WEB双向DICOM传输在远程会诊中的应用

Abstract    This paper discussed the tele-transportation and application of the DICOM format medical images on WEB,and provided a new B/S structure mode of two-way tele-consultation between doctors,and expounded the technologies related to tele-consultation,such as PACS and HIS background connection based on HL7 back standard,tele SSL VPN technology,wireless application,lossless compression,multi-points consultation and logical isolation technology of virtual network.This application provides a new practical scheme for breaking through the limitation of intranet of medical service and full use of medical resource.
    　Key words    WEB；DICOM；PACS；tele-consultation
   　
摘要：  本文探讨DICOM格式的PACS图像在WEB上的远程传输应用，提出一种基于医生间的B/S构架远程双向会诊模式,并就与远程会诊相关的HIS与PACS的HL7后台关联技术、远程SSLVPN技术、无线应用技术、图像无损压缩、多点会诊应用以及虚拟网络隔离技术等做一阐述。WEB双向DICOM传输的应用，为医疗信息突破局域网限制、充分利用医疗资源，提供了一种新型技术方案。
    　关键词：  WEB；DICOM；PACS；远程会诊
    　随着通信和机技术的，特别是Internet的普及，WEB网站和IE浏览被广泛采用，使远程会诊在技术层面上有了很大的进步。本文论述的双向WEB模式PACS图像传输技术，是基于Internet之上、采用B/S模式、IE浏览技术，以DICOM格式图像在WEB上的远程传输。本项技术的应用，使参与会诊的各方医生真正做到双向信息交流，使沟通讨论成为可能，尤其对距离遥远或存在技术差异的地区与上级专家之间会诊更具实用价值。
    　1  国内外现状及设计思想
    　国外远程医疗系统的研究和应用主要集中在:(1)医疗信息集成与交换协议(如DICOM3、HL7等)［1］；(2)远程医疗保健信息服务系统结构［2］；(3)远程医疗环境中的智能图像管理技术［3］。国内远程会诊初期是基于两地医院间的应用，由于信息技术水平及视频通道等条件所限，会诊病人医疗信息的数字化准备工作费时费力，通常要建立专门的远程会诊室，并由管理部门预约时间才能进行点对点的远程会诊［4］。
    　国内有用DICOM网关在WWW网站上浏览PACS图像的报道［5］，但这种方式尚存在以下缺陷：(1)通过WEB获取的PACS图像不是DICOM格式，而是经过转换的GIF或JPEG格式，由于这类格式图像不能进行窗宽窗位的调整，达不到医生精确阅片的要求；(2)WEB浏览终端不具有上传DICOM格式图像的功能，会诊流程是单向的，无法实现基于医生间相互沟通而称之为真正意义上的远程会诊；(3)WEB使用Windows的IE浏览软件，IE是Internet网上最主要的不安全因素之一，所以通常的WEB远程会诊应用存在着安全隐患。
    　虽然IE存在某些缺陷，却较实用，其中最主要的原因是使用方便。WEB应用是B/S构架，客户端不需安装专门软件，只要能上网就可使用。医疗过程中的很多诊断都依赖于医学影像学的诊断结果［6］，我们认为，只要能解决在IE上浏览DICOM格式的PACS图像和信息安全问题，那么WEB模式的远程会诊就具有实际应用价值。
    　2  WEB模式远程会诊框架
   　 WEB对向远程会诊，见图1图1  WEB双向远程会诊示意图
   　 2.1  会诊中心  一般指数字化水平较高的二级以上医院，已经建立了HIS、PACS、LIS、CIS等信息系统，并建有1个会诊用WEB服务器。
    　2.2  局域网  会诊中心的各信息系统建在同一个局域网上，通过RJ-45网线或WIFI无线网络与中心的会诊专家相连。
    2.3  SSL VPN网关  保证在会诊中心和会诊各方，包括通过Internet联入的会诊双方或多方之间建立1个安全的信息通道。
   　 2.4  安全网关  在会诊中心局域网中建立虚拟网络空间，使不同的应用在逻辑隔离的空间中独立运行，某一空间中所有发生的信息不会影响到其他空间，从而保证会诊中心的各类应用互不干扰。
   　 3  WEB远程会诊模式的特点
    　3.1  双向互动  （1）下载：从WEB服务器中将病人的PACS图像和各种报告下载到远程会诊终端上，供会诊专家。这里要求IE具有浏览DICOM格式PACS图像的功能,具有实时窗位窗宽调整、放大缩小、拖移、旋转和测量CT值、距离、角度、形状等功能。（2）上传：从远程客户端的IE浏览器上，将具有DICOM格式的PACS图像或文字信息上传到WEB服务器，以便远程会诊专家下载会诊，要求IE具有读取病人资料功能。
   　 3.2  多点会诊  WEB服务模式可向多用户提供服务。一个病人可以通过WEB系统由多位专家参与会诊；同样，一位专家也可通过WEB为多个病人提供会诊服务。从而建立一个基于医患间灵活方便、多点互动的远程会诊平台。
    　4  技术方案
   　 4.1  WEB服务器  为保证安全性和高效率,会诊中心的HIS和PACS为相互独立的系统，各有自己的数据库。WEB服务器具有分别针对PACS和HIS的接口软件，将PACS图像等关联信息（STIDU_INSTANCE_UID）按照标准的信息交换HL7方式，组织成XML文档提交给HIS系统。同时，当HIS系统根据病人ID请求访问PACS时，完成相关病人的PACS图像的下载和显示。这样，会诊中心医生就可以方便地在HIS系统环境中获取病人的PACS资料，直接关联到WEB会诊的窗口，向远程的专家提供接入会诊的条件。
   　 4.2  专用控件  为保证会诊专家在IE上看到PACS图像是DICOM格式，我们开发了具有处理DICOM图像功能的OCX控件。当会诊专家通过SSL VPN首次接入WEB会诊系统时，IE会自动下载这个OCX控件，并插入IE浏览器。以后再次进行远程会诊，就可直接下载具有DICOM格式的PACS图像，并可作各种满足PACS医学诊断的调整操作。
    　4.3  图像的有损和无损压缩  为提高传输和会诊的效率，系统设计了通过小图标关联，提供分布式后台下载无损压缩的DICOM图像的方式。在速度相对较慢的网络条件下，首先提供高压缩比JPG小图标，单幅容量约30K左右，而同样的原始DICOM图像在500K～5M之间。用户可以首先浏览小图标初看图像，然后再根据需要选择下载浏览大图像。对彩色图像或者对精度要求不太高的图像，可以采用JPG2000有损压缩，最高压缩比可达1∶20甚至更高，但以保证诊断质量为前提。通过类似多种处理方式，提高了图像传输速度、降低了网络流量，从而保证了在低速带宽模式下的使用方便性与合理性。
   　 4.4  信道与带宽  WEB模式的远程会诊系统适用4类信道和带宽：有线局域网100M以上带宽，完全达到PACS传输要求；WIFI无线局域网54M带宽，传输1幅CT图像0.3s，CR图像1.3s；ADSL宽带网2M带宽,传输1幅CT图像4s，CR图像70s；CDMA1X无线网络：153.6K带宽，传输一幅CT图像12s，CR图像260s；CDMA1X信道属于窄带，实验证明CT图像传输速度在会诊可接受的范围内，但目前CR图像传输还不太理想，我们将进一步研究解决方法。其他信道，已可以满足WEB远程会诊的要求。
    　4.5  SSL VPN  SSL(secure sockets layer,安全套接层协议层) VPN(virtual private net,虚拟专用网)是最新VPN技术，其优点是：(1)移动用户使用标准浏览器，无需安装客户端程序，便可通过SSL VPN隧道远程接入内部网络；(2)只需维护中心节点的网关设备，客户端免维护，降低了部署和支持费用；(3)SSL VPN是基于应用层的VPN，在基于WEB的应用上更有优势；(4)提供细粒度访问控制，即可以对用户的权限、资源、服务、文件等控制得更加细致精确。
    　4.6  虚拟网络逻辑隔离  信息系统的正趋向多功能性，内部应用有HIS、PACS、LIS、CIS、OA办公系统，上Internet浏览也是必需的。为保证各应用信息系统的安全，我们引用虚拟网络概念，将各应用空间逻辑隔离（而不采取物理隔离方式），相互之间的信息不可交互，并对每个接入网络的终端外设接口（USB、软驱、光驱等）加以控制，既保障了网络安全的可靠性，又减少了投入成本。
    　5  讨论
   　  双向WEB远程会诊模式突破了医院局域网限制，医生离开医院后，不分时间地点，都能随时了解住院病人的情况并给予及时处理，提高了工作效率；用于远程会诊，在参与会诊医生之间建立起互动平台，双向交流意见，有利于对病情的深入了解和分析；在医疗条件较差的边远地区或基层，无论何时何地，只要网络通畅，就能将影像资料等病人信息迅速传输到会诊专家的电脑上，进而得到专家的指导性意见。WEB远程会诊模式的推广应用，为解决因技术力量不平衡带来的看病难问题，提供了一个良好的解决方案。
    　致  谢
    　本课题为上海市浦东新区信息化应用推进专项资金资助项目（编号：PKX2003-23）。
   　 
   　 1  Katehakis DG,Lelis P,Karabela E,et al.An environment for the creation of an integrated electronic health record in HYGEIA net,the regional health telematics network of crete ［C/OL］.http://www.ics.forth.gr/ICS/acti/cmihta/publications/papers/2000/tepr2000/tepr2000.html,Proc TEPR，2000：89-98.
    　2  Dimitios G,Sfakianakis KS,Tsiknakis M,et al.An infrastructure for integrated electronic health record services:the role of XML,(extensible markup language)［ J/OL］.http://www.jmir.org/2001/3/e7.Journal of Medical Internet Research,2001,3(1):e7.
    　3  Tsiknakia M,Cltronaki CE,Kapidakis S,et al.An integrated architecture for the provision of health telematic services based on digital library technologies.Int J Dig Libr,1997；3:257-277.
    　4  陈金雄.利用“军字一号”工程和PACS提高远程会诊水平.解放军医院管理杂志，2002;9(3):274-274.
   　 5  林天毅,段会龙,吕维雪.WWW和DICOM网关的实现.生物医学工程学杂志，1999;16(3):333-338.
    　6  冯天亮.基于Internet的远程会诊实时系统的设计与实现.机应用，1999;19（9）:38-40.