李坤華 方正 何曉靜 郭大靜 鐘維佳 李傳明

圖像存檔和傳輸系統(tǒng)（picture archiving and communication system，PACS）是一種將醫(yī)學(xué)影像信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、后處理及顯示等數(shù)字化的復(fù)雜系統(tǒng)，相比膠片時(shí)代極大地方便了臨床工作和影像教學(xué)，但是傳統(tǒng)的PACS 因局限于醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)而限制其教學(xué)功能的進(jìn)一步發(fā)展。云PACS 將醫(yī)院數(shù)字影像文件存儲(chǔ)于云端，能將傳統(tǒng)的PACS 功能通過互聯(lián)網(wǎng)訪問實(shí)現(xiàn)，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，但目前云PACS主要是為影像科的臨床工作服務(wù)，國內(nèi)外對(duì)其教學(xué)功能開發(fā)尚處于探索階段。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)較傳統(tǒng)教學(xué)具有更加靈活、生動(dòng)、方便及快捷等眾多優(yōu)點(diǎn)，基于二者優(yōu)點(diǎn)開發(fā)云PACS 教學(xué)將為教師、學(xué)生提供充分共享互動(dòng)的平臺(tái)，是一種有望使傳統(tǒng)教學(xué)模式發(fā)生全新改變的重要先進(jìn)教學(xué)工具。本研究基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和云PACS 技術(shù)最新發(fā)展，在分析傳統(tǒng)PACS 教學(xué)和醫(yī)學(xué)影像學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)基礎(chǔ)上，探討設(shè)計(jì)和構(gòu)建云PACS 教學(xué)系統(tǒng)并分析其在醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，旨在為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)提供一種重要的新思路。

1 醫(yī)學(xué)影像學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是一種充分運(yùn)用多媒體和網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化教育技術(shù)來輔助教學(xué)、實(shí)習(xí)的工具，打破了傳統(tǒng)教學(xué)方式因時(shí)間空間的限制，增加教學(xué)實(shí)習(xí)信息量，有效地增強(qiáng)知識(shí)的傳遞效率，是影像診斷教學(xué)改革的重要途徑[1]。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)高速的發(fā)展以及智能手機(jī)的廣泛普及，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在醫(yī)學(xué)影像學(xué)方面使用最廣的就是各種醫(yī)學(xué)影像微信公眾平臺(tái)。這些網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)具有資源豐富、圖文并茂、獲取免費(fèi)、不受時(shí)間和地點(diǎn)限制等優(yōu)點(diǎn)，但是存在信息不完整僅有典型層面圖像以及無法對(duì)圖像進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整用以獲得更多有價(jià)值信息的缺點(diǎn)，此外公眾號(hào)掌握推送教學(xué)內(nèi)容的主動(dòng)權(quán)，不能適應(yīng)不同層次的教學(xué)需求，教學(xué)主動(dòng)性有待提高。

2 傳統(tǒng)PACS 教學(xué)

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療機(jī)構(gòu)的診療工作越來越依賴醫(yī)學(xué)影像學(xué)檢查，其在醫(yī)院所有診療活動(dòng)中占比超過20%，大醫(yī)院存儲(chǔ)的信息有80%來自于影像數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像管理方法（膠片、圖片、資料）不便查找和調(diào)閱，隨著醫(yī)學(xué)影像信息數(shù)字化時(shí)代的來臨，PACS 系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，打破了傳統(tǒng)膠片的工作模式，改變了影像科的工作和學(xué)習(xí)模式[2]，實(shí)現(xiàn)了各科室影像數(shù)據(jù)的歸檔、存儲(chǔ)和通信數(shù)字化，并通過授權(quán)的方式來為診療提供信息支持。在教學(xué)應(yīng)用方面，PACS 出現(xiàn)前，教師必須花費(fèi)大量時(shí)間查找和挑選膠片，選好膠片后在掃描儀進(jìn)行掃描，制作到幻燈片上，授課時(shí)圖像的對(duì)比度、亮度等不能再作調(diào)整。PACS 系統(tǒng)出現(xiàn)后，醫(yī)院內(nèi)部圖像全部數(shù)字化，講者只需確定講述內(nèi)容，提煉出檢索式，可快速找到相應(yīng)的全部結(jié)果，并且在閱片過程中可以根據(jù)不同要求做相應(yīng)的調(diào)整，比如需要觀察不同的組織結(jié)構(gòu)時(shí)可以手動(dòng)調(diào)整窗寬窗位，需要觀察細(xì)節(jié)時(shí)可以進(jìn)行局部放大處理等。和膠片時(shí)代相比，PACS 教學(xué)系統(tǒng)豐富了教學(xué)資源，更能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣[3]，有利于學(xué)生構(gòu)建立體解剖思維，有效提高學(xué)生基本閱片技能[4]，顯著改善教學(xué)效果。但是，傳統(tǒng)的PACS 只能在醫(yī)院局域網(wǎng)內(nèi)固定IP、固定區(qū)域內(nèi)訪問，PACS 教學(xué)只有在醫(yī)院影像科進(jìn)行，可利用時(shí)間空間明顯受限。此外，傳統(tǒng)PACS 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要高性能、大體積的硬件設(shè)備，不利于保存和維護(hù)。

3 云PACS 與云PACS 教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建及其應(yīng)用

3.1 云PACS 特點(diǎn)

云PACS 繼承了傳統(tǒng)PACS 以及互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)PACS 訪問的時(shí)間空間限制，同時(shí)具有靈活且易于使用的服務(wù)和易于共享的巨大優(yōu)勢[5]。不僅可以與CT、MR、CR、DR、DSA、超聲等影像設(shè)備單機(jī)配套使用，而且可以完成基于互聯(lián)網(wǎng)的醫(yī)學(xué)影像信息化應(yīng)用，極大促進(jìn)了影像數(shù)據(jù)的利用，支持遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程影像會(huì)診、影像教學(xué)、圖像檢索等服務(wù)，但目前云PACS 主要是為影像科的臨床工作服務(wù)，對(duì)其教學(xué)功能開發(fā)尚處于探索階段。因此基于醫(yī)學(xué)影像學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)和云PACS的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)建更加成熟的云PACS 教學(xué)系統(tǒng)，不僅可以滿足新形勢下建立和完善能容納海量信息的教學(xué)系統(tǒng)的迫切需求，還可以改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教師和學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)隨時(shí)隨地查閱患者的影像及診斷資料，實(shí)時(shí)進(jìn)行答疑溝通。教師可以從傳統(tǒng)的課堂授課中解脫出來，學(xué)生也可以通過云PACS 教學(xué)系統(tǒng)豐富和充實(shí)自主學(xué)習(xí)，從而增強(qiáng)影像學(xué)教學(xué)的主動(dòng)性、趣味性、創(chuàng)新性，有望顯著提高影像學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

3.2 云PACS 教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建

與傳統(tǒng)PACS 相比，云PACS 不僅僅是一個(gè)軟件，而是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)和客戶端程序等多個(gè)部分組成的復(fù)雜系統(tǒng)[6]。云PACS 教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)，首先要與PACS 開發(fā)公司和專業(yè)IT 技術(shù)人員協(xié)作，在服務(wù)器增設(shè)相關(guān)功能模塊，并開出專用的安全端口，為功能擴(kuò)展、上傳和下載資源做準(zhǔn)備。然后以云PACS 為基礎(chǔ)，擴(kuò)展構(gòu)建出多功能、多模塊、更完備的影像學(xué)教學(xué)系統(tǒng)。利用醫(yī)院海量的影像學(xué)資源，構(gòu)建出包含教材庫、病例庫、醫(yī)技庫、報(bào)告庫、考核庫、科研庫六大功能模塊的教學(xué)平臺(tái)，解決教學(xué)資源分散、圖像質(zhì)量不高、臨床實(shí)踐薄弱、考核方式單一和科研教學(xué)割離等問題，為醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)及后續(xù)的教學(xué)研究提供更全面的底層支撐。教材庫提供影像學(xué)教案、講稿、課件、微課及其他檔案的整合管理與儲(chǔ)存，從根本上解決影像學(xué)教學(xué)圖像陳舊、分辨率不足的問題。病例庫通過納入大量典型病例（符合教科書所述的典型影像學(xué)征象的病例）、疑難病例（部分符合或者缺乏典型征象的病例）、教學(xué)病例（經(jīng)證實(shí)被誤診及漏診的病例），使教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化、豐富化。醫(yī)技庫通過設(shè)置檢查技術(shù)展示平臺(tái)和后處理工作站操作平臺(tái)，使實(shí)習(xí)生和見習(xí)生直觀了解現(xiàn)有和最新的影像學(xué)檢查技術(shù)與圖像后處理技術(shù)，真實(shí)體驗(yàn)影像學(xué)技術(shù)的強(qiáng)大功能，有效地提高學(xué)生臨床實(shí)踐能力，提高學(xué)習(xí)興趣。報(bào)告庫通過設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告模板和模擬報(bào)告書寫平臺(tái)，提供符合教學(xué)規(guī)范的影像報(bào)告模板，實(shí)現(xiàn)影像科醫(yī)生工作流程的模擬，提高學(xué)生的臨床實(shí)踐能力。建立全面的試題庫是現(xiàn)代教學(xué)的必然趨勢，云PACS 考試庫以教材為依據(jù)，通過實(shí)現(xiàn)不同難度系數(shù)下的自動(dòng)出題、模擬考試、閱卷和分析評(píng)價(jià)，節(jié)省人力和時(shí)間成本。充分落實(shí)考、教分離，利于客觀評(píng)價(jià)教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)機(jī)考與評(píng)價(jià)，可節(jié)省出題、考試、閱卷、評(píng)價(jià)各個(gè)環(huán)節(jié)的人力、物力和時(shí)間成本，利于教研室統(tǒng)一管理。科研庫通過設(shè)置文獻(xiàn)閱讀，培訓(xùn)課程和科研指南標(biāo)書范文等模塊，開拓學(xué)生學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)學(xué)生科研創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探索動(dòng)力。云PACS 教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)踐建設(shè)，是一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)、不斷維護(hù)、更新和發(fā)展的過程。

3.3 云PACS 教學(xué)系統(tǒng)訪問

加入云技術(shù)的PACS 影像服務(wù)平臺(tái)，不僅具有低投入、強(qiáng)擴(kuò)展、強(qiáng)防護(hù)、全兼容等優(yōu)勢，還可以支持P 端、Wed 端、移動(dòng)端、支持IOS 及Android 系統(tǒng)訪問，任意終端隨時(shí)隨地存取影像[7]。影像信息傳至云端，允許教師、學(xué)生在院外（在異地或家中）同步閱片診斷、編寫報(bào)告和溝通交流，與傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式相比，云PACS 構(gòu)建可以為學(xué)生提供一種移動(dòng)學(xué)習(xí)模式，滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，填補(bǔ)課堂教學(xué)的空白。移動(dòng)學(xué)習(xí)具有Anyone（任何人）、Anywhere（任何地點(diǎn)）、Anytime（任何時(shí)間）、Anystyle（任何方式）4 A 特點(diǎn)，可以明顯提高學(xué)習(xí)效率。使用便攜式的移動(dòng)通信設(shè)備，能夠及時(shí)地生成來源于臨床工作的學(xué)習(xí)內(nèi)容，及時(shí)推送，隨時(shí)隨地請求資源，開展學(xué)習(xí)和交流。相對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)字化學(xué)習(xí)方式，它更具情境性、交互更快捷、獲取信息更高效的優(yōu)點(diǎn)。

3.4 云PACS 教學(xué)系統(tǒng)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)特點(diǎn)之一是需要使用大量圖片，教師制作課件需要收集、整理大量臨床病例的X 線、CT、MR、超聲、窺鏡、血管造影等圖片。云PACS 將服務(wù)器架設(shè)在云端，基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問，通過利用云PACS 系統(tǒng)強(qiáng)大的查詢功能，調(diào)用所需圖像更加方便，極大地縮短了課件的制作周期。新疆自治區(qū)人民醫(yī)院放射科運(yùn)用云PACS 教學(xué)后，教師可以在課堂在線進(jìn)行圖像調(diào)閱，圖像為DICOM 格式，包含了圖像所有信息，在課堂上可以自主進(jìn)行窗寬、窗位調(diào)節(jié)來顯示病變的細(xì)節(jié)，與傳統(tǒng)授課模式相比，云PACS 教學(xué)系統(tǒng)豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解，提升了教學(xué)水平，增強(qiáng)了教學(xué)效果[8]。課堂上教師還可以實(shí)時(shí)在線于云端上進(jìn)行教學(xué)圖片的三維處理，包括表面重建、曲面重建、最大密度投影等，對(duì)解剖結(jié)構(gòu)和病灶進(jìn)行立體化的顯示，利于顯示病變解剖定位和多角度形態(tài)，讓教學(xué)演示更加生動(dòng)形象，富有表現(xiàn)力和感染力，大大提高教學(xué)質(zhì)量[9]。云PACS 系統(tǒng)更可以顯著提高教學(xué)效率，使帶教老師備課過程簡化，把更多時(shí)間和精力集中在臨床工作和教學(xué)科研方面，致力于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)改革的研究。

3.5 云PACS 教學(xué)系統(tǒng)在學(xué)生自主學(xué)習(xí)中的應(yīng)用

學(xué)生自主學(xué)習(xí)是鞏固、復(fù)習(xí)所學(xué)理論的重要階段，也是對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行消化、實(shí)踐和再提高的重要環(huán)節(jié)。與其他學(xué)科授課不同，醫(yī)學(xué)影像學(xué)這門課程的主要教學(xué)方式是知識(shí)點(diǎn)以圖片呈現(xiàn)為主，其授課的主要目的是教授學(xué)生掌握各個(gè)系統(tǒng)常見疾病的影像診斷。課堂上，由于時(shí)間和空間的限制，供學(xué)生學(xué)習(xí)的圖像資料有限，傳統(tǒng)教學(xué)模式往往是應(yīng)用剪輯之后的圖像，從典型病例中精選幾幅圖片進(jìn)行講解，不能幫助學(xué)生對(duì)疾病復(fù)雜性、多樣性、動(dòng)態(tài)變化性進(jìn)行理解[10]。云PACS系統(tǒng)充分利用了互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，有效解決傳統(tǒng)多媒體教學(xué)的弊端，學(xué)生可直接在個(gè)人電腦上通過互聯(lián)網(wǎng)，隨時(shí)隨地獲取自己所需的任何醫(yī)學(xué)影像圖像，操作方便、簡捷又快速。應(yīng)用云PACS 教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)生可以在教材云、病例云、醫(yī)技云、考試云、實(shí)踐云、科研云六大功能模塊構(gòu)中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，做到課堂學(xué)習(xí)以外的查漏補(bǔ)缺，此外，學(xué)生還可以把感興趣的圖像用優(yōu)盤等設(shè)備導(dǎo)出，在自己的PC 機(jī)上鞏固復(fù)習(xí)。云PACS 教學(xué)系統(tǒng)還具有按照文字描述及診斷結(jié)果進(jìn)行檢索的功能，學(xué)生可快速檢索調(diào)取感興趣的病例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生積極學(xué)習(xí)，變被動(dòng)為主動(dòng)，可以更加全面地了解相關(guān)影像學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)自己的影像診斷思維。在自主學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生也提高了自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，通過網(wǎng)絡(luò)溝通平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的多向溝通，教學(xué)相長，大大提高教學(xué)質(zhì)量。對(duì)于介入手術(shù)，云PACS 教學(xué)系統(tǒng)管理人員還可以通過互聯(lián)網(wǎng)將在醫(yī)院進(jìn)行的手術(shù)過程直接傳到學(xué)校教室或者實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生實(shí)時(shí)觀看；醫(yī)生在醫(yī)院里利用網(wǎng)絡(luò)直接向?qū)W生講授，這樣不但大大提高了教學(xué)的實(shí)踐性和趣味性，而且在該過程中學(xué)生學(xué)習(xí)不受時(shí)間和空間限制。云PACS 教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以極大的促進(jìn)遠(yuǎn)程教育，對(duì)交通不便利、醫(yī)療條件較差地區(qū)的醫(yī)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程培訓(xùn)，提升基層醫(yī)院水平，促進(jìn)醫(yī)療衛(wèi)生工作重心下移和資源下沉，培養(yǎng)更多滿足臨床需求的現(xiàn)代化影像人才，提升基層服務(wù)能力，更好地實(shí)施分級(jí)診療和滿足群眾健康需求[11]。

3.6 云PACS 教學(xué)存在的問題

云PACS 教學(xué)除上述優(yōu)點(diǎn)以外，也帶來新問題，即如何保證患者信息的安全性與完整性[5，12]。目前采取的主要保護(hù)措施包括：首先，從技術(shù)層面采用安全套接層或傳輸層安全協(xié)議以保護(hù)信息安全，同時(shí)規(guī)定任何在線訪問須得到授權(quán)且經(jīng)過驗(yàn)證，數(shù)據(jù)中心本身必須位于安全隱秘的位置，配備24 小時(shí)監(jiān)控網(wǎng)，操作人員須得到授權(quán)方可進(jìn)入數(shù)據(jù)中心，與此同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份、實(shí)時(shí)時(shí)間點(diǎn)鏡像、遠(yuǎn)程容災(zāi)等處理；其次，從法律層面建立云提供商的監(jiān)管責(zé)任追究制度，因?yàn)樵芇ACS 數(shù)據(jù)保存在云提供商處，必須建立完善的制度，以保證未經(jīng)授權(quán)用戶無法訪問患者信息，一旦發(fā)生數(shù)據(jù)泄漏，應(yīng)依法追究信息源的責(zé)任。

4 總結(jié)

云PACS 教學(xué)系統(tǒng)是基于PACS 的模塊化教學(xué)資源庫作為影像學(xué)教學(xué)的底層資源，并充分利用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，有效克服了醫(yī)學(xué)影像學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)存在信息不完整、教學(xué)主動(dòng)性有待提高、傳統(tǒng)PACS 教學(xué)使用時(shí)間空間明顯受限且其硬件設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本較高等的弊端，通過增設(shè)教材云、病例云、醫(yī)技云、考試云、實(shí)踐云、科研云六大功能模塊構(gòu)建云PACS 教學(xué)系統(tǒng)，教師從傳統(tǒng)的課堂授課中解脫出來，簡化和改進(jìn)帶教老師備課過程，以豐富的教學(xué)內(nèi)容、靈活的教學(xué)方式，顯著提高教學(xué)效率，把更多時(shí)間和精力集中于教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)改革的研究，而且，學(xué)生也可以通過云PACS 教學(xué)系統(tǒng)豐富和充實(shí)自主學(xué)習(xí)，提高自己發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，通過網(wǎng)絡(luò)溝通平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的多向溝通，教學(xué)相長，大大提高教學(xué)質(zhì)量，此外還能促進(jìn)遠(yuǎn)程教育，對(duì)交通不便利、醫(yī)療條件較差地區(qū)的醫(yī)生通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程培訓(xùn)，提升基層醫(yī)院水平，促進(jìn)醫(yī)療衛(wèi)生工作重心下移和資源下沉?？傊?，云PACS 教學(xué)系統(tǒng)能在影像學(xué)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)知識(shí)性、趣味性、實(shí)用性的結(jié)合，有望大大提高醫(yī)學(xué)影像學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。在確保數(shù)據(jù)安全的前提下，以問題為中心、以病例為中心等多種教學(xué)指導(dǎo)理念可以在云PACS 教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用與實(shí)踐，相信未來云PACS 系統(tǒng)必將在醫(yī)學(xué)影像學(xué)臨床與教學(xué)工作中發(fā)揮愈來愈大的作用。