負責規畫H.E.L.P 平臺的高雄榮總放射線部遠距影像醫學科主任楊宗龍表示,影響遠距醫療影像品質的關鍵在於,如何將大量影像檔同步派送到不同裝置,並維持影像呈現的順暢度,才能提升醫師的使用意願。(圖片來源/iThome)

一個寧靜的周日早晨,高雄榮民總醫院放射線部遠距影像醫學科主任楊宗龍正在咖啡店享用早餐,享受周末時光,突然手機響起,接獲急診通知簡訊,簡訊內容顯示,位於院內的主治醫師請他協助判讀急診病患的電腦斷層圖。

楊宗龍不必像以前那樣立刻趕回醫院,只見他立即拿起桌上的iPad,透過3G網路連回院內的遠距醫療影像平臺,同步查看這些電腦斷層影像,即時提供診療建議,這就是高雄榮總花了6年打造的醫療照護優勢強化平臺(Healthcare Enhancement and  Leverage Platform,H.E.L.P),跨越距離的限制,讓醫師將醫療影像隨身帶著走。

其實H.E.L.P平臺這個名稱也有一段故事,負責規畫平臺架構的楊宗龍在建置完成時,苦思多日都無法為平臺想出合適的名稱,直到某天清晨,他起床準備開始一天的生活,抬起頭突然發現電腦螢幕的一角正閃爍著光芒,他仔細一看,原來是電子病歷上的其中一個字模糊發光,這個字就是「HELP」,使他靈光乍現,發想出這個平臺的名稱可以採用Healthcare Enhancement and Leverage Platform。

楊宗龍表示,如果病患的病情特殊,需要醫師特別協助時,電子病歷上會標示「Request to your help.」,提醒醫師特別關注這位病患,當時螢幕上閃爍的HELP也呈現了平臺的精神。

當初H.E.L.P平臺的建置緣由,是為了協助醫師能夠在傳染病橫行之下,也能隨時隨地查看醫療影像。2003年SARS引發院內感染的風險,高雄榮總為了防範醫護人員之間彼此傳染,讓醫師無論在院內不同地點、甚至是院外,都能即時查看醫療影像,因而決定大改系統架構,首先將全院Client-Server架構的系統改寫為網頁化(Web-based)的系統架構,並將這些系統整合進一套遠距醫療影像平臺。

高雄榮總終於在2008年完成了Web-based醫療照護優勢強化平臺,將臨床醫師與放射科醫師使用醫療影像的需求分為報告、會診和處置3種類型,透過該平臺提供遠距影像存取服務,讓醫師可以使用不同裝置上網連回院內的H.E.L.P平臺,來查看醫療影像。

H.E.L.P平臺共提供9項功能,其中有6項功能用來提供遠距醫療影像服務,包括遠距特殊檢查流程確認、遠距處置、遠距會診、遠距3D影像重組、遠距報告簽章等;其他3項功能則可提升醫療品質的輔助功能,包括輻射劑量即時監控、腎功能醫療速算器與線上資料即時處理分析。

醫師居家也能打報告,增進作業效率與品質

第一項遠距服務為遠距報告,原先高雄榮總放射線部會安排幾位值班醫師留守在院內,完成當天所有的影像檢查報告,然而每位放射科醫師各自擁有專精的科別,若撰寫其他專科報告,容易影響報告的品質,或者只能先寫出初步報告,待其他放射科醫師校正後,才會成為正式報告,如此也降低了作業效率。

現在醫師可透過虛擬私人網路(VPN)連回院內的H.E.L.P平臺,存取標準DICOM格式的醫療影像檔,即使在家也可以撰寫報告。以急診電腦斷層報告為例,醫師在24小時內完成報告的比例從2007年33%成長為去年的93%,報告完成的效率明顯提升。另外,經由H.E.L.P平臺依據報告的科別來源分派給特定醫師,每位醫師可負責撰寫自己專精的科別,不僅增進報告品質,也因為報告不必分為多套版本,而再次提升作業效率。

過去3年來,高雄榮總所有檢查報告共有3成是在醫師的家中完成,其餘7成在院內完成,目前共有15位醫師申請該平臺的遠距報告服務。不過,楊宗龍表示,醫師申請該服務之後,院方要先在醫師家中安裝符合美國FDA認證的醫療用螢幕,才能精準呈現各種醫療影像的解析度、亮度和灰階等,供醫師查看原始DICOM格式的醫療影像圖檔,來撰寫報告,但這也成為醫院的一筆成本負擔。至於頻寬,楊宗龍表示,醫師家中的對外頻寬只要256KB以上,就能維持影像傳輸的順暢度。

不限地點,讓醫師遠距同步互動會診

第二項遠距服務為遠距會診,以往臨床醫師與放射科醫師會相約特定的時間、地點共同討論診療個案的影像檔。由於一開始醫療影像系統採Client-Server架構,醫師會診時,必須使用院內安裝醫療影像軟體的個人電腦,會診地點必須局限在醫院內。如果醫師很難敲定共同的相約地點,就只能利用視訊軟體進行線上會診,但一般視訊軟體無法呈現標準DICOM檔案格式的醫療影像檔,這也成為遠距會診的阻礙。

H.E.L.P平臺的遠距會診服務突破了這項阻礙,讓最多5位醫師在不同地點、以不同裝置連回H.E.L.P平臺,存取DICOM格式的影像檔。不僅如此,該平臺增加同步互動的功能,讓多位醫師互相傳遞訊息,還能在影像畫面中標示重點,只要其中一位醫師修改影像畫面,其餘醫師的畫面也會同步呈現結果,便於互動溝通來討論醫療影像與病情。

自今年1月以來,高雄榮總不同科別的醫師利用遠距會診服務的記錄達1,094筆。免除醫師相約會診的交通時間,以及透過視訊軟體會診時,無法精準呈現醫療影像的窘境。

目前H.E.L.P平臺提供二維與3D兩種遠距影像服務,但現在只有二維影像具備同步互動的功能,到了明年2月才會提供醫師利用3D醫療影像進行同步互動。楊宗龍表示,目前建置3D遠距互動協作的困難點在於,若要支援多方同步互動,必須另外在3D JPEG影像傳輸程式上多加一層支援互動功能的指令傳輸程式,來確保多方互動的過程不會造成延遲,所以導入時間會比二維影像晚。

少走20分鐘路程,醫師可遠距處置病患

第三項遠距服務為遠距處置,不同於遠距會診的地方在於,病患就在臨床醫師身旁。由於高雄榮總的各棟大樓之間相隔遙遠,當臨床醫師診斷和處置病患,時常需要諮詢遠在另一棟大樓的放射科醫師,請他來協助判讀醫療影像,放射科醫師都要花上10分鐘路程,趕到另一棟大樓看影像,才能提供判讀結果給臨床醫師參考,來回20分鐘路程不僅浪費醫師的時間,也拉長了臨床的其他病患排隊等候醫療攝影診斷的時間。

如今有了H.E.L.P平臺,病患對等候攝影診斷時間的滿意度從2008年的64.9%提升為去年的92.7%,縮短病患等候的時間。高雄榮總目前共有16個影像播放設備支援遠距處置服務,每天約有35到50次使用該服務的記錄,其中以超音波的數量最多。

以超音波室與放射科室之間的遠距處置應用為例,在超音波室的護理人員帶上耳機麥克風,撥打電話給另一棟大樓的放射科醫師,請醫師連上H.E.L.P平臺的遠距處置服務,並透過遠距處置服務的廣播功能,同步查看超音波影像播放設備上的醫療影像畫面,但放射科醫師不能同步操作該畫面,必須透過電話指示護理人員標示影像的重點,便於向臨床醫師解說影像呈現的病情。

當護理人員依指示調整影像畫面後,該畫面也會同步呈現於放射科醫師的裝置上,這個過程的延遲時間不超過2秒。楊宗龍表示,一旦延遲時間超過3秒,放射科醫師的指示與護理人員的互動容易受干擾,會影響遠距處置的效果。

由於遠距處置服務要讓放射科醫師無論位於任何地方,都能以不同行動裝置瀏覽影像,例如醫師可用iPad或iPhone存取醫療影像,來進行遠距處置,所以遠距處置服務以MP4多媒體格式呈現影像,而不是DISOM格式,讓放射科醫師無論身在何處、周遭配置的網路頻寬多低,都能立即存取醫療影像。楊宗龍說,放射科醫師甚至只需3~4MB頻寬,就能同步查看其他科室醫療設備上的影像播放畫面。

走向Web-based是跨裝置第一步

遠距醫療影像的效益顯而易見,背後的開發過程卻深藏著不少學問。H.E.L.P平臺背後的開發團隊包含3組人馬,分別為高雄榮總放射線部負責規畫系統,資訊室提供硬體支援與經費,並委外給SI廠商臺灣電腦執行系統開發工作。

當初高雄榮總打造該平臺,是為了跨越時空的距離,將醫療影像帶入醫師的周遭環境,因此首要目標在於,讓醫師不一定要使用院內的個人電腦,而是讓他們能跨出醫院,以不同裝置隨時隨地查看醫療影像,來提升工作的效率與品質。

開發團隊從系統建置到硬體規畫,都曾逐一考量既有的醫療應用轉換到遠距應用的條件。為了達到遠距與跨裝置的目標,開發團隊先建置Web-based影像系統與安全認證機制,並考量遠距影像在檔案格式、瀏覽器與裝置端的限制。

導入SSO減少跨系統重複登入

這套平臺要能跨裝置的第一步是,將院內多套Client-Server架構的資訊系統改寫為Web-based架構,並由H.E.L.P平臺跨科別整合這些系統,包括醫療資訊系統(HIS)、放射線資訊系統(RIS)、檢驗室資訊系統(LIS)、醫療影像系統(PACS)與電子病歷(EMR)等。需要同時整合的檔案格式也很多元,包含放射科不可見光的影像檔、實驗室切割較細的影像檔,以及其他科別的可見光影像檔,例如:X光片、超音波照片、家暴照片、內視鏡和胃鏡等影像檔。

因為要讓使用者跨裝置連線存取服務,H.E.L.P平臺必須開放於網際網路,權限認證機制成為必備的安全防護。高雄榮總導入單一登入作業(SSO)、LDAP認證機制與SSL VPN遠端安全存取機制,讓使用者可以單一帳號登入平臺,透過SSL加密機制,遠端存取院內的系統服務。

其中SSO服務分別應用在3個地方,第一,院內醫護人員可以使用單一帳號登入不同系統,第二,在不同系統內也會使用同一個病歷號來辨識同一個病患的各種病歷資料,第三,甚至病歷資料的檢查項目或物件都有各自的專用代號,可以通行在不同系統之間,免除醫師不斷重複登入的時間。楊宗龍表示,相較於導入前,SSO服務一年約可為一位醫師節省50小時的登入時間。

完成平臺整合與安全存取機制後,接下來開發團隊必須解決醫療影像傳輸的問題。楊宗龍表示,影響遠距醫療影像品質的關鍵在於,如何將大量影像檔同步派送到不同裝置,並維持影像呈現的順暢度,藉此提升醫師的採用意願。

當影像檔從儲存端一路行經多臺的網路設備,再傳到終端裝置上,這些延遲時間會造成影像傳輸容易中斷,干擾影像同步呈現的順暢度,因此高雄榮總透過JPEC 2000解壓縮技術,並將對外網路頻寬提升為100MB的TANet學術網路,並搭配100/10M光纖上網服務,國外網站連線採專線20MB,院內無線網路頻寬為54MB至130MB,使用端接上的內部網路頻寬為1GB,來確保在影像不失真的情況下,仍維持傳輸的順暢度。

開發專用程式,以網頁呈現專業醫療影像

開發團隊為了以網頁呈現標準DICOM格式的醫療影像,確保影像的畫質,而採取「網基影像取回機轉」(Web-Access DICOM Object,WADO)技術重新開發程式,使用網頁來傳送與呈現DICOM格式的醫療影像。不過,開發團隊可視醫療行為的急迫程度,放寬對影像格式的要求,像是遠距處置服務使用MP4多媒體格式,讓醫師能同步查看臨床設備上的影像播放畫面,並確保雙方同步呈現影像的延遲時間不超過2秒。

在瀏覽器支援方面,H.E.L.P平臺的所有功能都只能以IE瀏覽器來呈現,唯獨遠距處置服務採用多種技術或協定來傳輸影像,包括HTTP、JPEG pushing、Active X、JAVA與RTSP,才能夠在不同的行動裝置上播放醫療影像,例如,醫師可用iPad或iPhone存取MP4醫療影像。

楊宗龍表示,當初選擇IE瀏覽器的原因包括使用習慣、資訊安全和開發元件的互通性。當時全院醫護人員已普遍採用IE瀏覽器,除了順應使用習慣之外,相較於開源瀏覽器如Firefox、Chrome等,系統相對封閉的IE瀏覽器可降低資料外洩的風險。

另外,不同款瀏覽器的開發元件難互通,也成為遠距服務支援不同瀏覽器的阻礙,高雄榮總開發團隊目前採用IE瀏覽器的Active X控制項開發遠距會診功能,若要將這些功能應用於其他瀏覽器,必須使用其他瀏覽器的開發元件再重新開發。對此,楊宗龍表示,期待未來HTML5可跨不同的瀏覽器,來提供網頁服務。

螢幕解析度、亮度和灰階深度須足以呈現影像細節

完成系統還不夠,為了讓醫師能夠以不同裝置存取醫療影像,而且不會影響醫療品質,醫師的裝置也得講究,評估裝置的關鍵項目為,其螢幕與效能足以精準呈現不同類型的醫療影像。楊宗龍表示,不同裝置的螢幕解析度、亮度和灰階深度也不同,應先界定出哪些裝置不適合呈現哪些醫療影像。

例如,筆電的彩色螢幕可用來呈現電腦斷層掃描(CT)與核磁共振成像(MRI),但不建議用來呈現X光片,原因在於彩色螢幕的灰階深度不足以呈現X光片所有細節,容易造成醫師誤判。其他還要遵循醫療法規的規定,像是放射科醫師必須使用符合美國FDA認證的醫療用液晶螢幕來查看醫療影像,才可以撰寫檢查報告,所以醫師家中必須安裝醫療用螢幕,才能遠距撰寫報告。

以SAN架構解決PB等級儲存容量的挑戰

除了系統開發的條件之外,在硬體基礎架構上,高雄榮總也面臨儲存容量不斷增加的挑戰。自從2008年H.E.L.P平臺上線以來,高雄榮總資訊室還未曾刪除過儲存端任何一份醫療影像檔,然而每年放射線部共30幾萬次醫療影像檢查,每年增加約14TB儲存容量,目前總容量已上看PB等級,如其他醫院一般,也面臨了醫療影像無片化後,造成儲存容量必須不斷擴充的挑戰。

負責規畫硬體架構的高雄榮總資訊室副技師石世賢表示,為了提升儲存設備彈性擴充的能力,高雄榮總資訊部門採取SAN儲存架構,只要將新的儲存設備接上SAN交換器,就能共享該設備的儲存容量,可用來整合不同儲存設備的容量為一個儲存池,不像從前一臺臺獨立的磁碟陣列設備較不易於擴充。

在不斷擴充儲存設備的過程中,資訊部門還面臨如何有效管理儲存資源的挑戰,不僅得有效利用舊的儲存設備,還要提升檔案存取的效率。石世賢表示,高雄榮總將考慮引進儲存虛擬化技術,透過資料生命周期管理的方式,將存取越頻繁的影像檔放在較新的儲存設備上,當影像檔隨著時間而降低存取頻率,再將較少存取的影像檔移轉到較老舊的儲存設備上,來更有效率地規畫儲存容量。

另外一項挑戰在於儲存端到伺服器端的I/O效能,當使用者存取資料時,發現I/O效能發生瓶頸,資訊部門如何將服務移轉到I/O較快的伺服器上,過程中要花多久時間才能移轉過去,對此,資訊部門也找出一套作法,這就是資訊部門在2008年採用伺服器虛擬化的原因之一。

目前H.E.L.P平臺上部分負載量較低的服務已虛擬化,像是流量轉送的閘道器、品管伺服器等。石世賢表示,未來希望將H.E.L.P平臺的功能模組逐步放到虛擬機器當中,來避免因硬體故障而導致服務中斷,多年過後,原有的實體伺服器逐漸老舊,還可以將虛擬機器移轉到新採購的伺服器上,不會被硬體給綁住。

不過,有部分的H.E.L.P平臺服務並不適合走向虛擬化,像是資料庫伺服器、PACS系統由於資料存取頻繁,連實體伺服器都很難承擔其負載量的應用,就不適合導入共享運算資源的虛擬機器當中,以免造成服務中斷。石世賢建議,醫院建置虛擬化的同時,必須評估每項應用服務的負載量,作為規畫虛擬化的標準,而非全盤導入。

Keep up比Set up重要

完整H.E.L.P平臺各系統的服務已上線多年,高雄榮總開發團隊每半年都還會針對使用者需求進行改版,以永續經營的角度不斷更新系統。楊宗龍說:「政府很多建置案只有Set up,之後都沒有Keep up,但Keep up才是系統發揮效果的關鍵。」

在高雄榮總永續經營之下,其他醫院也陸續開始採用該平臺作為PACS系統或電子病歷系統的基礎,像是彰濱和彰化秀傳醫院、振興醫院、署立新營、桃園、恆春與南投醫院等。目前H.E.L.P平臺的遠距會診服務可以跨越3家醫療院所,包括屏東榮家、龍泉榮院與高雄榮總。由於3家院所的醫療影像都集中儲存於高雄榮總,因此分散在3地的醫護人員只要具備高雄榮總的權限,都可以同時登入H.E.L.P平臺,討論同一位病患的醫療影像。

對病患來說,只要前往上述其中一家醫療機構就診,如果某醫院的臨床醫師需要諮詢其他醫師,也可以透過H.E.L.P平臺的遠距會診服務,來同步討論病情。可望未來在電子病歷的持續發展下,H.E.L.P能夠橫跨至更多醫療院所,成為遠距醫療影像服務的大平臺。

 

機關小檔案

高雄榮民總醫院

●    院長:黃榮慶

●    地址:高雄市左營區大中一路386號

●    網址:www.vghks.gov.tw

 

H.E.L.P 平臺系統架構圖

H.E.L.P 平臺共提供9 大功能,其中6 項用來提供遠距醫療影像服務,包括遠距特殊檢查流程確認、遠距處置、遠距會診、遠距3D 影像重組以及遠距報告簽章。

 

H.E.L.P 平臺遠距會診服務支援同步互動

位於不同地點的醫師可以透過遠距會診功能,同時查看DICOM 格式的醫療影像,進行同步互動會診來討論病情,只要其中一位醫師操作影像畫面,其他醫師的畫面也會同步改變。

 

H.E.L.P 平臺遠距處置服務廣播醫療影像

臨床醫師透過遠距處置服務,將影像廣播傳送到H.E.L.P 平臺,讓位在不同地點的放射科醫師藉由SSL VPN,上網連回H.E.L.P 平臺查看同一張影像,但無法進行同步互動。

 

醫師可以不同裝置存取H.E.L.P平臺上的醫療影像,然而醫療影像服務要走向跨裝置,必須克服影像格式、頻寬、瀏覽器和裝置本身等限制。

 

高雄榮總3 項遠距醫療影像服務導入前後大比較

高雄榮總將醫師使用醫療影像的需求分為報告、會診和處置3 種類型,透過該平臺提供遠距影像存取服務,讓醫師能隨時隨地查看。

 

服務1 遠距報告:服務醫師在家也能看影像寫報告

H.E.L.P 平臺的遠距報告服務,讓醫師以SSL VPN 的方式連回該平臺看影像,在家也能寫報告。

 

(圖左)先前放射科醫師必須在醫院使用院內個人電腦與螢幕查看醫療影像,才能撰寫檢查報告。
(圖右)有了遠距報告服務後,現在醫師在家也能看影像寫報告。

服務2 遠距會診:醫師在家也能看影像寫報告醫師遠距會診,同步互動討論病情

H.E.L.P 平臺的遠距會診服務,讓身處不同地點的醫師可以在該平臺上同步互動,來討論醫療影像。

 

(圖左)先前醫師們必須相約特定地點進行會診,共同討論醫療影像。
(圖右)現在透過遠距會診服務,即使醫師身在不同地點,也能同步互動討論醫療影像。

 

服務3 遠距處置:醫師用iPad 看影像,提供臨床諮詢

H.E.L.P 平臺的遠距處置服務,讓放射科醫師不用奔波到另一棟大樓,就能同步查看臨床設備上的影像,即時提供建議。

 

(圖左)先前放射科醫師必須走10 分鐘路程趕到臨床醫師與病患身旁,現場解說影像與病情。
(圖右)現在護理人員撥電話給放射科醫師,即使醫師位在其他地點,也能同步查看臨床設備上的影像播放畫面,解說影像。


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