JP5750256B2

JP5750256B2 - 医用画像データ分散記憶システム

Info

Publication number: JP5750256B2
Application number: JP2010235066A
Authority: JP
Inventors: 河合　知玲; 知玲河合; 光山　訓; 訓光山; 瀬戸　久美子; 久美子瀬戸; 佐々木　元; 元佐々木; 孝治梶山; 雅登鈴木; 長岡　孝行; 孝行長岡
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-10-20
Also published as: JP2012088935A

Description

本発明は、医療診断装置により撮影された医療画像を分散記憶する医療画像データ分散管理システムとその方法に関する。

現在医療画像を保存する方法として電子的な保存方法が一般的となってきており、その利点を生かして検査機関のネットワークを利用した医療画像の転送を行い、モダリティ(医療診断装置)と物理的距離が離れた場所にデータベースを設置し、医療画像の管理が行われている。またインターネットの様なワイドエリアネットワークを利用した安全な通信方法が確立してきているために、医療画像の保存先は同一検査機関内に留まらず、他の医療機関やデータセンターなどへ広がっている。しかし、ネットワークの通信速度に比べ、医療画像データの容量は大きく、広域でのネットワークによる医療画像データの送受信は時間がかかり、医師が希望した時に直ぐに医療画像データを閲覧することができない。そこで、医療画像データの送受信のためのサーバを複数台用意し、複数台のサーバにより医療画像データの送受信の処理を分散させることにより、医療画像データの送受信の速度を上げることも提案されているが、ネットワークの通信速度の改善には至っていない(参考特許文献1)。またネットワークの通信のインターフェースを改善することにより速度の向上を目指しているものもある(参考特許文献２)。

特開２００９−２５８７７７（Ｐ２００９−２５８７７７Ａ）特表２００２−５１７８６４（Ｐ２００２−５１７８６４Ａ）

医療機関内の内部サーバは、広域のネットワークを利用し、医療画像データを外部サーバと共有する為には容量の大きな医療画像データを転送する必要があり、医療画像データの読み出しに時間がかかる。最適な環境は内部サーバと外部サーバの両サーバのローカルに同一データが存在することである。

しかし、医療機関の内部サーバに全データを保存する性能がなく、外部サーバに一部を委託する場合や、患者が別の医療機関で検査や治療を行った場合など、必要な医療画像データが外部サーバや他の機関のサーバにしか存在しないという状況が起こりえる。

必要な医療画像データが外部サーバや他の機関のサーバにしか存在しない場合、読影作業や診療において医療画像データを外部サーバや他の機関のサーバから内部サーバへ転送することが必要となり、医療画像データの読み出しに対する医師の要求レスポンス速度を維持できなくなるおそれがある。そこでこの様な状況を改善するために医療画像データの読み出し時間を短縮することを課題とする。

本発明は、診断・検査・治療が必要な患者の医療画像データにアクセスできない環境が起こりにくいように、医療画像データの分散保存を医療行為の行程・スケジュール等の医療画像データの優先度により医療機関内の内部サーバに記憶すべき医療画像データと外部サーバ側に記憶すべき医療画像データとを判別する。
前記内部サーバには医療行為が直ぐに必要な優先度が高い患者の医療画像データが記憶され、前記外部サーバには内部サーバに記憶される患者よりも優先度が低い患者の医療画像データが記憶されることになるため、外部サーバへの医療画像データへ読み出し頻度が減少するため、広域ネットワークで繋がれた医療画像保存通信システムのレスポンス速度を維持あるいは向上させることができるので、医療画像データの読み出し時間を短縮できる。
さらに、前記内部サーバは医療画像データの読み出しの性能に合わせた医療画像データを記憶すれば、前記内部サーバのハードウエアとしての性能を維持可能であるため好適である。

本発明によれば、医療画像データの読み出し時間を短縮可能な医療画像管理システムとその方法の提供をする。

本発明のネットワーク構成の概略図。データセンター構成例医療・検査機関構成例インデックスデータ例アクティビティ図(データ発生・登録) アクティビティ図(データ取得) アクティビティ図(データ同期) 来院予測ルールデータベース例医療画像保持リスト作成フロー医療画像優先度リスト

以下図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１に本発明が動作するネットワーク環境の一例を示す。但し、本発明の適用は以下に限定されるものではない。本発明ではネットワークで繋がれた複数機関の間で医療画像データを共有する為に、医療画像情報を格納するためのデータベース106と医療画像情報の所在情報を格納するインデックスデータベース105が何処かの機関に管理されていることが条件となっている。その1つの機関として医療画像を専門的に管理するデータセンター101が存在しても良い。またデータセンター101の機能が、何処かの医療機関の中に存在していても良い。以下ではデータセンター101は中心的な役割を担う拠点とする。検査機関（医療機関も含む）102は、ネットワークに接続される各要素（ノード）を表す。検査機関102は相互に診療所や中核病院と医療画像データを通信し得るよう通信回線で接続されている。検査機関102は診療所や中核病院からの医療画像の読影を依頼される機関である。ネットワーク103はノード間を繋ぐものである。ネットワーク情報記憶部 104は、ネットワーク103に繋がっているノードの通信上の距離や地図の情報を記憶している。医療画像データ107は本発明で実現される分散コピーされたものである。以下ではデータセンター101が存在するとして説明する。
図2に本発明が動作するデータセンター101内での構成の一例を示す。医療画像蓄積通信システム（PACS）201は医療画像を保存し、通信によりネットワーク接続される機器との間で医療画像データのやり取りを行う。医療画像データベース202は、PACS201内に格納され医療画像データが撮影日、患者名、撮影部位等の医療画像属性情報で検索可能に記憶されている。インデックスサーバ203は医療画像の所在を管理する。インデックスデータベース（DB）204はインデックスサーバ203内に格納され、医療画像が検査機関102の内部サーバか、検査機関102の外部に設けられる外部サーバにあるかなどの所在情報が前記医療画像属性情報で検索可能に記憶されている。インデックスデータベース（DB）204で用いる前記医療画像属性情報は、前記PACS201の医療画像データと前記所在情報の対応付けができれば良く、前記医療画像属性情報の一部を用いてもよい。距離計算サーバ（DB）205はネットワーク上の距離を計算する。ネットワークデータベース206は、前記内部サーバや外部サーバのネットワーク上の距離の計算に利用される。ルータ207はデータセンター101が接続されるローカルエリアネットワーク（LAN）103と外部へ繋がるインターネットなどの外部ネットワークに接続する。このデータセンター101の構成では3種類のサーバが存在するが、それは機能としてのサーバであり、必ずしも1台の物理的なサーバ機器や１つのプログラムとして独立している必要はなく、１つの機能を複数台の機器やプログラムで行っても良い。

図3に本発明が動作する検査機関102内での構成の一例を示す。PACS301はPACS201と同じ機能を有している。医療画像データベース302はPACS301内に格納され医療画像データベース202と同じ機能を有している。モダリティ機器303は検査機関102での医療画像検査装置であり、医療画像データを発生させる。読影端末304は医療画像を閲覧し、診断の為の処理を行う。分散サーバ305は医療画像データを分散する。分散サーバ305は、図２で説明したインデックスデータベース（DB）306とネットワークデータベース（DB）307を有する。ルータ308は、データセンター101とPACS301が相違する他はルータ207と同じ機能を有している。診療情報サーバ309は医療画像以外の診療に関わる情報を管理しているサーバ、例えば、医師から他の医療従事者に指図や指示を伝えるプロセスをコンピュータ管理するオーダーシステムや電子カルテのサーバを示す。この医療機関の構成は一例であり、各サーバは機能としてのサーバであり、必ずしも1台の物理的なサーバ機器や１つのプログラムとして独立している必要はなく、１つの機能を複数台の機器やプログラムで行っても良い。

以上の図1から図3までの構成のもとに、以下、医療画像データを管理するためのインデックスと、医療画像データの発生から管理していく仕組みと、医療画像データの取得の方法、2つ以上の機関の間で調整して医療画像データを分散複製させていく仕組みとを説明する。

まず医療画像データを管理していくためのインデックスの参照テーブルを図４に一例を示す。インデックスの参照テーブルには、医療画像を管理するための医療画像ID401と、何処に医療画像データがあるかを示すデータパス403が必要となる。またこれに加えて患者単位でのデータ収集を行うためには、患者ID402が必要となる。しかし、実際に患者情報の匿名化を重視する場合には表中４番目と５番目のデータの様に患者ID402の値を持たないことを許すことも可能である。原本フラグ404は医療画像データがオリジナル（１）かコピー（０）かを示すフラグである。原本フラグ404の意義は、医療画像データには必ず原本の管理が必要となるためである。容量405は医療画像データの容量を表し、データパス403と共にネットワークでの転送時間を計算するのに利用される。アクセス権406は医師や医療従事者が医療画像データを参照または読影に関するアクセス権を示し、医療画像の公開範囲を管理する。更新日407は医用画像データや医用画像データに関する読影による診断レポートがいつ作成されたものかを判断する為に利用するものである。

次に図5を用い、医療画像データの発生から管理していく仕組みを説明する。検査機関102に於いて、医療画像検査を実施するステップ501にて医療画像が発生する。その医療画像は機関内の医療画像データ管理システムに登録されるステップ502が行われる。ステップ502にて医療画像データの登録が終了したら、医療画像データが発生したという情報を検査機関102の各サーバで共有するために、ステップ503にてデータセンター101のインデックスサーバ203に新規の医療画像ID401とデータパス403に発生元の検査機関102のインデックスの参照テーブルを登録する。具体的には、図４のインデックスの参照テーブルの第３番目に示すように、医療画像ID401に「２」、データパス403に「医療機関B サーバ」、原本フラグ404に「１」を登録する。これにより原本の医療画像データが検査機関102の内部サーバ又は外部サーバに新たに発生したことと、該発生した医療画像データの所在を示すことが可能となる。

図6を用いて、医療画像データの取得方法を示す。ここでは医療機関Aが医療画像データを近傍の医療機関Bから取得する一例を示すが、これは医療機関Bがデータセンター101であっても構わない。ステップ601にて検査機関102が画像の検索を開始する。ステップ602にて医療機関Bの内部サーバ、即ちローカルに該当する医療画像データの有無を確認する。医療機関Aの内部サーバにある場合はステップ613へ、無い場合はステップ603へと進む。ステップ603では医療画像データのインデックスをもっているデータセンター101へ医療画像の検索を医療機関Aの操作者が依頼する。ステップ604はデータセンター101にて医療画像データのインデックスデータを検索し、その検索結果のリスト(所在地が1カ所とは限らない)を医療機関Aへ返す。ステップ605では結果のリストが1つ以上のデータを含むか、そのレコードの有無を判定し、判定結果があればステップ606へ、無ければステップ613へ進む。ステップ606では複数の結果から同一画像が合った場合はネットワーク上で1番距離が近い場所のサーバに記憶されている医療画像データを選択する。ステップ607でその結果のリストを表示し、ユーザに提示する。ステップ608にてユーザにより、医療画像データの選択と取得依頼を受ける。ステップ609はステップ606にて選ばれた１番近い拠点にて医療画像の読み出し処理を実行する。ステップ610は取得した医療画像データを医療機関Aに送付し、同時にデータセンター101へ、医療画像データのコピーが増えたことをインデックスに登録することを依頼する。ステップ611ではインデックスに新しい複製が増えたことを登録し、その医療画像データの更新日を更新する。ステップ612にて医療機関Aはローカルの医療画像データベースに取得依頼した医療画像を登録する。ステップ613は医療画像が検索にて見つからなかったという結果か、若しくは医療画像が取得できたという結果を返す。

図７にてデータセンター101を含む2つ以上の機関の間で調整し、医療画像データを分散複製させていく仕組みを説明する。ステップ701にて医療機関に新規の医療画像の有無を調べ、新規の医療画像が有った場合はデータセンターへ複製を作成するためにステップ702へ、無かった場合はステップ705へ進む。ステップ702では医療画像をデータセンター101へ送信する。ステップ703にてデータセンター101で医療画像データの登録処理を行う。その後ステップ704にてデータセンター101にデータが複製されたことをインデックスに登録する。ここは医療画像データの運用の方針に依存するが、ステップ704の際に原本を医療機関Bからデータセンター101へ移すという処理を行うことも可能である。ステップ705にて医療画像を必要とする来院患者を予測し、その患者のリストと優先度が判る結果をステップ706に渡す。尚、この予測方法に関しては後述する。次にステップ706にて得られた患者のリストからその患者に関わる医療画像のリストをインデックスで検索し(ステップ707)、その結果から取得する医療画像のリストと削除する医療画像のリストを作成し、それぞれステップ708と709に進む。ステップ709では削除する医療画像リストに従ってローカルの医療画像を削除し、インデックスに医療画像データが無くなったことを更新(ステップ710)処理する。ステップ708は登録する医療画像データのリストをもとに、データセンターに画像送付の依頼を行う。例えば、図１０に示すリストの優先度スコアが10以上の医療画像について、画像送付の依頼をデータセンターに出す。ステップ711では依頼された医療画像データの取得処理を行う。例えば、図１０に示すリストの優先度スコアが10以上の医療画像について、取得をする。ステップ712では取得した医療画像を医療機関に送付し、データが複製されたことをインデックスに更新処理を行う(ステップ714)。この例では711から712の処理はデータセンター101で行っているが、医療機関からネットワーク距離でデータセンターより近い機関が医療画像をもっていた場合は、その医療機関から取得するようことも可能である。最後にステップ713にて医療機関のローカルに医療画像のコピーが登録される。以上のステップ701から713を定期的に、例えば毎晩、行うことにより、医療画像データは最適な医療機関に分散してコピーされる。

図8を用いて図7のステップ705の一例を示す。この場合の患者の来院予測は過去の医療画像データを取得することが目的であるため、何らかの形で医療機関に診療の記録があるか、他医療機関からの依頼(予約)があるかの2つルールが条件となる。そこで２つの条件を用いたスコア定義データベースを作成し、診療情報を入力として、予測スコアを計算し、患者とスコアのリストを作成する。例えば図8にそのスコア定義のための参照テーブルを示す。ルールID 801は、複数のルールを区別する。ルール802は登録するルールを示す。ルールの優先度803はルール802の優先度を示す。優先度スコア804はそのルール802に合致したときのスコアを記載している。ルール802はブーリアン、計算、外部ツールの利用などが考えられる。ブーリアンの例としてはルールID2があたる。計算はルールID1があたり、例えば判定などには以下の様な数式を定義して判定計算を行うことができる。但し、数１の中でxはある患者Ａの前回の来院からの経過日数、mは患者Ａの平均来院間隔日数、ρは患者Ａの平均ライン間隔日数の分散とする。

〔数１〕
(x - m)/ρ
この数１の値が±１の範囲に入った場合に患者Ａは来院期待値が閾値を超えたと判定するなどである。またルールID3の様に、診療情報サーバ、例えば電子カルテの機能などを利用できる場合には、その判定結果を利用するものである。以上のルールを照らし合わせ、患者に対する優先度のスコアを乗算して、予測来院患者と優先度のリストを作成することができる。

図９と図10を用い、図７のステップ706の処理の一例を示す。ステップ901にてインデックスを検索し、来院予測患者の患者IDをもとに図10に例示する医療画像優先度リストを作成する。図10の表にて1001は患者IDを、1003は優先度のスコアを表し、これらの値はステップ705にて作成されたリストの値が入力される。1002はインデックスで検索された医療画像IDを表し、1005と1006は同様に検索された医療画像IDの情報からそれぞれ原本フラグと画像容量を取得し、1004はその1002の画像の中で現在の医療機関に最も近いところのデータパスを選択する。ステップ902では901にて作成した医療画像リストのうち、優先度の高いものから順にローカルの記憶容量が許す範囲までを医療画像保持リスト、それ以外を医療画像削除リストとして分割する。ステップ903では医療画像削除リストの中に、医療画像の原本データが含まれているか否かの判定を行い、無ければ手を加えずに終了し、有れば原本を医療画像保持リストに入れ替えてステップ904に進む。ステップ904ではステップ902にて作成した医療画像保持リストから指標に従って、近傍の機関で同じ医療画像データを保存しており、取得依頼が可能であるものを近傍依頼可能リストとしてリスト化する。指標とは医療画像の通信時間の閾値であり、例えば数２に示す指標である。

〔数２〕
(医療画像データの取得予想時間)<(医療機関における1患者の平均待ち時間)
ステップ905では近傍依頼可能リストの項目数を判定し、項目があればステップ906へ、項目が無ければステップ907へ進む。ステップ906では近傍依頼可能リストに該当していて、原本ではない医療画像保持リストの1番優先度スコアの低いものを、医療画像削除リストに書き換える。ステップ908にてローカル医療機関の記憶容量の有無を判定し、無ければステップ905へ、有ればそのまま終了する。ステップ907では近傍に依頼は不可能なので、医療画像保持リストから、原本以外の医療画像データを、優先度スコアの低い順に医療画像削除リストへ入れ替えていく。以上の仕組みで、医療画像の保持するものと、削除するもののリストを作成が可能となる。

101 データセンター
102 医療機関
103 ネットワーク
104 ネットワークDB
105 インデックスDB
106 医療画像情報DB
107 医療画像情報
201 PACS(医療画像通信保存システム)
202 医療画像データベース
203 インデックスサーバ
204 インデックスDB
205 距離計算サーバ
206 ネットワークDB
207 ネットワークルーター
301 PACS(医療画像通信保存システム)
302 医療画像データベース
303 モダリティ
304 読影端末
305 分散処理サーバ
306 インデックスDB
307 ネットワークDB
308 ネットワークルーター
309 診療情報サーバ
401 医療画像ID
402 患者ID
403 データパス
404 原本フラグ
405 容量
406 アクセス権
407 更新日
501 撮像
502 医療画像登録
503 インデックス登録
601 医療画像検索
602 ローカル医療画像検索結果の有無
603 リモート医療画像検索
604 インデックス検索
605 医療画像検索結果の有無
606 医療画像取得もと選択
607 医療画像リスト表示
608 医療画像選択/取得
609 医療画像読み出し
610 医療画像送付
611 インデックス更新
612 医療画像登録
613 結果表示
701 新規医療画像発生調査
702 新規医療画像送信処理
703 データセンター新規医療画像データ登録処理
704 新規医療画像のインデックス更新
705 来院患者予測
706 医療画像保持判定処理
707 医療画像検索処理
708 医療画像取得処理開始
709 医療画像削除処理
710 医療画像インデックスの削除更新
711 医療画像読み出し処理
712 医療画像転送処理
713 医療画像登録処理
714 医療画像インデックス複製更新
801 ルールID
802 ルール
803 優先度
804 優先度スコア
901 医療画像リスト作成
902 医療画像保持・削除リスト作成
903 医療画像削除リスト内に原本の有無を判定
904 近傍依頼可能リストの作成
905 近傍依頼可能リストの項目の有無を判定
906 医療画像保持リストの項目入れ替え
907 保持リスト削減
908 容量の余裕判定
1001 患者ID
1002 医療画像ID
1003 優先度スコア
1004 近傍データパス
1005 原本フラグ
1006 容量

Claims

医療画像データを記憶する複数のサーバが相互にネットワーク接続され、該医療画像データを前記複数のサーバに分散して記憶する医療画像データ分散記憶システムであって、
医療画像データの優先度と原本フラグとを前記複数のサーバにより共用可能に記憶する手段と、前記医療画像データの優先度により前記医療画像データを記憶するサーバを判別する手段と、
該判別された結果に基づき前記医療画像データを記憶するサーバに前記医療画像データを分散して記憶させる手段と、
前記医療画像データのうち、前記原本フラグを有する医療画像データを前記医療画像データを記憶するサーバに記憶させる原本保持手段と、
を備え、
前記優先度は、患者の診療による診療レポート作成の更新日からの経過日数と、診療の平均間隔日数の、何れか又は複数を用いて算出されることを特徴とする医療画像データ分散記憶システム。
前記複数のサーバのうちの一のサーバは、さらにローカルエリアネットワークで接続される少なくとも１つのサーバから接続され、前記ローカルエリアネットワークで接続される少なくとも１つのサーバを内部サーバとし、該内部サーバと前記ローカルネットワークとワイドエリアネットワークを接続するルータを具備し、該ルータと前記ローカルエリアネットワークを介して前記ワイドエリアネットワークに接続されるサーバを外部サーバとし、
前記判別する手段は、前記医療画像データの優先度により前記医療画像データを記憶するサーバを前記内部サーバに、あるいは前記外部サーバにする判別をすることを特徴とする請求項１に記載の医療画像データ分散記憶システム。
前記医療画像データの優先度により前記医療画像データのコピーを作成し、前記医療画像データのコピーを前記内部サーバに記憶する手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の医療画像データ分散記憶システム。
前記医療画像データの優先度により前記医療画像データのコピーを前記内部サーバから削除する手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の医療画像データ分散記憶システム。
医療画像データを記憶する複数のサーバが相互にネットワーク接続され、該医療画像データを前記複数のサーバに分散して記憶する医療画像データ分散記憶方法であって、
医療画像データの優先度と原本フラグとを前記複数のサーバにより共用可能に記憶するステップと、前記医療画像データの優先度により前記医療画像データを記憶するサーバを判別するステップ
と、
該判別された結果に基づき前記医療画像データを記憶するサーバに前記医療画像データを記憶させるステップと、
前記医療画像データのうち、前記原本フラグを有する医療画像データを前記医療画像データを記憶するサーバに記憶させるステップと、
を含み、
前記優先度は、患者の診療による診療レポート作成の更新日からの経過日数、又は、診療の平均間隔日数の、何れか又は複数を用いて算出されることを特徴とする医療画像データ分散記憶方法。