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医学影像对于网络带宽的需求

医学影像数据在医院数据中占比超过90%。建设医学影像系统,提升影像数据的利用效率,关乎医疗业务服务的连续性、安全性,已成为医院信息化建设的重点之一。

  • 发布时间:2022-10-28

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1 引言

在医院各类数据中,医学影像数据占比越来越高,有数据表明,占比一般超过90%。因此,建设医学影像系统,提升影像数据的利用效率,关乎医疗业务服务的连续性、安全性,已成为医院信息化建设的重点之一。而其中,随着影像设备的迭代升级,以及医疗业务模式的不断创新,医学影像对于网络带宽的要求也变得更高。如何优化医院信息基础设施,更好地支撑业务系统传输与运行,也信息化建设的基石。

2 简述医学影像系统与网络带宽

  • 医学影像系统:

以计算机和网络为基础,与各种影像成像设备相连接,利用海量存储和关系型数据库技术,以数字化方式收集、压缩、存储、管理、传输、检索查询、显示浏览、处理、发布、远程会诊医学影像信息;以计算机化的方式预约登记影像学检查,管理影像检查机房、初写报告,审核签发报告,发放胶片和诊断报告。以利用计算机辅助诊断结果的方式支持临床决策。同时与医院信息系统和电子病历系统集成的管理信息系统。

  • 网络带宽:

网络带宽是指在单位时间(一般指的是1秒钟)内能传输的数据量。

3 医学影像系统的建设与应用,对网络带宽的需求

随着各类数字化影像仪器的陆续应用,如X-CT、MRI、DSA、PET、CR、DR、US和ECT等,医学影像检查成为当下多种疾病的医学诊断依据,在日常教学科研中也占有极其重要的地位。

当前,医生工作模式发生了变革,要求医生逐渐习惯于在显示器上观看医学影像,需要通过计算机网络快速、高质量地随时获取所需的医学影像及诊断报告等相关信息,并对患者实施诊断。但医学影像在保存方式上,主要以胶片为主,这种保存方式费用高、管理困难、影像资料共享困难。不符合当前医疗业务模式的需求。这就要求建立医学影像系统,通过网络技术实现影像资料共享,以便进行远程医学教育(teleeducation)、远程会诊(teleconsultation)和远程诊断(telediagnosis)等。建立医学影像系统,借助计算机设备,以高速网络联接各种影像设备和相关科室,利用大容量磁、光存储技术,以数字化的方法存储、管理、传送和显示医学影像及其相关信息,确保影像质量高,存储、传输和复制无失真,传送迅速,影像资料可共享。随着技术发展,现在,已经可以借助计算机技术,对影像的像素点进行分析、计算和处理,得出相关的各类数据,为医学诊断提供更客观的信息。在最新的计算机技术支持之下,不但可以提供形态影像,还可以提供功能影像,使医学影像诊断技术走向更深层次。

医学影像系统的建立,是从图像或影像采集开始,影像的采集可分为2种类型,一是静态影像采集,主要是单帧图片,例如腹部超声扫查发现的结石影像;二是动态影像采集,是一段或多段连续的影像系列,如心脏超声可以采集一个或多个心动周期的影像。根据仪器的特点和原始信息的表现方式,影像采集大体有3种方式:数字影像、模拟视频影像的采集以及原始胶片的数字化。

(1)数字影像采集:数字影像直接通过网络与影像存储设备工作站连接,然后与服务器相连。实现影像采集。

(2)视频影像采集:将影像设备输出的模拟视频信号通过视频影像采集转化为数字信号送到采集工作站,再送入服务器。

(3)扫描仪:由扫描仪将原始胶片影像转化为数字信号送至采集工作站,最终与服务器相连,实现资源共享。

不论哪种采集方式,都需要网络传输,另外临床医生和放射学研究人员通过医学影像显示处理工作站、医学影像浏览终端等设备,直接调用各种医学影像,用于观察、诊断和会诊,要求影像的查询和显示都是实时的,一般第1幅影像的显示时间要在2s以内,而且要求有很强的影像处理功能,以便让医生能够对影像进行多方位和多角度的观察。还需要实时响应影像处理的需求,包括影像放大、缩小、增强、锐化、窗宽、窗位等的调整,以及对希望进一步了解区域(ROI)的影像面积、周长、灰度等的测量。这些操作和响应速度,都取决于网络带宽的支持。

网络类似公路,带宽越大,就类似公路上的车道越多,其通行能力越强。随着现代化医院的各项诊断工作越来越依赖影像和检验,作为患者,也更愿意为健康做更高级更全面的检查。肿瘤的放射治疗、病理的切片分析,远程会诊应用,随着医疗技术的飞速发展,原先“看似够用”甚至“肯定够用”的内网带宽,未必够用。传统铜缆网络受到铜缆的局限,网络传输速度最高1Gbps,在医院内,同时承载数以百计业务传输,无法为医学影像传输提供单独保障。所以,搭建以光纤组网模式的光网络,支撑高带宽业务所需要的性能,就可让影像数据挥更大价值。

锐捷医疗极简以太全光网方案,不改变以太网架构,只是将接入层交换机下沉到房间,这样室内的点位和业务扩展不再受到限制。实现了房间数量和汇聚交换的光端口数量1:1配比,二者通过光纤直接连通。同时,可以通过CWDM合分波器,使用波分复用的方式复用楼宇主干光纤,使用少量光纤构建大量光链路,解决主干光纤资源问题。通过这样的全光网设计,可以实现医院内外网一机双网建设,物理隔离;极简的大二层架构,网络中只有核心交换机和接入交换机,汇聚机房和楼层弱电间全部免维护。独享的高带宽链路可以使医学影像调阅速度提升4倍以上;无缝兼容,基于以太网的技术,完全兼容现有网络,做到改造不断网,提升医院业务连续性,以太网的所有业务特性和管理习惯可以完全保留。

光纤的运用,可以让网络传输速度,由传统铜缆的1Gbps提升到10Gbps,让阅片速度更快,提升诊疗效率;光纤特有的抗干扰性,几乎零电磁干扰,可以让数据更安全,传输更快,降低丢包,提高传输效率。

4 总结

在医院,但随着医疗业务的发展,CT、MRI、DSA、SPECT、EM、US、CR、DR等影像检验已经不能满足当前业务需求,学科的细分,以及我们对医疗事业的孜孜不倦求索,内窥镜影像、病理学影像、耳科影像、皮肤影像以及中医的舌苔影像等精细化应用已经成为常见的诊疗辅助手段。

如果说扩展性问题和部署问题是传统网络的不足,那带宽升级问题则更是传统网络难以解决的难点。医学影像科,作为是一个典型的高带宽业务场景,对于端口扩展、带宽升级、业务大并发可靠性,都有着不同程度的要求。以前端口不够只能用HUB或者小交换机做级联,一旦级联,传输性能大幅下降。

如今,采用锐捷医疗极简以太全光网方案,可以实现端口快速扩容,锐捷极简光RG-SF系列入室交换机具备双万兆光口,通过链路聚合上行,可以快速部署20G上行链路,下行支2.5G/5G网口,可供高性能PACS工作站实现高速接入。从以前的小交换机级联,到现在的2.5G/5G高速端口,传输性能可以提升5-20倍左右,医生工作站调阅多层CT影像的时间普遍可以从20秒左右缩短到5秒以内。同理,不仅是医学影像科,检验科、病理科,骨科、心脑血管科等科室也可以通过以太全光网架构,实现业务数据高速传输,保障查询和显示速度,服务于远程诊断或远程教学。还可以依据原始数据实现影像动态或静态显示,通过软件进行影像的三维重建及回放。让医护人员在医院内任何地点、任意时间都可以获取到所需要的影像数据。

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