區域PACS的邏輯架構與信息共享功能設計

李廣莉

(承德石油高等專科學校 計算機與信息工程系，河北 承德 067000)

隨著醫學技術和信息化技術的不斷發展，目前醫院中的各種影像學檢查已經越來越多地實現了數字化。但由于醫院之間的影像信息資源不能共享，病人難免會出現重復檢查等問題，因此，應用數字化影像管理方式來解決這些問題已經成為當務之急。區域 PACS(醫學影像存儲與傳輸系統)作為區域醫療臨床信息共享系統的核心組成部分，已經成為區域醫療機構之間進行信息共享的主要解決方案。

目前PACS系統的主要實現兩個目標。一是實現區域醫學影像分享，即患者在任何一家接入PACS的醫療機構進行檢查時，能隨時獲得自己當前和過去檢查的影像、診斷報告、診斷意見以及其他相關信息。二是要統籌解決社區PACS系統的應用，在提高社區醫療機構診斷準確性的同時提高診斷醫生的水平。本文作者作為河北省高校科學技術研究項目《區域 PACS(醫學影像存儲與傳輸系統)的研究與設計》的主要參與人員，在研究中負責系統的邏輯架構設計與信息共享功能設計，現對相關研究成果闡述如下。

1 區域 PACS的技術路線

通過對承德醫學院附屬醫院中PACS系統的調研，本研究根據本地情況仔細梳理需求，并充分遵循相關規范，采用先進性與成熟性兼備的技術方案，同時兼顧未來的行業發展趨勢，提出如下技術路線：

1)采用松耦合的面向服務技術架構(SOA-Service-Oriented Architecture)，保證系統的靈活性、可擴展性和可維護性；

2)遵循IHE XDS、國內公共衛生行業準化指南、XML、Web Service、SOAP等行業和軟件標準，保證數據信息之間的互聯互通；

3)結合醫療機構意見制定需求，確保正確理解醫學影像應用的業務要求，進行充分的系統測試，確保結果處理的正確性；

4)確保界面設計的易用性和方便性；

5)使用成熟的技術方案，保證系統的穩定性和可靠性；

6)注重系統安全性，能提供多種安全檢查手段，確保數據不丟失，不被截獲和篡改，系統不被非法侵入。

2 區域PACS的邏輯架構設計

本研究的邏輯結構如圖1所示。主要由業務代理層、數據流管理層、數據存儲管理層和擴展應用層四個層次組成。

2.1 業務代理層

業務代理層位于各個PACS系統內部數據庫和數據中心之間，是數據上行和下行的接口，在邏輯上隔離各個PACS與中心系統，是PACS之間溝通的橋梁。業務代理層通過設在醫院的前置機將PACS系統用戶的提交數據或訪問請求上報給數據中心，并將操作結果或響應返回給用戶，同時還能從數據庫及外部數據源中獲取數據中心所需的業務數據。由于各醫療機構的影像系統相對獨立，因此，在建立業務代理層時不能過多地涉及臨床醫療業務，而是通過前置機實現醫院內部影像信息的轉換與傳輸，同時前置機通過廣域網實現區域PACS與數據中心服務器的連接。

2.2 數據流管理層

數據流管理層與業務代理層直接進行交流。基于Web Service實現兩個模塊間的交流，負責接收發送數據、解析消息和主要業務流程中相關服務的實現。

數據管理層在邏輯上可再劃分為文檔注冊、文檔查詢、文檔存儲、文檔調閱等四個部分。文檔注冊模塊負責保存每份醫學影像的元數據信息；文檔查詢模塊為使用者提供查詢服務，并通過HIS接口或網關與患者信息保持一致；文檔存儲負責保存每份醫學影像的實際內容并以Web資源的方式為用戶提供訪問；圖像調閱負責保存圖像實際內容并為外部訪問者提供WADO圖像獲取服務。

2.3 存儲管理層

存儲管理層提供數據存儲和數據管理兩方面的功能。其中,數據存儲部分根據數據類型的不同而使用相應的存儲方式, 使用關系型數據庫存儲結構性數據, 使用文件方式存儲非結構性的影像、單據、視頻等數據。數據管理的主要功能是對數據庫進行分區、備份、恢復以及擴展性設計等操作。

2.4 擴展應用層

擴展應用層主要包括數據挖掘和門戶展現等功能。數據挖掘是指利用軟件和數據庫技術對所有數據進行深度的分析和擴展，并生成分析主題，讓用戶動態地、深入地掌握分析結果。門戶展現是指將某些數據信息發布到不同地域、不同機構的門戶網站和終端上。

3 區域 PACS的信息共享功能設計

區域影像管理系統主要包含兩大業務功能：影像共享、影像診斷質控；以及為了支持上述兩大業務功能的基本功能。系統主要功能如圖2所示：

其中，系統中最為重要的信息共享功能如下：

3.1 文檔注冊服務

其主要功能為存儲患者檢查的影像、報告等數據，并記錄其在數據庫中的存儲位置或ID；將各個PACS提交的元數據信息進行收集和管理，為日后的檢索和查詢提供基礎。

其中，區域PACS中心端的文檔注冊服務模塊為每個共享文檔建立中心端索引并提供查詢服務；區域PACS共享平臺通過唯一標識為個人、醫療衛生人員、醫療衛生機構、醫療衛生術語等實體提供注冊管理服務。針對不同實體形成相應的注冊庫(如個人注冊庫、醫療衛生機構注冊庫等)，每個注冊庫都有一個內部的不公開標識符，并具有多個標識符問題的能力，以便管理和解決單個實體。

3.2 文檔存儲服務

在本研究中區域PACS的文檔存儲服務是一系列服務的總和，包括：患者基本信息存儲庫、患者全局ID存儲庫、DICOM影像存儲庫、DICOM SR結構化報告存儲庫、數據管理存儲庫。

區域PACS共享平臺下各醫療機構通過文檔存儲服務模塊實現文檔調閱服務，另外文檔存儲服務也可以按照健康檔案的數據模型將共享數據解封裝為健康檔案，為其他醫療機構和社會公眾提供健康檔案查詢。

3.3 文檔查詢服務

文檔查詢服務會根據用戶提供的檢索條件，返回患者的影像、報告、申請單等的信息列表(包含文檔UID、數據存儲倉庫ID及文檔URI信息)。

聯網的各個PACS將查詢請求發送到數據中心的文檔查詢服務系統，文檔查詢服務系統在中心數據庫中查找需要查詢的信息是否存在以及具體位置，如在數據中心數據庫中查找到，就將結果反饋給相應的PACS，如果查詢信息位于各個PACS內部，則將查詢請求傳遞給PACS的數據交換服務模塊。

3.4 影像獲取服務

當調閱查詢的醫療機構要下載醫學影像文件時，影像獲取服務時將通過WADO協議提供下載服務。該服務根據醫療機構中的安全訪問節點提供的檢索條件，通過索引ID將存儲倉庫中的患者的影像、報告、申請單等實體等存儲池中的文檔數據返回(基于DICOM WADO規范)。

3.5 患者身份索引服務

在實際的診療過程中，醫院都會為患者建立唯一性的標識。但現實中各個醫院都會采用不盡相同的解決方案，而區域PACS則要求各醫療機構在個人身份上必須具有統一的身份機制，唯有如此才能實現區域范圍內各醫療機構業務聯動，實現信息共享或業務協同，這是區域 醫學影像存儲與傳輸系統建設的最為基本性的任務。在本研究中采用了醫療信息系統集成(IHE)的解決方案，其針對不同醫院病人唯一標識給出了如圖3的解決方法。

IHE解決方案的基本思路是：設置PIM管理中心，此中心集中了不同醫院對病人的唯一標識集合，患者到醫院就診時，不同醫院首先需要登陸PIM管理中心查看是否該患者已經PIM管理中心登記，如果有，就采用原來原來登記的唯一標識符；如果沒有，就由醫院重新分配一個唯一標識符，并且通知PIM管理中心更新注冊的唯一標識符。

4 展望

在本項目的后續研究中，希望隨著區域 PACS 廣泛建設覆蓋，將WIFI網絡、“ 4G”或者更為先進的“ 5G”的無線通訊技術融合到區域 PACS的建設中來；另外，運用云計算技術建立區域 PACS云數據處理中心，基于云計算的區域 PACS，其服務器不再只處理各種影像數據，還將是一個后臺計算能力強大的，并可以通過移動設備終端連接的信息系統，未來將可以通過手機等移動終端實現在計算機上同樣的操作，讓區域PACS覆蓋有限局域網、無線局域網、無線廣域網等多種網絡形式，并具有PC客戶端、Web端、移動客戶端等多種訪問形式，實現真正的信息化。