眼科医学影像数据管理系统设计研究

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【摘要】本文主要对PACS系统做了基本的调查，了解其主要结构和功能，指出与传统的胶片保存数据相比的优势，并与欧洲、美洲以及日本等发达的国家相对比，探讨了PACS系统在我国发展的必要性。同时，本文也根据DICOM与HL-7标准设计出一个用于眼部医学影像数字化管理的EyePacs系统。它可以完成对医学影像的实时获取和查阅，能够利用数据库对影像和其包含的重要信息进行保存，并传到我们的服务器中。同时，这个系统也可以让医生和医疗工作者对图像进行后期的数字化处理和标注。

【关键词】PACS；EyePacs；DICOM；HL-7；医学影像；数字化

1引言

近年来，医学影像的存储、传送、后处理，因为电子技术的巨大发展以及多媒体技术的突飞猛进，慢慢得以实现。可读写的出现、硬盘容量的提升、图像信息压缩技术的应用，为医学影像的存储带来更多的便利，提高医院管理的高效化。我们所要设计的PACS（PictureArchivingandCommunicationSystems）系统便是一个数字化的医学影像数据管理系统。PACS又叫医学影像存档与通信系统，它是一个使用DICOM标准，实现对医学影像进行获取、传输、存储、显示以及管理等功能的系统。该系统可以对医学影像进行智能化的计算机处理，这样医生便不需要依赖于传统肉眼的观察以及主观上的判断，医生对病人的病情会有更加精准的了解[1]。

2系统应用优势

传统的医学影像主要将模拟的灰度值拷贝到胶片上，这对医学影像的储存和传输造成了一定局限性。PACS也运用其数字化的技术很好地解决了这个问题。（1）PACS系统不需要使用传统的胶片存储医学影像信息，避免由于胶片脆弱性和不稳定性造成的胶片损坏、变质等问题，胶片的减少也大大提高医院的空间利用率，减轻人力、物力的压力，降低医疗机构的相关支出，也可以将经费更好地用于医学研究中；（2）医生可以利用PACS系统随时随地查看病人的影像图片，无论是在病房、科室，还是放射科，都可以实现，医生可以实时了解病人病情，这极大提高了医院的工作效率，减少胶片调取传输读阅的复杂过程，实现医院管理的高效化；（3）PACS系统的普及可以实现医院与医院间相互的沟通，PACS系统所提供的病人影像数据方便医生了解病人的病史，使医疗诊断更加便捷，同时，实时的影像查阅也让异地会诊也成为现实，这样医学影像里所包含的信息才可以有效利用起来；（4）PACS系统自带的影像后处理功能有利于医生判断病人病情的准确性，而传统胶片只是保存拍片室技师认为有用的图像信息，技师的主观性易造成重要信息的缺失，PACS系统自带的影像后处理功能有利于提高医生判断病人病情的准确性。这4点优势很好地解决传统胶片在医疗机构中带来的普遍问题。PACS系统的普及已成为趋势，数字化的医学数据管理为医疗机构诊断的高效性、准确性带来非常大的帮助，这也为医疗机构和病人创造出巨大的经济效益以及社会效益，为实现医学科研、医疗诊断的高效性、实时性带来便捷。PACS系统的应用将会促进现代医学诊断技术迈向新的台阶[2]。

3医学影像数据管理系统EyePacs结构与功能

我们所要设计的系统主要应用于眼部疾病的诊断和治疗。它将实现以下功能：（1）在医生工作站中显示从不同科室不同设备中采集到的影像数据和所包含的病历信息，将非DICOM标准的格式转换为DICOM格式；（2）实现影像数据的通信传输，将重要的数据上传到服务器里的数据库中保存，方便科研人员或者医生及时查看；（3）可以对医学图像进行后期处理，例如添加、切割等操作，使医生更直观地看到病人状况，也可以增加临床诊断发现的新线索；（4）实现影像数据的异地查阅以及实时调用。PACS系统的服务对象是医疗机构，病人在医生的嘱咐下到相关放射科进行登记、摄片，影像医师把病人病例的具体信息从摄片工作站服务器里调出来，摄片结束后连同影像图片以及诊断报告、诊断数据等一应交给患者，医生再根据影像数据做出相应诊断。为了使PACS系统更加适用于医院的诊断流程，我们总结出系统应该满足的功能：装载医学影像及其数据、保存医学图像和数据信息、查找浏览并从服务器下载影像、对图像的处理。我们将分为以下4个部分设计：图像的显示和装载、以DICOM3.0标准为基础的数据通信网络的设计、服务器相关功能和数据库的设计[3]。

3.1影像及其数据装载和处理子系统

装载医学影像的过程，体现出程序和目标对象在运行过程中的一些互动交互，利用Windows消息以及非间接调用实现与对象的互动。我们从主程序中接收装载影像的指令，利用视图对象DocObj调用具体函数，装载结构模式为Study的图像；然后，视图对象会以层次动态基于Study-Series-Image的模式为基础，建立保存影像的结构；接下来，视图对象Viewobj在接收到相关通知后，也会按照相应的层次，设计医学影像的显示结构。在显示结构被创立的过程中，各层次的信息也会添加到个表框列队中；最后，在所选中的布局模式中，影像及信息数据便会显现出来。对于装载过程中出现的非正常状况，我们也应做出相应的设计来解决问题。具体操作包括，利用C语言中错误处理机制，在TRY模块中放置装载过程，如果有不正常的情况出现，就利用THROW将其抛出，并在CATCH模块中依据异常对象的具体情况释放出不正确的创立对象。影像的装载和处理少不了相关用户界面的设计，界面主要使用人员是医生，所以界面的简洁性、易用性、友好性也是设计的基本标准，并实现以下功能。（1）获取并显示单帧图像（.jpg）和医学图像（.dcm）。（2）显示医学影像中包含的图像信息和患者信息，例如摄片时间、患者姓名、患者年龄等。（3）对图像进行放大、缩小、移动等基本功能。（4）将编辑好的影像及其数据信息上传到服务器中。

3.2数据传输网络设计

为了实现将影像信息上传到服务器，完成医生对其查阅和调用的过程，我们需要一个以DICOM3.0为标准的数据传输网络。传输网络的设计分为服务端设计和客户端设计以及两者的交互。遵循DICOM标准，实现它的获取查阅服务类和保存服务类。PACS系统的可靠通信和消息传输需要以TCP/IP和ACSE的有效连接为基础。首先，初始化DICOM标准里的服务类对象。然后以Socket为基础，建立TCP的相关连接，这一过程中附带着3次的相互握手。接下来，基于协议产生的数据包被客户端发送到所要应用的服务端，此时，协议数据包会被服务端进行解析、判断，继而可以发送客户端以接受协商的数据包，待被确认收到后，整个ACSE协商过程便实现，消息交换也可以顺利进行。协商被链接控制之后，我们可以完成DICOM的相应服务类。存储服务类过程如下：首先，一个包括消息表示和具体保存数据信息集合的数据单元被SCU建造并且发送出去，SCP在接收后调用后台的存贮程序并返回相应的反馈状态，例如成果、警告灯状态。重复以上操作若干次，就可以实现服务。而图像的获取查询服务的实现过程如下：目标查询数据集IODSCU基于对象的需求而生产，数据包被按要求封装后会返回C-FIND-RQ具体信息，这一消息又会被SCP不断的查询，并且从按照研究、图像、序列一层一层往下查询。最终，SCU可以使用C-MOVE指令来获取相关的图像和包含数据，完成相信的服务类[4]。

3.3EyePacs系统服务器设计

服务器的设计包括数据管理软件、服务器平台建设、数据库软件等部分。由于PACS系统中包含的医学影像占用数据太大，且被调用被访问的次数过多，正常的数据库平台很难保证这些要求的实现，所以PACS系统会将影像中包含的文字信息，如病人姓名、诊断结果等上传到关系数据库，而影像的存档服务器则用来保存规定格式的医学图像，简称PAS。最终以DICOM为基础，通过创建关系，把数据库和PAC一一对应起来。

3.4EyePacs系统架构

对于小型的PACS系统，其架构主要采用基于C/S的模式，这一模式里，客户端主要包括用户界面、安装相关的应用程序、处理医疗机构业务等功能。服务器端则负责数据的保存和后期数字化处理。因此，服务取得任务相对较少，但是如果客户端慢慢增多的话，整个系统的安全问题也要有所考虑，系统的安装、维护问题都会比较多。计算机应用的发展以及医院客户的实际需求，使得基于B/S的构架模式变成趋势，与前一种模式相反，服务器端用来完成PACS的核心功能，而客户端甚至简化成浏览器，这也为远程会诊创造基础，同时也相应地需要高配置、高性能的硬件环境。此次基于云端的眼科医学数据管理系统EyePacs为适应大量用户需求，将采取操作、维护比较边界的B/S架构，该结构的采用允许医生直接使用浏览器来获取病人影像信息，无论是电脑还是PAD，都可以支持影像的获取，完成信息实时性的要求[5]。

4结语

为实现数字化的医院数据管理，提高医院影像信息的高效利用率，Pacs系统的普遍应用势在必行。其关键技术则是基于DICOM3.0标准进行的设备之间、医院之间的数据交换。同时，非DICOM格式的影像转换为DICOM格式也是我们所要研究的重点问题。EyePacs系统可以把眼科科室的信息、数据、志愿有效地整合，使病人病例信息、诊断报告信息、影像统一化、标准化得以更好实现。

参考文献

[1]唐辰.云计算技术在医学影像计算领域的应用[J].电子技术与软件工程，2020(20)：190-192.

[2]程颖，张志强，戴飞，等.基于请求授权的医学影像共享机制研究与应用[J].中国数字医学，2020，15(8)：60-63.

[3]周轩，刘宇轩，彭勇.基于心导管室信息管理系统影像数据安全机制的研究和设计[J].中国医疗设备，2020，35(4)：79-82.

[4]霍妍佼，郭彦，王怀洲.影像数据系统在眼科教学中的应用[J].中华医学教育探索杂志，2019，18(11)：1136-1139.

[5]肖剑容.数据挖掘技术在医学影像信息系统中的应用[J].甘肃科技，2019，35(12)：16-17.

作者：荣伟 单位：无锡市第五人民医院