陳 榮 徐澤林 張慧連 陳 明

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究發(fā)展迅速，其應(yīng)用遍及各專業(yè)領(lǐng)域，極大加快了醫(yī)學(xué)影像在管理與應(yīng)用的發(fā)展速度。將彩色超聲診斷儀等醫(yī)用設(shè)備圖像原始數(shù)據(jù)文件通過數(shù)字接口采集到計(jì)算機(jī)影像網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中集中管理，將更加快捷、有效地實(shí)現(xiàn)醫(yī)療診斷信息共享[1]。為此，本研究設(shè)計(jì)一種新型多功能的彩色超聲圖文管理系統(tǒng)，通過各種數(shù)字接口采集和處理醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，通過醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system，HIS)和影像數(shù)據(jù)傳輸及儲(chǔ)存系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的醫(yī)學(xué)數(shù)字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字傳輸，以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療診斷信息的共享。研制的系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了用戶信息的管理、數(shù)據(jù)庫的管理、標(biāo)準(zhǔn)化的模板以及多種打印模式等。主框架依據(jù)Windows風(fēng)格，全中文用戶界面，操作簡潔，使用方便，具有很好的人機(jī)對(duì)話功能[2]。

1 系統(tǒng)硬件組成與設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件是整個(gè)圖文系統(tǒng)的軀體，系統(tǒng)的硬件流程為彩色超聲診斷儀產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)以及DICOM信號(hào)經(jīng)視頻采集卡和網(wǎng)卡采集、處理后再通過各個(gè)接口傳送到PC機(jī)上，PC機(jī)控制的外圍設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)(如圖1所示)。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

在本系統(tǒng)中硬件的選型非常重要，不同的視頻采集卡有不同的分辨率和功能，分辨率越高其功能越多，采集到的信號(hào)更精確。視頻采集卡的性能直接關(guān)系到采集源信號(hào)的質(zhì)量，因此采集卡的性能是源信號(hào)好壞的保證[3-4]；PC機(jī)既要控制外圍設(shè)備如打印機(jī)、顯示器等，又要控制信號(hào)的傳輸，所選用的PC機(jī)性能越好，其信號(hào)的處理能力越強(qiáng)大；DICOM接口的傳輸頻率對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)傳送起著重要作用，頻率越高，畫面不會(huì)產(chǎn)生延時(shí)而效果更清晰[5]。

在考慮系統(tǒng)硬件各性能和價(jià)格之后，經(jīng)過對(duì)比選用的視頻采集卡是一款專業(yè)圖像采集卡—天敏SDK2500，其圖像采集卡可即插即用，操作簡單，價(jià)格便宜，兼容Windows，顯示畫面流程清晰，分辨率高，性價(jià)比非常好，SDK2500的特點(diǎn)和功能見表1[6]。

2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

軟件是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂。本設(shè)計(jì)的圖文管理系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為三大模塊：①數(shù)字采集軟件；②圖像處理軟件；③病案管理軟件。系統(tǒng)具有病歷錄入、圖像處理及查詢統(tǒng)計(jì)等功能，并可進(jìn)行DICOM 3.0 傳輸、打印。

為了使超聲診斷儀圖像達(dá)到醫(yī)生的診斷要求，將系統(tǒng)的軟件分為一個(gè)主控模塊，其中包含系統(tǒng)的維護(hù)、患者管理、圖像采集、圖像處理、打印格式以及圖像的DICOM標(biāo)準(zhǔn)，不同的子模塊中按照其不同的功能分成各種功能不同的小模塊。整個(gè)軟件系統(tǒng)由上至下實(shí)行模塊化，使得開發(fā)者在軟件的開發(fā)過程中更方便地進(jìn)行代碼調(diào)試，由于系統(tǒng)軟件的模塊化，使系統(tǒng)在升級(jí)和維護(hù)的過程中更簡便和容易(如圖2所示)。

表1 圖像采集卡-天敏SDK2500特性

圖2 系統(tǒng)軟件部分的功能模塊結(jié)構(gòu)圖

目前，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)處理得到更有醫(yī)學(xué)價(jià)值的醫(yī)學(xué)圖像已是目前重要的研究方向，主要取決于當(dāng)今醫(yī)學(xué)影像新技術(shù)的快速發(fā)展和其自身的特點(diǎn)。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化和信息化的醫(yī)學(xué)影像更有利于圖像的操作和傳輸，使得圖像更為直觀，提高了診斷的效率。因此，信息化的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)更受醫(yī)護(hù)人員的青睞和重視[7]。

在整個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的大“倉庫”，基于SQL server2000平臺(tái)軟件有豐富的編程接口，提供數(shù)據(jù)倉庫的功能。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)到SQL server數(shù)據(jù)倉庫中，在該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式采用多表存儲(chǔ)。將數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建成需要存儲(chǔ)不同數(shù)據(jù)的4個(gè)表：①系統(tǒng)用戶管理信息表；②患者基本信息表；③診斷模板數(shù)據(jù)表；④醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)表。在本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)表時(shí)采用“表＋實(shí)體”的方法[3]。

目前，國內(nèi)在數(shù)據(jù)庫中有兩種主流的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略：①間接存取法：其存取策略主要是創(chuàng)建文件存放圖像數(shù)據(jù)，將文件放在存儲(chǔ)的目錄下，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑通過數(shù)據(jù)庫表來表示；②直接存取法：與間接存取法不同，將圖像的數(shù)據(jù)信息放在數(shù)據(jù)庫關(guān)系表中存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)更可靠，提高了數(shù)據(jù)的可用性和伸縮性。雖然直接存取法在圖像數(shù)據(jù)的處理上有一定的優(yōu)越性，但因其有些數(shù)據(jù)庫需要通過使用第三方的控件才支持圖像數(shù)據(jù)的直接存儲(chǔ)，導(dǎo)致在技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)比間接存取法復(fù)雜且在數(shù)據(jù)的維護(hù)上不方便[4-7]。

圖像數(shù)據(jù)最大的特點(diǎn)是有超大的數(shù)據(jù)量，相對(duì)于本研制系統(tǒng)數(shù)據(jù)而言，圖像數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和應(yīng)用上更為復(fù)雜更難處理，圖像數(shù)據(jù)之間有很大的差異。目前，數(shù)據(jù)庫中處理文本數(shù)據(jù)的技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是將處理文本數(shù)據(jù)的方法應(yīng)用于處理圖像數(shù)據(jù)時(shí)通常行不通。因此，探求有效的存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)庫中的圖像數(shù)據(jù)方法是目前數(shù)據(jù)庫研究的主要方向[8-10]。

圖像的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)一般選用二進(jìn)制對(duì)象(binary large object，BLOB)數(shù)據(jù)類型，并且其數(shù)據(jù)量不確定，圖像數(shù)據(jù)的直接存取法是利用BLOB類型數(shù)據(jù)來存儲(chǔ)。BLOB類型數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)分配一個(gè)新的存儲(chǔ)單元來存儲(chǔ)該類型的數(shù)據(jù)，再通過一個(gè)16位的指針來指向所存儲(chǔ)BLOB數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元的地址。而對(duì)于存儲(chǔ)普通類型的數(shù)據(jù)時(shí)，用戶首先定義一串字段，然后將采集到的數(shù)據(jù)直接存到該字段上。因此，在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式BLOB有異于普通類型。BLOB數(shù)據(jù)類型是一種擁有很多數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)類型，其在存儲(chǔ)過程中所需要的內(nèi)存空間很大，所占用的網(wǎng)絡(luò)資源更大，這一特點(diǎn)限制了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)速度和查詢效率，因此在數(shù)據(jù)庫中要正確合理地使用BLOB數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)中不同大小的數(shù)據(jù)量所采用的數(shù)據(jù)類型不同。如需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量＜8 K，數(shù)據(jù)的類型選擇可變長字符型(Varchar)或可變二進(jìn)制數(shù)據(jù)型(Varbinary)。數(shù)據(jù)量＞8 K，則可以考慮使用 text 或者 ntext 等其他的數(shù)據(jù)類型。例如，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用數(shù)據(jù)量相同的圖像，圖像數(shù)據(jù)量約為35 K，間接法與直接存取法相比，間接法約需要4.0 s，直接存取法約為3.0 s，從中顯示，間接存取法可達(dá)到所需要求，且直接存取法處理的數(shù)據(jù)量大，所需的硬件配置高，相比之下間接存取法硬件配置低，更容易維護(hù)，性價(jià)比更高。因此，在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對(duì)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用間接存取的方法。

3 討論

本研究所設(shè)計(jì)的多功能彩超圖文管理系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)是基于VC++6.0，該開發(fā)平臺(tái)界面簡潔，操作簡單，占用資源少，數(shù)據(jù)庫則是基于SQL server2000，有豐富的編程接口工具并且提供數(shù)據(jù)倉庫功能。主框架依據(jù)Windows風(fēng)格，全中文用戶界面，操作簡潔，使用方便，具有很好的友好性。其主要功能特點(diǎn)有：①多模式輸入，系統(tǒng)傳輸圖像數(shù)據(jù)提供了兩路AV及一路S端子輸入，在圖像數(shù)據(jù)傳輸和處理中效果好，數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)丟失小，因系統(tǒng)支持超聲圖像的DICOM標(biāo)準(zhǔn)，通過HIS和PACS對(duì)超聲圖像進(jìn)行數(shù)字化傳輸和共享使得超聲圖像在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的處理應(yīng)用中更加網(wǎng)絡(luò)化；②用戶信息管理，在系統(tǒng)中的用戶信息管理模塊可快速錄入患者，填寫和修改患者的信息等；③打印模塊，系統(tǒng)自帶的打印系統(tǒng)支持圖文并茂等多種打印報(bào)告格式，醫(yī)師按照自己的需要選擇滿意的打印格式；④圖像的分類和管理系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)不同圖像進(jìn)行分類和存儲(chǔ)管理，對(duì)不同病變的超聲圖像進(jìn)行參照和比較，有利于教學(xué)和實(shí)習(xí)的演練；⑤標(biāo)準(zhǔn)化的診斷模板，系統(tǒng)可提供標(biāo)準(zhǔn)化的診斷報(bào)告模板，專業(yè)術(shù)語庫可供醫(yī)師參考和選擇，醫(yī)生只需將診斷數(shù)據(jù)填寫在診斷報(bào)告模板里，方便、快捷；⑥超聲圖像的數(shù)據(jù)采集以及后處理，通過采用高分辨率、高質(zhì)量和高清晰度的專業(yè)視頻采集卡，將采集到的視頻信息傳送至計(jì)算機(jī)，可為后續(xù)數(shù)據(jù)處理做準(zhǔn)備[11-13]。圖像處理部分可以使診斷醫(yī)師根據(jù)自己的需要，有針對(duì)性的對(duì)超聲圖像進(jìn)行相關(guān)處理，突出某一方面的特征，更加準(zhǔn)確無誤的診斷疾病[14-15]。

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