基于開源軟件構建區域性醫學影像中心的實踐

譚松 湯婷婷 陳明宇

摘要：基于開源軟件構建區域化數據中心，可為醫聯體單位提供低成本影像科會診實施方案，降低人力、物力成本，提高整體醫療質量。本文主要介紹利用開源資源構建中心PACS/RIS服務器，應用虛擬化技術把公共網絡轉換成虛擬局域網（保證通訊安全），將多家醫院的影像科數據匯集到影像中心服務器上，通過互聯網實現了遠程診斷。經過近1年的測試證明了該方案的安全性、實用性、穩定性，并且能夠滿足臨床、科研、教學的需求。

關鍵詞：開源軟件;影像中心;區域化

中圖分類號：TP393.09;R197.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.02.002

文章編號：1006-1959（2019）02-0005-03

大數據的特征就是數據的共享應用，是研究人類社會宏觀行為的規律，為每個“個體”提供盡可能好的服務。個性化的服務也是強調以人為本的醫學領域的發展目標和方向。醫學影像科作為醫療領域最易數據化、信息化、互聯網化的學科，也應該是在大數據應用的最前沿的醫學學科。商業版本的醫學影像服務平臺多，大多數是基于大數據云所構建的系統，按照今年浙江省物價局（全國第一個制定的省）給出的收費標準為每個病例20元，保存7年，可以納入醫保收費范圍，如果按照我院的患者量計算（中等規模）1天的費用大概為7000元，1年的費用大概是255萬余元，如此高昂的費用中還不包括影像科醫生的會診費。因此，應用于一個大型醫聯體內其成本代價非常高昂。醫學的本質就是服務于人，促進人類的身心健康。互聯網的發展歷程本質上也是一個資源共享、服務于人的過程。因此我們一直在構想利用互聯網上共享的開源資源建立一個開放、包容、安全、有效、低成本的醫學影像中心。

1 開源軟件

開源軟件（Open source software，OSS），即為公開源代碼的軟件，可以自由使用和發布。本著開源的自由精神，我們將使用的服務器不再是收費Windows系統，而是經過客觀評定后證明安全可信的Linux系統下開源的Ubuntu作為服務器系統。隨著開源軟件的發展壯大，目前可用的開源醫學影像軟件較多，但大部分都是構建在微軟的Windows系統上的，安裝相對簡單，但擴展性、自由度相對較低，由于是安裝在收費Windows操作系統之上，因此也不完全符合開源的精神，在經過多次測試和比對之后，我們決定運用對Linux系統兼容性、寬容度更好的Dcm4chee作為PACS服務器軟件，Oviyam作為網頁發布服務器軟件，應用虛擬的技術實現廣域網的局域網化，通過測試證明了本方案的性能可以滿足臨床、科研、教學等多方面的需求。

2 系統與軟、硬件的配置

2.1操作系統及硬件? 我們運用基于Gnome的64位Ubuntu作為操作系統，服務器硬件方面，具體配置CPU：英特爾至強E5-26300-2.30GHZ×12處理器;Graphics：Geforce GT-1050/PCIe/SSE2顯卡;Memory：金士頓DDR4 8G×2，16G內存條;Disk：主存儲硬盤為西部數據2 TB硬盤。為了保證數據的安全，我們同時配置了一臺離線備份服務器，其具體配置如下：CPU：英特爾酷睿i7-3770k-3.50GHZ×4處理器;Graphics：Geforce GT-650Ti顯卡;Memory：DDR3 8G×4=32G內存條;Disk：硬盤為英特爾120GB固態硬盤，存儲數據硬盤使用4塊希捷3T硬盤組成ZFS格式RAID-Z2（相當于RAID10）的文件系統，組合后的容量約5.5TB，運用Raid-Z2主要是考慮數據的安全和擴容的便捷[1]。

2.2 PACS系統? 我們使用的PACS系統為Dcm4chee[2]，采用開源的MySQL作為數據庫;應用服務模塊采用Java的開源應用軟件JBOSS;網頁服務模塊由JBOSS集成的tomcat 6構建，網頁瀏覽模塊采用Google的Chrome瀏覽器管理PACS。Dcm4che支持兼容幾乎所有數據工作站軟件，支持C-MOVE、C-GET、WADO三種方式的數據調用或瀏覽。

2.3網頁服務器? 使用Oviyam作為網頁服務器來調用Dcm4chee PACS服務器上的影像數據，工作站、手機及IPAD等可以通過該網頁服務器調閱影像數據[3]。

2.4遠程會診網絡的構建? 遠程會診構建最簡單的方法就是使用專線網絡，在廣域網上購買固定IP網域，其租用費用非常昂貴，10M帶寬的專網年租費大概2萬左右，其高價低速的缺點不利于PACS系統的實際構筑，因此決定使用VPN技術（虛擬專線）來構筑區域性虛擬局域網，所采用的硬件為蒲公英×5路由器（支持1G帶寬），每個分院配置一臺接入互聯網，通過簡單設置可以把每個分院的放射科虛擬在一個完整的局域網內，我院本部放射科作為影像中心，每個分院的數據均通過互聯網傳入本部中心服務器（相當于云端），每個分院通過工作站可以同在局域網內一樣共享調用影像中心的數據。同時可以單獨安裝一臺配置較高的Oviyam服務器，通過專門的軟硬件將其映射到互聯網，以供客戶端在任何時間任何地點自由的調閱影像中心的數據，筆者曾經在西班牙通過手機成功調閱我科圖像。只要在網絡速度正常的情況下仍可以快速、穩定的調閱數據。我科本部的互聯網帶寬為200M，每個分院的帶寬均為100M，通過近1年的測試使用，基本滿足臨床實際工作的需求[4]。

3 軟件安裝與調試

3.1 Ubuntu的安裝與調試? Ubuntu采用18.04.1 live-CD的發行版本，按簡單提示就可以完成安裝。安裝完成以后把所有軟件和系統內核升級到最新版本，然后安裝Google的Chrome瀏覽器，以便于對PACS服務器的維護[5]。備份服務器上通過Terminal終端配置ZFS文件系統，其指令為：sudo apt-get install zfsutils? 創建ZFS池：

類似RAID 1（鏡像）：sudo zpool create pool-×××（name） mirror /dev/sdc/dev/sdd（sd×，×為磁盤號）。

類似RAID 5（RAIDZ 1），所需磁盤數最好為3的倍數：sudo zpool create pool-×××（name），raidz 1 /dev/sdc/dev/sdd/dev/sde

類似RAID 6（RAIDZ 2），所需磁盤最好為4的倍數：sudo zpool create pool-×××（name），raidz 2 /dev/sdc/dev/sdd/dev/sde/dev/sdf

如果需要可隨時擴容，添加硬盤：sudo zpool create pool-×××（name）/dev/sd×（×為磁盤序號）。

3.2 Dcm4chee軟件的安裝與調式? 按照Dcm4chec需求依次安裝JDK、Mysql、JBOSS、Dcm4chee到Ubuntu系統內，特別注意為了防止內存溢出可以在終端用Vim編譯run.sh腳本文件，將Java程序分配的初始內存設置為maximum。

3.3 Oviyam軟件的安裝與調試? 下載Oviyam.war 軟件后，將該軟件包放在deploy目錄下，通過JBOSS服務器就可以直接調用Oviyam網頁。

3.4 CT、MR、DR、Oviyam與Dcm4chee的連接? 在CT、MR、DR、Oviyam的設置端填入Dcm4chee的AE Title、Host name、Port以及Retrieve Type的相應參數，在Dcm4chee設置中填好Oviyam的AE Title，Port和Host name的參數，測試連接成功后，就可以在客戶端工作站上運用chrome瀏覽器訪問Oviyam服務器采集數據了。

3.5工作站瀏覽圖像? Oviyam不支持微軟的IE瀏覽器，對Chrome的支持非常好，我們用任意接入虛擬局域網的電腦、手機通過Chrome瀏覽器輸入Oviyam服務器的網址就可以訪問PACS，譬如http：//192.168.1.10：8080/oviyam進入網站后輸入用戶名及密碼后可以在設備項管理所需參數，在調用圖像時可以像在C/S構筑的專用工作站上一樣調節窗寬、窗位、測量CT值、測量距離等操作，在移動設備上也可以完成相似的操作（圖1～圖4）。

4 應用情況

通過上述方法我們成功的構建了以我院本部為中心的影像診斷平臺，分院可以在10 min左右上傳1G左右Dicom格式的圖像到數據中心，而工作站由于使用的是壓縮后的JEPG圖像，可以在3～10 s調閱相應的圖像。經過近1年的測試，系統運行平穩，尚未發生數據丟失。由于是基于VPN構建的虛擬局域網，只要手動配置每臺工作站上的IP地址（與VPN路由器相同網段），無需配置網關，就可以實現虛擬局域網與外網的隔離從而提高整個系統的安全性，同時由于服務器使用的是Linux系統，目前尚未發生病毒入侵的安全事故。

5 總結

互聯網促使IT行業的快速發展，現代醫學影像學的發展和拓展借助于IT業的成長也得到迅猛的提升?；诨ヂ摼W的影像中心的逐漸普及是以后醫學影像信息技術的一個發展方向，構建成本也必將由高昂趨向于低廉，平民化影像中心的普及有利于醫療成本的降低，有利于貧困落后地區的醫療質量的提高。

基于開源軟件構建的區域性醫學影像中心的建成可以實現各個分院只需配備技術人員，而診斷醫生集中在影像中心、甚至任何地方任何時段辦公，這樣就可以明顯提高工作效率，節省人力、物力的開支，具有很高的社會效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]沈巖.一種Linux環境下優化ZFS同步寫性能的方法[J].高技術通訊，2015，25（2）：151-156.

[2]譚松.醫院自建影像存儲與傳輸系統實踐[J].醫學信息學雜志，2013，34（10）：28-30.

[3]Daniel Haak.A Survey of DICOM Viewer Software to Integrate Clinical Research and Medical Imaging[J].Journal of Digtal Imging，2016，29（2）：206-215.

[4]閆子熙.基于4G VPN的無線遠程監控系統[J].科技風，2018（11）：8-9.

[5]王亞軍.Ubuntu Linux 操作系統的維護技術[J].電腦知識與技術，2017，13（10）：245-246.

收稿日期：2018-11-20;修回日期：2018-12-14

編輯/成森