嘉定区根据《关于本市推进医疗联合体建设和发展的实施意见》[15]文件精神，积极推进分级诊疗制度、促进优质医疗资源上下贯通，重点打造“上海交通大学医学院附属瑞金医院—嘉定紧密型医联体”，建立“一核两翼七社区”的健康服务构架，即以上海交通大学医学院附属瑞金医院（以下简称瑞金医院）为核心，以南翔医院和安亭医院为两翼，覆盖南翔镇、马陆镇、嘉定工业区南区、新成路街道、安亭镇、安亭镇黄渡、外冈镇7 个社区卫生服务中心为网底的服务架构，并明确了推进数字化医院建设，建立影像、检验、会诊等协同医疗服务中心等重点工作，嘉定区云影像中心在此背景下正式启用。

嘉定云影像中心搭建全国首个独立组网的5G 医学影像领域商用试点，探索5G 医疗助力分级诊疗新路径。云影像中心由远程诊断中心和远程会诊中心两部分组成，搭建三级影像诊断网络（图5）。即嘉定区下属的13 家社区卫生服务中心不再配备影像诊断医生，在患者检查完成后实时上传图像和患者资料至云影像中心，由嘉定区3 所二级甲等医院远程完成影像诊断报告，并通过引入AI 技术，实现AI 辅助诊疗，提升诊断质效。影像会诊中心则是以瑞金医院（北部院区）为核心，对嘉定区内7 所二级医疗机构在影像诊断过程中遇到的疑难杂症进行远程会诊，并形成会诊报告，供会诊发起医生参考。同时，结合嘉定区对口支援的实际需求，遵照国家远程医疗体建设要求，构建远程帮扶云南省迪庆县、云南省德钦县、青海省久治县等地的影像诊断网络，提供影像诊断和会诊服务，实现持续在线的对口援建。

图5 嘉定区云影像中心构架

截至2022 年底，嘉定区云影像中心实现区域内160 万人口全覆盖，共完成远程诊断和会诊54 余万例（图6），日均产生诊断报告400 余份。嘉定区云影像中心的建立解决了区域内医疗资源配置不足、影像专业人员匮乏等问题，为实现“小病在社区、大病到医院、康复回社区”的就医格局提供基础保障，让嘉定区就诊患者在医学影像诊断方面获得上级医院同质化服务。目前，影像中心“嘉定模式”已成功推广至贵州、安徽、福建等全国31 个省市地区，覆盖各级医院超过3000 家，服务人群近2 亿。

图6 嘉定区云影像中心数据上传统计

新冠疫情期间，嘉定区通过区域内更新配备CT 设备，扩容增能，结合远程影像诊断，减少医务人员与发热患者直接接触，降低感染风险，助力社区卫生服务中心充分发挥网底救治功能。同时利用云端技术，通过5G 网络将分级诊疗智慧服务平台在最短的时间内接入医疗机构，帮助实现快速筛查，助力远程医疗协同。在全国17 省1700 家医疗机构部署的150 余个诊疗协同平台在抗疫期间正常运行，共计完成130 万份远程诊断，云端存储2000 万份病例，仅武汉大学中南医院连接雷神山医院和武汉市第七医院就完成了1万余例远程诊断。

5 讨论与总结

基于影像云的区域分级诊断新型服务模式的完整解决方案，使诊断中心和基层医疗机构“共用一套PACS”[16]，实现功能齐全、机制完善、数据高效流转、互联开放协同的多级诊疗影像服务，为进一步推广复制区域影像分级诊断新型服务模式奠定了基础。医学影像区域共享，利用标准化的医学信息技术，实现医疗机构影像共享和交换、互查互访，促进区域影像资源的集约化管理和智能化管理。在促进分级诊疗方面，为合理、有序引导患者分流提供依据，减少需要进一步检查的患者在社区的滞留，也为社区医生提供优化的检查方案，提高患者对社区医生的依从性；在惠及百姓方面，缩短就医时间、减少就医成本，在社区即可享受二、三级医院同质化服务，同时也有利于社区居民健康档案的建立，加速我国基于影像云的区域影像分级诊断服务模式的发展，推进多级诊疗服务模式的标准化和规范化。

下一阶段，在统一的数据中心和统一的影像资料库构建的共享平台基础上，可以开展大数据挖掘和分析等，并依托影像数据库和医联体网络开展远程培训和重大前沿课题科研任务，为区域内临床、教学、科研和管理提供有效支撑。同时结合AI 技术，建立新的神经网络模型，开发影像智能报告系统，创建一个融合影像信息高效采集、影像云网深度融合、影像诊断智能实现、影像报告自动生成的技术平台，为区域影像分级诊断服务新型模式提供技术支撑和保障，并提升AI 在医学影像领域的应用与发展[17]。此外，可以与区域内全民健康信息平台进行对接，促进区域内医疗信息化建设，为居民健康档案的卫生健康信息平台的建设与应用增添丰富的基础资源，完善便民服务APP，向公众提供多样化、多维度的优质医疗卫生服务，建立区域影像数据服务目录，实现健康医疗信息资源共享开放[18]。云影像中心的建设有效促进了各地互联网医疗业务的开展，但尚未纳入互联网医疗服务监管系统，居民个人隐私保护、数据交换共享电子证照系统、信息安全认证系统建设尚需完善，开发新功能的同时，还需要加强信息安全工作[19]。