梁炳進(jìn)，郭文明，林國雄，蔡榮杰

1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院，廣東 廣州 510520；2.南方醫(yī)科大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心，廣東 廣州 510515；3.易聯(lián)眾信息技術(shù)股份有限公司，福建 廈門 361008

基于WADO的醫(yī)學(xué)影像瀏覽系統(tǒng)研究與設(shè)計

梁炳進(jìn)1,2，郭文明2，林國雄3，蔡榮杰2

1.廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院，廣東 廣州 510520；2.南方醫(yī)科大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心，廣東 廣州 510515；3.易聯(lián)眾信息技術(shù)股份有限公司，福建 廈門 361008

目的解決目前區(qū)域醫(yī)療、遠(yuǎn)程會診和移動醫(yī)療等對Web下訪問醫(yī)學(xué)影像的需求問題。方法采用WADO技術(shù)（用于醫(yī)學(xué)圖像的傳輸和顯示的技術(shù)）和URI（資源標(biāo)志符）技術(shù)實現(xiàn)B/S架構(gòu)的醫(yī)學(xué)影像瀏覽系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)，瀏覽器端通過HTTP方式請求要查看的醫(yī)學(xué)影像，Web服務(wù)器端通過公共網(wǎng)關(guān)接口（CGI）技術(shù)實現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像處理并返回JPEG格式影像，客戶端瀏覽器收到影像后進(jìn)行顯示。結(jié)果 通過在Windows的IE、Firefox、Google Chrome、Apple Safari等主流瀏覽器上進(jìn)行測試，系統(tǒng)均可以順利運行。結(jié)論 該系統(tǒng)與操作系統(tǒng)、瀏覽器版本無關(guān)，是跨操作系統(tǒng)、跨瀏覽器的醫(yī)學(xué)影像瀏覽系統(tǒng)。

醫(yī)學(xué)影像瀏覽系統(tǒng)；WADO技術(shù)；PACS；B/S架構(gòu)；DICOM標(biāo)準(zhǔn)

0 前言

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及醫(yī)學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展，越來越多的醫(yī)院都建立了影像歸檔和通信系統(tǒng)（PACS）。PACS一般采用C/S架構(gòu)，由專用的醫(yī)學(xué)影像瀏覽軟件把醫(yī)療醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像通訊標(biāo)準(zhǔn)（DICOM）[1]影像下載到本地后再進(jìn)行閱片等操作。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，區(qū)域醫(yī)療[2]、遠(yuǎn)程會診和移動醫(yī)療等對在Web下訪問醫(yī)學(xué)影像的需求越來越強(qiáng)烈，且異構(gòu)的PACS間影像的調(diào)閱也越來越頻繁[3]，傳統(tǒng)C/S架構(gòu)的PACS閱片工作站面臨挑戰(zhàn)，使很多廠家都在研究B/S架構(gòu)下的閱片技術(shù)。目前對于Web方式訪問醫(yī)學(xué)影像一般是通過編寫ActiveX控件內(nèi)嵌到IE瀏覽器來解決影像調(diào)閱問題，但也存在很多問題，如控件的安裝、更新、管理維護(hù)等問題。另外，ActiveX控件只能在IE瀏覽器應(yīng)用，在移動平板、手機(jī)等設(shè)備無法應(yīng)用。因此，我們研究用于醫(yī)學(xué)圖像的傳輸和顯示（WADO）技術(shù)[4-5]，并利用Web前端技術(shù)實現(xiàn)跨瀏覽器、跨操作系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像閱片系統(tǒng)。

1 基于WADO的影像瀏覽系統(tǒng)

1.1 WADO原理簡介

美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）和國際化標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）引入了WADO技術(shù)，為醫(yī)學(xué)影像在Web中傳輸、交互與顯示等提供了切實可行的技術(shù)方案。WADO技術(shù)規(guī)范定義了PACS、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、電子病歷系統(tǒng)（EMR）等客戶端，在DICOM服務(wù)器中獲取影像數(shù)據(jù)的方法及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。WADO標(biāo)準(zhǔn)在DICOM標(biāo)準(zhǔn)2004版本第18章定義，在最新的DICOM標(biāo)準(zhǔn)2014版本中不斷完善；同時在ISO國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/WD1.14中也有定義。WADO已作為DICOM服務(wù)器與HIS、EMR等信息系統(tǒng)之間互通信息的標(biāo)準(zhǔn)接口的重要內(nèi)容。WADO的數(shù)據(jù)通訊模型，見圖1。

圖1 WADO數(shù)據(jù)通訊模型

DICOM持久性對象，指的是單幀影像、多幀視頻影像、文本對象及其他對象，DICOM標(biāo)準(zhǔn)2014版本主要定義了WADO-URI獲取圖像方式。本研究主要通過WADO-URI request方式獲取影像，服務(wù)器端通過公共網(wǎng)關(guān)接口（Common Gateway Interface，CGI）程序方式，把DICOM影像影像轉(zhuǎn)換后返回給客戶端并顯示影像。

1.2 WADO-URI介紹

我們設(shè)計的B/S架構(gòu)閱片工作站，通過瀏覽器發(fā)起請求，并在瀏覽器端顯示病人的檢查影像，系統(tǒng)使用WADO-URI方式調(diào)閱影像。通用資源標(biāo)識符（Uniform Resource Identifier，URI）在IETF RFC2396中有明確定義[6-7]，其語法如下：

＜scheme＞∶//＜authority＞＜path＞？＜query＞

query組件在URI請求中通過HTTP Get方法提出申請請求，具體語法在IETF RFC2396中同樣有詳細(xì)定義。

HTTP Get方法的請求和返回消息在IETF RFC2616等規(guī)范里面也有詳細(xì)定義。WADO-URI通過不同的參數(shù)設(shè)置可以取回不同顯示效果的影像：① contentType指定取回不同格式影像，可以是DICOM/JPEG/GIF/JP2等不同格式；② rows，columns指定影像的顯示尺寸；③ region指定影像顯示的區(qū)域；④ windowCenter，windowWidth指定影像顯示的窗寬窗位；⑤ Annotation指定影像顯示的注釋信息；⑥ frameNumber指定動態(tài)影像的要顯示的幀數(shù)；⑦imageQuality指定影像的壓縮質(zhì)量。

1.3 CGI原理介紹

本系統(tǒng)中，我們利用C++開發(fā)兼容WADO標(biāo)準(zhǔn)的CGI部署到Web服務(wù)器上。CGI是互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)中最重要的技術(shù)之一，由于其自身特點，在經(jīng)歷了十多年的發(fā)展仍受開發(fā)者青睞。CGI技術(shù)是外部CGI程序與Web服務(wù)器之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是兩者之間傳遞信息的規(guī)范，其允許在Web服務(wù)器中執(zhí)行外部CGI程序，并將它們的輸出發(fā)送給Web瀏覽器并呈現(xiàn)[8-9]。CGI是用戶和Web服務(wù)器進(jìn)行交互的最基本的手段之一[10-11]。CGI程序處理步驟如下：① 用戶通過瀏覽器把請求發(fā)送到Web服務(wù)器；② Web服務(wù)器接收用戶請求后運行相應(yīng)的CGI程序，并把請求交給CGI程序處理；③ CGI程序處理收到的請求，處理完成后把處理結(jié)果傳送回Web服務(wù)器；④ Web服務(wù)器再把結(jié)果返回到客戶端瀏覽器并呈現(xiàn)給用戶。

2 軟件系統(tǒng)架構(gòu)介紹

基于WADO的醫(yī)學(xué)影像瀏覽軟件系統(tǒng)架構(gòu)，見圖2。系統(tǒng)軟件在客戶端瀏覽器運行，并兼容IE、FireFox、Google Chrome、Apple Safari等主流瀏覽器。用戶在客戶端瀏覽器上進(jìn)行操作，瀏覽器發(fā)送相應(yīng)的Ajax[12]請求到Web服務(wù)器，Web服務(wù)器收到請求后交給相應(yīng)的CGI程序執(zhí)行，隨后返回要顯示的影像。

圖2 軟件系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2.1 系統(tǒng)主要文件及功能

（1）WebImageViewer.htm文件，是系統(tǒng)展現(xiàn)的主要界面文件，部署在Web服務(wù)器，在瀏覽器中展現(xiàn)，包含相應(yīng)的Javascript、CSS等文件。

（2）Query.cgi文件，主要負(fù)責(zé)查詢數(shù)據(jù)庫，獲取影像列表和縮略圖列表等信息，部署在Web服務(wù)器，由Javascript通過AJAX方式調(diào)用。

（3）WADO.cgi文件，負(fù)責(zé)獲取PACS系統(tǒng)圖像，并把圖像轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的格式返回，如JPEG、DICOM、AVI等，部署在Web服務(wù)器，由Html腳本的Img標(biāo)簽的src屬性調(diào)用。在區(qū)域影像平臺下，該服務(wù)可以由區(qū)域醫(yī)學(xué)平臺的WADO-URI服務(wù)提供。

2.2 醫(yī)學(xué)影像瀏覽流程

（1）Web影像瀏覽系統(tǒng)通過區(qū)域影像平臺或者院內(nèi)臨床系統(tǒng)調(diào)用，調(diào)用方式是HTTP Get方式；調(diào)用時需發(fā)送要顯示檢查的影像信息（如檢查號等）。

（2）Web影像瀏覽系統(tǒng)被調(diào)用后，進(jìn)行界面初始化，通過Javascript進(jìn)行界面的動態(tài)調(diào)整，界面可以顯示1×1、2×2、3×3等比例的效果診斷影像。

（3）Web影像瀏覽系統(tǒng)發(fā)送一系列的HTTP Get消息到WADO-URI，獲取序列首張影像的JPEG影像。

（4）當(dāng)點擊縮略圖時，系統(tǒng)左邊區(qū)域顯示檢查診斷圖像（JPEG圖像），并按照列表中對應(yīng)的每張圖像信息發(fā)送請求到Web服務(wù)器，Web服務(wù)器把相關(guān)參數(shù)傳送給WADO.cgi程序，獲取影像的JPEG格式縮略圖。

詳細(xì)HTTP請求GET方法的描述，見圖3。

圖3 WADO請求串詳解示意圖

WADO.cgi程序收到HTTP Get請求后，解析請求串是否滿足WADO-URI規(guī)范；分析URI的studyUID、seriesUID、objectUID等參數(shù)信息，從PACS服務(wù)器獲取DICOM影像；成功獲取DICOM影像后，WADO.cgi程序判斷contentType 、imageQuality、windowCenter、windowWidth等參數(shù)，把DICOM影像轉(zhuǎn)換為JPEG等格式影像，并回傳給客戶端瀏覽器進(jìn)行顯示，處理流程見圖4。

圖4 CGI程序處理流程圖

（5）在診斷影像顯示區(qū)域，醫(yī)生可以按下鼠標(biāo)左鍵上下或左右移動，當(dāng)抬起鼠標(biāo)后，系統(tǒng)將進(jìn)行鼠標(biāo)軌跡運算并發(fā)送新的窗寬、窗位參數(shù)，顯示新的影像。如果是在移動終端，醫(yī)生可以通過手指滑動實現(xiàn)窗寬、窗位調(diào)整。

3 系統(tǒng)應(yīng)用情況

該醫(yī)學(xué)影像瀏覽系統(tǒng)在Windows操作系統(tǒng)的IE、Firefox、Google Chrome、Apple Safari等主流瀏覽器上進(jìn)行測試，并在Android、Linux、IOS等操作系統(tǒng)下的Firefox、Google Chrome等瀏覽器上進(jìn)行測試，系統(tǒng)都可以順利運行。其中，系統(tǒng)在Windows XP系統(tǒng)顯示的效果圖，見圖5（a），瀏覽器為FireFox；系統(tǒng)在三星GALAXY S5手機(jī)的顯示效果圖，見圖5（b），瀏覽器為系統(tǒng)內(nèi)置的Chrome瀏覽器；系統(tǒng)在蘋果iPhone 4S手機(jī)的顯示效果圖，見圖5（c），瀏覽器為系統(tǒng)內(nèi)置的Safari瀏覽器；在其他系統(tǒng)及瀏覽器顯示的效果類似。

圖5 醫(yī)學(xué)影像瀏覽系統(tǒng)在不同操作系統(tǒng)顯示效果圖

該系統(tǒng)在中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院、廣州市婦女兒童醫(yī)療中心等醫(yī)院進(jìn)行使用，應(yīng)用場景為移動平板、手機(jī)端PACS影像閱片。系統(tǒng)結(jié)合院內(nèi)PACS臨床系統(tǒng)使用，方便醫(yī)生查閱臨床病人影像檢查。

4 結(jié)論

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，區(qū)域醫(yī)療、遠(yuǎn)程會診和移動醫(yī)療等對Web下訪問醫(yī)學(xué)影像越來越普及，研究Web下醫(yī)學(xué)影像的圖像調(diào)閱技術(shù)適合醫(yī)學(xué)信息技術(shù)發(fā)展的需要，而WADO方式對醫(yī)學(xué)影像的調(diào)閱正是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展而制定的標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)調(diào)閱圖像相比，本研究方案具有以下優(yōu)點：

（1）基于瀏覽器的客戶端技術(shù)，允許在Windows、Linux、IOS、Android等系統(tǒng)兼容使用，與操作系統(tǒng)無關(guān)。系統(tǒng)開發(fā)一次兼容多個平臺，減少代碼重構(gòu)的時間，增加系統(tǒng)的利用率。

（2）WADO技術(shù)的影像調(diào)閱，基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)的影像調(diào)閱技術(shù)，有利于增加不同PACS廠家系統(tǒng)兼容性。

（3）顯示圖像為JPEG圖像，可以在院內(nèi)PACS及區(qū)域影像平臺使用[13]。圖像轉(zhuǎn)換為JPEG返回客戶端，大大減少影像加載的時間，同時傳回的非DICOM圖像，對影像數(shù)據(jù)的安全有很好的保證。

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Study and Design of a Medical Image Viewing System Based on WADO

LIANG Bing-jin1,2, GUO Wen-ming2, LIN Guo-xiong3, CAI Rong-jie2
1.School of Software, Guangdong Food and Drug Vocational College, Guangzhou Guangdong 510520, China；2.Network Center, Southern Medical University, Guangzhou Guangdong 510515, China；3.YLZ Information Technology Co., Ltd, Xiamen Fujian 361008, China

Objective To cope with the regional medical, remote consultation and mobile medical problems in Web access to medical images.Methods With adoption of WADO-URI（Web Access to DICOM Objects- Uniform Resource Identifier）technology, a medical image viewing system was constructed based on the B/S（Browser/Server）architecture.In line with the DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）standard, the request of viewing medical images was sent out by the client browser via HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）.Then, the Web server realized the medical image processing through CGI（Common Gateway Interface）technology and returned with the JPEG format images.The images would be displayed after receipt.Results According to the test results, the system had proven its successful operation in Windows IE, FireFox, Google Chrome, Apple Safari and other mainstream browsers.Conclusion Being independent with the operating system and browser version, the system was a medical image viewing system across multiple operating systems and browsers.Key words：medical image viewing system；web access to DICOM objects；picture archiving and communication systems；browser/server architecture； digital imaging and communications in medicine standards

TP393.092

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.027

1674-1633（2015）07-0085-04

2014-12-02

修回日期：2015-02-06

廣東省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)攻關(guān)項目（2012A010701013）；廣州市產(chǎn)學(xué)研項目（2012Y5-00002）；廣州市科技攻關(guān)項目（2013J4300072）。

本文作者：梁炳進(jìn)，高級工程師，在讀碩士研究生。

郭文明，教授，碩士研究生導(dǎo)師。

通訊作者郵箱：632740278@qq.com