王曉敏張雪君李林楓郭 麗

交互式影像教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王曉敏①張雪君①李林楓①郭 麗①

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及PACS的成熟為實(shí)現(xiàn)豐富的影像診斷學(xué)教學(xué)方式提供了機(jī)遇，本課題與PACS相結(jié)合，開發(fā)基于Internet的web頁面式醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，使DICOM圖像不再僅限于專用工作站瀏覽，實(shí)現(xiàn)web頁面的DICOM影像查詢、瀏覽、處理、病例討論以及在線授課功能。使教學(xué)與學(xué)習(xí)過程突破時(shí)間空間的限制，為遠(yuǎn)程教學(xué)提供一種新思路。

遠(yuǎn)程教學(xué)；影像醫(yī)學(xué); 因特網(wǎng)；DICOM；PACS

[First-author's address]Medical Imaging Department, Tianjin Medical University, Tianjin 300203, China.

前 言

遠(yuǎn)程教學(xué)（Distance Education）概念于19世紀(jì)70年代在國(guó)際教育界開始流行，在80年代初引入我國(guó)。遠(yuǎn)程教育的本質(zhì)特征是“教的行為與學(xué)的行為在時(shí)空上是分離的”。遠(yuǎn)程教學(xué)不僅打破了傳統(tǒng)的時(shí)空限制,也能充分利用高質(zhì)量的教育資源,最大限度地發(fā)展教育功效,所以是現(xiàn)在也是未來重要的教育手段[1-2]。

近年來醫(yī)學(xué)影像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化革命，基于DICOM（醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)）的PACS（醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)于傳輸系統(tǒng)）逐漸為醫(yī)療機(jī)構(gòu)采用。借助PACS，診斷醫(yī)師在醫(yī)院PACS網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了MR、CT、DR等不同影像信息共享，大大提高了醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)水平[3]。PACS作為影像信息的整合為遠(yuǎn)程教學(xué)提供了優(yōu)質(zhì)的數(shù)字資源支持，PACS如何與遠(yuǎn)程應(yīng)用（遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程教學(xué)等）完美結(jié)合是目前研究的重點(diǎn)。但是，目前PACS系統(tǒng)多以局域網(wǎng)形式在單個(gè)醫(yī)院或幾個(gè)醫(yī)院間聯(lián)網(wǎng)，只能在局域網(wǎng)內(nèi)提供固定IP、固定區(qū)域內(nèi)圖像查詢及圖像傳輸服務(wù)，限制了該項(xiàng)技術(shù)的廣域應(yīng)用。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)在改變了人類日常生活的同時(shí)，也給教學(xué)提供了新思路。遠(yuǎn)程教育應(yīng)該是開放的、分布式的。在數(shù)字影像領(lǐng)域，PACS與互聯(lián)網(wǎng)的對(duì)接已經(jīng)實(shí)現(xiàn)[4]，這樣實(shí)現(xiàn)基于Web技術(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)成為可能。由此，本文從充分利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)資源著手，提供了一種基于互聯(lián)網(wǎng)與PACS相結(jié)合醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程教學(xué)的解決方案。本文的研究目標(biāo)是為學(xué)生提供隨時(shí)可獲得影像學(xué)習(xí)資源，同時(shí)提供教師與學(xué)生異地進(jìn)行溝通交流的平臺(tái)。

1 材料和方法

在Microsoft的VS.NET2003 平臺(tái)下使用ASP. NET技術(shù)采用MVC設(shè)計(jì)模式完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，利用Java開發(fā)嵌入網(wǎng)頁的圖像APPLET,利用Windows自帶的IIS5.0構(gòu)建Web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server2000。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/S（即Browser/Client）結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)都是基于C/S模式構(gòu)架的。具有軟件過于龐大、負(fù)載太重，影響效率; 客戶機(jī)數(shù)目激增，服務(wù)器的性能下降；維護(hù)和升級(jí)不方便等缺點(diǎn)。為了解決C/S所面臨的問題，引入了B/S結(jié)構(gòu)，包括：客戶機(jī)、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。系統(tǒng)架構(gòu)圖（如圖1）所示。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與PACS服務(wù)器相連，將病人資料整理歸檔建立數(shù)據(jù)庫以為學(xué)生檢索使用，這個(gè)過程需要編寫一套接收程序。

系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)采用MVC（模型－視圖－控制器Model-View-Controller)架構(gòu)[3]，采用分層的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同邏輯功能的組件歸屬于不同的層，實(shí)現(xiàn)Web系統(tǒng)的職能分工,主要用于代碼復(fù)用、縮短應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)周期。為了生成健壯的、可維護(hù)的和可復(fù)用的應(yīng)用程序，系統(tǒng)由表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)服務(wù)層組成。表現(xiàn)層中包含了與用戶交互的頁面，即通常所看到的網(wǎng)頁；業(yè)務(wù)邏輯層包含了系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn),包括數(shù)據(jù)集(DataSet)、業(yè)務(wù)實(shí)體對(duì)象、業(yè)務(wù)邏輯組件和數(shù)據(jù)訪問組件結(jié)構(gòu)模型；數(shù)據(jù)層包含系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的所有方法[5]。

3 系統(tǒng)的主要功能

3.1 基于PACS的圖像數(shù)據(jù)庫的建立。接收從PACS系統(tǒng)傳輸過來的圖像，根據(jù)類型進(jìn)行歸類存儲(chǔ)，方便以后查詢檢索。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

3.2 醫(yī)學(xué)圖像的遠(yuǎn)程傳輸、查看和處理。通過將APPLET嵌入網(wǎng)頁，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)DICOM圖像的瀏覽與處理。APPLET為JAVA運(yùn)行在客戶端的小程序，通過嵌入APPLET程序可以直接讀取DICOM圖像，并對(duì)圖像做平滑、放大、窗寬窗位調(diào)整、文字標(biāo)識(shí)、局部放大、三維可視化等處理。系統(tǒng)登錄界面如圖2所示，病例查詢頁面如圖3所示，圖像處理界面如圖4所示，三維可視化頁面如圖5所示。

3.3 討論交流平臺(tái)。為了讓師生之間彼此更好地交流經(jīng)驗(yàn)，本文利用AJAX技術(shù)提供了一個(gè)交流平臺(tái)和一個(gè)資料傳輸平臺(tái)。師生可進(jìn)入不同的討論區(qū)針對(duì)圖像進(jìn)行討論，并可相互之間傳遞醫(yī)學(xué)資料。在線討論界面如圖6所示。

圖2 登錄界面

圖3 病例查詢界面

圖4 影像處理界面

圖5 三維可視化界面

4 結(jié)束語

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像遠(yuǎn)程教學(xué)是基于現(xiàn)有的通信手段：如BBS討論平臺(tái)、QQ、MSN等，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的交流，無法實(shí)現(xiàn)針對(duì)影像的個(gè)體處理、相互討論以及教學(xué)功能. 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為教學(xué)服務(wù)的全球化提供了最適宜的平臺(tái)基礎(chǔ)[6]。本課題通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與PACS實(shí)現(xiàn)影像遠(yuǎn)程教學(xué)，無需安裝任何軟件，只要具備上網(wǎng)條件，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的無失真顯示和處理，以及教師指導(dǎo)功能，突破了時(shí)間和空間的限制，可作為學(xué)院內(nèi)部交流平臺(tái)，也可在廣域網(wǎng)上使用，為未來遠(yuǎn)程教學(xué)的發(fā)展提供了一種新思路。

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Design and implementation of interactive radiology teaching system

Wang Xiaomin Zhang Xuejun

Maturity of network information technology and PACS provides opportunities to achieve diverse teaching methods of diagnostic radiology. We developed Internet-based web-style medical imaging distance teaching system combined with PACS, which allows DICOM images no longer limited to dedicated workstations, making DICOM images query, browse, processing, case discussion and online teaching on web page come true. Lifting the restrictions in time and place of Teaching and learning process, this paper provided a new thought for remote learning.

Remote learning; Radiology; Internet; ICOM; PACS

1672-8270(2010)01-0012-03

R 197

B

王曉敏,女,(1984- ),山東臨沂人，現(xiàn)就職于天津醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系，助教。

2009-11-15

①天津醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)系 天津 300203

Li Linfeng, et al China Medical Equipment,2010, 7(1):12-14.