醫院PACS系統云化的應用建設方案

蔣璐瑾

湖南省婦幼保健院 湖南 長沙 410008

引言

當前醫院信息系統不斷發展，各大醫院都在探討系統逐漸云化的可行性。其中，PACS系統（影像歸檔和通信系統）由于對存儲空間的需求量大，膠片打印成本高等原因，在云端應用中格外受到關注。一個完整的移動PACS系統應具備登錄預約、移動端展示、診斷閱片、無線傳輸、圖像處理、報表統計等基本模塊。在實際應用中，考慮到業務頻次、數據安全、網絡限制、經濟因素、開發及運維成本等多方面原因，往往會選擇其中的部分模塊進行云化。本文將探討多種主流的PACS系統云化方案的實際應用場景，并淺析其優劣勢。

1 云技術的基本概念及安全要求

1.1 云技術的基本概念

云是一種比喻的說法，是指基于云計算和云服務的應用，這是網絡發展的趨勢。云技術（Cloud technology）是基于云計算商業模式應用的網絡技術、信息技術、整合技術、管理平臺技術、應用技術等的總稱，可以組成資源池，按需所用，靈活便利[1]。

2011年，美國國家標準和技術研究院提出了云計算的概念，我國標準中將云計算定義為通過網絡訪問可擴展的、靈活的物理或虛擬共享資源池，并可按需自助獲取和管理資源的模式。云計算被普遍認為具有3個特點：虛擬化、超大規模和高擴張性，其具體內容有[2]：數據存儲技術、數據處理技術和虛擬化技術。 隨著各行各業對互聯網的依賴逐漸加深，每個行業都有可能存在自己的識別標志，需要傳輸到后臺系統進行邏輯處理，各類行業數據皆需要強大的系統后盾支撐，只能通過云計算來實現。

云服務模式有3種：IaaS:Infrastrure-as-Service（基礎設施即服務），PaaS：platform-as-a-Service（平臺即服務），SaaS：Software-as-a-Service（軟件即服務）。

表1 云服務的模式

1.2 云存儲的基本概念

云存儲指的是將數據資料存儲在云端的技術服務，是一種分布式的存儲場景。與傳統的存儲模式相比，將數據存儲在云端，具有以下幾點優勢：①通過智能手段將存儲資源進行整合，展現給客戶的是單一的存儲空間；②存儲效率提升，數據經虛擬化的管理，可進行自動分配，最大化利用了存儲空間，同時具備負載均衡、故障冗余功能；③支持彈性擴展，可根據企業需要隨時擴充。同時云存儲日常由云端服務商負責設備的運營和維護，可降低企業的運營成本。

目前市面上的云存儲主要有3類：公有、私有和專有云存儲[3]。

公有云通常指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的云服務，一般可通過互聯網使用，并收取相對低廉甚至免費的租賃費用。公有云在開放網絡中為用戶提供計算、存儲等遠端服務，其核心屬性是資源共享，服務商提供全部的基礎設施、計算資源。公有云作為一個支撐平臺，還能夠整合上游的服務提供者和下游最終用戶，打造新的價值鏈和生態系統。如互聯網用戶常用的百度網盤就是公有云。

私有云是為單獨用戶提供專屬的云服務，其核心屬性是專有資源。客戶自主使用云計算的基礎設施（如存儲等硬件設備），并在這些基礎設施上部署應用程序。私有云既可以部署在企業內部，也可以托管給其他機構。市場上的華為私有云就是典型的應用案例。

專有云、專屬云的概念，從目前出現的云服務提供商的定位來看，更貼近于公有云廠商提供的一種個性化的服務方式。特點是將一系列軟硬件資源隔離出來，定向為某一特定的組織和組織內部的客戶提供云服務。該組織能得到比公有云更好的隔離性和管理性。本質還是公有云服務的一種變形。

從價格成本上來看，公有云的租用價格最低，私有云價格最高。除了上述三種云存儲外，今年逐漸興起將公有云和私有云混合使用的模式，許多企業將核心數據放置在私有云，在公有云上存儲相對次要的業務數據。

2.3 云平臺的安全要求

2.3.1 云端安全。根據國家標準“信息安全技術云計算服務安全能力要求”（GBT31168-2014），對于云計算的安全分類可分為以下10類：

2.3.1.1 系統開發與供應鏈安全：云服務商應在系統開發和供應鏈環節對平臺提供充分的安全保護，要求開發商和供應商提供必要的安全措施，確保平臺擁有充足的計算資源，并為客戶提供與安全措施有關的文檔和信息。

2.3.1.2 系統與通信保護：云服務商應對平臺關鍵邊界上的網絡通信進行監控和保護，并采用結構性設計等方法來保護平臺的安全性。

2.3.1.3 訪問控制：云服務商應嚴格保護云計算平臺的客戶數據和用戶隱私，在對人員、程序等授權平臺的訪問權限之前，應建立相應的身份標識及角色劃分，對授權用戶進行權限設置，明確其在平臺上的操作范圍。

2.3.1.4 配置管理：云服務商在對平臺進行配置時，應建立平臺的基線配置和詳細清單，并設置和實現平臺中各類產品的安全配置參數。

2.3.1.5 維護：云服務商應定期對云計算平臺的硬件和軟件進行維護，記錄維護時所涉及的具體技術、方法、操作流程、操作人員、操作時間等信息。

2.3.1.6 應急響應與災備：云服務商應制定平臺的應急預案并定期演練。云服務商應對安全事件的預防、檢測、分析、控制、恢復等制定相應的安全計劃，在事件發生時，要實時跟蹤、記錄，并通知到相關人員。云服務商應建立災備預案，有實時備份的能力并可及時恢復，確保客戶業務的持續性。

2.3.1.7 審計：云服務商應對平臺上的操作提供日志審計功能，根據需要劃定審計事件范圍和明確記錄內容。在實施審計的過程中，需要妥善保存審計記錄，定期對審計記錄進行分析和審查，還應防范對審計記錄的未授權訪問、篡改和刪除行為。

2.3.1.8 風險評估與持續監控：云服務商應定期對云計算平臺進行風險評估。服務商應制定監控目標清單，對目標進行持續安全監控，并在異常和非授權情況發生時發出警報。

2.3.1.9 安全組織與人員：云服務商應確保能夠接觸平臺數據信息的各類人員履行其信息安全責任，對獲得訪問權限的人員進行安全審查，如遇人員變更，要及時履行安全程序，回收或撤銷其權限。

2.3.1.10 物理與環境保護：云服務商應確保機房位于中國境內并符合相關行業標準（如供電、消防、環境溫度、環境濕度管理等）。服務商應對機房進行嚴格監控，任何人未經授權不得隨意接觸機房設備。

2.3.2 醫院網絡安全。目前國內醫院的主流網絡框架仍然采取內外網隔離的形式。如醫院需使用云端業務，為避免患者隱私數據外泄，建議采用前置機模式。前置機接收并緩存內網的業務數據，并通過VPN通道傳達至云服務商節點。同時在醫院網絡邊界部署防火墻、網閘等安全設備，實現與公有互聯網的隔離。

3 PACS系統在云端的應用方案

3.1 影像圖片云端備份

與醫院其他信息系統相比，PACS系統最大的特點就是對存儲容量的高要求。以核磁共振為例，單個核磁病人的影像資料就可占用幾十MB甚至幾百MB的存儲空間。而醫院出于信息安全的考慮，一般會對所有業務數據進行資料備份。傳統模式會考慮采用相對便宜的存儲設備（如NAS群集）來儲存這些備份數據，但隨著時日增長，需要投入較高的運維成本且消耗機房物理空間[4]。采用云存儲，可以將PACS系統的影像資料備份至云端空間中，大幅節約設備投資。

此種應用場景技術上只作簡單的文件拷貝和傳輸，實現非常簡單。實際使用中多數采用異步備份的模式，對服務器及終端性能都沒有很高要求，注意做好網絡安全防護即可。此場景建設成本較低，幾乎只需要考慮云端服務商的租金費用。但云備份僅支持影像資料的備份，其圖像資料無法被院方實時使用。當醫院需要調閱云端圖片時，只能從云端將圖片拷貝至本地PACS客戶端進行查看。

3.2 醫生遠程辦公

利用云端存儲和移動端的DICOM圖像展示技術，醫生可利用手機等移動終端遠程辦公。一般需要支持手機端的閱片、診斷報告書寫、審核、會診、報表查看等多種功能，對于跨院區合作，或者醫生外地出差時的辦公場景，有較好地應用價值。

此種應用場景需要選擇在手機端圖像處理上具有一定技術實力的開發商，以確保手機端的DICOM圖片展示及縮放、平移、窗寬等PACS圖像處理的常用功能能夠實現。由于同時要支持傳統的醫院局域網內網客戶端和互聯網客戶端，在建設時必須做好相應的網絡安全策略，可以考慮租用運營商的專線網絡完成數據的安全傳輸。此外，考慮到遠程辦公要實時地傳輸圖片、編輯報告，需要選擇相對高速的網絡帶寬。

3.3 遠程會診

遠程會診技術主要針對有多個分院區或醫聯體結構中的醫院使用，也一直受到國家衛生健康行政管理部門的重視。通過構建遠程影像會診系統，可以最大限度地發揮大型醫療機構的技術優勢，縮小貧困或偏遠地區的醫療條件差距，同時可以優化資源配置，盡可能降低病人的重復檢査，使得現有的醫療資源實現利用最大化[5]。

遠程影像會診主要包括以下流程：會診申請、會診審核、信息傳送、啟動會診、會診完成。一個功能完善的遠程會診產品，醫生不僅能實時共享影像資料，還可以進行面對面的視頻交流，文檔在線多人編輯。建議采用B/S架構，減少對整個系統的運維成本。

此種應用場景對服務器性能、網絡性能的要求高。且由于數據涉及醫聯體中各個分支單位，對數據的安全保障也有更高的要求。除了保證傳統的云安全，還需要保證應用安全、訪問安全及醫院本身的網絡安全。一般建議使用專有云，相較普通的公有云，網絡性能更優化并能充分保證患者的隱私安全。

3.4 云膠片

云膠片技術將病人的影像資料上傳至云端，提供給病人一個二維碼或App，供病人隨時調閱。對于需要跨院轉診的病人，免去了傳統膠片不易攜帶的困擾。同時醫院方可以減少膠片打印的耗材開銷，醫生也可以通過手機或電腦查看該病人的影像資料及圖文報告。

相較于前面幾種技術，此應用場景需要實時地上傳所有病患的影像資料，對業務系統和網絡性能的要求都較高，同時也需要在云端預留較多的存儲空間。目前市場上對此種業務模式的收費一般采取按病患收費，約8-15元/人/次，經濟成本較前面幾項偏高。

3.5 云PACS系統

對于一些業務量不大的小型醫院，尤其是當前還未使用院級PACS系統的醫院，也可考慮使用完整的云端PACS系統，即醫院自身不對PACS系統進行軟硬件的建設，僅交付運維費用給云端PACS服務商。由云端PACS完成與院內業務系統（如HIS）的交互，醫生直接在互聯網上書寫報告，影像圖片及報告也存儲在云端上。此方案雖然相對付出的每年租金和服務費較前面幾種都偏高，但可以節約大量機房的硬件建設及運維成本。

4 結束語

綜上所述，PACS系統的云化應用有較高的使用價值。不同的技術方案各有優劣，醫院在選擇PACS云化方案時需要從業務需求、網絡性能以及經濟預算等多方面考慮。實際建設中，也可以將不同的方案靈活搭配，例如將遠程會診和云膠片結合建設，則醫生和病患的需求都能得到較好的滿足。