陳 榮 徐澤林 張慧連 陳 明

目前，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)研究發(fā)展迅速，其應用遍及各專業(yè)領域，極大加快了醫(yī)學影像在管理與應用的發(fā)展速度。將彩色超聲診斷儀等醫(yī)用設備圖像原始數(shù)據(jù)文件通過數(shù)字接口采集到計算機影像網(wǎng)絡系統(tǒng)中集中管理，將更加快捷、有效地實現(xiàn)醫(yī)療診斷信息共享[1]。為此，本研究設計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)傳輸及儲存系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)實現(xiàn)醫(yī)學圖像的醫(yī)學數(shù)字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)標準的數(shù)字傳輸，以實現(xiàn)醫(yī)療診斷信息的共享。研制的系統(tǒng)還實現(xiàn)了用戶信息的管理、數(shù)據(jù)庫的管理、標準化的模板以及多種打印模式等。主框架依據(jù)Windows風格，全中文用戶界面，操作簡潔，使用方便，具有很好的人機對話功能[2]。

1 系統(tǒng)硬件組成與設計

系統(tǒng)硬件是整個圖文系統(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信號經(jīng)視頻采集卡和網(wǎng)卡采集、處理后再通過各個接口傳送到PC機上，PC機控制的外圍設備對數(shù)據(jù)進行顯示和存儲(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，采集到的信號更精確。視頻采集卡的性能直接關系到采集源信號的質(zhì)量，因此采集卡的性能是源信號好壞的保證[3-4]；PC機既要控制外圍設備如打印機、顯示器等，又要控制信號的傳輸，所選用的PC機性能越好，其信號的處理能力越強大；DICOM接口的傳輸頻率對信號的實時傳送起著重要作用，頻率越高，畫面不會產(chǎn)生延時而效果更清晰[5]。

在考慮系統(tǒng)硬件各性能和價格之后，經(jīng)過對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，價格便宜，兼容Windows，顯示畫面流程清晰，分辨率高，性價比非常好，SDK2500的特點和功能見表1[6]。

2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)與設計

軟件是整個系統(tǒng)的靈魂。本設計的圖文管理系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件設計為三大模塊：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)計等功能，并可進行DICOM 3.0 傳輸、打印。

為了使超聲診斷儀圖像達到醫(yī)生的診斷要求，將系統(tǒng)的軟件分為一個主控模塊，其中包含系統(tǒng)的維護、患者管理、圖像采集、圖像處理、打印格式以及圖像的DICOM標準，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。整個軟件系統(tǒng)由上至下實行模塊化，使得開發(fā)者在軟件的開發(fā)過程中更方便地進行代碼調(diào)試，由于系統(tǒng)軟件的模塊化，使系統(tǒng)在升級和維護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，通過計算機技術處理得到更有醫(yī)學價值的醫(yī)學圖像已是目前重要的研究方向，主要取決于當今醫(yī)學影像新技術的快速發(fā)展和其自身的特點。隨著醫(yī)學影像技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化和信息化的醫(yī)學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)學影像技術更受醫(yī)護人員的青睞和重視[7]。

在整個系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫是存儲數(shù)據(jù)的大“倉庫”，基于SQL server2000平臺軟件有豐富的編程接口，提供數(shù)據(jù)倉庫的功能。當采集到的數(shù)據(jù)需要存儲到SQL server數(shù)據(jù)倉庫中，在該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲方式采用多表存儲。將數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建成需要存儲不同數(shù)據(jù)的4個表：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)學圖像數(shù)據(jù)表。在本項目中設計醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)表時采用“表＋實體”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)，將文件放在存儲的目錄下，數(shù)據(jù)的存儲路徑通過數(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)庫關系表中存儲，其存儲的圖像數(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，導致在技術上的實現(xiàn)比間接存取法復雜且在數(shù)據(jù)的維護上不方便[4-7]。

圖像數(shù)據(jù)最大的特點是有超大的數(shù)據(jù)量，相對于本研制系統(tǒng)數(shù)據(jù)而言，圖像數(shù)據(jù)在存儲和應用上更為復雜更難處理，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)的技術已經(jīng)很成熟，但是將處理文本數(shù)據(jù)的方法應用于處理圖像數(shù)據(jù)時通常行不通。因此，探求有效的存儲和管理數(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)庫存儲一般選用二進制對象(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。BLOB類型數(shù)據(jù)在存儲時，系統(tǒng)會分配一個新的存儲單元來存儲該類型的數(shù)據(jù)，再通過一個16位的指針來指向所存儲BLOB數(shù)據(jù)的存儲單元的地址。而對于存儲普通類型的數(shù)據(jù)時，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，其在存儲過程中所需要的內(nèi)存空間很大，所占用的網(wǎng)絡資源更大，這一特點限制了數(shù)據(jù)的存儲速度和查詢效率，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，性價比更高。因此，在本系統(tǒng)的設計中對圖像數(shù)據(jù)的存儲采用間接存取的方法。

3 討論

本研究所設計的多功能彩超圖文管理系統(tǒng)的開發(fā)平臺是基于VC++6.0，該開發(fā)平臺界面簡潔，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)細節(jié)丟失小，因系統(tǒng)支持超聲圖像的DICOM標準，通過HIS和PACS對超聲圖像進行數(shù)字化傳輸和共享使得超聲圖像在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的處理應用中更加網(wǎng)絡化；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)可自動對不同圖像進行分類和存儲管理，對不同病變的超聲圖像進行參照和比較，有利于教學和實習的演練；⑤標準化的診斷模板，系統(tǒng)可提供標準化的診斷報告模板，專業(yè)術語庫可供醫(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算機，可為后續(xù)數(shù)據(jù)處理做準備[11-13]。圖像處理部分可以使診斷醫(yī)師根據(jù)自己的需要，有針對性的對超聲圖像進行相關處理，突出某一方面的特征，更加準確無誤的診斷疾病[14-15]。

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