远程医学影像会诊系统的设计与实现

远程医学影像会诊系统的设计与实现
近年来，远程放射学的出现使传统的会诊观念发生了根本的变化，即医学影像专家可以在千里之外的放射医学影像中心，办公室甚至家中观看通过通讯网络传来的影像资料，从而为一些小医院、边远地区的诊所提供会诊服务，这就是远程医学影像会诊。

先进的数字通讯系统使异地的医学图像设备以极高的数据流相边接成为可能，人们不仅可以快速地获得存贮在各医院、各诊所中的病人图像，而且可以随时请远在外地的专家进行会诊，这就是真正的远程放射学。

从这种意义上讲，远程放射学将完全同PACS (Picture Archiving Communication System)合并，而远程会诊将成为PACS的重要功能之一。

远程医学影像会诊系统利用现代网络技术、计算机技术、多媒体技术将医学图像进行数字化和重建，实现远距离的图像采集、传输、存储、分析和处理。

远程医学的发展和医学图像传输技术的发展是密切相关的。

远程放射学(Teleradiology)一直是远程医学的研究和应用的热点，医学图像的传送速率、远程可视化水平、三维虚拟现实环境技术是成为衡量远程医学水平的重要指标。

下面着重从影像采集、影像传输、影像分诊管理、影像阅片等方面探讨远程医学影像会诊系统的设计与实现。

1、医学图像采用的标准DICOM(Digital Imaging Communication in Medicine)，即医学数字影像通讯标准是关于在各种设备间传送医学图像及其信息的标准。

它是一个开放的标准，用户通过它可以建立来自不同生产厂家的各种有关医学图像设备(包括成像设备和使用医学图像的设备，如放射治疗设备、图像工作站等)的连接。

DICOM标准具有的特点
1.1.1DICOM标准是适应PACS而建立的国际标准。

1.1.2符合DICOM标准的各类医学影像学设备、网络服务器、图形工作站等之间的信息通讯满足TCP/IP或OST 七层网络协议标准。

1.1.3DICOM标准支持大量的国际标准网络，如以太网、FDDI、ISDN、ATM等网络设备。

1.1.4DICOM标准适用于现有的各种局域网或广域网。

1.1.5DICOM标准具有良好的兼容性。

1.2DDICOM标准的核心内容由ISO制定且属于OSI，其中7个层面是基本功能。

1)物理层、2)数据链层、3)网络层、4)传输层、5)会话层、6)表示层、7)应用层。

1.3DICOM标准的组成：由许多部分组成，这样可以对某一部分进行扩充，而对每部分内小节内容的增加与修改放入附录中，使其具有良好的可扩充性。

DICOM标准有14个部分组成。

2、医学图像的分类与采集
2.1医学图像分类2.1.1静态医学图像：反映某一时刻生理组织结构的图像，主要用于器质性病变诊断。

如常规放射图像，X—CT、MRI，及其造影图像等。

2.1.2动态图像：实时显示生理运动过程，进行较长时间观察，可用于诊断和观摩手术过程。

要求在观察过程中对患者无损或尽可能少损伤。

如：使用影像增强器的放射成像，可用于介入治疗精细手术的定位和过程观察，手术导航等方面；超声图像可观察心血管活动情况；实时阻抗参数成像可以观察到呼吸变化、胃蠕动；内窥镜可观察到器官内部活动情况。

2.1.3功能图像：通过可视特殊图像信息来反映生理过程的变化，反映的是生物组织物理、化学、新陈代谢、细胞活动的情况。

如PET、γ像机可反映组织的生理、生化、代谢活动，红外成像可反映组织的温度分布，进而推知其活动(化学活动、新陈代谢活动)的强弱；微波成像可以通过组织介电常数的测定反映细胞质成份、血氧和心肌是否缺血；阻抗
参数成像可以观察肺呼吸、肌肉组织的含水量、脂肪量、心肌的供血情况等。

2.1.4其它人工重组的图形和图像：把各种生理信息通过计算机按一定的约定重构成一些图形或图像，使其信息内容可视化，并可给出一定的特征值。

如脑电地形图，生理信号的趋势图，频谱图等。

2.2影像采集医学影像设备现存在三种接口，即模拟接口，非DICOM标准的数字接口、DICOM标准的数字接口，对于不同的接口应采用不同的连接方式。

2.2.1模拟接口首先要通过扫描仪或视频捕捉卡采集图像，然后通过各工作站上的静态/动态DICOM重建器，使其转换为符合DICOM 标准的文件。

这种方法一般用于传统的X光片，超声，胃镜等设备。

2.2.2非DICOM 标准的数字接口一般要用专门设备或升级模块将其影像转换为DICOM标准数据。

2.2.3DICOM标准的数字接口可以直接与PACS连接，以通信方式获取文档，数据无损，这类数字设备实际上是接入PACS的主流设备，它可以与PACS之间实现双向数据传输。

3、医学图像的远程传输基于多媒体通讯系统的远程会诊方案：PSTN(公共交换电话网)、ISDN(综合业务数据网)、ADSL(非对称性数字用户线环路)、Cable—TV，ATM(异步传输模式)、T—1或E1专用线、HFC(混合光纤同轴网)、卫星通讯等。

3.1低速、窄带远程会诊系统：以普通PSTN为基础，传输速率由MODEM的速率(144～54Kbps)决定传输速度。

3.2中速远程会诊系统：以ADSL、ISDN(基础速率带宽64—128Kbps)为骨干，以计算机工作站为平台。

3.3宽带高速远程会诊系统：以ATM(其速率从T—1的154Mbps到2400Mbps)为基干。

4、医学图像会诊的分诊管理远程客户端工作站将图像信息上传Web网站，数据存入数据库服务器。

Web网站管理员根据会诊医生专业特点，将各类会诊图像进行分配，并监测会诊经过，统计会诊信息。

5、医学图像分析及会诊系统所有PACS图像资料最终目的都是为了对其进行调用和处理。

数字化图像可直接在计算机的监示器上显示出来。

监视器的分辨率、对比度、亮度、噪声及失真等性能直接影响数字化图像的质量、从而影响着最终诊断结果。

计算机存储的数字化图像可用图像处理软件(如Photoshop)进行对比度、明暗度、翻转、锐化等处理，使图像更趋完美。

5.1图像处理模块5.1.1常用图像处理功能：窗宽/窗位的调节、CT值的测量、电影回放、缩放、漫游、反片、旋转、放大镜、镜像等。

5.1.2标注/测量：线、椭圆、矩形、箭头等，可以测量长度、面积、平均值、均方差、角度等。

5.1.3图像处理：各种滤镜功能，如：增强、锐化、阴影、深度增强等，另外可以根据用户需要定制自己算法的滤镜。

5.1.4伪彩定义：可以由用户自己定义图像显示调色板。

5.1.5直方图：根据所选任意区域计算得出密度分布直方图。

5.2报告系统5.2.1报告系统可以满足报告书写的各种要求，写完后可以与病人图像信息一起存入数据库中，为以后的查阅和修改提供了方便。

很方便的向报告中插入已处理好的图像，形成图文一体化。

诊断报告中的格式、字体，以及报告项目和数据库中字段的对应关系都可以在诊断报告界面中自己定义和修改，完成各种图文混排的报告格式。

此外诊断报告还具有多种报告词条及完整的报告模板，其中的词条和模板可以在实际工作中有医师不断的修改增加。

5.2.2会诊报告存入Web数据库服务器中，供被会诊医院调用。

6、装备远程医学影像会诊系统应具备的条件6.1影像设备最好具有DICOM接口。

对于没有DICOM接口的设备，则需要配置专门的接口。

6.2为了与HIS交换信息，要开发HL7接口。

为此，HIS最好是支持HL7标准的。

否则要专门开发相应的HIS 接口。

HL7标准为各个系统之间的基于文本的医疗信息的通信提供一种方法。

DICOM标准主要偏重于放射科各部门之间的数字图像的通信。

HL7在管理数据方面比较强，而这正是DICOM的弱项。

DICOM标准在数字图像的通信和管理方面比
较强，而这正是HL7的弱项。

HL7系统无法存取DICOM管理的图像相关信息，而DICOM系统不能存取HL7系统的丰富的管理数据，所以应开发一个相互转换信息的HL7/DICOM网关。

6.3数据专线：通过网络运营商租用高带宽的数据专线。

传输视频信息需要大于512KB的数据专线，以保证图像质量。

6.4数据服务器：数据库及影像数据服务器，系统安装有数据库管理软件，大容量永久存储介质，数据服务器是整个系统的管理核心。

6.5WWW服务器：安装有Web Server及DICOM Server，用以支持网络HTTP及DICOM请求，并安装数据专线响应远程用户的访问。

6.6数据采集工作站：数据采集工作站主要是采集影像设备中的图像，并将图像传输至整个PACS网络中，是实现数据共享的前提。

图像采集方式采用DICOM 标准采集，非DICOM标准采集。

除了采集功能外，还具有医生工作站中的所有功能，如阅片、报告等。

6.7远程会诊分诊系统：将上传至数据服务器的信息，分诊给会诊医生。

还能用统计功能完成各种统计。

6.8远程会诊工作站：可以查询服务器中已分诊的数据、阅片、编辑诊断报告、打印输出图象及报告。

7、远程医学影像会诊系统需要解决的相关问题：图像采集与图像数字化；图像传输；图像压缩；图像显示；图像分析服务费用等。