數字病理信息系統的設計與實現

袁靜，張華2，劉長興

1.濟南軍區總醫院 信息科，山東 濟南250031；2.山東省醫學科學院 基礎醫學研究所，山東 濟南 250062

數字病理信息系統的設計與實現

袁靜1，張華2，劉長興1

1.濟南軍區總醫院 信息科，山東 濟南250031；2.山東省醫學科學院 基礎醫學研究所，山東 濟南 250062

本文主要介紹了數字病理系統的總體架構與工作流程，并對其中關鍵問題的解決方法進行了重點分析。數字病理信息系統通過圖像的數字化采集，使病理資源數字化、網絡化，實現了可視化數據的永久儲存和不受時空限制的同步瀏覽處理。該系統與圖片存檔及通訊系統（PACS）、醫院信息系統（HIS）的集成應用，也取得了良好的運行效果。

數字病理信息系統；數字化醫院；病理系統；醫院信息系統

0 前言

病理學研究疾病發生的原因、機理、患病時機體的形態變化與功能障礙以及疾病的轉歸結局，并聯系臨床表現，闡述疾病的本質，為疾病的診斷與防治提供理論基礎。因此，病理診斷水平是一個醫院技術水平的標志之一，病理科作為重要的輔診科室成為數字化醫院的主要組成部分[1]；另一方面，圖像數字化以及存儲技術的發展使得對病理科設備及信息系統進行集成成為可能。通過對病理科的工作流程進行優化與標準化，可大大地提高臨床病理工作的效率，提升病理科乃至全院的總體管理水平[2-3]。

國內現有的病理信息系統都是功能單一的病理圖文報告系統，一般只有患者的個人基本信息和送檢醫生的初步診斷信息，不能與現有醫院信息系統（HIS）和圖片存檔及通信系統（PACS）的信息互聯及資源共享，無法為病理診斷提供足夠的輔助決策支持。針對這種情況，本研究開發了集患者基本信息、病程、檢驗結果、影像檢查結果（X光、CT、MR等）、病理圖像等于一身的數字化病理系統，使病理科醫生在進行診斷的時候能夠得到全面的信息支持，為病理學診斷、教學、科研工作提供定量化、精細化的技術平臺。

1 系統總體架構與工作流程

系統設計重在突破現有病理信息系統的功能局限，實現大影像概念。病理影像工作站不僅能查看病理影像，而且可以查看CR、DR、CT、MR、超聲等所有接入全院PACS的設備所產生的影像。以我院HIS數據庫、PACS醫學影像庫為基礎，建立各系統間的接口，以獲取患者的病歷資料。

將病理科現行的事務處理流程進行拆分與重組，建立病理工作流程模型，并實現與PACS和HIS的集成。系統總體架構與工作流程，見圖1～2。

圖1 總體架構圖

圖2 工作流程示意圖

1.1 申請預約

通過申請預約工作站實現與HIS連接，從HIS數據庫中得到患者的基本信息（姓名、年齡、性別）及相關檢查和初步診斷信息等。

1.2 視頻采集與病理影像處理

病理影像工作站通過數字切片掃描裝置將傳統的玻璃病理切片通過全自動顯微鏡或光學放大系統掃描采集得到高分辨數字圖像，再應用計算機對得到的圖像自動進行高精度多視野無縫隙拼接和處理，獲得優質的可視化數據。本系統可與多種型號的胃鏡、腸鏡、宮腔鏡、膀胱鏡、耳鼻喉鏡、支氣管鏡、胸腔鏡、DSA、內窺鏡、病理等設備相聯接，支持非DICOM設備的影像和視頻采集，并提供豐富的報告書寫工具和報告模板。模板庫可以修改和添加，報告書寫支持所見即所得功能，并可定制圖文報告。視頻采集時針對不同的設備嵌入不同的功能模塊，靈活適應醫院各類設備。醫師可以根據自己的習慣選擇采集方式，以減少學習環節和操作難度。系統支持VHS、RGB和S端子等視頻接口；支持最高達1K×1K視頻和靜態影像采集；支持黑白和彩色影像采集；支持腳踏開關設備。系統圖像歸檔快速、安全，還提供錯誤檢測及報告發布。

1.3 圖像存儲

圖像存儲服務器是連接醫療設備和臨床醫師之間的橋梁，是獲取、存儲（歸檔）和管理影像的工具。通過擴展病理標本圖像的屬性和采用圖像分層處理的辦法，實現DICOM存儲標準，將影像文件長期保存在圖像存儲服務器中，為診斷和科研提供實時查詢和調閱服務。

2 關鍵問題的解決

2.1 數據庫規劃

系統數據庫使用與HIS一致的的Oracle9i數據庫，便于實現數字化醫院整體業務的集中、統一規劃和整合。通過建立全院的數據中心，對數據和業務進行集中管理，實現大數據概念，使數據能統一發揮最大價值。Oracle9i高效率的負載均衡功能，使系統具有更靈活的可擴展性，能夠容易地在已有系統中增加硬件設備，提高HIS的計算能力，以更低的成本為未來業務發展提供隨時可擴展的發展空間，全面滿足醫院業務發展的高性能需求；即使是對于海量數據庫，也能夠確保極高的系統性能和用戶訪問效率，無須停機就能進行日常維護工作，全面支持24×7 h的業務模式。

2.2 存儲庫規劃

影像存儲庫（服務器）是專門用于存儲DICOM影像的專用存儲設備，根據影像數據量估算預留合理的擴展空間，一般要求預留能夠存儲2年在線的影像。

2.3 與HIS和PACS的接口

采用開放式數據庫連接（ODBC）方式，建立與醫院HIS、PACS數據庫的連接；運用聯機分析處理（OLAP）技術從現有HIS中提取相應患者的病歷資料。

2.4 與病理設備的接口

借助病理設備廠商的二次開發DLL庫或通用視頻采集卡進行病理圖像捕捉，將視頻設備所產生的影像轉換成標準DICOM影像，并對數字化的視頻信號進行后期編輯處理，如剪切畫面、添加濾鐿、字幕和音效、設置轉場效果以及加入各種視頻特效等。將編輯完成的視頻信號轉換成標準的DICOM或流媒體等格式、以數據文件的形式保存在影像存儲服務器中，供醫師調閱。

3 運行效果分析

通過圖像的數字化采集使病理資源數字化、網絡化，實現了可視化數據的永久儲存和不受時空限制的同步瀏覽處理，特別是與PACS、HIS的集成應用，實現了大數據的概念，取得良好的運行效果，其優勢主要體現在以下幾方面。

3.1 提高了病理診斷金標準的含金量

患者的診斷報告通常需要在病理診斷這一階段被最終確定。數字病理系統的應用使病理醫師可方便地調閱所檢查患者的各種信息（如門診申請單、醫囑、X線診斷結果等）以輔助診斷。數字病理系統通過建立常規和疑難病例的可視化資源數據庫，將各種病理病例的數字影像存儲起來，并通過標準化分析和統計軟件將病理切片影像分類，為典型病例的確診提供數據分析與支持，增加了診斷的準確性，極大地方便了臨床上重大病例診斷的遠程會診與咨詢。開展聯合診斷，這對于缺乏優秀病理醫生的基層醫療機構尤為重要。

3.2 有利于病理醫生培訓

病理教師和學生可以通過計算機調取感興趣的數字病理圖像，在分屏或者是聯網的顯示器上共同觀看，擺脫傳統顯微鏡看片的局限。另外數字病理系統支持便攜設備，如ipad、智能手機等。學生可以隨時隨地登錄查看，享受原來在實驗室才能進行的讀片功能，大大提高了學習效率。

3.3 多玻片掃描集中讀片

采用先進技術的數字病理掃描儀可達到高通量切片掃描，如日本濱松光子學株式會社系統可一次性全自動連續掃描210張切片，減少了病理醫生等待玻片的時間，可實現集中讀片診斷，大大提高了工作效率。

3.4 存儲調閱方便節省儲存空間

經數字掃描形成數字圖像后就不再需要保存玻片，只需要將數據保存在硬盤中，節約存儲空間。利用超大容量的數字病理切片庫，保存珍貴的病理切片資料，解決了玻璃切片不易儲存保管、易褪色、易損壞、易丟片掉片和切片檢索困難等問題，并實現了同一張切片可在不同地點被不同人進行同步瀏覽。

4 發展方向

數字病理系統在病理學教學、臨床診斷以及科研領域將會占據越來越重要的位置，但其深層應用還需要進一步的挖掘和完善[4-7]。首先，通過提高掃描圖像的準確性，建立起更加科學完善的數字病理切片系統的可視化數據庫，如果在掃描過程中出現污點、裂縫等與玻片實際情況不符合的現象對病理診斷是致命的，所得到的圖像必須沒有任何外在的因素干擾，能真實反應玻片是病理醫生明確診斷的必要保證。其次，完善數據庫的檢索功能，以幫助用戶從包含大量信息的病理資源中快速方便地找到目標數據。數字病理系統目前可按日期、特征、疾病、癥狀、解剖部位、圖像類型等進行布爾檢索；逐步實現基于數據庫中各種圖像內容的模式識別檢索，使數字病理系統可視化數據庫的檢索功能更加完善并且人性化。

[1] 鈕羅涌,汪覺民．醫院病理信息系統與全院PACS信息交換設計[J]．醫療裝備,2006,19(4):14-16．

[2] 陶瑜,鄧寶瓊,李潤梅,等．病理信息管理系統的編碼設計[J]．醫學信息,2002,15(11):640-641．

[3] 李向紅．病理信息系統在質量管理中的作用[J]．中國腫瘤, 2007,16(6):399-401．

[4] 葉美華,盛弘強,王怡棟,等．數字病理切片系統可視化數據應用簡介[J]．中華病理學雜志,2012,41(1):66-68

[5] 李桂祥,陳蜀虎．病理信息系統的數據交換設計[J]．中國醫療設備,2010,25(9):33-36．

[6] 梁智星．病理信息系統的設計與實現[D]．蘭州:蘭州大學,2012．

[7] 顧寶潮．基于．Net平臺的病理信息系統的設計與實現[D]．南京:南京理工大學,2011．

Design and Implementation of Digital Pathology Information System

YUAN Jing1, ZHANG Hua2, LIU Chang-xing1
1.Department of Information, Jinan Military General Hospital, Jinan Shandong
250031, China; 2.Institute of Basic Medicine, Shandong Academy of Medical Sciences, Jinan Shandong 250062, China

This paper mainly introduces the overall architecture and workflow of digital pathology system, and analyzes the solutions of key issues in the system. Through digital acquisition of images with this system, pathology resources can be digitized and networked so that the visual data can be stored permanently and the co-browsing processing can break through the limitations of time and place. In addition, the application effect of the integration of this system, PACS and HIS is also good.

digital pathology information system; digital hospital; pathology system; hospital information system

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.012

1674-1633(2013)09-0036-03

2013-03-31

劉長興，副主任技師。

作者郵箱：uanjing0520@163．com