区域医疗医学影像信息共享方案进展与面临的挑战.pdf

57 中国医疗器械信息 2009年第15卷第10期 Vol 15 No 10 技术 临床工程 Clinical Engineering 文章编号 1006 6586 2009 10 0057 05 中图分类号 TP391 文献标识码 A 收稿日期 2009 08 07 作者简介 郑西川 高级工程师 硕士生导师 0 引言 区域医疗协同中 临床医生对病人放射影像信息 的需求导致了区域医疗信息系统影像信息共享有很大 需求 远程医学影像咨询 远程教育以及病人医疗信 息协同 医学影像信息共享对医疗质量的提升有重要 意义 目前面临的主要问题是病人影像区域化要求不 断增加 而大量数字化放射影像仅仅局限于本地内部 不能实现信息共享 医学影像的数字化给病人 临床 医生以及检查科室都带来了挑战 传统的胶片不能满 足现代临床诊断对大量图像需求 也不能提供影像不 同角度显示 窗宽窗位调整 对比度调整等 以及三 维影像重建功能 早期替代胶片的解决办法是使用磁 盘 或光盘 传输介质以达到医学影像信息共享 但由 于缺少软件显示标准导致了影像显示软件环境的混乱 基于广域网的影像信息传输由于涉及安全性和保密授 权机制 医学影像共享一直是区域医疗协同信息支持 面临的挑战之一 为了在确保医疗诊断质量的同时实现医学影像的 传输安全 并且架构上易于实现 许多组织提出了一 系列标准和解决方案 IHE 集成健康组织 Integrating the Healthcare Enterprise 在这方面扮演了重要角色 IHE 在与放射影像相关许多领域定义了 IHE 技术框架 区域医疗医学影像信息共享方案 进展与面临的挑战 郑西川 1 吴允真1 胡彬2 1 上海交通大学附属第六人民医院计算机中心 上海 200233 2 上海交通大学医学院生物医学工程专业 上海 200233 内容提要 病人放射影像信息共享是区域医疗协同中重要的基础部分 依赖影像胶片传递共享病人影像资料技术 上已经过时 数字影像共享有两种解决方案 一是通过可携带介质 二是通过广域网Internet直接传 输影像 集成健康企业IHE提供了通过广域网进行病人影像信息共享的标准化技术方案 本文讨论了 IHE 影像信息共享的技术方案架构 结合上海市医疗机构及病人分布特点 探讨IHE技术在特大型城 市区域医疗影像信息共享中的应用进展及面临的挑战 关 键 词 区域医疗协同 集成健康企业IHE XDS I 医学影像共享 The Challenge and Evolution of Image Sharing In Regional Medical Collaborative Business Process ZHENG Xi chuan1 WU Yun zhen1 HU Bin2 1 Sixth People s Hospital of Shanghai Jiaotong University Shanghai 200233 2 Medical College of Shanghai Jiaotong University Shanghai 200233 Abstract The sharing of radiologic images has become a fundamental part of regional health care delivering Film is quickly becoming obsolete as means of transporting and sharing of imaging data Image sharing has evolved from film to transportable media to direct electronic exchange over the Internet Integrating the Healthcare Enterprise IHE provides a standards based approach to the development of robust universally accepted solutions This paper introduces the represent efforts to apply IHE technical profiles to facilitate the secure and confidential exchange of electronic images over the Internet The developing solutions and Technical challenges issues that solve image exchange are discussed that might also be encountered in the huge general populations Key words regional healthcare collaborative integrating the healthcare enterprise XDS I medical image exchange 58 中国医疗器械信息 2009年第15卷第10期 Vol 15 No 10 技术 临床工程 Clinical Engineering 早期的放射信息共享方案描述了部门及组织之间互操 作的解决方法 学术界产生了一系列介绍 IHE 及其架 构原理的论文 目前 IHE 已成为区域医疗多种信息 互操作的技术架构标准组织 IHE 技术架构基于医疗 机构日常工作事务处理工作流模型 分 角色 Actors 和 事务 Transactions 进行描述 IHE 角色是产生 或处理数据信息的应用系统或系统一部分 角色通过 IHE 事务共享医疗数据信息 新的 IHE 集成方案包含 了早期方案定义的角色和事务 考虑了模型的复用性 以及在已有标准基础提供更成熟 有效的技术解决方 案 在医学影像区域性交换共享中病人标识识别方面 PDQ Patient Demographic Query 病人统计信息查询 和 PIX Patient Identifier Cross Reference 病人标识交叉 参考 特别重要 本文我们论述区域医疗信息协同中医 学影像数据共享的现状以及未来面临的挑战 1 区域影像信息共享解决方案 1 1 以磁 光 盘做传输介质的影像共享 传统的胶片影像与纸张报告已无法满足现代医学 对影像的要求 胶片的高成本 影像的可及性以及胶 片影像产生过程耗时费力导致了医学影像数字化 而 且胶片影像也不能进行窗宽窗位与对比度调节 自然 地 以磁盘 光盘 作为传输介质替代胶片实现病人影 像信息或报告信息传输共享 就成了一种有竞争力的 解决方案 磁盘介质便宜 技术上易于读取 只要有 电脑就能阅读 即使最简单的光盘 也有足够的容量 能够包含病人多个检查影像数据容量 其生产成本低 拷贝复制也非常容易 由于盘片体积小重量轻 邮寄或 者病人携带十分方便 尽管盘片阅读受限于所在电脑 由于其成本较低 医院影像科室愿意采用这种方式解 决医学影像共享问题 阻碍磁盘介质影像信息共享的 是缺乏标准兼容性 保证医学影像兼容最初的标准是 数字化医学成像和通讯标准DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine 为了在检查中能够浏览 和分析病人的影像 磁盘上应当包含病人一组 DICOM 影像 这些影像的实际格式 发布组织以及介质内容 往往不同厂商发布的介质包含有非 DICOM 标准信息 对于医疗机构 这些信息的阅读就十分困难 影像浏 览软件五花八门使用不直观 妨碍了盘片介质医学影 像的传输 这一问题的解决导致了 IHE 放射技术标准 PDI Portable Data for Imaging 的出现 标准化影像大 大改善了上述状况 兼容 IHE PDI 医学影像迅速增加 尽管影像增加及归档 盘片介质内容浏览以及盘片介 质生产仍有许多工作要做 影像数据格式的标准化使 这一问题解决前进了一大步 目前比较普遍的是两种 格式 DICOM 以及 JPEG 标准格式 IHE IRWF Import Reconciliation Workfl ow 标准提供了将磁盘影像加入本 地影像 PACS 系统的解决方法 该标准提出了包括磁 盘介质不同图像源医学影像技术架构 与 PDI 协议一 起 提供了磁盘影像传输进行影像信息共享的解决方 案 这些标准减少了人工干预 提供了将磁盘影像自 动加入到本地 PACS 系统的方法 同时能保持本地系统 病人标识与磁盘影像及报告数据正确关联 尽管使用存储介质传输医学影像实现信息共享是 一种合理的方法 但这种方法存在许多缺点 1 受物 理空间的限制 依赖于传递服务商或者病人携带 当 临床医疗需要在短时间内实现影像共享时 明显存在 不足 特别是目前区域医疗协同 疑难会诊等需求越 来越多 2 受到系统保密性的限制 许多医疗机构计 算机不允许安装外来的未经测试的软件 不允许工作 的计算机接收外来盘片所携带的影像 由于安全性的 要求 使得这种方案实施起来存在不少困难 1 2 基于广域网的医学影像数据共享 作为现代信息共享的主要手段 基于广域网 Internet 的医学影像信息传输共享是一种较为理想的解 决方法 通过 Internet 网络传输医学影像 具有不受时 间 地点限制等特点 由于医疗信息具有私密性以及 要求信息可验证等特性 这增加了通过 Internet 传输医 学影像的复杂性 医学影像数据管理过程涉及 3 个方 面 1 数据源的数据传输格式 要求将源数据转换为 可传输的标准格式 2 要求数据格式与特定的管理系 统相分离 对已存在的数据能有一种通用的显示方式 3 确保在目的系统中影像数据与病人信息显示的一致 性 这对病人的临床检查过程有帮助作用 病人的健 康数据形式多样 有文本 数字 图形图像等 为了 将这些信息集成起来 过去多年来 国内外一直在研 59 中国医疗器械信息 2009年第15卷第10期 Vol 15 No 10 技术 临床工程 Clinical Engineering 究和开发电子病历系统 同时也产生了各种数据归档 和传输标准 不同信息系统之间的数据交换标准不断 出现 在这些标准中 HL7 提供了数据交换 集成与 检索的框架 IHE 提供了异构信息系统的集成技术架构 通过临床医疗信息工作流分析 结合这些标准 可以开 发基于广域网的不同医疗机构信息共享更加有效的解 决方案 IHE 提出了一组不同医疗机构之间信息共享的 技术框架 包括 临床文档共享 XDS Cross Document Sharing 医学影像文档共享方案 XDS I 其中 XDS 包括 2 个版本 XDS a 与 XDS b XDS a 是在 Internet 环境下 3W 服务医学文档信息共享的技术方案 它已经 使用了若干年 其中一些技术已经广泛使用成为标准 XDS b 结合 WEB 服务标准进行了再开发 是一种被广 为接受的医学信息文档广域网传输共享解决方案 1 XDS 与 XDS a 建立 XDS 技术框架的目的是提供所有种类医疗文 档 包括医院内部的电子病历以及病人个人电子健康记 录 PHRs 信息共享的标准化方法手段 IHE XDS 描述 了 IHE 角色 产生病人医疗文档的文档源 Document Source 以及作为文档使用者的文档消费者 Document Consumers 同时 它也描述了用于管理病人标识的文 档注册数据库以及存储共享交换文档的文档缓冲数据 库 如前所述 IHE PIX 及 PDQ 技术标准是不同信息 系统中病人标志一致性的重要标准 IHE 注册数据库 按照这些标准实现共享医疗文档的医院之间病人标识 的一致 XDS 文档包括了传统的文本文件 使用了结 构化内容定义的文件以及各种 HL7 临床诊疗文档 HL7 Clinical Document Architecture HL7 CDA 由于 XDS 没有包括医学影像 DICOM 文件的共享方法 XDS I 作 为 XDS 的扩展包括了影像文件共享的实现方法 在以 XDS 技术框架为基础的方案中 临床文档被 上传到临床文档共享池 Document Repository 中进行 共享交换 其结果是病人的临床文档在共享池里存在 一份镜像拷贝 只要临床文档进行了注册提交 就能 在联网的区域医疗机构实现共享 XDS 共享解决方案 诞生于几年前 其技术已经有些过时 然而它所描述 的工作流机制一直没有发生变化 其技术实现方法一 直卓有成效 为了同其以后的版本相区分 它被称为 图1 IHE XDS工作流架构示意图 XDS a XDS 工作流示意如图 1 所示 2 XDS I 由于医学影像数据的特殊性 基于 DICOM 标准的 影像数据共享日益成为医学信息共享的突出问题 对 于病人临床文本文档的区域共享与传输 XDS 是一个 很好的解决方案 但医学影像信息数据量大 对网络 带宽要求高 显然 如果在临床文档共享池内保存病 人的医学影像副本 其存储空间和网络带宽将使整个 系统难以实现 为此 XDS 模型需要进行改进 改进 思路是 医学影像源文件不保存在文档缓冲池中 而 是只保存可共享影像文件的摘要清单 原始影像由产 生它们的本地系统归档保存 需要共享时通过文件的 摘要描述得到其地址指向 通过其地址调用医学影像 源文件实现文件传输共享 XDS I 模型工作流架构示意如图 2 所示 病人在节 点 A 进行医学影像检查 医学影像文档源 在该影像 信息系统中 发送病人影像文件清单及影像文档源的 地址到文档缓存池 影像文件清单摘要信息以标准文 档格式永久保存在文档缓冲池中 同时通过注册程序 进行注册登记 以向所有需要共享该影像文件的联网 单位通知该病人存在影像文档以及其归档地址 当病 人在节点 B 就诊时 就可以使用 XDS I 影像文档消费 者角色 Imaging Document Consumer 查询注册数据库 获得影像文档相关信息 从缓冲池中得到文档清单信 息 并从节点 A 以 WADO 协议通过 WEB 方式取得影 像源文件 或者使用 DICOM C move 请求取得病人医 学影像文件 文档注册数据库是一个中间数据库 它 标识了医学影像文件是否存在以及文件的具体地址位 置 医院 A 和医院 B 可直接进行影像文档交换共享 3 XDS b 60 中国医疗器械信息 2009年第15卷第10期 Vol 15 No 10 技术 临床工程 Clinical Engineering 如前所述 随着广域网的迅速应用 Web Service 已成为医疗机构内部以及跨医院医疗信息交换的技术 手段 许多业务领域采用 Web Service 作为医疗数据交 换与业务集成的解决方案 在此技术架构下 采用的标 准包括 简单对象访问协议 SOAP Simple object Access Protocol 基于消息的 XML 交换协议以及其它以系列 相关协议 如 MTOM ebXML WSDL 等 XML 提供了应用项目中数据的标准化定义手段 在其他应用 中也能正确解析这些数据 WSDL 定义了数据交换时 的接口方法 SOAP 提供了基于 XML 方式两个系统之 间消息通信方式 其主要特点是独立于需要进行通信 的应用程序实现语言 这些 Service 使不同软件应用业 务逻辑通过通信接口进行数据交换 与传统的模型相 比 带来了软件开发效率的提升 应用软件复用性提高 标准化程度加强 业务应用可简单地 组装 成通信服 务 完成所期望的任务 XDS b 与 XDS a 之间的差别 是 XDS a 没有包括医学影像文档的共享 需要 XDS I 作为补充 而 XDS b 包含了影像信息的共享内容 2 医学影像区域共享应用进展与面临的挑战 我们处于 Internet 时代 基于 Web 技术的信息共 享正在改变着现代医疗的方式 区域医疗信息共享已 经成为人们生活得密不可分的部分 尽管 DICOM 使用 标准的 internet 机制 理论上它能适用于内部网络和广 域网 但在广域网开发中仍有许多独有的特点 广域 网中点对点关系的建立显得特别重要 在应用 XDS 的 广域网应用域内借助于 DICOM 实现医学影像共享 每 一个影像文档源或消耗者必须具有唯一的名字 必须 知道对应的文档源 提供者 和文档消费者的唯一地 址 这样增加了文档提供者和消耗者管理的管理工作 量 人们期望通过应用 XDS 技术架构来实现 另外 DICOM 应用在 Internet 环境下要求 Internet 网络地址是 静态可直接访问的 而现代 Internet 网络中动态地址分 配技术也使 DICOM 的应用存在新问题 DICOM 协议 作为企业内部影像传输标准难以适应企业之间的影像 传输 广域网之间的影像传输与共享采用分布式 XDS I 技术架构 WADO 作为 DICOM 标准在 Internet 的实现 提供了临床医生直接多点访问分布式医学影像的技术 手段 它是一个广域网环境下相对成熟的影像信息共 享技术方案 个人健康档案 PHRs Personal Health Records 是 用户管理和保存自己健康信息的手段 近年来受到重 视 它提供了健康信息交换共享的理想方法 能为病 人带来许多好处并直接受到病人自己的控制 理想情 况下 病人可建立自己 PHR 的保护密码 在就诊过程中 可通过授权将自己的 PHR 导入到本地的电子健康档案 EHR 中 在不同医院的就诊医疗中 借助于 Internet 广 域网 病人的 PHR 信息应当是容易获得的 并且受病 人自己的控制 医学影像是 PHR 信息的一部分 无论 病人的心理还是技术方面 PHR 都有许多工作要做 目 前国内许多电子健康档案工程比较关注病人的文本信 息 内容包括门诊处方 医疗检验等信息 一般以上 传方式存储在数据中心 尽管医学影像是病人健康档 案的重要部分 但目前几乎没有成功实现医学影像共 享的相关案例 目前需要对 PHRs 进行拓展 由于医学 影像涉及用户授权 使用者之间需要建立复杂的信任 关系 其管理机制比文本信息管理更加困难 更具挑 战性 上海市众多人口 常住人口 1800 万 居住地越来 越远离市中心 而全市的 480 所医院及诊所不均匀地分 布在 19 个城区 那些规模较大 医疗水平较好的医院 大部分聚集在市中心 这种区域间医疗水平巨大差异 和医疗资源的极不平衡已经愈加明显 目前 上海正在 发展以社区医疗中心 一级 服务为基础 地区中心医 院为依托 综合和专科 三甲 医院为支撑的三级医疗 健康保障体系 由于缺乏统一的规划和没有数字医疗 图2 IHE XDS I 工作流架构示意图 61 中国医疗器械信息 2009年第15卷第10期 Vol 15 No 10 技术 临床工程 Clinical Engineering 影像网络 系统 如 EHR 的支持 在各医院的就医 病人的诊治资料信息不能在这些医院共享并进行交换 往往重复检查 增加了病人就医负担和身体伤害 并造 成医疗资源的浪费 因此 政府采取了一系列措施 鼓 励患者先就近到一级或二级医院就医 根据病情有必要 的话再转院至二级或三级医院 同时启动关于电子健康 记录系统的医疗信息共享交换项目 解决关键技术难题 上海申康医院发展中心于 2007 年开始进行 医联工程 建设 以实现申康中心下属 23 家市级医院之间对就诊 患者的诊疗信息共享 推进所属医院的信息化发展水 平 目前采用全部医疗信息上传到医联中心模式实现 下属 23 家医院病人 HIS 信息 LIS 信息和医学影像信 息共享 下一步医学影像区域共享有必要采用的符合 国际 IHE XDS 技术框架的 XDS 注册和存储系统 可进 行 XDS 系统内各医院间的医疗信息共享交换管理 还 可通过网格技术实现不同区域或医院集团的 XDS 系统 间的医疗信息共享交换 XDS 系统支持医院集团建立 对所辖医院的患者医疗信息注册和存储中心 实现所 辖医院间的患者医疗信息共享交换 并在需要与医院 集团外部医院进行诊疗信息的共享交换时 仅将相关 患者的信息对外进行共享 这样既保持了医院集团自 身医疗信息管理的独立性 又能实现患者信息的对外 共享交换和管理 3 结论 最近几年医院放射信息急剧增长 医学影像的区 域共享成为区域医疗信息系统建设的热点和难点 通 过传统胶片传递医学影像信息的手段已经过时 区域 医疗系统需要数字化医疗支持 并且能得到即时医疗 在电子化医疗信息交换方面国内目前还处于起步阶段 IHE 技术规范得到了广泛关注 国际上 许多厂家都在 研发或者推出自己的经 IHE 测试的医学影像产品 特 别是 PDI 和 XDS 方面 一些厂家的产品本身提供了许 多功能 XDS 不仅在加拿大得到应用 在全世界几乎 成为国家卫生信息电子交换项目的基础 美国国家卫 生信息标准组织已经把 XDS 作为电子健康档案的强制 性认证标准 要求用户在选择自己的电子健康档案产 品时 把产品是否支持 XDS 作为购买的必备条件 基于磁盘介质的影像信息传输方案在标准的兼容 方面提供了有用的机制 但广域网的普及为影像信息 共享提供了更加便捷的技术手段 面对 Internet 医学 影像信息传输过程的安全保密 审计验证等都遇到问 题 IHE 为这些问题提供了标准化得基于网络的框架 IHE XDS 和 XDS I 为医疗机构区域医疗信息共享提供 了技术框架 本文讨论了使用 XDS 技术规范的区域信 息共享实现方案 同时对我们正在参与的医联工程项 目进行了医学影像信息共享结合上海特点提出了发展 建议 以期对区域医疗中影像信息共享方案建设起到 参考借鉴作用 参考文献 1 Integrating the Healthcare Enterprise IHE IT Infrastructure Technical Framework Vol 1 ITI TF 1 Integration Profiles Rev 4 0 Chicago IL American College of Cardiology Health Information Management Systems Society and the Radiological Society of North America August 22 2007 Available at http www ihe net Technical Framework Accessed June 24 2008 2 Sieg