利用数字医疗技术、医学（包括影像）信息技术和互联网技术建立医疗机构乃至区域病人医疗健康记录系统((electronic healthcare record，EHR)，使病人的病历资料、诊断记录、放射图像等信息被安全地共享与调用成为当前各国政府与医疗领域解决医疗品质、服务效率与医疗成本矛盾主要技术手段和措施。另外，在面向解决重大疾病基础研究与临床应用转化研究中，需要多学科交叉与不同背景研究人员广泛协同，迫切需要建立一种将不同地域人员与业务设施（如各类影像设备与仪器）进行网络互连的面向生物医学e-Science研究平台，提高跨学科研究的效率，减小不同背景科研人员知识带隙及在空间与时间上的协作障碍。同时，随着先进数字医疗仪器设备和新型医学影像技术的快速发展和在医疗健康服务与科学研究领域中的广泛应用，其产生的多媒体影像数据量巨大，应用模式繁多，内容与结构更为复杂，数据产生、传输、使用和管理成本更高，针对当前医疗影像信息技术带来新的重大挑战，本论文在所属的（中科院上海技术物理研究所）医学影像信息实验室已研开的“一种基于协作网格的医学影像信息存储与通信系统”基础上，重点研究了新一代基于网格架构的医学影像信息系统的“消息通信、智能传输路由、安全监控及异构系统集成”等关键技术，并应用到区域医疗协同和e-Science科研协同中，本文的主要研究工作和创新点集中在以下几个方面:　　 1.研究一种新型的网格消息通信机制，采用可扩展消息处理现场协议(XMPP)，设计并实现一种基于XMPP的可靠的网格消息通信中间件，提供点对点和发布一订阅两种模式网格消息传递机制，解决异构网络环境下网格动、静态节点之间消息可信分发与传输问题。　　 2.研究设计并实现一种生物医学影像网格监控管理子系统，用于增强网格安全审计监控和故障恢复功能。在遵从IHE ATNA(Audit Trail and NodeAuthentication)和DICOM Supplement-95协议前提下，采用分布式监控、分级处理、松耦合互联、异步传输等方式构建生物医学影像网格监控系统，解决了多节点、海量并发的安全审计消息获取与网格节点运行状态同步监控与实时获取与处理问题，实现实时跟踪网格中的物理节点运行状态、隐私数据使用状态、网格用户行为同步监控与实时处理。　　 3.研究提出一种智能化网格影像数据传输路由引擎。根据医学影像常用的几种传输协议及其适用场景，采用基于Floyd-Warshall算法和相应的规则引擎，研制了网格影像数据传输路由引擎，在网格拓扑结构根据实际需要进行变化的同时，保证影像数据网络路由传输的高效，提高数据在网格各节点间传递效率。　　 4.针对医学影像并行处理计算的需求，设计并实现了网格架构和高性能计算集群(HPC)的无缝集成技术。提出一种面向服务的影像工作流机制，实现影像数据在生物医学网格和HPC系统之间的传输、存储、查询提取、路由、共享、处理的完整的影像工作链。