Transcript Slide

網路於醫療上的應用
B97705001 林育葳
B97705015 蔡繼東
B97705033 黃杰伸
B97705043 魏良丞
B97705068 李影忠
大綱
•
•
•
•
醫療與VPN
醫療與PACS
DICOM && HL7
無線感測與醫療之應用
醫療與VPN之關係
• 醫院透過VPN串連各分院的病人病歷資料、藥品管理…等
醫療應用系統
• 透過VPN網路交換、共享，醫療資訊就可以透過VPN網路
在各分院快速流動。
• 醫院對寬頻網路的需求高，主要是醫療數位影像
如X光片的傳輸需求，一張X光片檔案就高達
10MB以上，在傳輸過程中還不能壓縮，否則容易
失真。
• 採用VPN後，因系統不干擾精密醫療儀器與即時、
方便、有效率的特性，院區不論是開刀房、加護
病房或是急診室，都能讓第一線的醫護人員即時
收到電話、簡訊，讓重要訊息傳遞與溝通更為快
速而正確，也因此大幅提升整體醫療品質。
導入 VPN 系統前…
• 主要以傳統桌機搭配傳呼機作為內部溝通工具
• 醫護人員間的聯繫，常有無法即時與掌握機動性
的困境。
• 導入 VPN &醫療系統整合平台，只要透過簡訊群
組，就可以很輕鬆的對多人發佈簡訊。
• 以往通知開會，需透過文件傳遞來預定開會時間
需要一週以上的時間。現在透過 PHS 的網頁發送
簡訊，可依系統設定好的各種不同群組一次發送，
幾秒鐘就完成，節省醫護人員寶貴的時間。
因此我們要介紹一下…
VPN
虛擬私有網路（Virtual
Private Network，VPN）
• 連線方式屬於一種並非實體存在的暫時性
連線，所欲通訊的資料透過網際網路在兩
點之間傳遞，就像其間存在著一條專屬的
「通道」（tunnel），也因此又稱為「通
道技術（tunneling）」。
兩種VPN服務：PPTP及SSL VPN
• PPTP通道技術
• Point-to-Point
Tunneling Protocol
• 運作方式:
將資料段封裝在IP封包裡→透過網路來傳送→包裝後的封包
被視為一般IP封包傳送→抵達到另一端→將header(傳送端
所加上去的)拿掉
PPTP通道技術
• 使用者由網路上的任意位置→台大的PPTP VPN伺服器連
結→取得台大網路的IP位址→透過台大的IP位址使用台大
的資源與服務。
SSL VPN技術
• SSL是Secure Socket Layer，是Netscape在推出web瀏
覽器的時候所提出的protocol。
• SSL VPN的運作是在網路的
應用層上進行，是一種利用
HTTPS通訊協定的VPN架構。
• SSL採用公開密鑰的技術，
來保證通信的保密性與可靠性。
SSL VPN技術
• 運作方式: user連線到SSL VPN的閘道→進行認證與驗證
→透過SSL VPN閘道作為遠端使user與後端網路應用的轉
運站→進行安全連線→存取內部網路的資源
PACS
• 醫療影像儲傳系統
(Picture Archiving
and
Communication
System)
• 是一個用來儲存、傳
輸、擷取、分析與顯
示醫療影像的電腦網
路系統。
PACS的五個功能 – 影像擷取
• 即透過攝影來取得醫
學影像的過程
• 常見的照影技術可分
為「投影式的照影」
和「斷層影像重組」
這兩種。
PACS的五個功能 – 影像擷取
投影式的照影:
X光片掃描機 (X-film Scanner)、電腦放射CR
(Computed Radiology) 、直接式放射DR (Direct
Radiology)、透視像攝影法DF (Digital Fluorography)
斷層影像重組:
電腦斷層CT (Computed Tomography)、核磁造影MR
(Magnetic Resonance)、超音波Ultrasound
PACS的五個功能 – 影像顯示
• 即醫療影像的輸出
• 像是影像顯示站、多
螢幕影像顯示站、印
表機等等都是影像顯
示的設備。
PACS的五個功能 – 影像分析
• 即PACS針對醫療影像
所作的影像分析
• 例如:對比調整、影像
銳利化、貼上測量標
籤等。
PACS的五個功能 – 影像傳輸
• 即醫療影像於院內的網路傳輸，或院際間的網路
傳輸。
磁振造影(MRI)
X光 (X-ray)
電腦斷層(CT)
COT影像站
(COT Viewing Station)
PACS
COT影像站
(COT Viewing Station)
網路
影像儲存
PC-based
工作站
PC-based
工作站
(Image Storage and Archive)
PACS的五個功能 – 影像存取
• 即醫療影像的數位化儲存與取得、影像資料庫處
理、影像壓縮等。
影像擷取
→PACS
的
整
體
系
統
架
構
圖
醫療資訊系統主機
多螢幕顯像站
影像設備 影像擷取工作站
閘道工作站
影像顯示站
PC 1
CT、MR、 CR、...
DICOM
伺服器
印表機
伺服器
檔案
伺服器
遠距顯像站
影像處理工作站
路由器
雷射印表機 雷射製片機
光碟櫃
影像傳送
影像儲存
影像分析
影像顯示
影像擷取工作站與相關的資料傳輸
影像擷取工作站與相關的資料傳輸
Image Acquisition Flow
Image Equipment
PACS
Step 1:
Input order#
Step 3
DICOM
Step 2
Steps :
1. Input order#
2. Auto-Send Image + order#
3. Search for patient’s data
4. Store Image + patient’s data
Order DB
Acquisition
Workstation
Step 4
Image Center
30
影像擷取工作站
modality
Capture
Station
Foot
Switch
影像擷取使用
DICOM Working List Server
DICOM
Working
List Server
(1.1)
(1.3)
(1.2)
Ethernet
IBM API
Gateway
(2.2)
(2.1)
(0)
Main Server
of PACS
Acquisition
Gateway
(DICOM)
GE Logiq 500/700
IBM Mainfram
[ Computer & Communication Center ]
[ Radiology Department ]
具有醫用數位影像及傳輸(DICOM)標準的造影儀器數位影像傳送方法
步驟 0：當開立或簽收病患醫囑時，病患基本資料即事先下傳至PACS資料庫。
步驟 1：當操作員在輸入病患代號時，(1.1)影像設備即以DICOM Working List方式
向Working List Server查詢病患資料，(1.2)Server由PACS資料庫取得病患資
料， (1.3)並傳回完整資料供操作員選取及確認所需資料。
步驟 2：當檢查完成時，(2.1)新產生的影像將自動以DICOM Storage方式傳送給擷34
像工作站(Acquisition Gateway) ，(2.2)再轉送PACS主機儲存。
Automatic Image Acquisition
[ An Example ]
FCR system
Printer
FCR
Fuji
DMS
workstation
ID
Terminal
Step 2:
Operators check
the received data.
Order DB
Step 1: given an order
number and transmit
• order number
• Chinese name
to ID terminals.
Automatic Image Acquisition
FCR system
Printer
FCR
Fuji
ID
Terminal
Order DB
DMS
workstation
DASM
Step 3 :
order# + image
auto-transmitted
Step 4 :
Integrating patient
data by using order#.
PACS IMAGE DB
醫學影像傳播標準(DICOM)
•
是ACR（American College of Radiology,美國放射學會）和
NEMA（National Electrical Manufactorers Association,國家電
子製造商協會）爲主制定的用於數位化醫學影像傳送、顯
示與存儲的標準。
•
在DICOM標準中詳細定義了影像及其相關資訊的組成格式
和交換方法。
•
DICOM標準以電腦網路的工業化標準爲基礎，它能幫助更
有效地在醫學影像設備之間傳輸交換數位影像。
•
該標準1985年産生。目前版本爲2003年發佈的3.0版本
DICOM通訊(1)
以TCP/IP通訊
•
協定為基礎

Medical Imaging Application
DICOM Application
Message Exchange
Upper Layer(UL)
Service Boundary
DICOM Upper Layer Protocol
for TCP/IP
TCP
IP
Network
DICOM通訊(2)
Association Control
Server Element
Presentation
DICOM UL
Protocol
for TCP/IP
Session
Transport
TCP
Network
IP
Data Link
Physical
Network
醫學文字傳輸標準（HL7）

HL 7的目的
 醫院臨床及行政管理資料之信息傳輸標準
 醫療資訊整合與交換為各種不同系統間建立一個資料
傳送和接收的標準

HL 7 的使用
 電子病歷(EMR)
 電子轉診(Patient referral)
 財務管理、…
Layer 7
Application
Layer 6
Presentation
Layer 5
Session
Layer 4
Transport
Layer 3
Network
Layer 2
Data Link
Layer 1
Physical
OSI and HL 7
Health Level 7
Wireless
Technologies for
Healthcare
藍芽、RFID & Wireless Sensor Network
藍芽
藍芽簡介
• 無線個人局域網（Wireless PAN）
• 低功耗、低成本
• 不同裝置間的無線通訊連線
無線個人區域網路
• 小範圍內無線通信的手段
• 在IEEE 802下，主要已成形的無線個人區域網路標準
─無線個人區域網路絡(WPAN，IEEE802.15.1)：藍芽
─低速無線個人區域網路絡(LR-WPAN，IEEE802.15.4)：
ZigBee
藍芽心電圖計
應用
裝置介紹
• 以藍芽心電圖計與服裝結合的一套系統
• 包含生理監視與紀錄器和遠端心律不整分析系統
電路設計流程
(心電訊號)
(數位資料)
(藍芽，序列埠輸出)
心電感測類比電路類比數位轉換器(A/D)微處理器
生理監視與紀錄器
遠端心律不整分析系統
RFID
RFID
• RFID(Radio Frequency Identification)是利用無線電波
來做資料傳送的非接觸式自動辨識系統，利用RFID技術可
以有效減少人為錯誤
• 在物件上放上RFID辨識標籤(Tag)，RFID reader便可以追
蹤並辨識該物件
• 在醫療上的應用：血液管理、藥品管理、藥物跟蹤、 醫
護人員及病患即時追蹤、感染管理等
利用RFID技術提昇醫院手術室病患安全
﹝2007年弘光科技大學資訊管理系與光田綜合醫院合作的研究﹞
Wireless Sensor
Network
Wireless Sensor Network
待感測區域
網際網路(Internet )或是
其他傳輸媒介
資料蒐集器
感測器
後端伺服器
• 感測器(Sensor Node)
• 無線感測網路(Wireless Sensor Network)
Wireless
Sensor
Network
• 利用無線感測網路可以對特定區域實行即時的、
遠距的自動監控，適合用於居家醫療
 偵測居家老人跌倒。
Codeblue(1/2)
• 美國哈佛大等與其他研究單位共同合作研發的遠
距醫療看護的系統
• 病人穿戴在身上的無線感測器(下圖)收集心跳速
率及氧氣飽和率等生理資訊，並透過無線感測器
網路，將收集的資訊傳回醫院的資料收集端，使
病人的醫療記錄更加完整
Codeblue(2/2)
• 當感測器量測到脈搏、呼吸、體溫、血壓等讀數不正常時，
會自動引發警告事件，發出聲響，並將這些不正常的讀數
變化通報臨近的醫療單位，讓醫療單位做出適當的緊急措
施
In-home Elder Healthcare System
(2005年)
• 同時使用RFID和無線感測網路的技術來監控居家老人定時
服藥
• 藥袋上裝有HF(High-Frequency) RFID tag和重量感測器
• 由HF RFID reader來辨識不同的藥品
• 系統透過分析重量感測器所收集到的資料知道使用者的服
藥情況
• 若發現服藥量過多或過少，立即發出警告聲響提醒使用者
In-home Elder Healthcare System
• 居家老人身上穿戴UHF(Ultra-High Frequency) RFID
tags
• 透過UHF RFID reader監控居家老人的行踨
• 服藥的時間一到，若系統分析重量感測器所收集的資料時
發現重量沒變，UHF RFID reader一偵測到居家老人的標
籤時，便會立即發出警告聲響來告知居家老人
無線感測智慧服藥提醒與
管理系統
• 台大機械系與台科大設計研究所共同研發
• http://youtu.be/watch?v=A0s77tRgPNc&feature=related