朱俊林

南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院（南京市第一醫(yī)院） 重癥醫(yī)學(xué)科，江蘇 南京 210006

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)學(xué)診斷方法逐漸進入數(shù)字成像時代。圖像已成為臨床醫(yī)學(xué)中信息傳遞和表達的不可或缺的元素。X射線技術(shù)（X-ray Radiography）、X射線計算機斷層成像（X-ray Computed Tomography，X-CT）、磁共振成像技術(shù)（Magnetic Resonance Imaging，MRI）和放射性核素成像技術(shù)已逐步的被應(yīng)用到醫(yī)院醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中[1-3]。床邊DR是為搶救危重病人及方便術(shù)后不能移動的患者，需要在床邊進行移動式攝片，協(xié)助臨床診斷而設(shè)計出的一種體積小且能靈活移動的X線攝片機，可適用于急診室、重癥室、手術(shù)室等處，對人體頭部、胸腔、腰腹、四肢等多部位進行攝影的移動式診斷設(shè)備[4-5]。

重癥加強護理病房（Intensive Care Unit，ICU）系一種集現(xiàn)代化醫(yī)療護理技術(shù)為一體的醫(yī)療組織管理形式的深切治療病房，收治對象主要有急性、可逆性危及生命的臟器功能不全患者；可能發(fā)生病情變化的高危患者以及必須對生命指標(biāo)進行連續(xù)嚴(yán)密監(jiān)測和支持的患者。ICU患者的病情危重，床邊X線攝像診斷是必不可少的診斷設(shè)備，有研究數(shù)據(jù)顯示，ICU患者住院期間需進行床邊X線攝像的占入院總?cè)藬?shù)的80%以上[6-8]。近年來，隨著我院醫(yī)療水準(zhǔn)的提高，我院重癥醫(yī)學(xué)科已經(jīng)發(fā)展成為全科重癥醫(yī)學(xué)護理的綜合性科室，ICU病房由三個科室組成，分別涵蓋內(nèi)科、外科以及心胸外科為特色的護理管理形式。然而，重癥醫(yī)學(xué)科發(fā)展的同時也為床邊X線機攝像的管理提出了新的挑戰(zhàn)，床邊X線機攝像信息數(shù)據(jù)不同、工作量大、攝像部位多等已經(jīng)成為床邊DR攝像后期圖像管理的重點和難點[9]。因此，本文旨在完成一種床邊DR圖像歸檔管理軟件，以期為業(yè)內(nèi)床邊DR專職工程師提供一種簡單、可靠、有效的管理手段。

1 技術(shù)背景

1.1 PACS基礎(chǔ)

影像歸檔和通信系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）狹義上是指基于醫(yī)學(xué)影像存儲與通信系統(tǒng)，PACS在技術(shù)層面上實現(xiàn)了醫(yī)學(xué)影像標(biāo)準(zhǔn)化，為醫(yī)學(xué)影像后續(xù)管理提供了可能[2,8]。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，習(xí)慣上將放射學(xué)信息系統(tǒng)（Radiology Information System，RIS）包含于PACS中，并以DICOM3.0國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，使用高性能、高質(zhì)量的硬件平臺實現(xiàn)醫(yī)院不同部門、不同設(shè)備之間的高通量圖像信息存儲管理工具。其主要的功能任務(wù)是將醫(yī)院日常產(chǎn)生的各種醫(yī)學(xué)影像，包括MRI、CT、DR、部分超聲等圖像，通過DICOM3.0國際化標(biāo)準(zhǔn)接口，使用JPEG*標(biāo)準(zhǔn)壓縮算法，將一幅幅醫(yī)學(xué)影像圖片存在PACS服務(wù)器上，當(dāng)需要的時候在一定的授權(quán)下能夠很快的調(diào)回使用[10-11]。

1.2 圖像獲取

PACS使用瀏覽器/服務(wù)器（Brower/Server，B/S）結(jié)構(gòu)，具有良好的通信兼容性，基于Internet/Intranet技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可使床邊DR影像自動化獲取成為可能。自動化獲取局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)服務(wù)器數(shù)據(jù)的方法有很多，比較常用的有基于XMLHTTPRequest對象法、Internet Explorer對象法、Query Tables對象法以及Web Browser對象法等[12]。其中XMLHTTPRequest為可擴展超文本傳輸請求，XMLHTTPRequest對象可以在不向服務(wù)器提交完整數(shù)據(jù)請求的情況下，實現(xiàn)局部數(shù)據(jù)的更新，當(dāng)全部數(shù)據(jù)加載完畢后，客戶端通過該對象向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，服務(wù)器端接受數(shù)據(jù)并處理后，向客戶端反饋數(shù)據(jù)?？蛻舳送ㄟ^分析反饋數(shù)據(jù)最終獲取服務(wù)器圖像。本文使用Httpfox抓取https數(shù)據(jù)包信息并結(jié)合XMLHTTPRequest對象模擬http的GET和POST請求，配合JavaScript可以實現(xiàn)服務(wù)器數(shù)據(jù)在無刷新下的定時圖像獲取。

1.3 圖像編碼及圖像后處理

ICU患者入院期間X線機攝影次數(shù)因患者住院時間、傷患部位、病情的不同而不同，這使得常規(guī)的單一或組合式檢索手段難以適應(yīng)圖像編碼的映射變化。為方便后續(xù)管理，本文將PACS抓取的影像數(shù)據(jù)進行圖像編碼并進行圖像標(biāo)注處理。圖像編碼是指用一組字符串（包括字母和數(shù)字）標(biāo)識本地圖像的過程，這組字符串稱為圖像編碼或圖像代碼，編碼過程遵循唯一性原則[13]。要遵循唯一性原則，關(guān)鍵是要區(qū)分患者的住院科室、床位信息、影像部位信息、住院號信息以及附加信息，圖像編碼圖，見圖1。

圖1 圖像編碼圖

DICOM文件由多個數(shù)據(jù)集組成。數(shù)據(jù)集表現(xiàn)了現(xiàn)實世界信息對象的相關(guān)屬性，如病人姓名、性別、身高和體重等。本文提取數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)元素組成圖像編碼并作為圖像屬性值，由數(shù)據(jù)元素標(biāo)簽（Tag）生成唯一性標(biāo)識，并使用Graphics.DrawString對象方法將Tag繪制于圖像信息顯示區(qū)。

1.4 功能設(shè)置

系統(tǒng)重點在于實現(xiàn)移動床邊X線機攝像的本地歸檔管理，系統(tǒng)主要包含圖像自動抓取功能、多數(shù)據(jù)集元素分析功能、圖像編碼功能、Tag繪制功能、圖像查詢功能以及移動床邊X線機攝像工作統(tǒng)計報表功能，系統(tǒng)功能設(shè)置，見圖2。

圖2 系統(tǒng)功能設(shè)置

2 功能實現(xiàn)

針對我院重癥醫(yī)學(xué)科室的設(shè)置及本人工作情況，本文設(shè)計床邊X線機本地圖像歸檔管理系統(tǒng)，具體包括圖像獲取、圖像分析、Tag信息繪制、圖像查詢以及各類工作統(tǒng)計報表功能。

2.1 圖象管理功能

圖像管理功能是本系統(tǒng)的難點，技術(shù)流程包括PACS圖像獲取、DICOM3.0圖像文件數(shù)據(jù)集的量化及分析、唯一性圖像編碼的制定、唯一性Tag編碼信息繪制以及對圖像組合查詢功能。其中PACS圖像獲取為兩種獲取方式：① 對2017年10月1日之前的圖像信息由我院信息處檢索刻錄至本地硬盤；② 對2017年10月2號之后的圖像數(shù)據(jù)由XMLHTTPRequest對象通過模擬http單日單批次自動獲取。唯一性圖像編碼的制定按照5段式15碼編完成，其中部位碼對應(yīng)常見的攝像部位，包括頭部、胸腔、腰腹、四肢及其他部位，攝片碼對應(yīng)單一患者多幅圖像按照時間順序的累加編碼；查詢功能可按照圖像唯一性編碼查詢，也可模糊性查詢。圖像管理功能調(diào)試，見圖3～5。

圖3 圖像導(dǎo)入功能調(diào)試

圖4 圖像編碼功能

圖5 圖像查詢功能

2.2 報表管理功能

報表管理功能是本文研究的重點，報表其實質(zhì)是對圖像的統(tǒng)計功能以及對重癥醫(yī)學(xué)科專職放射工程師工作量統(tǒng)計的具體表現(xiàn)，它是一種向直屬領(lǐng)導(dǎo)匯報重癥監(jiān)護室攝像情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。簡單的說，報表是用表格、圖表等格式來動態(tài)顯示統(tǒng)計數(shù)據(jù)的手段，報表的種類很多，可以用公式表示為：“報表=多樣的格式+動態(tài)的數(shù)據(jù)”[14]。

本文使用唯一性編碼及攝像時間為依據(jù)，將圖象管理功能所錄入的圖像唯一性編碼進行解析，解析數(shù)據(jù)包括科室信息、床位信息、攝像部位信息、住院號信息以及攝像附加信息，并結(jié)合工作情況對攝像數(shù)、月平均攝像數(shù)、攝像部位、攝像量曲線、ICU1、ICU2、ICU3室及年度數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖表進行直方圖、點線圖、均數(shù)方差圖、表格模板化處理，共形成近30種圖表模板，主要報表統(tǒng)計功能調(diào)試，見圖6～9。

3 結(jié)果與討論

DR、CT、MRI以及單光子CT（SPECT）、正電子CT（PET）等醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)學(xué)診斷、臨床治療、醫(yī)學(xué)研究提供了日益豐富、詳細而精確的信息和醫(yī)學(xué)圖像資源[15-16]。而醫(yī)學(xué)圖像信息的數(shù)字化及其計算機處理從根本上改變了醫(yī)學(xué)圖像采集、顯示、存儲、傳輸和管理的手段。PACS涉及了包括計算機、通訊、文件儲存、數(shù)據(jù)獲取、顯示、壓縮、人工智能、標(biāo)準(zhǔn)化及系統(tǒng)集成的多項技術(shù)[17]。使用DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議，解決了因不同廠家生產(chǎn)的影像設(shè)備的圖像格式特異性，網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)不一致等問題。目前PACS具有的優(yōu)勢主要有：應(yīng)用范圍不斷擴大，目前PACS已擴展到所有的醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域，如心臟病學(xué)、病理學(xué)、眼科學(xué)、皮膚病學(xué)等；可綜合發(fā)揮所有影像設(shè)備的功能，包括從各種數(shù)字設(shè)備存取數(shù)據(jù)，建立影像中心，進行及時的多設(shè)備會診等；可將輸出設(shè)備集群使用，按照診斷要求輸出各種符合診斷質(zhì)量的圖像；可利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在院內(nèi)各科室和影像科室之間快速傳送圖像數(shù)據(jù)，為醫(yī)院節(jié)省多余的開支；可高效率和高質(zhì)量地進行診斷[18-19]。

我院重癥監(jiān)護室設(shè)置有專職放射技師，主要從事重癥監(jiān)護室床邊X線機攝像工作，雖然PACS的出現(xiàn)可大大減少重癥醫(yī)學(xué)科專職放射技師的工作強度，但不同于放射、放療等專技科室，重癥監(jiān)護室放射技師不僅要完成常規(guī)床邊X線機攝像工作，同時還要完成設(shè)備的保養(yǎng)、多數(shù)據(jù)類型的統(tǒng)計、歸檔文件的整理等工作，因此，重癥監(jiān)護室醫(yī)學(xué)圖像的歸檔管理工作顯得尤為重要。

圖6 攝像數(shù)報表

圖7 月均攝像數(shù)報表

圖8 攝像部位報表

圖9 年度報表

本文主要從重癥監(jiān)護室專職放射技師工作內(nèi)容出發(fā)，設(shè)計了一套本地移動DR圖像歸檔管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的圖像來源可使用檢索刻錄方式，也可使用自主抓取，并對歸檔的圖像進行唯一性編碼標(biāo)記，系統(tǒng)可根據(jù)唯一性編碼進行本地圖像組合式查詢，對攝像數(shù)、月平均攝像數(shù)、攝像部位、攝像量曲線、ICU1、ICU2、ICU3室及年度數(shù)據(jù)進行多樣式統(tǒng)計。2017年10月本地移動DR圖像歸檔管理開始展開，本地歸檔數(shù)據(jù)近2.4萬幅，其中檢索刻錄方式獲取19600余幅，自主抓取3621幅，本地移動DR圖像歸檔管理即可在一定程度上減輕重癥監(jiān)護室專職放射技師的工作強度，也可提高專職技師的勞動效率。同時本地移動DR圖像歸檔管理系統(tǒng)仍存在一定的不足：首先，本地局域網(wǎng)端口開放較少，只有固定的端口可連接內(nèi)網(wǎng)抓取圖像數(shù)據(jù)；其次，不同于PACS圖像歸檔，本文所提本地歸檔管理系統(tǒng)強調(diào)的是對圖像的統(tǒng)計管理工作，而弱化醫(yī)學(xué)圖像后處理功能，若要查詢質(zhì)量較高的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，PACS仍是主要選擇的工具；最后，系統(tǒng)功能的設(shè)置及完善仍需相關(guān)人士進行指導(dǎo)，予以幫助。