移動醫(yī)學影像閱片系統(tǒng)構建與關鍵技術研究.pdf

1、目的：
　　近年來，醫(yī)學信息技術發(fā)展迅速，我國衛(wèi)生信息化工程建設從無到有，從局部到全局。醫(yī)院信息化工作在醫(yī)院內外各業(yè)務領域不斷滲透，醫(yī)學信息系統(tǒng)逐漸成為醫(yī)療衛(wèi)生服務體系中不可或缺的重要組成部分。
　　PACS系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication Systems，醫(yī)學影像歸檔與傳輸系統(tǒng)），是為解決醫(yī)院醫(yī)學影像的傳輸、顯示、歸檔及管理的一套信息系統(tǒng)。PACS系統(tǒng)的目的是提高醫(yī)院信息化水平，

2、改善醫(yī)院管理流程，降低成本。系統(tǒng)解決了醫(yī)學影像文件的存儲和管理問題、實現(xiàn)信息資源共享、改善了醫(yī)院放射科室的工作流程、減少了膠片使用及膠片存儲空間、減少了膠片管理人員、在臨床診斷及醫(yī)學科研等領域發(fā)揮重要的作用。
　　手持移動設備發(fā)生了革命性的變革，市場上出現(xiàn)了大量高性能移動智能手機和平板電腦，硬件以蘋果、三星、聯(lián)想、華為等廠家為主導，操作系統(tǒng)以蘋果公司的IOS操作系統(tǒng)、谷歌公司的Android操作系統(tǒng)、微軟公司的WindowsPho

3、ne操作系統(tǒng)為主導。硬件配置多為四核處理器、超過1GB的RAM、16G以上ROM及支持大容量存儲卡擴展。使用這些高性能設備作為移動PACS系統(tǒng)的終端，可以快速調閱影像，為醫(yī)生、護士可以快速、及時地查閱病人的影像診斷資料提供保證。
　　隨著移動通訊產品和技術、遠程及網絡交流平臺等基礎設施的日益完善，網絡技術快速發(fā)展，區(qū)域醫(yī)療、遠程會診和移動醫(yī)療等對WEB下訪問醫(yī)學影像的需求越來越強烈，異構PACS系統(tǒng)間影像的調閱也越來越頻繁，傳統(tǒng)的

4、C/S架構PACS閱片工作站面臨挑戰(zhàn)。
　　目前對于WEB方式訪問醫(yī)學影像一般是通過編寫ActiveX控件內嵌到IE瀏覽器實現(xiàn)?？丶绞浇鉀Q了影像調閱問題，但也存在很多問題，如控件的安裝、更新、管理維護等問題。另外，ActiveX控件只能在IE瀏覽器應用，在移動平板、手機等設備無法應用。因此我們提出一種跨移動平臺的移動影像閱片技術解決方案。
　　本項目主要研究的目標是采用WADO技術實現(xiàn)醫(yī)學影像在通用移動瀏覽器上傳輸與顯示，

5、打造在各移動終端上通用的醫(yī)學影像瀏覽系統(tǒng)。本課題在各地方區(qū)域影像的區(qū)域影像共享平臺、遠程會診影像瀏覽模塊、直接替換院內臨床瀏覽工作站影像瀏覽模塊、院內移動工作站影像瀏覽、病人家里訪問院內發(fā)布的檢查影像等方面都有很實際的應用意義。
　　技術及方法：
　　本系統(tǒng)采用B/S架構，前端采用jQuery和jQuery Mobile技術，并利用AJAX異步技術實現(xiàn)頁面與服務器端的異步通訊;充分利用服務器高性能運算特點，在服務器端以CGI

6、程序方式把病人DICOM影像數(shù)據(jù)加載進行處理后以JPEG影像方式返回到客戶端瀏覽器并進行顯示。本項目所研發(fā)的醫(yī)學影像瀏覽系統(tǒng)，將能實現(xiàn)在微軟操作系統(tǒng)、蘋果操作系統(tǒng)、Android操作系統(tǒng)等系統(tǒng)下谷歌瀏覽器、火狐瀏覽器、蘋果瀏覽器等瀏覽器下運行，實現(xiàn)在臺式機及移動平臺下運行，大大減少后續(xù)的研發(fā)及維護成本。
　　本項目研究PACS技術發(fā)展及在移動技術發(fā)展下的新挑戰(zhàn)研究、AJAX技術及jQuery框架在移動端的應用研究、基于WADO技術

7、的影像閱片系統(tǒng)技術研究及系統(tǒng)架構等方面內容。下面分別闡述WADO、CGI、Ajax、jQuery等技術。
　　DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)是目前醫(yī)學影像傳輸與通訊的國際標準。以前DICOM標準中的傳輸方式是點對點傳輸?shù)?，具有很大的局限性，所以NEMA(National Electrical ManufacturesAssociation，美國電氣制造商協(xié)

8、會)和ISO(International Organizations forStandardization，國際標準化組織)引入了WADO(Web Access to DICOMPersistent Object，通過Web獲取DICOM持久化對象技術)用于DICOM醫(yī)學影像在Web網絡中的顯示和傳輸，并且于2004年正式將WADO收錄為DICOM標準中的第十八部分。DICOM標準的不斷發(fā)展，進一步確立了基于Web的PACS是未來PAC

9、S系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。
　　WADO為醫(yī)學影像在WEB中傳輸、交互與顯示等提供了切實可行的技術方案。WADO規(guī)范定義了PACS系統(tǒng)、醫(yī)院信息系統(tǒng)、電子病歷系統(tǒng)等系統(tǒng)客戶端，如何從具有WEB功能的DICOM服務器中獲取影像數(shù)據(jù)的方法的相關技術規(guī)范。WADO標準在DICOM標準2004版本第18章開始定義，在最新的DICOM標準2014版本中不斷完善;同時在ISO國際標準ISO/WD1.14中也有定義。WADO是作為DICOM服務

10、器與醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、電子病歷(EMR)等信息系統(tǒng)之間信息互通的重要接口標準。
　　DCMTK是一套由德國OFFIS公司組織開發(fā)的針對DICOM3.0標準的開源項目。該項目經過了10多年的開發(fā)維護升級，已經實現(xiàn)了DICOM3.0標準的幾乎所有內容。DCMTK項目由C、C++編寫的跨平臺項目，提供Windows、Linux等系統(tǒng)下版本，用戶可以按照自己的需要下載編譯。因此，我們使用DCMTK作為操作DICOM文件的底層庫，實現(xiàn)

11、DICOM文件的加載、處理與轉換工作。
　　CGI（公共網關接口）是互聯(lián)網交互技術中最重要的技術之一，是外部CGI程序與WEB服務器之間的接口標準，是用戶和WEB服務器進行交互的最基本的手段之一。我們利用C++開發(fā)兼容WADO標準的CGI程序，并部署到WEB服務器上。項目中通過C++解析URL參數(shù)及處理DICOM文件。
　　Ajax是2005年2月由Jesse James Garrett提出來的一個新的概念。Ajax即Asy

12、nchronous JavaScript And XML（異步JavaScript和XML)的簡稱，是指一種創(chuàng)建交互式網頁應用的網頁開發(fā)技術。使用Ajax技術，我們可以實現(xiàn)頁面的異步更新而不是整個頁面的刷新，從而減少了頁面加載時間，提高了用戶的操作體驗。
　　jQuery是一個開源的JavaScript庫，而jQuery Mobile是jQuery的移動版，兼容Apple IOS、Android等大多數(shù)主流的移動瀏覽器。jQuer

13、y及jQueryMobile的應用，解決了DOM及Ajax開發(fā)中與瀏覽器兼容等復雜性問題。利用其豐富的函數(shù)庫，可以減少代碼編寫量，讓開發(fā)人員全身心投入具體的業(yè)務流程編寫，幫助開發(fā)者快速開發(fā)出各種跨各種主流的移動操作平臺應用，同時增加了界面的美觀和一致性，使用戶有更好體驗。
　　在系統(tǒng)部署過程中，一級庫一般存放于放射科的科室機房內，供放射科內部使用，而二級庫存放于信息科中心機房，供全院所有設備調用。臨床科室使用的臨床工作站及移動工作

14、站，一般訪問的影像應該存放在二級庫內。因此，我們把WADO.cgi及相關文件部署到相應的二級庫服務器中，當客戶端通過WADO.cgi調閱DICOM影像時，影像直接在服務器端打開，而減少了影像重復拷貝的時間。
　　結果：
　　本項目設計的醫(yī)學影像閱片系統(tǒng)采用B/S架構，前端為jQuery等編寫的頁面，后端為C++結合DCMTK等庫編寫的CGI程序，系統(tǒng)部署在微軟ⅡS服務器，后臺數(shù)據(jù)為Oracle9i。
　　該移動醫(yī)學影像

15、閱片系統(tǒng)在Windows7操作系統(tǒng)的IE、Firefox、GoogleChrome、Apple Safari等主流瀏覽器上進行測試，并在Android、Linux、IOS等操作系統(tǒng)下的Firefox、Google Chrome等瀏覽器上進行測試，系統(tǒng)都可以順利運行，能實現(xiàn)醫(yī)學影像的影像瀏覽、窗寬窗位調整、手勢支持、圖像翻頁等操作，達到系統(tǒng)設計要求。
　　該系統(tǒng)參加中國IHE測試，與場內其它廠家進行兼容性測試，通過測試并取得證書。系

16、統(tǒng)在中山大學附屬第三醫(yī)院、廣州市婦女兒童醫(yī)療中心等醫(yī)院進行使用，應用場景為移動平板、手機端PACS影像閱片，結合院內PACS臨床系統(tǒng)使用，方便醫(yī)生查閱臨床病人影像檢查。
　　結論：
　　隨著移動通訊產品和技術、遠程及網絡技術平臺等基礎設施的日益完善，實現(xiàn)移動醫(yī)療服務功能所需要的硬件設施和技術業(yè)已具備。隨著網絡技術快速發(fā)展，區(qū)域醫(yī)療、遠程會診和移動醫(yī)療等對WEB下訪問醫(yī)學影像越來越普及，研究WEB下醫(yī)學影像的圖像調閱技術適合醫(yī)

17、學信息技術發(fā)展的需要，而利用WADO方式對醫(yī)學影像的調閱正是網絡技術發(fā)展而制定的標準。Ajax、jQuery和jQueryMobile等前端技術框架，為手持移動設備在瀏覽器上開發(fā)統(tǒng)一醫(yī)學影像閱片系統(tǒng)提供了技術支撐，基于移動端醫(yī)學影像閱片技術是未來PACS重點研究方向。
　　與傳統(tǒng)調閱圖像相比，本研究方案具有以下優(yōu)點:
　　1)基于瀏覽器的客戶端技術，允許在Windows、Linux、IOS、Android等系統(tǒng)兼容使用，與操

18、作系統(tǒng)無關。系統(tǒng)開發(fā)一次兼容多個平臺，減少代碼重構的時間，增加系統(tǒng)的利用率。
　　2)基于WADO技術的影像調閱，基于DICOM標準的影像調閱技術，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PACS及區(qū)域影像平臺使用。圖像轉換為JPEG返回客戶端，大大減少影像加載的時間。
　　4)增加影像的安全性。通過WADO方式返回的是由CGI把DICOM影像轉換為JPEG影像由瀏覽器進行顯示