医学影像云服务平台基础架构研究与实践

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1、南方医科大学2005级博士学位论文医学影像云服务平台基础架构研究与实践ResearchandPracticeofMedicalImagingCloudServicesPlatform课题来源：广州市科技计翊](200523一D0421、2010J—D00061)专业名称学位申请人生物医学工程李彭军指导教师陈光杰教授答辩委员会主席答辩委员会成员张雪林教授陈素教授陆璐教授郭文明教授余学飞教授论文评阅人陈素教授余学飞教授冯前进教授2011年3月30日广州博士学位论文医学影像云服务平台基础架构研究与实践

2、博士研究生：李彭军指导老师：陈光杰教授摘要医学影像技术在近十多年来取得了突飞猛进的发展。新技术、新设备不断涌现。320排螺旋CT、超高场强磁共振、分子影像、功能影像、多模态融合成像等技术大大丰富了医生的诊断手段，提高了疾病的诊断效果，但是同时也带来了一定的问题：1)高端影像设备价格昂贵，动辄数百万到数千万元，很多医院简单地将设备档次作为体现医疗水平的标准，竞相引进高端设备，导致医疗成本居高不下；2)医学影像设备一次扫描能产生数百至数千幅图像，病人带走的胶片只包含其中极少一部分图像，且无法进行参数

3、调节和三维、动态显示，诊断价值大打折扣。病人转院时，医生多会以此为由要求病人重新检查，不必要的重复检查进一步加重了居民的医疗负担；3)X线机、超声等影像设备在小医院已有很高的普及率，沿海发达地区部分乡镇医院甚至引进了64排CT以上的先进影像设备，但是却缺乏优秀的影像诊断医生，设备的利用率低；4)基层医疗机构严重缺乏资金、设备、技术和人才。人们有病都往大医院挤，导致了大医院“人满为患”、基层医院“门可罗雀"。这种医疗资源不均衡的现状是造成“看病难、看病贵”的重要原因。5)影像诊断难度大，需要诊断医

4、生有雄厚的基础知识和丰富的阅片经验，不断涌现的新技术新设备对影像诊断教学提出了更高的要求。医学院校传统的教学手段和教学设备远远满足不了不断扩大的招生规模的需求；6)影像设备产生的海量图像资料需要长期保存，国内医院普遍缺乏远程容灾和备份的措施，一旦发生火灾、地震、海啸等自然灾害，可能导致资料完全丢失，造成不可弥补的损失。通过网络技术实现区域内医疗资源的共享与医疗过程的协同，是均衡医疗资中文摘要源、解决“看病难、看病贵"问题的重要手段。远程影像协作诊断具有临床价值高、诊断难度大、基层医院迫切需要、D

5、ICOM标准稳定成熟、通过共享与协作可大幅度降低医疗费用等特点，是区域医疗协作中最具临床价值的应用。因此，构建区域化的医学影像服务平台，开展医学影像远程会诊、影像转诊、虚拟影像专科、远程教学、远程灾备、影像代存、典型病例查询、图像内容检索等服务，实现区域内影像设备及影像诊断专家的充分共享和高效协作，对于均衡医疗资源、提高基层医院诊疗水平、提高影像设备的使用效率、提高医疗服务质量、降低医疗费用具有重要的意义。构建区域医学影像服务平台，开展远程影像协作应用是一项庞大的系统工程，采用传统建设全院PAC

6、S的技术手段构建大规模的区域医学影像服务平台面临着巨大挑战：1)建设费用高。PACS医学影像的数据量远远大于HIS、LIS等其它医疗系统的数据量，一个大型三甲医院每年PACS图片数据量高达数TB到数十TB。区域内的医学影像数据量将达到PB(1024TB)以上级别。区域医学影像服务平台需要提供远程灾备和影像代存等服务，因此需要考虑区域内的全部影像数据量。采用传统FCSAN(光纤存储区域网络)构建PB级容量的存储系统，建设费用极高：2)性能和扩展能力不足。即便是性能和稳定性最好的FCSAN，其传输带

7、宽和处理能力也难以满足PB级海量数据的处理和传输要求。同时，增加存储设备时，整个应用系统的目录结构一致性难以保证。目前市场上虽然已出现存储虚拟化产品，可以将多台存储设备虚拟化成一个统一的存储池，解决存储架构的一致性和动态扩展问题，但是出于市场考虑和技术限制，厂商一般都只支持自有存储产品的虚拟化，难以实现不同厂商设备的兼容：3)可用性受限。全院PACS常用“在线—近线一离线"三级存储模式。最近的在线图像数据存放在性能高的FCSAN中，稍久一点的近线图像存放在性能稍差的IPSAN或NAS存储设备中，

8、超过一定时限的图像则离线存储到光盘库或磁带库中。这种方式的好处是可以节省成本，保证医疗诊断应用的性能，但Ⅱ博士学位论文是整个系统的可用性受到限制，离线图像数据难以实时获取；4)缺乏一体化的应用软件。目前构建区域PACS系统在技术上大多是采用全院PACS系统的架构，但是这种架构只适合高速、稳定、安全的园区网络环境。在带宽受限、稳定性差、受防火墙阻断的公网环境下，难以满足应用需求。另外，区域医学影像协作中最重要的应用——医学影像远程会诊，目前还基本采用“点对点”的模式，缺乏一体化、跨平台、高可用的医