基于云端的眼科醫學影像數據管理系統設計

榮 偉

（無錫市第五人民醫院 江蘇 無錫 214000）

1 引言

近年來，醫學影像的存儲、傳送、后處理，因為電子技術的巨大發展以及多媒體技術的突飛猛進，慢慢得以實現?？勺x寫的出現、硬盤容量的提升、圖像信息壓縮技術的應用，為醫學影像的存儲帶來更多的便利，提高醫院管理的高效化。我們所要設計的PACS（Picture Archiving and Communication Systems）系統便是一個數字化的醫學影像數據管理系統。PACS又叫醫學影像存檔與通信系統，它是一個使用DICOM標準，實現對醫學影像進行獲取、傳輸、存儲、顯示以及管理等功能的系統。該系統可以對醫學影像進行智能化的計算機處理，這樣醫生便不需要依賴于傳統肉眼的觀察以及主觀上的判斷，醫生對病人的病情會有更加精準的了解[1]。

2 系統應用優勢

傳統的醫學影像主要將模擬的灰度值拷貝到膠片上，這對醫學影像的儲存和傳輸造成了一定局限性。PACS也運用其數字化的技術很好地解決了這個問題。（1）PACS系統不需要使用傳統的膠片存儲醫學影像信息，避免由于膠片脆弱性和不穩定性造成的膠片損壞、變質等問題，膠片的減少也大大提高醫院的空間利用率，減輕人力、物力的壓力，降低醫療機構的相關支出，也可以將經費更好地用于醫學研究中；（2）醫生可以利用PACS系統隨時隨地查看病人的影像圖片，無論是在病房、科室，還是放射科，都可以實現，醫生可以實時了解病人病情，這極大提高了醫院的工作效率，減少膠片調取傳輸讀閱的復雜過程，實現醫院管理的高效化；（3）PACS系統的普及可以實現醫院與醫院間相互的溝通，PACS系統所提供的病人影像數據方便醫生了解病人的病史，使醫療診斷更加便捷，同時，實時的影像查閱也讓異地會診也成為現實，這樣醫學影像里所包含的信息才可以有效利用起來；（4）PACS系統自帶的影像后處理功能有利于醫生判斷病人病情的準確性，而傳統膠片只是保存拍片室技師認為有用的圖像信息，技師的主觀性易造成重要信息的缺失，PACS系統自帶的影像后處理功能有利于提高醫生判斷病人病情的準確性。這4點優勢很好地解決傳統膠片在醫療機構中帶來的普遍問題。PACS系統的普及已成為趨勢，數字化的醫學數據管理為醫療機構診斷的高效性、準確性帶來非常大的幫助，這也為醫療機構和病人創造出巨大的經濟效益以及社會效益，為實現醫學科研、醫療診斷的高效性、實時性帶來便捷。PACS系統的應用將會促進現代醫學診斷技術邁向新的臺階[2]。

3 醫學影像數據管理系統EyePacs結構與功能

我們所要設計的系統主要應用于眼部疾病的診斷和治療。它將實現以下功能：（1）在醫生工作站中顯示從不同科室不同設備中采集到的影像數據和所包含的病歷信息，將非DICOM標準的格式轉換為DICOM格式；（2）實現影像數據的通信傳輸，將重要的數據上傳到服務器里的數據庫中保存，方便科研人員或者醫生及時查看；（3）可以對醫學圖像進行后期處理，例如添加、切割等操作，使醫生更直觀地看到病人狀況，也可以增加臨床診斷發現的新線索；（4）實現影像數據的異地查閱以及實時調用。

PACS系統的服務對象是醫療機構，病人在醫生的囑咐下到相關放射科進行登記、攝片，影像醫師把病人病例的具體信息從攝片工作站服務器里調出來，攝片結束后連同影像圖片以及診斷報告、診斷數據等一應交給患者，醫生再根據影像數據做出相應診斷。為了使PACS系統更加適用于醫院的診斷流程，我們總結出系統應該滿足的功能：裝載醫學影像及其數據、保存醫學圖像和數據信息、查找瀏覽并從服務器下載影像、對圖像的處理。我們將分為以下4個部分設計：圖像的顯示和裝載、以DICOM3.0標準為基礎的數據通信網絡的設計、服務器相關功能和數據庫的設計[3]。

3.1 影像及其數據裝載和處理子系統

裝載醫學影像的過程，體現出程序和目標對象在運行過程中的一些互動交互，利用Windows消息以及非間接調用實現與對象的互動。我們從主程序中接收裝載影像的指令，利用視圖對象DocObj調用具體函數，裝載結構模式為Study的圖像；然后，視圖對象會以層次動態基于Study-Series-Image的模式為基礎，建立保存影像的結構；接下來，視圖對象Viewobj在接收到相關通知后，也會按照相應的層次，設計醫學影像的顯示結構。在顯示結構被創立的過程中，各層次的信息也會添加到個表框列隊中；最后，在所選中的布局模式中，影像及信息數據便會顯現出來。

對于裝載過程中出現的非正常狀況，我們也應做出相應的設計來解決問題。具體操作包括，利用C語言中錯誤處理機制，在TRY模塊中放置裝載過程，如果有不正常的情況出現，就利用THROW將其拋出，并在CATCH模塊中依據異常對象的具體情況釋放出不正確的創立對象。

影像的裝載和處理少不了相關用戶界面的設計，界面主要使用人員是醫生，所以界面的簡潔性、易用性、友好性也是設計的基本標準，并實現以下功能。

（1）獲取并顯示單幀圖像（.jpg）和醫學圖像（.dcm）。

（2）顯示醫學影像中包含的圖像信息和患者信息，例如攝片時間、患者姓名、患者年齡等。

（3）對圖像進行放大、縮小、移動等基本功能。

（4）將編輯好的影像及其數據信息上傳到服務器中。

3.2 數據傳輸網絡設計

為了實現將影像信息上傳到服務器，完成醫生對其查閱和調用的過程，我們需要一個以DICOM3.0為標準的數據傳輸網絡。傳輸網絡的設計分為服務端設計和客戶端設計以及兩者的交互。遵循DICOM標準，實現它的獲取查閱服務類和保存服務類。

PACS系統的可靠通信和消息傳輸需要以TCP/IP和ACSE的有效連接為基礎。首先，初始化DICOM標準里的服務類對象。然后以Socket為基礎，建立TCP的相關連接，這一過程中附帶著3次的相互握手。接下來，基于協議產生的數據包被客戶端發送到所要應用的服務端，此時，協議數據包會被服務端進行解析、判斷，繼而可以發送客戶端以接受協商的數據包，待被確認收到后，整個ACSE協商過程便實現，消息交換也可以順利進行。

協商被鏈接控制之后，我們可以完成DICOM的相應服務類。存儲服務類過程如下：首先，一個包括消息表示和具體保存數據信息集合的數據單元被SCU建造并且發送出去，SCP在接收后調用后臺的存貯程序并返回相應的反饋狀態，例如成果、警告燈狀態。重復以上操作若干次，就可以實現服務。而圖像的獲取查詢服務的實現過程如下：目標查詢數據集IOD SCU基于對象的需求而生產，數據包被按要求封裝后會返回C-FIND-RQ具體信息，這一消息又會被SCP不斷的查詢，并且從按照研究、圖像、序列一層一層往下查詢。最終，SCU可以使用C-MOVE指令來獲取相關的圖像和包含數據，完成相信的服務類[4]。

3.3 EyePacs系統服務器設計

服務器的設計包括數據管理軟件、服務器平臺建設、數據庫軟件等部分。

由于PACS系統中包含的醫學影像占用數據太大，且被調用被訪問的次數過多，正常的數據庫平臺很難保證這些要求的實現，所以PACS系統會將影像中包含的文字信息，如病人姓名、診斷結果等上傳到關系數據庫，而影像的存檔服務器則用來保存規定格式的醫學圖像，簡稱PAS。最終以DICOM為基礎，通過創建關系，把數據庫和PAC一一對應起來。

3.4 EyePacs系統架構

對于小型的PACS系統，其架構主要采用基于C/S的模式，這一模式里，客戶端主要包括用戶界面、安裝相關的應用程序、處理醫療機構業務等功能。服務器端則負責數據的保存和后期數字化處理。因此，服務取得任務相對較少，但是如果客戶端慢慢增多的話，整個系統的安全問題也要有所考慮，系統的安裝、維護問題都會比較多。

計算機應用的發展以及醫院客戶的實際需求，使得基于B/S的構架模式變成趨勢，與前一種模式相反，服務器端用來完成PACS的核心功能，而客戶端甚至簡化成瀏覽器，這也為遠程會診創造基礎，同時也相應地需要高配置、高性能的硬件環境。此次基于云端的眼科醫學數據管理系統EyePacs為適應大量用戶需求，將采取操作、維護比較邊界的B/S架構，該結構的采用允許醫生直接使用瀏覽器來獲取病人影像信息，無論是電腦還是PAD，都可以支持影像的獲取，完成信息實時性的要求[5]。

4 結語

為實現數字化的醫院數據管理，提高醫院影像信息的高效利用率，Pacs系統的普遍應用勢在必行。其關鍵技術則是基于DICOM3.0標準進行的設備之間、醫院之間的數據交換。同時，非DICOM格式的影像轉換為DICOM格式也是我們所要研究的重點問題。EyePacs系統可以把眼科科室的信息、數據、志愿有效地整合，使病人病例信息、診斷報告信息、影像統一化、標準化得以更好實現。