远程放射学介绍

转自http://www.imaging-nsmc.com.cn/telmedicine/tel.htm
什么叫远程放射学？
    远程放射学（teleradiology）是指运用数字化成像技术、计算机及网络技术将一个局部的医学图像及医学资料通过网络传输到远距离的另一个地方显示或摄片，从而作出诊断或会诊，是远程医学的一个重要组成部分。国际互联网的迅猛发展和普及无疑加快了其发展步伐，并使之迅速被人们所认识、熟知和利用。
远程放射学的发展史：
远程放射学已经经过二十多年的研究、发展和临床试验。远程放射系统最初的研究主要集中在商用电视系统的运用上，一些发明家幻想能用商用电视系统显示X线胶片以期实现远程医疗的梦想，先后用525线电视及945线高清晰电视作显示，用同轴电缆，超高频无线电波（300－3000MHz），微波连线（2－40GHz），视频压缩及载波通讯和卫星连线等技术传送图像，结果发现商用电视摄影系统提供的模拟信号图像不如传统的X线片的细节丰富，难以满足诊断的需要。
进入本世纪70年代后，随着计算机技术的迅猛发展，导致了以CT为代表（包括US、DSA、MR等）的数字成像技术的产生和迅速发展。80年代初一些专家首先将电视视频信号数字化技术应用于远程放射系统，最初试验的数字化影像为512×512×8bits，传输的速率为9600bits/s,虽然影像还不如传统的X线片，传输速率也较慢，但却为远程放射系统的数字化传送迈出了至关重要的一步。至80年代后期，采用激光读取系统胶片的数字化程度已可达到4090×4090×12bits,DS－3系统传输率可达44.736Mbits/s，技术上已能满足系统的基本需要。尤其是CR(computed radiography)系统的开发成功，作为能代替普通X线胶片成像的一种数字化成像技术，使放射科内实现全面的数字化管理成为可能，为远程放射学的发展打下坚实的基础。仅10年来随着数字化技术、计算机及网络技术的进一步发展，远程放射技术正逐步趋向成熟和完善。
远程放射学的实施：
对于远程放射学的实施，包括四个部分：图像的采集、图像的存贮和处理、图像的传送、图像显示及会诊。
1、  图像采集、存贮和处理：
远程放射学的图像采集、存贮和处理，与PACS是相互渗透、融合和贯通的，远程放射学在未来可能会成为PACS的一部分。远程放射学的基础是图像的数字化， 一些最新的高档医学图像设备本身已经与计算机结合在一起，而且往往必须由内含的微处理器进行信息处理，如X－CT、MRI和DSA。如果需要把病人的检查结果存储在电子病历数据库中，只需从设备接口上传出图像数据。
目前使用的医学图像设备中大部分还处于非数字化状态，甚至有些还不是可由电子屏幕显示的视频信息，而仅仅是以肉眼观察的光学仪器，这就必须通过一定的手段来采集和换，使之成为计算机能接受和处理的数字图像信息。借助医用电视摄像管以及医用CCD和采集卡是一种图像采集手段。根据不同图像对分辨率、黑白或彩色、静态或动态等的不同要求，选择适合的摄像头和采集卡。对于已有的X射线照片、CT、MRI扫描断层胶片可用扫描仪或数字相机来录入图像，扫描时采用高分辨率、透射（UTA Transmissive）、12Bit灰度的方式来扫描。对于一些相关的组织病理学标本、照片、人体外貌可用数字相机摄取。
PACS的图像存贮技术可为远程放射学所用，远程放射学可直接从PACS的图像数据库里迅速调出图像。一般来说，使用较多的或刚刚产生的图像应存于前台存贮器中，不常使用或过期的图像应将其归档并存于光盘中。医学图像应按一定的方式存贮在病人数据库中，存贮前可作分类、编排、索引、文字说明或其他形式的再处理，以便于图像的检索或用作教学资料。使用光盘塔或光盘库的优点在于可以同时管理多张光盘，不需更换即可同时进行检索。图像的存贮还应有不同的格式（如bmp、pict、gif、tif等），以便于图像的传输和交流。
由于远程放射学是将图像通过网络传送给对方，因此对图像的压缩是至关重要的。因为图像的压缩技术不仅大大减少了存贮空间，同时也明显地缩短了图像传送时间。压缩算法有多种，分无损型数据压缩和有损型数据压缩。无损压缩指压缩后的数据经解压缩还原后得到的数据与原始数据完全相同，但无损压缩的压缩率不高，充其量是1/2；而有损压缩后的数据经解压缩后还原得到的数据与原始数据不完全相同，但只要所损失的信息不影响医学研究和临床诊断，应该是允许的。目前公认的图像压缩标准有JPEG（joint photographic expert group,联合图片专家组）和MPEG（moving picture expert group,运动图像专家组），它们分别适用于静止图像和运动图像的压缩编码。医学图像大多为静止图像，应根据JPEG标准实施压缩。JPEG不仅可以压缩数字化X线图像，而且适用于CT、MRI、DSA及超声等一切灰度图像及真彩色图像的压缩。JPEG可以达到10∶1以上的压缩比例, 大大节约了存贮空间，并可节约90％的图像传输时间（例如，压缩前的图像传输约需50分钟，压缩后约仅需5分钟），极大地方便了远程放射学和远程医疗。JEPG压缩方式虽是有损压缩，压缩图像解码还原后的质量与压缩前比一般都没有可见的变化，即压缩图像与原图像的质量差异一般都在可以忽略的范围。JPEG的另一特点是它极易用于PACS。
2、图像的传输：
近年来，随着远程通讯技术的进展，特别是高速度传递、压缩影像的实现，已能够通过下述任一途径快速发送大容量的图像：PSTN（公共交换电话网）、综合业务服务网(Integrated Services Digital Network，ISDN)、ATM（异步传输模式）、国际互联网(Internet)或卫星。图像传递方式有两种,一是静止或非同步的图像，二是动态或同步的图像，也可两者兼有。放射学所需图像的传输依赖于电讯事业。由于我国幅员辽阔，医疗资源分配不平衡，城市之间、城镇之间的电信基础设施水平差别很大。因此，今后相当一段时间内将会并存三种档次的远程放射系统。
(1)、PSTN（公共交换电话网）
为低速、窄带远程放射系统，它是以PSTN为基础，多媒体PC机为平台，再配以摄像头和调制解调器来实现的，其传输速率取决于MODEM的速率，投资少，通信费用也不高，特别适合县和乡镇医院与省地等上级医院进行远程放射学会诊。但由于传输速度慢，特别是语音与图像同时传输时，语音失真或欠清晰，仅适于CT、MRI、静态超声图像及X线片等中低分辨率影像的远程会诊。
（2）、ISDN（综合业务数据网)
    ISDN（一线通）能够通过一对电话线为用户提供多种综合业务，包括电话、数据、传真、图像、可视电话等多种业务，给用户带来了许多方便。ISDN之所以被称为“综合服务”，是因为ISDN在一根电话线上可以提供两个同时进行的语音或数据通讯。这两个同时进行的连接可以是数据，语音，视频或传真中的任意两种。最多有八个不同的设备可以同时接在同一根线路上供使用。与传统的模拟电话线相比，ISDN的数据传输是全数字化的。ISDN不是一个简单的点对点的通信解决方案（像专线那样），而在于你可以和接入ISDN网的任何ISDN设备进行通讯。所有的这些设备形成了一个大的网，它们之间可以相互进行通讯而不管对方是在本地还是在国外。
最常用的ISDN服务，基本速率ISDN(BRI)在一根线路上提供两个64K的信道和一条16Kb/s D信道，当两个64k信道被捆绑为一个信道时，就可以128K的速率连接，是最快的模拟调制解调器的2倍，通过压缩，速率可以达到250K。新兴的宽带ISDN(B-ISDN)的传输速率将达到前所未有的2Mb/s。
随着我国邮电事业的迅猛发展，ISDN从1996年底在全国8个主要城市试点起，到现在已迅速在全国普及起来。以ISDN为基础的远程放射系统，特别适合中心城市之间或中等城市与中心城市间的远程放射会诊。如工作站采用高分辨率的监视器，加之ISDN的传输速率较快，使您能在几分钟内接收和发送几兆的数据。所以，这类系统除了对CT、MRI等影像的远程会诊外，还包含大部分部位的X线片的远程会诊及动态超声心动图及CT心血管图像的会诊。
   （3）、ATM（异步传输模式）
ATM（异步转移模式）是一种新型传输、复用、交换技术,是一种以信元为单位应用于网络主干的高速联网技术。与其它接入方式相比，它提供了高速、宽带、具有QOS保证的服务，支持语音、图像、数据的实时传输，从而克服了电路交换带宽利用率低，分组交换延长的缺点。ATM能提供51-622Mbps的传输带宽，并可扩充至几个Gbps的超高速率，从而满足了用户对宽带传输信息的需求，为实现语音、视像和数据等信息在网络中的高度集成化提供了一个简化、统一的网络结构。如此高的带宽足可包含远程医学应用的所有领域。异地专家实时指导远在ATM接口另一端的外科医师进行手术，实时指导远地超声医师进行超声心动图检查等，如同座在该医师旁边一样。由于成本高，目前我国实现ATM的城市较少，继 北 京、 上 海、 广 东 等 地 之 后，最近重庆市电信局日前与德国西门子公司签约，携手共建ＡＴＭ宽带通信网。这是在西南地区首家兴建的宽带综合业务网。因此，只有在中心大城市城域网内的医院才有条件开展这种全面的远程医疗。
   （4）、图像显示及会诊
    图像的显示主要通过与网络相连的显示终端，1024×1024或2048×2048的显示模式即可达到诊断效果。会诊时，如病情允许，可先将病历、实验室检查等文字资料和CT、MRI等静态图像传送给远方专家，让对方先了解病情，这样既节约了会诊时间，减少了长途电话费用，又可使远方专家对所会诊的病例做到胸有成竹。会诊时利用远程会诊软件，通过摄像镜头将双方专家的情况都显示在双方的显示器上，从而进行“面对面”的交谈，并可同时传输医学图像及各种病理资料，在实时电子白板上进行文字交流。在传送的图像上双方可对感兴趣的病灶共同进行探讨，并可随时加以文字注解或箭头符号，使双方进行“手把手”讨论。以ISDN为基础的远程系统还可进行动态的CT心血管图像、动态超声心动图会诊。以ATM为基础的远程系统,对现场进行的手术或检查有现场直播的时效性。
  远程放射学的优点：
     中国地幅辽阔，人口众多，医疗水平发展不平衡，三级医院基本分布在大、中城市，高、精、尖的医疗设备也多分布这些城市。边远地区的病人，由于当地的医疗条件比较落后，危重、疑难病人往往要被送到上级医院进行专家会诊，结果是造成基层医院病人纷纷流入市级医院，加重了市级医院的负担，造成床位紧张，而基层床位闲置，造成医疗资源分布不均和浪费。此外，到远地就诊的交通费、家属陪同费用、住院医疗费等给病人增加了经济上的负担。路途的颠簸也给病人本已脆弱的病体造成了伤害，而许多没有条件到大医院就诊的病人则耽误了诊疗，给病人和家属造成了身心上的痛苦。即使在大城市，病人也可能需要异地专家的诊疗指导。远程医疗会诊在医学专家和病人之间建立起全新的联系，使病人在原地、原医院即可接受远地专家的会诊及其指导下的治疗与护理，从而节约医生和病人大量的时间和金钱。远程放射学的非地域依赖性，使放射学家可以从事世界上任何一个地区的放射工作，也可使病人得到最好最便宜的医学影像服务。
    现代医学的发展越来越快，医疗卫生人员对各类医学信息的需求越来越大，实现医学文献资源的共享成为一项非常迫切的任务，而远程放射学使医学影像资料的共享成为可能。
  远程放射学的不足：
不过，远程放射学也引出了一系列医学、伦理、法律方面的问题，包括个人医疗隐私权、执照许可问题、可信凭证问题、医疗不当的责任问题及影像保留和欺骗行为。随着人们对远程放射学的越来越重视，相信这些问题在今后迟早会得到解决。
远程放射学的展望：
总之， 自1988年国外提出远程医疗的设想后，目前已进入实施阶段。据报道，美国至少有２０个州实施该项目。在美国，“远程医疗”系统的主题构架是以横跨全美的计算机网络为基础，通过高质量的摄像机和处理能力较高的计算机、工作站等设施把大的医疗中心和开业医生诊室及病人的家庭联系起来，形成一些各具规模的远程医疗网络。虽然我国经济技术条件比较落后，我国在远程医疗方面的起步较晚，很多的工作只是在建立计算机网络的基础上开展一些应用项目，但已显出勃勃生机，很多适合于我国国情的远程放射系统已在国内开展起来，如上海、深圳、北京等地一些大医院先后开展了远程医疗系统，这将对其它中小城市及边远地区的远程医疗起到一定的带头作用。