鄭西川胡彬吳允真胡順東

1 上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院 (上海 200233)

2 上海交通大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程專業(yè) (上海 200083)

國際醫(yī)學影像共享案例與區(qū)域醫(yī)療信息交換平臺建設探討

鄭西川1胡彬2吳允真1胡順東1

1 上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院 (上海 200233)

2 上海交通大學醫(yī)學院生物醫(yī)學工程專業(yè) (上海 200083)

醫(yī)學影像的共享交換對醫(yī)療質量提高具有重要作用。集成健康組織IHE頒發(fā)了一系列醫(yī)學文檔共享交換的技術規(guī)范，國際上一些基于IHE解決方案的影像信息共享項目正在開發(fā)或已經實現。從技術架構角度理解典型案例，對我國區(qū)域醫(yī)療影像信息交換平臺建設十分重要。本文介紹了國際上典型影像信息共享案例和遇到的問題，重點對其技術架構進行了討論。由于醫(yī)學影像由于其數據量大傳輸復雜，在廣域網交換共享面臨巨大的機遇和挑戰(zhàn)，基于IHE XDS/XDS-I的分布式醫(yī)學影像信息交換是區(qū)域醫(yī)療信息交換技術的方向，個人健康檔案提供了個人對影像文檔的直接控制，是醫(yī)學影像信息共享重要手段。

區(qū)域醫(yī)療信息交換 醫(yī)學影像 IHE XDS/XDS-I 技術架構

Abstract:The sharing of radiologic images is essential for delivering high-quality care. IHE has developed a small group of pro fi les relevant to the exchange of medical documents. Several projects already make use of these IHE solutions or are under development,understanding higher-level work fl ows of these projects and how these affect daily practice is important. The research community is concomitantly developing solutions that solve image exchange issues but that might also be encountered in the general population. The personal health record is a more recent development that may provide consumers with direct control over the process of sharing images electronically with their healthcare providers.

Key words:regional medical documents sharing projects, medical image, IHE XDS/XDS-I, technical architecture

近年來，隨著醫(yī)療衛(wèi)生體制改革的深入，區(qū)域醫(yī)療信息交換共享在國內外受到了普遍關注，國內各地紛紛出臺了相應的建設項目和計劃方案。國際上一些基于IHE解決方案的項目已經或者正在進行中，從技術架構上理解這些項目對我國區(qū)域醫(yī)療信息共享交換有重要意義。本文介紹的典型醫(yī)學影像區(qū)域共享項目，IHE XDS/XDS-I技術規(guī)范都起了非常重要的作用。這些項目建設反映了醫(yī)學影像區(qū)域共享交換至少要解決二個層次的課題：(1)醫(yī)療信息共享相關的配套政策以及調控機制；(2)技術架構及其面臨的挑戰(zhàn)。我們重點在技術架構上對國際典型區(qū)域醫(yī)療影像交換共享項目進行分析探討，提供一個可供我國區(qū)域醫(yī)療信息交換項目建設參考的技術解決方案。

1 美國醫(yī)學影像區(qū)域交換網絡

1.1 典型的醫(yī)學影像區(qū)域共享項目

美國二個非常相似的網絡信息共享項目：費城健康信息交換項目(PHIE：the Philadelphia Health Information Exchange)和新澤西州健康信息交換項目(NJHIE：the New Jersey Health Information Exchange)是比較典型的區(qū)域醫(yī)學影像項目。這兩個項目技術架構相似，由同一家公司(HxTechnologies公司，費城)負責建設。其顯著特征是100%兼容IHE跨企業(yè)集成技術規(guī)范(包括：XDS，PIX-PDQ，XCA，跨企業(yè)用戶認證XUA，審計追蹤與節(jié)點認證ATNA以及病人隱私基本保護BPPC等規(guī)范，見表一)。正在建設的NJHIE項目是兩個網絡信息交換項目新建的項目，其目標是解決州內所有病人的醫(yī)療質量和病人安全問題，盡管該項目強調放射醫(yī)生和臨床醫(yī)生病人醫(yī)學影像的臨床應用，項目也考慮了進一步對醫(yī)學影像診療成本管理問題。PHIE項目最初由國家衛(wèi)生研究所(the National Institutes of Health)授權建設，其目標是不同醫(yī)療機構(例如：賓夕法尼亞大學與費城兒童醫(yī)院)儀器設備共享，同時允許其他醫(yī)院醫(yī)生聯機訪問轉診病人的影像資料。這個項目目前正朝著消費方付費模型遷移，以進一步擴展應用面降低運行成本。該項目使轉診病人醫(yī)生更加注意病人最近的影像檢查結果，允許放射科檢查人員能更方便地訪問以前的類似病例信息，從而達到減少醫(yī)療缺陷的目的。

表1 HIE組件與IHE規(guī)范對應關系

1.2 技術架構分析

絕大多數區(qū)域健康信息共享都采用以下三種網絡模型。一是大集中數據中心模型，要求所有參與信息共享的醫(yī)療機構把要進行共享的信息傳到數據中心，集中對所有參與者提供信息交換共享服務。二是分布式模型，要共享的數據信息保持在原發(fā)生單位，中心只向參與共享的醫(yī)療機構集中提供數據協(xié)同交換服務。三是混合模型，結合了前兩種模型的特點。對于小型醫(yī)療機構，由于缺乏IT設施保留其數據信息將數據提交給數據中心，以一個節(jié)點的形式參與信息共享，而大型醫(yī)療機構其診療數據信息保存在本地，進行分布式信息共享。由于醫(yī)學影像數據量大，為了避免中心存儲巨大的存儲投資以及對網絡帶寬的要求，應避免采用大集中數據中心方式，而盡量采用分布或混合模式。PHIE和NJHIE項目均采用分布式架構，同時它們在架構上也預留了“大”的歸檔節(jié)點接入的可能性，特別是從數據存儲和服務的連續(xù)性角度，在分布式系統(tǒng)出現問題時，允許主要影像數據以集中“大”數據節(jié)點方式接入支持應用連續(xù)運行。

除網絡拓撲結構外，為了協(xié)同參與醫(yī)療機構進行數據共享交換，平臺需要提供一系列基本的信息服務。這些服務包括：跨機構病人主索引，以連接不同電子病歷系統(tǒng)或不同醫(yī)療信息系統(tǒng)病人標識；醫(yī)療記錄定位服務，用于跟蹤醫(yī)療記錄的具體位置以及不同醫(yī)療機構數據特征(元數據)；數據歸檔服務，提供數據存儲和數據中心到終端用戶之間的數據服務；審計機制；互聯網門戶，提供用戶訪問界面，形成以病人為中心長期的醫(yī)療健康記錄。PHIE和NJHIE項目采用分布式模型，具有病人主索引、記錄定位服務、審計認證機制以及web門戶服務等功能，同時還有歸檔備份機制。需要說明的是，其網絡平臺100%兼容IHE。平臺的每一組件都對應了IHE跨機構集成規(guī)范的一個或多個IHE角色(見表1)。

圖1 PHIE與NJHIE項目示意圖，基于IHE規(guī)范區(qū)域醫(yī)療影像信息交換應用技術架構

圖1是美國PHIE和NJHIE項目的技術架構示意圖。該項目中PACS/RIS數據共享遵循IHE XDS規(guī)范。使用IHE XDS作為區(qū)域醫(yī)學影像信息交換的基礎，從長遠角度看，具有兩個無可比擬的優(yōu)點：一是網絡平臺能支持任意格式醫(yī)學文檔的交換，不但支持XDS-I所描述的DICOM醫(yī)學影像文件，也支持諸如CDA、CCD及各種實驗室結果特殊文檔格式文件。二是IHE兼容架構允許與IHE XDS兼容應用程序(PACS、RIS、電子病歷系統(tǒng)等等)有機集成，而不論是那個廠商研制開發(fā)的。盡管IHE XDS規(guī)范推出時間不長，全球已經有100多個IT供應商通過了IHE 聯接測試，顯示了其作為XDS文檔源與XDS調用者的互連能力。隨著健康信息對IHE兼容需求的進一步增加，各種應用程序對病人信息跨地區(qū)共享，醫(yī)療文檔交換的費用將大量地花費在應用集成上，兼容IHE XDS的應用系統(tǒng)將具有很大的優(yōu)勢。

2 加拿大醫(yī)學影像數據共享：Health Infoway

目前，加拿大正在開發(fā)全國性的可互操作的電子健康檔案平臺。通過該平臺，可向加全國所有居民提供安全可靠的個人健康關鍵事件醫(yī)療記錄，這些記錄能在任何時間、任意地點以電子形式通過授權提供給醫(yī)療機構或醫(yī)生，以便使其提供高質量的醫(yī)療服務。加拿大HER方案目的是向醫(yī)療機構提供跨地域、跨系統(tǒng)的病人連續(xù)的健康信息共享基礎平臺，系統(tǒng)的建設過程中建立了全國性的組織：加拿大Health Infoway，以主導該項目的開發(fā)與應用。

病人診斷檢查結果包括醫(yī)學影像、報告、關鍵影像標注等等，是組成病人健康記錄的核心組成部分。加拿大6%的醫(yī)療機構位于農村，床位數都少于100張，盡管這些醫(yī)療機構提供診斷影像服務，但大部分機構缺少放射醫(yī)生，一些特殊檢查服務及相關醫(yī)生集中于地區(qū)少數幾個醫(yī)療機構及城市的醫(yī)療機構，這限制了放射影像檢查咨詢的普及應用，導致了醫(yī)療成本的居高不下。加拿大衛(wèi)生健康病人在醫(yī)院之間的轉院并不多見，因為醫(yī)生難以訪問其他醫(yī)院的影像診斷結果，病人轉院往往導致重復進行影像診斷過程，大約這種情況發(fā)生的概率是7%-20%。這明顯導致了成本上升及醫(yī)療資源的浪費，同時也影響了病人的醫(yī)療安全。Infoway項目的目標是實現病人所有診療數據的“無縫”共享，也就是醫(yī)療機構能夠發(fā)現、檢索及顯示病人以前任何時間在任意診療信息系統(tǒng)的數據信息，對于醫(yī)學影像診斷，它至少包括了兩個關鍵的業(yè)務需求：(1)要求具有從任意聯網的PACS系統(tǒng)或其他臨床信息系統(tǒng)發(fā)現病人完整數據的能力；(2)對病人報告、關鍵影像等的安全保密訪問，要求任意醫(yī)學文檔在請求發(fā)出5秒后能得到響應結果，對廣域網來說，其網絡帶寬至少應達到1Mbps。

加拿大醫(yī)學信息共享技術方案以全國范圍內企業(yè)級醫(yī)療信息系統(tǒng)建設為基礎。醫(yī)學影像信息建立了區(qū)域的醫(yī)學影像診斷共享池(Diagnostic Image Repository:DI-r)，共享池存儲了病人的醫(yī)學影像結果，同時對沒有PACS系統(tǒng)的醫(yī)療機構提供共享PACS應用服務。實際上，DI-r是一種中心存儲集中架構，它支持：(1)病人醫(yī)學影像的長期存儲；(2)通過DICOM、HL7與XDS-I規(guī)范實現PACS與RIS系統(tǒng)的集成；(3)借助于IHE XDS-I事務實現EHR 組件之間的互操作；(4)通過IHE XDS-I事務操作、DICOM協(xié)議及WADO實現EHR使用者對信息的訪問。圖2表示了加拿大Infoway項目DI-r的概念架構示意圖，全加拿大由19個DI-r組成，其中5個已實現運行，12個正在開發(fā)實現中，其余2個正在規(guī)劃中。這些DI-r中若干由單一的供應商承建，其余一些集成了多廠商的RIS和PACS系統(tǒng)，這種情況下，采用IHE XDS-I標準實現影像無縫共享目的。DI-r之間的數據共享也采用了IHE XDS-I標準。IHE XDS-I用于RIS與PACS之間的數據共享，實際應用中DI-r與其他DI-r之間的角色是變化的，大部分情況下，DI-r作為影像信息源角色。這種場景下，本地PACS系統(tǒng)利用DICOM協(xié)議在病人檢查完成15分鐘后“推送”影像文件到DI-r，該DI-r建立一組目錄并向XDS-I存儲池發(fā)布文件，隨后在XDS注冊庫進行注冊。某些情況下，數據文檔緩沖池和注冊數據庫是特定的影像文件庫，集成在共享池DI-r中。另外一些情況下，緩沖池與注冊庫不是特定的影像文檔庫，獨立于DI-r應用之外。

圖2 加拿大Health Infoway項目 DI-r概念技術架構示意圖

為了實現5秒內信息訪問顯示的要求，該項目采用了多項技術方案，包括：(1)流文件技術。項目中每一DI-r都具有分布式存儲醫(yī)學影像的能力，為方便共享，采用了廣域網Internet影像訪問協(xié)議及流文件傳輸技術。允許任何用戶按需直接訪問集中存儲在文件共享池中的醫(yī)學影像，這種解決方案目前局限是允許私有程序訪問，對多廠商應用程序訪問有局限性。目前加拿大正在考慮使用DICOM JPEG 2000 廣域網傳輸協(xié)議(JPIP)作為解決這一問題的方案。(2)內容傳輸技術。網絡帶寬的限制使Internet多影像大數據對象信息傳輸存在較大問題，隨著醫(yī)學成像技術越來越精密，影像傳輸數據量巨增，為了解決這一矛盾，在項目平臺中封裝了應用服務及基于內容數據傳輸，目的是需要共享的數據能夠離需要共享的應用更“近”。主要技術方案是在應用端建立數據緩沖區(qū)，由工作流引擎管理相關數據的傳輸觸發(fā)時機以及數據的傳輸階段，例如在病人入院登記、出院結算或者轉科時提前將該病人的信息傳輸到緩沖區(qū)。(3)安全保密架構。加拿大開發(fā)了信息安全保密網絡架構，允許組成病人電子健康檔案EHR的RIS/PACS/HIS系統(tǒng)數據訪問，確保了跨域系統(tǒng)數據服務的一致性，降低了不同廠商信息系統(tǒng)開發(fā)和應用的成本。實際使用中該架構正在實施中，考慮兼容IHE信息集成規(guī)范，如：ATNA及XUA作為信息分發(fā)的標準。加拿大計劃到2010年底通過EHR能實現95%的診斷影像無縫集成共享。由于其診斷影像文檔共享池的開發(fā)實現、共享PACS系統(tǒng)的進展以及IHE XDS-I集成規(guī)范的應用，授權醫(yī)生跨醫(yī)療機構在廣域網共享病人醫(yī)學診斷影像技術上式可以實現的。

3 討論

個人健康檔案(PHR: Personal Health Records)是區(qū)域醫(yī)療信息共享的重要手段。個人健康檔案是用戶管理和保存自己健康信息的手段，近年來受到重視，它提供了健康信息交換共享的理想方法，能為病人帶來許多好處并直接受到病人自己的控制。理想情況下，病人可建立自己PHR的保護密碼，在就診過程中，可通過授權將自己的PHR導入到本地的電子健康檔案EHR中，在不同醫(yī)院的就診醫(yī)療中，借助于Internet廣域網，病人的PHR信息應當是容易獲得的，并且受病人自己的控制，醫(yī)學影像是PHR信息組成的重要部分。無論病人的心理還是技術方面PHR都有許多工作要做，目前國內許多電子健康檔案工程比較關注病人的文本信息，內容包括門診處方、醫(yī)療檢驗等信息，一般以上傳方式存儲在數據中心，盡管醫(yī)學影像是病人健康檔案的重要部分，但目前幾乎沒有成功實現醫(yī)學影像共享的相關案例。目前需要對PHRs進行拓展，使其內容包括醫(yī)學影像部分。由于醫(yī)學影像涉及用戶授權，使用者之間需要建立復雜的信任關系，其管理機制比文本信息管理更加困難，更具挑戰(zhàn)性?；诨ヂ摼WWEB技術的信息共享交換正在改變著我們周圍的世界，醫(yī)學影像信息共享特別是XDS-I技術規(guī)范的出現使廣域網Internet影像信息傳遞變?yōu)榭赡?。與此同時，醫(yī)學信息者需要從目前比較混亂的環(huán)境中開發(fā)適宜的基于先進技術的健康信息交換共享解決方案，在方案的技術架構建設上，需要重點考慮：(1)應當從“邏輯”架構上而不是“物理”架構上理解XDS技術規(guī)范；(2)基于XDS-I規(guī)范的醫(yī)學影像共享交換，XDS-I描述了DICOM影像對象文件在點對點的連接申請傳輸方式，從技術上解決了特定PACS系統(tǒng)之間影像交換的方法，并不能解決影像文檔的備份、保密驗證等一系列問題，仍需要輔助其他技術予以實現；(3)虛擬化存儲是影像信息共享交換項目常用的存儲技術。

DICOM在廣域網影像共享交換中將逐步淘汰，盡管DICOM使用標準的internet機制，理論上適用于內部網絡和廣域網，但在廣域網開發(fā)中仍有許多獨有的特點，廣域網中點對點關系的建立顯得特別重要。在應用XDS的廣域網應用域內借助于DICOM實現醫(yī)學影像共享，每一個影像文檔源或消耗者必須具有唯一的名字，必須知道對應的文檔源(提供者)和文檔消費者的唯一地址。這樣增加了文檔提供者和消耗者管理的管理工作量，人們期望通過應用XDS技術架構來實現。DICOM應用在Internet環(huán)境下要求Internet網絡地址是靜態(tài)可直接訪問的，而現代Internet網絡中動態(tài)地址分配技術使DICOM的應用存在新問題。DICOM協(xié)議作為企業(yè)內部影像傳輸標準難以適應企業(yè)之間的影像傳輸，廣域網之間的影像傳輸與共享采用分布式XDS-I技術架構，WADO作為DICOM標準在Internet的實現提供了臨床醫(yī)生直接多點訪問分布式醫(yī)學影像的技術手段。它是一個廣域網環(huán)境下相對成熟的影像信息共享傳輸技術方案。

需要注意的是，美國及加拿大等國所提的健康檔案(EHR)內容與目前我國健康檔案內容不同，這些國家所提健康檔案，更多的是指臨床醫(yī)療信息，而我國則包括了大量公共衛(wèi)生信息。雖然各自對電子健康檔案的界定和理解上有所差異，但都以提高人群整體健康水平為目的，提高個人衛(wèi)生保健為目標，通過整合各類衛(wèi)生服務信息，提高信息的服務和利用水平，服務公共衛(wèi)生和醫(yī)療服務活動。在醫(yī)學影像信息共享交換上，都面臨同樣的挑戰(zhàn)，這些國家區(qū)域醫(yī)療信息交換平臺的建設在技術架構上提供了可以借鑒的經驗。

4 結論

隨著國家醫(yī)療體制改革的不斷深化，我國各級政府不斷加大區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)的投入，推動區(qū)域性醫(yī)療協(xié)同服務，創(chuàng)新協(xié)同醫(yī)療服務模式。醫(yī)學影像信息交換的關鍵是解決不同醫(yī)療信息系統(tǒng)廣域網大數據對象信息共享交換問題，基于 IHE XDS/XDS-I的區(qū)域影像信息共享交換以醫(yī)療文檔為核心，實現了區(qū)域醫(yī)療文檔的注冊、發(fā)布和瀏覽使用，解決了醫(yī)學影像在區(qū)域內的共享交換問題，同時能夠實現電子健康檔案的信息集成，國外區(qū)域醫(yī)學影像共享技術架構為我國建設區(qū)域性電子健康檔案記錄交換共享系統(tǒng)提供了有益的借鑒和指導。由于XDS/XDS-I技術框架采用分布式存儲和集中式文檔索引架構，能夠優(yōu)化網絡帶寬的使用，節(jié)省存儲空間，緩解系統(tǒng)應用瓶頸。從技術架構上，基于XDS/XDS-I的區(qū)域醫(yī)療影像信息共享方案明顯優(yōu)于集中數據中心的PACS共享方案，中心化的PACS采用集中存儲和發(fā)布影像方式達到共享交換目的，需要各醫(yī)療機構信息系統(tǒng)把醫(yī)學影像發(fā)送到數據中心，數據中心提供整個區(qū)域影像注冊、發(fā)布和提取服務，要求數據中心具有超大容量、高性能的存儲設備，和高數據吞吐量的網絡帶寬和服務器設備，而且中心化的PACS架構自我封閉，擴展困難，與電子健康檔案信息集成也存在較大問題。

我國區(qū)域醫(yī)療水平差異和醫(yī)療資源分布極不平衡，醫(yī)療機構信息化建設時缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和沒有數字醫(yī)療(影像網絡) 系統(tǒng)支持,各醫(yī)療機構就醫(yī)病人的診治資料信息不能共享并進行交換,往往重復檢查,增加了病人就醫(yī)負擔和身體傷害,并造成醫(yī)療資源的浪費。因此,有必要建設電子健康檔案的醫(yī)療信息共享交換項目,解決關鍵技術難題。在項目規(guī)劃建設中，也要注意防止相關公司出于商業(yè)考慮，大包大攬，以企業(yè)級醫(yī)療機構內部影像信息系統(tǒng)建設來解決區(qū)域醫(yī)學影像交換共享交換以及由此帶來的新問題。

[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] Siegel EL, Channin DS. Integrating the healthcare enterprise: a primer. I. Introduction. Radio Graphics 2001;21(5):1339-1341.

[3] Hacklander T, Martin J,Kleber K. An open source framework for modification and communication of DICOM objects. Radio Graphics 2005;25(6):1709-1725

[4] Fetzer DT, West OC. The HIPAA privacy rule and protected health information: implications in research involving DICOM image databases. Acad Radiol 2008;15(3):390-395.

[5] Ratib,0,Swiernik,M,McCoy,J.M. From PACS to Integrated EMR [J],Computerized Medical Imaging and Graphics,2003,27(2-3):207-215

[6] Noumeir R. Achieving Real Interoperability with Integrating Healthcare Enterprise Process [M],2005 International Hospital Information Technology Forum and Chinese Hospital Information Network Conference,223-231,July,2005,Beijing

[7] 鄭西川,秦環(huán)龍,張建國等. PACS電子病歷遠程臨床信息共享平臺研究[J]，醫(yī)療衛(wèi)生裝備,28(3):39-41,2007

[8] 鄭西川,秦環(huán)龍,張建國. 跨醫(yī)院患者臨床信息數據訪問方案的實現[J]，醫(yī)療衛(wèi)生裝備,28(7): 41-43,2007

[9] Heitmann KU，Schweiger R，Dudeck J．Discharge and referra1 data exchange using globa1 standards the SCIPHOX project in Germany[J]．Int J Med Inf，2003 70， 195—203．

[10] 鄭西川,吳允真,夏新. IHE XDS與影像區(qū)域共享相關問題研究[J]，醫(yī)療衛(wèi)生裝備,30(7) ,2009:48-50

[11] 鄭西川,胡燕峰，吳允真等. 應用IHE XDS技術建立患者電子健康檔案系統(tǒng)實踐[J]，醫(yī)療衛(wèi)生裝備,30(5),2009:44-45

[12] 鄭西川，吳允真，胡彬. 區(qū)域醫(yī)療醫(yī)學影像信息共享方案與面臨的挑戰(zhàn)[J]，中國醫(yī)療器械信息,15(10),2009:57-61

Several International Medical Image Sharing Projects and Construction of Regional Medical information Exchange Platform

ZHENG Xi-chuan1HU Bin2WU Yun-zhen1HU Shun-dong1
1 Shanghai 6th people’s Hospital ,Shanghai JiaoTong University (Shanghai 200233)
2 Medical College of Shanghai Jiaotong University (Shanghai 200083)

1006-6586(2010)03-0028-06

TP391

A

2010-01-23

鄭西川，高級工程師，碩士生導師