姚侃敏，陸勇，何萍，王文菁

1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院北院，上海201821；2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院，上海200025；3.上海申康醫(yī)院發(fā)展中心，上海 200041

基于區(qū)域醫(yī)療數(shù)據(jù)平臺的多病種影像特征庫的建設(shè)及應(yīng)用情況

姚侃敏1，陸勇2，何萍3，王文菁2

1.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院北院，上海201821；2.上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院，上海200025；3.上海申康醫(yī)院發(fā)展中心，上海 200041

本文介紹了在區(qū)域醫(yī)療數(shù)據(jù)平臺快速發(fā)展的大背景下，基于上海醫(yī)聯(lián)影像數(shù)據(jù)平臺的多病種影像特征庫的建設(shè)及應(yīng)用現(xiàn)狀，指出多病種影像特征庫的建設(shè)可提高住院醫(yī)師影像診斷水平和效率，對教學(xué)和科研有一定的幫助。

醫(yī)學(xué)影像；區(qū)域醫(yī)療數(shù)據(jù)平臺；多病種影像特征庫

0 前言

醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)主要來源于 X 線、CT、核磁共振、超聲、核醫(yī)學(xué)、內(nèi)窺鏡等設(shè)備。醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、規(guī)定保存時間長等特點。近年來，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)院診療工作越來越多地依賴現(xiàn)代化檢查結(jié)果。醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在臨床中的應(yīng)用，呈現(xiàn)兩大趨勢：① 醫(yī)學(xué)影像檢查的應(yīng)用越來越普遍 ；② 患者單次檢查所產(chǎn)生的影像數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長。以 CT 為例，從傳統(tǒng)的 4 排和 16 排，到最新的 32 排和 64 排，一次 CT 掃描檢查的數(shù)據(jù)量已經(jīng)能超過數(shù)百兆。同時，由于臨床診斷或研究需要，醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)通常需要保存長達數(shù)年甚至更長的時間[1]。隨著醫(yī)學(xué)影像存儲與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System，PACS）的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，各大醫(yī)院的各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)已激增至數(shù)十乃至數(shù)百TB。這個數(shù)量仍在加速增長，不久就可能突破PB級，對當前數(shù)據(jù)系統(tǒng)的存儲和數(shù)據(jù)讀寫能力提出了巨大挑戰(zhàn)。如何在醫(yī)療海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合臨床數(shù)據(jù)，對影像學(xué)方面的大數(shù)據(jù)進行挖掘，形成全面的診療輔助決策系統(tǒng)與知識庫，達到醫(yī)療教育、輔助決策和質(zhì)量管理的目標，從而提高醫(yī)療質(zhì)量和服務(wù)水平，已經(jīng)成為區(qū)域醫(yī)療建設(shè)亟待解決的問題。

1 國內(nèi)外區(qū)域影像數(shù)據(jù)平臺現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國較發(fā)達地區(qū)的大中型醫(yī)院已經(jīng)基本完成了醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、臨床信息系統(tǒng)（CIS）、臨床信息系統(tǒng)（LIS）、放射科信息系統(tǒng)（RIS）、影像存儲和通信系統(tǒng)（PACS）的建設(shè)，其中一些技術(shù)實力較強的醫(yī)院還實現(xiàn)了醫(yī)院內(nèi)部的HIS 與 RIS/PACS 的信息集成與共享[2-3]。近 10 年來，國內(nèi)的醫(yī)學(xué)影像信息系統(tǒng)的建設(shè)，經(jīng)歷了從局部到整體數(shù)字化，從 mini PACS 逐步到院級 PACS 系統(tǒng)，進而發(fā)展為區(qū)域影像共享中心的發(fā)展階段。目前我國三級醫(yī)院大多建有 PACS 系統(tǒng)，實現(xiàn)了影像數(shù)據(jù)的院內(nèi)統(tǒng)一存儲和調(diào)用，在北京、上海、江蘇等地還建成了多個區(qū)域影像共享中心，實現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)的影像共享和遠程診斷。

包括美國在內(nèi)的發(fā)達國家很早就已經(jīng)建成了符合 HIE醫(yī)療信息交互（Health Information Exchange）標準城市級別的互聯(lián)互通醫(yī)療信息平臺，完成了診療數(shù)據(jù)的共享，影像信息學(xué)的研究也逐漸轉(zhuǎn)向了大數(shù)據(jù)應(yīng)用。醫(yī)療影像設(shè)備的發(fā)展，以及醫(yī)院內(nèi)或是區(qū)域醫(yī)療聯(lián)合體的大量建成，造就了許多擁有海量影像大數(shù)據(jù)的平臺。

無論是醫(yī)生還是醫(yī)院管理者，對于區(qū)域醫(yī)療的海量影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用都充滿了期待。麥肯錫咨詢公司的相關(guān)報告顯示，截至到 2020 年，醫(yī)療數(shù)據(jù)將增至 35 ZB，相當于 2009 年數(shù)據(jù)量的 44倍。其中，影像數(shù)據(jù)增長最快。麥肯錫咨詢公司的報告同時指出醫(yī)療大數(shù)據(jù)的分析會為美國產(chǎn)生 3000 億美元的價值。影像大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和挖掘，無論從短期還是長期來看，勢必會提高醫(yī)療診斷水平并最終惠及百姓?；诖?，國內(nèi)的一部分有前瞻性的醫(yī)學(xué)專家和區(qū)域平臺管理者基于平臺技術(shù)在區(qū)域影像數(shù)據(jù)的應(yīng)用方面做出了嘗試。

2 上海區(qū)域影像數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)

上海大多數(shù)三級醫(yī)院以及部分二級醫(yī)院已完成了醫(yī)院信息化建設(shè)，并使用以病人為中心的第二代醫(yī)院臨床信息系統(tǒng)（HCIS），實現(xiàn)了臨床部分過程的信息化和數(shù)字化。通過 LIS、PACS 和 RIS 等，實現(xiàn)了檢驗數(shù)字化、影 像 數(shù)字 化 以 及 醫(yī) 技 數(shù) 字 化[4]。 醫(yī) 院 信 息 化 的 發(fā) 展 使 得醫(yī)院間臨床信息可進行共享，通過建立臨床信息共享系統(tǒng)可促進醫(yī)療機構(gòu)的 HCIS 建設(shè)。在上述背景下，2006年上海申康醫(yī)院發(fā)展中心，在借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合上海實際，提出了建立上海市級醫(yī)院臨床信息服務(wù)共享系統(tǒng)項目，即“醫(yī)聯(lián)工程”，借此推進醫(yī)院信息化建設(shè)，實現(xiàn)信息共享，從而合理控制醫(yī)療費用，提高醫(yī)療質(zhì)量和效率[5-9]。

經(jīng)過多期建設(shè)，目前該項目已經(jīng)覆蓋了全市 38家市級三級醫(yī)院。醫(yī)聯(lián)數(shù)據(jù)中心臨床診療數(shù)據(jù)采集情況如下：截至2013 年 2 月底，已為 3900 萬患者建立診療檔案庫，其中社保患者 1100 萬 ；可調(diào)閱的診療記錄達到了 2 億份，處方明細約 9.1 億條，病案約 360 萬份，各類檢驗檢查報告約 9500萬份。影像檢查數(shù)據(jù)已達到 1900 多萬人次，形成了日均約150 GB，總?cè)萘考s 120 TB 的區(qū)域影像數(shù)據(jù)中心[9-13]。

3 影像特征庫的建立

通過對醫(yī)聯(lián)影像數(shù)據(jù)平臺存儲數(shù)據(jù)進行分析，從中挖掘出符合疾病臨床診斷、有較強特征的病例，以建立區(qū)域醫(yī)療多病種影像特征庫。以上海申康醫(yī)院發(fā)展中心管理的覆蓋全市 29 家三級醫(yī)院的影像檢查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，囊含 X 光、CT、MRI、DSA、ECT、PET、SPECT、PET-CT、超聲、內(nèi)窺鏡等所有種類的檢查影像。據(jù)此建立的區(qū)域醫(yī)療多病種影像特征庫，主要供醫(yī)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院影像科及相關(guān)科室醫(yī)生進行影像診斷使用。

3.1 影像特征庫樣本采集

多病種影像特征庫目前包括7類疾病和1類檢查部位的影像特征樣本。7 類疾病包括：① 普通外科、消化內(nèi)科 ：結(jié)直腸癌、胃癌 ；② 心臟科、心臟外科 ：急性心肌梗塞、主動脈夾層 ；③ 神經(jīng)內(nèi)科 ：腦卒中（含腦梗塞、腦出血）；④ 骨科 ：骨肉瘤 ；⑤ 呼吸科、胸外科 ：肺癌 ；⑥ 兒科 ：母細胞瘤（含肺母、肝母、腎母、髓母、神經(jīng)母、膠質(zhì)）；⑦ 普外科 ：乳腺癌。一個檢查部位 ：冠脈 CT。

針對上述7類疾病，制定樣本采集符合規(guī)則，分別從PACS 中抽取至少 10000 例樣本，將符合規(guī)則的數(shù)據(jù)輸入到資料庫中 ；同時開放 PACS系統(tǒng)與資料庫之間的接口，在醫(yī)生完成影像診斷報告書寫的同時，將有價值的數(shù)據(jù)錄入到對應(yīng)的疾病分類中。

3.2 影像特征庫數(shù)據(jù)存儲

為了保證影像數(shù)據(jù)存儲的安全可靠，采用了更為科學(xué)的存儲技術(shù)方案，在建設(shè)之初就以PB級當量進行規(guī)劃，通過部署二級存儲機制，即在線庫和近線庫的方式來滿足數(shù)據(jù)存儲及共享調(diào)閱的需要。

3.3 影像特征庫系統(tǒng)部署

影像特征樣本資料庫可進行實時樣本資料擴充，在2014 年度 4 月份，樣本庫包括 7 個病種和 1 個檢查部位。這類特征影像在聯(lián)網(wǎng)前提下，可供其他院校和科研機構(gòu)使用。多病種影像特征庫系統(tǒng)部署圖，見圖1。

圖1 多病種影像特征庫部署圖

3.4 影像特征庫功能

基于 Web形式展示的影像特征庫系統(tǒng)包括樣本資料錄入模塊和樣本資料展示模塊，可以在特征庫界面上實現(xiàn)查詢展示、審核歸檔等一系列功能。樣本資料錄入模塊主要實現(xiàn)樣本素材資料的查詢、編輯、存檔；樣本資料展示模塊主要實現(xiàn)基于用戶下達的查詢條件，進行樣本資料的查詢、傳輸、展示。

3.5 影像特征庫的應(yīng)用

影像特征庫可提高住院醫(yī)師影像診斷水平和效率，并對教學(xué)和科研有一定的幫助，其應(yīng)用主要有以下幾個方面。

（1）應(yīng)用于輔助診斷 ：基于醫(yī)聯(lián)數(shù)據(jù)平臺的影像樣本能結(jié)合如患者體征、初步診斷、檢驗指標等數(shù)據(jù)與影像描述內(nèi)容進行大數(shù)據(jù)量分析，找出其中的規(guī)律，用于常見疾病的診斷，定期統(tǒng)計各家醫(yī)院影像診斷的陽性率，與臨床診斷的陽性率做比較，分析診斷效率。

（2）應(yīng)用于教學(xué) ：多病種影像特征庫提供了一種更為高效的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式。多病種影像特征庫通過具有典型代表意義的樣本影像，供醫(yī)聯(lián)聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院影像科及相關(guān)科室醫(yī)生進行影像診斷參考、學(xué)習(xí)使用，與衛(wèi)生部醫(yī)學(xué)影像專業(yè)住院醫(yī)師培訓(xùn)基本要求結(jié)合，其教學(xué)意義不同于一般基于醫(yī)院內(nèi) PACS的醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)軟件，具有樣本資料基數(shù)更為龐大、受教人群更為廣泛等優(yōu)勢。多病種影像特征庫可為醫(yī)生診斷提供以下 3 個方面的服務(wù) ：① 系統(tǒng)能對醫(yī)學(xué)影像進行紋理特征提取，并將統(tǒng)計法和結(jié)構(gòu)法有機結(jié)合，建立影像特征庫和與診斷報告相關(guān)聯(lián)的索引。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)為醫(yī)務(wù)工作者和居民提供醫(yī)學(xué)影像特征搜索服務(wù)；②根據(jù)用戶輸入的影像特征信息自動匹配特征庫中的索引記錄，找出相關(guān)的影像和診斷報告，為用戶提供建議和參考；③ 根據(jù)用戶提供的影像，自動匹配影像特征庫中的記錄，找出類似影像和診斷報告，為用戶提供建議和參考。

（3）應(yīng)用于科研 ：在多病種影像特征庫的基礎(chǔ)上實現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的分析，也能助力科研工作，從而引領(lǐng)區(qū)域衛(wèi)生信息化發(fā)展，為衛(wèi)生信息高新科技發(fā)展以及衛(wèi)生信息“十二五”發(fā)展奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

4 總結(jié)與展望

在數(shù)字化系統(tǒng)較為普及的美、日、韓等國，數(shù)字化軟讀片訓(xùn)練已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)生的必修課程，因此基于 PACS的影像特征資料庫，就成為穩(wěn)定、大容量、高速的教學(xué)平臺。通過實踐證明，利用影像特征庫可以節(jié)省 75%的影像醫(yī)學(xué)教學(xué)準備時間，將臨床學(xué)習(xí)效率提高 40%左右。與傳統(tǒng)型醫(yī)院相比，采用影像特征庫的醫(yī)療機構(gòu)影像專業(yè)住院醫(yī)師培訓(xùn)周期縮短了36個月，臨床學(xué)科住院醫(yī)師影像醫(yī)學(xué)考核分值提高了 7% ～16%，為實現(xiàn)臨床教學(xué)自主化以及臨床不同層次的教學(xué)提供有力后盾。

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Establishment and Application Situation of Image Feature Database for Multi-Diseases Based on Regional Medical Data Platform

YAO Kan-min1, LU Yong2, HE Ping3, WANG Wen-Jing2
1.North Yard of Ruijin Hospital Affiliated to School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 201821, China; 2.Ruijin Hospital Affiliated to School of Medicine, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200025, China; 3.Shanghai Shenkang Hospital Development Center, Shanghai 200041, China

This paper introduces the establishment and application situation of image feature database for multi-diseases, which was constructed based on the rapid development of regional medical data platform, and points out that the database not only can improve the eff i ciency and quality of diagnosis, but also is helpful for the development of teaching and research.

medical image; regional medical data platform; feature database

R319

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.08.022

1674-1633(2014)08-0073-03

2014-05-15

2014-06-19

上海市科學(xué)技術(shù)委員會專項課題（12511502402）。

陸勇，上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院醫(yī)務(wù)處處長。

通訊作者郵箱：ly10936@rjh．com．cn