醫聯體云影像中心的設計與建設

姚侃敏，嚴福華，趙昌政，溫寧，李彥

1.上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院 醫學影像先進技術研究院，上海 201821；2.上海聯影醫療科技股份有限公司，上海 201821

引言

醫學影像新技術的不斷涌現和設備的不斷更新，給臨床診療工作帶來了嶄新面貌，放射診斷、影像技術、介入放射等亞專業學科已經成為臨床診斷、指導治療、檢測預后的重要輔助手段[1]。然而，由于我國醫療衛生服務體系長期存在“頭重腳輕”和“碎片化”的問題，優質醫療資源缺乏，且結構不合理、分布不均衡，特別是基層醫療服務能力薄弱等問題尚未得到根本解決[2]，使得醫學影像技術在基層醫療機構之間無法實現同質化。為緩解這一矛盾，國家提出構建分級診療制度，并先后發布《關于推進醫療聯合體建設和發展的指導意見》[3]和《醫療聯合體管理辦法（試行）》[4]等文件，通過組建多種形式的醫療聯合體來促進優質資源下沉，提高基層醫療服務能力、提升區域整體醫療服務能級、提升轄區百姓健康水平[5]。

基于上述情況，為推進醫聯體下屬各醫療機構間醫學影像檢查資料和結果互聯互通互認工作，提高醫療資源利用效率，切實提高群眾就醫診療的滿意度。本研究旨在根據《關于提升區域醫療服務能級 完善分級診療制度的實施意見》[6]，結合各醫療機構信息化現狀，開展區域云影像中心建設。

1 建設目標

信息技術支持工具的整合是醫療聯合體成功整合的必要條件[7]，通過建立區域云影像中心，實現區域內醫學影像數據采集、存儲、管理、影像分析、影像質控和統計分析等功能；通過采集醫療機構檢查數據，長期保存和管理各類檢查報告和影像資料，為人口健康信息互聯互通提供支撐，實現醫療機構之間的醫學影像檢查結果共享與互認，實現管理機構對于轄區醫學影像檢查與診斷業務的質量控制與監管[8]。

1.1 實現醫療影像數據互聯互通共享

為區域內各醫療機構之間的醫學圖像信息的互通和共享提供一個有效的平臺，實現患者各種影像檢查資料的集中存儲與安全管理以及相關醫療數據的全面共享，以智能化推送的形式實現檢查結果合理互認，提高醫療資源利用效率，減輕群眾就醫負擔[9]。

1.2 實現區域內影像數據整合

以區域內的權威醫療機構為核心，建設影像診斷中心，實現區域內影像設備及診斷資源的整合，通過疑難檢查病例的遠程會診和移動會診，緩解醫療資源分布不均衡的矛盾，提升基層醫院的影像診療水平，從而全面提高區域內影像診斷質量和服務水平。

1.3 區域影像質控管理體系建設

基于區域云影像中心，完善數據采集方式，構建以數據為基礎的質控分析評價體系，建設區域統一質控管理平臺，統一的質量標準制定包括統一的臨床圖像存儲、統一的報告模板設置及統一的診斷標準等。利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術對質控大數據的收集、分析、反饋，提升日常監管能力，及時采取糾偏措施，有效防范醫療質控安全風險，進而提高基層醫療機構影像診斷服務能力[1]。

1.4 實現影像服務健康惠民

通過影像云的形式，患者的影像及報告都能夠在統一的平臺上進行調閱，便于各級醫師對患者的既往影像檢查結果進行回顧[10]，實現影像檢查便民惠民服務，從而方便患者就近就診，避免重復檢查。

2 系統設計

2.1 系統構架

建設云影像中心，從上到下分為應用終端、數據服務及基礎設施，見圖1。

圖1 系統構架圖

（1）應用終端部分包括影像檢查共享（云申請預約、云診斷、云調閱、云診斷）、影像云應用（云處理、云圖庫、云AI 輔助診斷等）、遠程醫療、影像質控、影像綜合管理（設備管理、績效考核）等，支持各類用戶根據不同需求使用多種終端設備互操作。

（2）數據服務部分包括影像數據采集、在線緩存、校驗匹配、歸檔上傳、調閱服務和相關信息服務[快速醫療互操作資源（Fast Healthcare Interoperability Resources，FHIR）]、轉換接口（非FHIR）、云端同步等。

（3）基礎設施：包括硬件（服務器、存儲器、網絡等）、系統軟件（操作系統、數據庫、Web 服務等）和資源池。

2.2 業務框架

云影像中心將區域內各級醫療機構的CT、MR、數字減影血管造影、核醫學、超聲、內鏡等影像設備形成一個融合網絡，通過采集這些影像設備產生的數據資源，建設影像大數據中心，并以數據中心為支撐，開發云協同服務、云資源管理、科研與教學、惠民服務4 大服務平臺，見圖2。

圖2 業務框架圖

2.3 網絡規劃

云影像中心部署架構的規劃遵循“分區+分層+安全”的設計理念，分區是指按照業務特點和安全要求劃分不同的業務區域；分層是指采用核心層和接入層兩層扁平結構；安全是指在不同業務區域之間、核心節點數據中心出口等位置部署安全設備，實現業務安全訪問和數據安全保障。

云影像中心采用云計算和云存儲服務的混合云方式建設，醫療機構通過專網方式連入平臺，平臺提供區域醫學影像中心服務、醫學影像云存儲服務、云診斷服務、云端應用等內容，平臺作為全區醫學影像的存儲中心，還可以向區域健康信息平臺的居民檔案、電子病歷數據庫等提供醫學影像支持。

2.4 總體安全

通過平臺安全保障、線路安全保障和院端安全保障，構建云+網+端的全鏈條整體安全保障。

2.4.1 平臺安全保障

在云平臺中心部署Web 防火墻系統、VPN 系統、應用防火墻系統、數據庫審計系統、漏洞掃描系統和堡壘主機等，實現平臺的高安全性和高可用性。

2.4.2 線路安全保障

各醫療機構與平臺之間，通過專線設備和專線網絡進行連接，形成一張專網，在保證各個醫療機構互聯互通的同時，實現網絡鏈路的高安全性和高可用性。

2.4.3 院端安全保障

在醫院端部署安全設備以及網絡接入等設備，與醫院內網形成多層安全防護，并與醫院內部業務形成單向數據流動，保障醫院業務的安全。

2.5 技術特點

2.5.1 基于5G邊緣計算的實時影像數據高并發采集及傳輸技術

組建5G 影像邊緣計算平臺，與CT、MR、數字X 線攝影等多種設備連接，遵循醫療行業信息交換標準協議[如醫學數字成像和通信（Digital Imaging and Communications in Medicine，DICOM）/HL7]采集報告影像數據。同時借助網絡切片技術，實現公網數據與醫療數據的隔離，實現醫療數據傳輸的服務等級協議性能保證（速率保證、時延保證），并配合邊緣計算技術實現高速率、低時延的智慧醫療應用，促進智慧醫療的快速發展。

2.5.2 多模態影像信息交互和多元化訪問控制

針對臨床業務相關的不同應用人群及場景，提供多元化、專業化訪問策略，實現跨院影像資源的安全共享和高效協作，確保數據安全，減少醫院其他信息系統的壓力，提高效率。基于多模態數據共享和云端業務協同等需求，支持區域內多醫療機構的醫學影像設備和信息系統接入，實現DICOM、視頻、報告、結構化數據的統一歸檔，實現以患者為中心的全景醫學影像數據集成。支持遠程醫療、移動醫療、互聯網醫院、醫聯體業務整合等多場景影像數據創新利用，實現跨區域影像設備及影像診斷專家的安全共享和高效協作。

3 功能設計

3.1 云調閱

云影像中心基于云計算實現區域內影像集中存儲、高性能影像處理、區域影像大數據分析、影像共享，支持區域內外大數據調閱及海量歷史數據快速查詢。提供全面支持標準多樣化的調閱接入方式，滿足多種不同場景的應用，影像調閱遵循WADO 等DICOM 3.0 協議標準[11]，電子報告支持HTTPS、FTPS 等文件傳輸協議。在用戶請求和確權后，提供統一的移動、縮放、播放和縮略圖等專業影像分析能力和規范化的電子報告。

3.2 云診斷

根據分級診療原則，采用“M ＋1 ＋N”架構設計（M家三甲合作醫院、1 個遠程會診診斷平臺、N 家區縣級或社區衛生醫院）[12]，形成“省市-區縣-街鎮”三級遠程影像醫療平臺，實現區域內檢查報告統一、疑難疾病會診、基層技能培訓；以當地人民醫院（或醫療資源較集中醫院）為中心，向下覆蓋所轄區域社區及鄉鎮衛生院，向上可對接省市級大型三甲醫院，見圖3。

圖3 遠程影像平臺框架圖

3.3 云膠片

通過云膠片功能，以符合DICOM 標準的方式將數量巨大的影像數據簡化為直觀、易把握的云膠片，進行存儲、瀏覽，實現影像信息無膠片化。在患者取影像報告時，根據患者實際需求打印傳輸云膠片，實現膠片按需打印，從而減少不必要的打印。同時，云膠片功能也優化了臨床閱片場景，臨床科室影像歸檔和通信系統（Picture Archiving and Communication System，PACS）終端調閱的云膠片是與放射診斷報告內容描述相一致的關鍵影像，有效減少大量數據傳輸，減輕網絡和服務器負載壓力，也減少了膠片派送等候時間，使得臨床科室在最短的時間內獲得檢查的全部結果，有效提高臨床診治效率[13]。

3.4 遠程影像診斷

通過遠程影像診斷功能實現了“拍片在基層，閱片在上級”的重要目標。基層醫療機構配備技師進行患者登記、影像拍片，影像自動上傳到云影像中心，由二級醫院影像診斷醫生完成閱片診斷和報告書寫，報告按影像診斷業務流程審核后，自動下發到基層醫院[14]。二級醫院疑難雜癥也可通過云影像中心申請市級醫院進行協助診斷，見圖4。

圖4 遠程影像診斷平臺

4 云影像中心建設及應用

上海市嘉定區根據《關于本市推進醫療聯合體建設和發展的實施意見》[15]文件精神，積極推進分級診療制度、促進優質醫療資源上下貫通，重點打造“上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院—嘉定緊密型醫聯體”，建立“一核兩翼七社區”的健康服務構架，即以上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院（以下簡稱瑞金醫院）為核心，以南翔醫院和安亭醫院為兩翼，覆蓋南翔鎮、馬陸鎮、嘉定工業區南區、新成路街道、安亭鎮、安亭鎮黃渡、外岡鎮7 個社區衛生服務中心為網底的服務架構，并明確了推進數字化醫院建設，建立影像、檢驗、會診等協同醫療服務中心等重點工作，嘉定區云影像中心在此背景下正式啟用。

嘉定云影像中心搭建全國首個獨立組網的5G 醫學影像領域商用試點，探索5G 醫療助力分級診療新路徑。云影像中心由遠程診斷中心和遠程會診中心兩部分組成，搭建三級影像診斷網絡（圖5）。即嘉定區下屬的13 家社區衛生服務中心不再配備影像診斷醫生，在患者檢查完成后實時上傳圖像和患者資料至云影像中心，由嘉定區3 所二級甲等醫院遠程完成影像診斷報告，并通過引入AI 技術，實現AI 輔助診療，提升診斷質效。影像會診中心則是以瑞金醫院（北部院區）為核心，對嘉定區內7 所二級醫療機構在影像診斷過程中遇到的疑難雜癥進行遠程會診，并形成會診報告，供會診發起醫生參考。同時，結合嘉定區對口支援的實際需求，遵照國家遠程醫療體建設要求，構建遠程幫扶云南省迪慶縣、云南省德欽縣、青海省久治縣等地的影像診斷網絡，提供影像診斷和會診服務，實現持續在線的對口援建。

圖5 嘉定區云影像中心構架

截至2022 年底，嘉定區云影像中心實現區域內160 萬人口全覆蓋，共完成遠程診斷和會診54 余萬例（圖6），日均產生診斷報告400 余份。嘉定區云影像中心的建立解決了區域內醫療資源配置不足、影像專業人員匱乏等問題，為實現“小病在社區、大病到醫院、康復回社區”的就醫格局提供基礎保障，讓嘉定區就診患者在醫學影像診斷方面獲得上級醫院同質化服務。目前，影像中心“嘉定模式”已成功推廣至貴州、安徽、福建等全國31 個省市地區，覆蓋各級醫院超過3000 家，服務人群近2 億。

圖6 嘉定區云影像中心數據上傳統計

新冠疫情期間，嘉定區通過區域內更新配備CT 設備，擴容增能，結合遠程影像診斷，減少醫務人員與發熱患者直接接觸，降低感染風險，助力社區衛生服務中心充分發揮網底救治功能。同時利用云端技術，通過5G 網絡將分級診療智慧服務平臺在最短的時間內接入醫療機構，幫助實現快速篩查，助力遠程醫療協同。在全國17 省1700 家醫療機構部署的150 余個診療協同平臺在抗疫期間正常運行，共計完成130 萬份遠程診斷，云端存儲2000 萬份病例，僅武漢大學中南醫院連接雷神山醫院和武漢市第七醫院就完成了1萬余例遠程診斷。

5 討論與總結

基于影像云的區域分級診斷新型服務模式的完整解決方案，使診斷中心和基層醫療機構“共用一套PACS”[16]，實現功能齊全、機制完善、數據高效流轉、互聯開放協同的多級診療影像服務，為進一步推廣復制區域影像分級診斷新型服務模式奠定了基礎。醫學影像區域共享，利用標準化的醫學信息技術，實現醫療機構影像共享和交換、互查互訪，促進區域影像資源的集約化管理和智能化管理。在促進分級診療方面，為合理、有序引導患者分流提供依據，減少需要進一步檢查的患者在社區的滯留，也為社區醫生提供優化的檢查方案，提高患者對社區醫生的依從性；在惠及百姓方面，縮短就醫時間、減少就醫成本，在社區即可享受二、三級醫院同質化服務，同時也有利于社區居民健康檔案的建立，加速我國基于影像云的區域影像分級診斷服務模式的發展，推進多級診療服務模式的標準化和規范化。

下一階段，在統一的數據中心和統一的影像資料庫構建的共享平臺基礎上，可以開展大數據挖掘和分析等，并依托影像數據庫和醫聯體網絡開展遠程培訓和重大前沿課題科研任務，為區域內臨床、教學、科研和管理提供有效支撐。同時結合AI 技術，建立新的神經網絡模型，開發影像智能報告系統，創建一個融合影像信息高效采集、影像云網深度融合、影像診斷智能實現、影像報告自動生成的技術平臺，為區域影像分級診斷服務新型模式提供技術支撐和保障，并提升AI 在醫學影像領域的應用與發展[17]。此外，可以與區域內全民健康信息平臺進行對接，促進區域內醫療信息化建設，為居民健康檔案的衛生健康信息平臺的建設與應用增添豐富的基礎資源，完善便民服務APP，向公眾提供多樣化、多維度的優質醫療衛生服務，建立區域影像數據服務目錄，實現健康醫療信息資源共享開放[18]。云影像中心的建設有效促進了各地互聯網醫療業務的開展，但尚未納入互聯網醫療服務監管系統，居民個人隱私保護、數據交換共享電子證照系統、信息安全認證系統建設尚需完善，開發新功能的同時，還需要加強信息安全工作[19]。