方勝吉 劉超 張騰

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722004

摘要：在臨床應(yīng)用過程當(dāng)中，醫(yī)學(xué)圖像資料是輔助醫(yī)生診斷的一個重要的手段，然而，傳統(tǒng)的PACS系統(tǒng)，僅能夠使醫(yī)生針對個例進行診斷，不具有特例性，當(dāng)遇到疑難雜癥時，系統(tǒng)并不能夠給醫(yī)生提供有價值的醫(yī)學(xué)圖像參考資料；本文討論的系統(tǒng)就是針對這種情況進行設(shè)計，通過將語義技術(shù)與醫(yī)學(xué)圖像檢索技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對醫(yī)學(xué)圖像的語義檢索，從而給醫(yī)生提供與就診患者相關(guān)的可查的醫(yī)學(xué)影像資料，提高醫(yī)生的診斷效率和正確率，對臨床應(yīng)用具有極強的實用價值。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)圖像；語義檢索；跨區(qū)域

在臨床的過程當(dāng)中，醫(yī)學(xué)圖像常常作為醫(yī)生對病情判斷的一個主要的依據(jù)，特別是在醫(yī)生對病情判斷不是十分明晰的時候，醫(yī)生往往需要通過同其他的醫(yī)學(xué)圖像進行對比，得出寶貴的參考意見，因此，能夠有效、及時的得到與病人相關(guān)的或類似的、已經(jīng)得出診斷結(jié)論的特例醫(yī)學(xué)圖像顯得尤為重要。然而，目前，國內(nèi)大多數(shù)的醫(yī)院使用的都是PACS系統(tǒng)，它只能通過病人本人的信息檢索出來相關(guān)的醫(yī)學(xué)圖像，這些圖像并不具有特例性，也就是說它僅對患者本人，而不能為其他病例提供參考；再者，目前國內(nèi)的各所醫(yī)院的醫(yī)學(xué)圖像資源，極少共享，也就是說大部分的醫(yī)療機構(gòu)都只是在管理和使用自己院內(nèi)的醫(yī)學(xué)圖像資源，這種區(qū)域局限性嚴重限制了醫(yī)療合作的發(fā)展。

所以，面對上述問題，我們提出了將醫(yī)學(xué)圖像的檢索過程與語義技術(shù)相結(jié)合，通過智能化的語義檢索體系提高醫(yī)學(xué)圖像的檢索效率，可以根據(jù)各地不同的醫(yī)療條件，構(gòu)建出不同水平的語義檢索系統(tǒng)；再結(jié)合RESTFULL，以URI的形式呈現(xiàn)給用戶；同時，還可以實現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，都可以通過訪問接口獲取醫(yī)學(xué)圖像資源的信息，真正的實現(xiàn)跨區(qū)域、跨醫(yī)院間的醫(yī)學(xué)影像信息互聯(lián)，充分提高醫(yī)學(xué)圖像的利用率。

一、醫(yī)學(xué)圖像語義檢索系統(tǒng)分析

（一）需求分析

需求分析，是通過與用戶之間的詳細交流得出的，主要是要對用戶進行深入的調(diào)查研究，明確用戶需要什么樣的功能？系統(tǒng)需要怎么做？具體要怎樣實現(xiàn)等。這是需求分析最根本的任務(wù)。而整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵是要通過與用戶的全面交流，真正的掌握用戶的想法與用戶對系統(tǒng)的最終的期望，這是整個系統(tǒng)的目標；而最終系統(tǒng)所呈現(xiàn)出來的形態(tài)和性質(zhì)則是由需求分析所得出的結(jié)論決定的，這是系統(tǒng)設(shè)計的基石。

相對于醫(yī)學(xué)圖像的語義檢索，它主要面對的用戶就是醫(yī)生，在傳統(tǒng)的PACS中，醫(yī)生要想檢索出病人的醫(yī)學(xué)影像信息，一般情況下，都是先從病人的ID開始，然后依次進行檢查、序列等，直到找到病人的圖像資料，在這個檢索過程中，是一個一對多的關(guān)系，整個的檢索路徑呈現(xiàn)的是一種倒置的樹形結(jié)構(gòu)；也就是說，從一個病人出發(fā)，進行檢索，他可能會有好多的檢查，而在每個檢查當(dāng)中，又會包含多個序列，一個序列里面又會有多張醫(yī)學(xué)影像圖片，所以說整個的檢索路線就是一個樹形結(jié)構(gòu)；樹形結(jié)構(gòu)的特點是層次清晰，相鄰的節(jié)點間影像較??；但缺點也較為突出，比如說不能進行跳躍式檢索，這就使得醫(yī)生在對圖像進行檢索時，操作過程變得復(fù)雜且呆板，即使是檢索同一副圖像，操作過程也要重復(fù)兩遍，所以從醫(yī)者的角度來講，一種高效、智能的圖片檢索方式被迫切需要，特別是當(dāng)面對疑難雜癥時，高效的獲取有參考價值的圖像，從而大幅度提高醫(yī)生診斷的效率和準確率，顯得尤為珍貴。

而就目前來講，這種智能的語義檢索方式并沒有被重視起來，在當(dāng)前，絕大多數(shù)的醫(yī)院還是停留在小范圍內(nèi)，使用PACS，PACS高成本、范圍狹窄的缺點暴露的十分明顯，我們需要對目前的狀況進行改進，需要使用新的技術(shù)來提高醫(yī)療的執(zhí)行效率、擴大其影響的范圍、降低其使用的成本，從而大幅度提高患者的就醫(yī)質(zhì)量。

（二）可行性分析

可行行分析，是在前面我們討論的需求分析的基礎(chǔ)之上，對整個系統(tǒng)提出的一個整體的設(shè)想；根據(jù)現(xiàn)有的實際條件，經(jīng)過客觀細致的分析和冷靜的判斷，對系統(tǒng)實現(xiàn)過程的具體實施步驟、各個環(huán)節(jié)所需要的軟硬件條件的一個實際的考察。主要衡量在現(xiàn)有的硬件設(shè)施、實現(xiàn)技術(shù)等條件下，能否按用戶的需求，實現(xiàn)系統(tǒng)的最終的目的，進行深入的討論、研究和論證；最后要得出是否可行的結(jié)論。

相對于系統(tǒng)的研發(fā)可行性而言，首先，系統(tǒng)開發(fā)有極其廣闊的市場需求，這點前面已經(jīng)闡述，可以應(yīng)用到臨床實踐當(dāng)中，并取得良好的經(jīng)濟效益和社會意義；其次，系統(tǒng)的研發(fā)，應(yīng)以某大型醫(yī)院為基礎(chǔ)進行研發(fā)，軟硬件環(huán)境應(yīng)與臨床實踐相近；最后，項目研發(fā)人員要具有極強的專業(yè)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的需求。

二、系統(tǒng)的整體設(shè)計及運行流程

（一）系統(tǒng)設(shè)計的目標

整個語義檢索系統(tǒng)設(shè)計的目的是提高醫(yī)院的醫(yī)療診斷質(zhì)量，推進醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展；結(jié)合患者的實際情況，快速高效的為醫(yī)生提供有參考價值的醫(yī)學(xué)圖像資料；系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)醫(yī)院現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，提供直觀、人性化的醫(yī)學(xué)圖像服務(wù)，以人性化的方式，將基于DICOM文件格式的病人信息、檢查信息、序列信息和圖片信息呈現(xiàn)給需求的醫(yī)生，提高其檢查的速度和準確率。

（二）系統(tǒng)設(shè)計的原則

在對醫(yī)學(xué)圖像語義檢索系統(tǒng)進行設(shè)計時，主要設(shè)計原則如下：

1.實用性

本系統(tǒng)的使用者，主要是醫(yī)生，作為醫(yī)療工作者對于計算機的使用方法可能了解的并不是很多，這就要求系統(tǒng)界面設(shè)計要人性化，操作盡量簡單易懂，同時還要配有詳細的功能說明，為醫(yī)療工作者提供有效的功能解釋；同時，系統(tǒng)反應(yīng)要迅速，能夠滿足臨床的實時性要求。

2.安全可靠性

對于應(yīng)用在臨床醫(yī)療上的系統(tǒng)來講，系統(tǒng)的安全可靠性至關(guān)重要，其中最為重要的就是數(shù)據(jù)源，為了不使整個系統(tǒng)癱瘓，數(shù)據(jù)源的安全性必須得到保障；同時，系統(tǒng)要可靠的運行，還要有極高的容錯性，不會因為一點小失誤導(dǎo)致整個系統(tǒng)的崩潰。

3.科學(xué)性和規(guī)范性

為保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理，系統(tǒng)的建立過程應(yīng)以軟件工程學(xué)為基礎(chǔ)，同時，系統(tǒng)的各項功能也應(yīng)該以臨床的實際需求為準，也就是說要以標準的、規(guī)范化的信息格式來處理信息，目前醫(yī)療行業(yè)，通用的重要的信息規(guī)范化標準有兩個，分別是DICOM和HL7。系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)遵循這兩個標準。

4.可擴展性和經(jīng)濟性

從可持續(xù)發(fā)展的觀點出發(fā)，系統(tǒng)應(yīng)該預(yù)留一定的IO接口，便于以后的功能擴展，以及對數(shù)據(jù)的更新；為延長其使用的周期，在硬件方面應(yīng)具備一定的提前量，可以從計算機性能、設(shè)備的擴容、軟件更新等方面考慮；同時在保障功能的基礎(chǔ)上，還要兼顧價格，把握好系統(tǒng)的性能價格比，應(yīng)以最好的性能價格比配置系統(tǒng)的軟硬件。

（三）運行流程

根據(jù)前面的分析，結(jié)合本系統(tǒng)的最終目的，設(shè)計出一個基于語義和RestFul架構(gòu)的醫(yī)學(xué)圖像區(qū)域語義檢索系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對醫(yī)學(xué)DICOM圖像的區(qū)域語義檢索。具體運行流程如下：

參考文獻：

[1]儲曉韻.骨髓細胞學(xué)圖像分析報告系統(tǒng)的建立及其應(yīng)用.浙江大學(xué)，2004.

[2]向濤.基于改進AES加密算法的DICOM醫(yī)學(xué)圖像安全性研究.電子學(xué)報，2012（2）.406411.

[3]陳超.基于VTK的醫(yī)學(xué)圖像體繪制技術(shù)研究.西安電子科技大學(xué)，2010.

[4]王存瑋. REST架構(gòu)應(yīng)用軟件測試系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).北京郵電大學(xué)，2008.

[5]徐靜.基于REST模式的天然氣售氣系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).西安工業(yè)大學(xué)，2009.

項目基金：吉林省教育廳“十三五”規(guī)劃科技項目，項目名稱：區(qū)域內(nèi)海量醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)分布式存儲架構(gòu)的研究與實現(xiàn)，項目編號：吉教科合字（2016）第233號

作者簡介：方勝吉（1982），男，碩士，講師。