CN101887491A - 一种基于分布式pacs的远程会诊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布式PACS的远程会诊方法。具体流程包括步骤：(1)图像数据的压缩，(2)医院接口连接和专家的选择，(3)图像的传输，(4)远程会诊。通过该方法可以快速、方便地将胶片图像发至挂号专家进行读片与会诊，同时也可以开展多专家会诊，克服了时间和地域上的限制，使用户得到及时的诊断。同时由于采用基于DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字图像与通信标准)标准的分布式PACS技术，使得图像便于传递和交流，实现数据共享。

Description

一种基于分布式PACS的远程会诊方法

技术领域

本发明涉及一种分布式的图像存档和通信技术，具体涉及一种基于分布式PACS的远程会诊方法。

背景技术

近十几年来，随着信息科学和相关技术的发展，传统的基于胶片的成像方式已经越来越不适应当前的需求，数字图像正在逐步取代传统的胶片而成为医学图像的信息载体。原因可以归结为：(1)胶片的成像需要冲洗晾干，时间长效率低；(2)资料的查询检索速度慢，胶片的传递需要大量时间，往往是手工传递；(3)异地医生同时观察一幅图像(如远程会诊)的愿望不能实现；(4)硬拷贝胶片的不能进行后处理(如窗宽/窗位的调节)，因而质量达不到要求的胶片往往需要重拍，给病人造成经济负担；(5)为了解决胶片变质和丢失的问题，必须花费大量的人力、物力来维护这些胶片，随着胶片数量的增加，维护费用也会增加，这些问题在处理医学图像时变得尤为重要。

PACS(Picture Archiving and Communication Systems)全称为医学图像存档和通信系统，是近年来随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的进步而迅速发展起来的，旨在全面解决医学图像的获取、显示、存储和管理的综合系统。它是指将医院内的各类X光、CT、MRI以及超声等医学图像数字化后，输入到计算机进行分类归档存储，并通过计算机网络进行快速传输，使医院内有关科室和部门能够进行医学图像信息的共享；在显示过程中，使图像以高质量的方式并辅以后处理的技术手段呈现给终端用户；同时，通过远程网络的传输进行远程医疗服务，使得医学图像信息得到最大程度的利用。所以它是全面解决医学图像的处理、存档、复制、分析、比较以及资源共亨、远程传输、异地会诊等功能的综合系统。由此可见，发展PACS的最终目的就是有效地提高医学图像诊断的精确度和工作效率。另外，由于采取了高科技的数字存储设备来代替传统的胶片存储方式，从而极大地提高了图像查询检索速度，降低了人工劳动和成本。这为医学图像的处理提供了优质的方法。

随着数字电视成为我们日常生活中的一部分，机顶盒的研究一直是热门研究问题。机顶盒一开始就面向家庭应用，具有友好的应用界面，将可能部分替代PC，具有家庭娱乐、学习、办公及小区管理等功能，甚至可以作为家庭网关。数字机顶盒不仅是用户终端，还是网络终端，它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视(如视频点播等)，并能接入因特网，使用户享受电视、数据、语言等全方位的信息服务。伴随的数字电视的普及，数字家庭的概念不断深入民心，如何能基于自己的数字机顶盒让内容开发商快捷有效地开发出多种多样的互动频点服务，成为机顶盒生产设计厂家急需解决的问题。例如远程医疗，远程会诊咨询是一种现实需求，无处不在无时不在的医疗和保健成为提高人们生活水平的一个新的重要指标，在过去相当长的时间里技术、成本、信息的共享机制和人们的传统观念极大的制约了远程医疗的发展。

在对此方法的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：数字电视的多功能化已经成为一种趋势，将分布式的PACS系统集成到机顶盒，通过数字电视将为用户提供远程会诊，远程挂号，互动咨询等功能。

发明内容

本发明提供一种基于分布式PACS的远程会诊方法，能够使用户通过数字电视实现远程实时会诊、远程挂号、互动咨询等功能。

本发明提供一种基于分布式PACS的远程会诊方法，具体流程包括步骤：(1)图像数据的压缩，(2)医院接口连接和专家的选择，(3)图像的传输，(4)远程会诊。

上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用分布式PACS系统，因此可以快速、方便地将胶片图像发至挂号专家进行读片与会诊，同时也可以开展多专家会诊，克服了时间和地域上的限制，使用户得到及时的诊断。同时由于采用基于DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字图像与通信标准)标准的分布式PACS技术，使得图像便于传递和交流，实现数据共享。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的DPACS系统的总体结构图；

图2是分布式PACS系统的远程医疗实现的功能图；

图3是基于DPACS的远程会诊流程图；

图4是数据扩展示意图，其中a为直接数据扩展，b为周期对称扩展；

图5是二维5/3滤波器树结构图；

图6是提升小波步骤示意图；

图7是通信流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种基于分布式PACS的远程会诊方法，能够快速、方便地将胶片图像发至挂号专家进行读片与会诊，同时也可以开展多专家会诊，克服了时间和地域上的限制，使用户得到及时的诊断，并且能够使图像便于传递和交流，实现数据共享。

如图1所示，本发明在远程医疗中的应用是非常重要和有意义的。通过本发明可以实现远程医疗中的远程会诊、远程挂号、互动咨询、医疗百科等等功能。如图2所示。下面对远程会诊进行详细说明。

其中远程会诊的具体流程如图3所示，包括步骤：(1)图像数据的压缩，(2)医院接口连接和专家的选择，(3)图像的传输，(4)远程会诊。

每个步骤具体如下：

步骤(1)：通过小波变换实现图像数据的压缩

●边界信号的扩展

为了取得完美的重建效果，在进行小波变换之前需要对信号进行周期对称扩展。假设信号X的第一个采样点和最后一个采样点分别是i₀和i_I-1，分别以i₀和i_I-1为中心采取周期对称扩展，根据采样点i₀和i_I-1处索引号的奇偶性对左右边缘进行不同长度的扩展，如i₀的索引号为奇数则左边缘扩展一个采样点，i_I-1采样点的索引号为奇数则右边缘扩展两个采样点(如图4信号的第一个采样点值为X(1)，最后一个采样点值为X(7))，这种数据扩展能够提供数量最小的并且足够的扩展采样点，它区别于传统的直接扩展的优点是可以减少运算量以及对内存的需求，获得最佳的压缩效果。

●图像的二维小波变化

由于医学图像的质量要求较高，从压缩数据可以进行无损的图像重建，我们采用了LeGall 5/3滤波器来对图像进行分解、合成，LeGall滤波器分为低通滤波器H₀和高通滤波器H₁(式a，b)。从行和列对图像先后用H₀和H₁，进行滤波，从而将图像分成四个子带：低频子带LL、行高频列低频子带HL、行低频列高频子带LH和高频子带HH，对低频子带LL进行下一级小波变换，这个过程一直迭代到对图像完全的分解，滤波器树结构如图5，x为图像，Y为二维小波变换输出。

H₀(Z)＝(-1+2Z^-1+6Z^-2+2Z^-3-Z^-4)/8 (a)

H₁(Z)＝(1-2Z^-1+Z^-2)/2            (b)

●LeGall5/3小波提升算法

图像的二维小波变换是由行和列的两次小波变换组成，因此本文以一维小波为例，按照分解、预测和更新三个步骤来提升小波(如图6)。

首先按索引号的奇偶性将扩展的数据X_ext(n)分解为X_ext(2n)和X_ext(2n+1)两组，根据5/3滤波器推导出预测和更新算法。由5/3滤波器经过适当的时移得到分解、合成的滤波器系

$y(2n+1)=x_{\mathrm{ext}}(2n+1)-\left[\frac{x_{\mathrm{ext}}\left(2n\right)+x_{\mathrm{ext}}(2n+2)}{2}\right]$

数。经过高通分解滤波器，分解后高频分量：

由于进行整数到整数的无损压缩，上式中括号表示取不大于中括号中值的最大整数，这个式子用图6中的预测结构来表示，代表小波变换的预测算法。

经过低通分解滤波器，分解后低频分量：

$y\left(2n\right)=x_{\mathrm{ext}}\left(2n\right)+\left[\frac{y(2n-1)+y(2n+1)2}{4}\right]$

上式为对低通小波进行提升后的更新算法，由图6中的更新部分表示。

以上推导了一维5/3小波的提升算法，对于二维图像，分别对行和列单独进行一维小波变换。

对于重建图像过程中的小波变换，提升算法的推导原理同图像分解过程中的小波变换，其结果为：

$x\left(2n\right)=y_{\mathrm{ext}}\left(2n\right)-\left[\frac{y_{\mathrm{ext}}(2n-1)+y_{\mathrm{ext}}(2n+1)+2}{4}\right]$

$x(2n+1)=y_{\mathrm{ext}}(2n+1)+\left[\frac{x\left(2n\right)+x(2n+2)}{2}\right]$

尽管采用高压缩比的提升小波的压缩方法使图像质量有所下降，但在相同压缩比时，其图像伪影仍少于JPEG压缩的图像。这样，在压缩比为20∶1或更高时，实际的影像质量得到了保证。

步骤(2)：医院接口的连接和专家选择

使用浏览器访问某个医院的页面，并通过查找医院相关信息选择会诊的专家。

步骤(3)图像的传输

在图像传输之前必须使图像转换为标准的DICOM格式以适合用于远程传输的格式。有许多办法可以将专用数据格式转换成可以用来远程传输的标准格式。一个较为常用的方法只是将硬拷贝图像通过激光或CCD数字仪转换成数字化格式。尽管这种方法不算太科学，但仍可以解决许多问题。另一个解决方法是用图像捕获器将终端上的图像输出转换成数字格式。另外也可以用一种专用计算机，称做协议转换器，将专有图像数据转换成DICOM格式。

不同的传输方式有不同的带宽，其中有：传统的电话线拨号(9.6-28.8Kb/s)，数字交换机(56Kb/s)，帧中继方式(T1方式)，综合服务数字网ISDN(128Kb/s)，中继线方式(1.544Mb/s)，DS-3(44.736Mb/s)和异步传输模式ATM(一般为155Mb/s)。虽然ATM速度非常快，但成本较高。T1和ISDN网线可随意布置，但对小型远程系统仍较昂贵。许多远程系统可能只需要传统的电话线，再配以高速MODEM(28或56Kb/s)即可传送压缩比至少为10∶1的图像。最终，传输线路的选择仍取决用户的需求，传送的信息容量，信息类型，周转时间和预期的最大工作量。如果所有图像必须在较短时间内发送，就需要较高的带宽。

数字影像的传输需要有传输设备。传输设备依赖所使用的传输方式。传统的电话线方式需要一个modem，ISDN方式需要一个终端适配器，T1方式则需要一个通道服务器。

步骤(4)：实时会诊

实时会诊是一个可视通信的实现过程。与网络摄像头的通信模块支持rtp、rtsp、rtcp等协议。机顶盒通过这些协议获取远程网络中的摄像头的图像、音频数据，从而实现远程通讯终端点对点的可视通信服务。

实时流协议RTSP是IETF提出的协议。它以C/S模式工作，多媒体播放控制协议，主要用来使用户在播放流媒体时可以像操作本地的影碟机一样进行控制，即可以对流媒体进行暂停，继续、后退和前进等控制。而它本身并不传输数据，RTSP作用相当于流媒体服务器的远程控制。传输数据可以通过传输层的TCP，UDP协议，RTSP也提供了基于RTP传输机制的一些有效的方法。

实时传输协议RTP是IETF提出的标准，用来为IP网上的语音、图像、传真等多种需要实时传输的多媒体数据提供端到端的实时传输服务。RTP为Internet上端到端的实时传输提供时间信息和流同步，但并不保证服务质量，服务质量由RTCP来提供。

RTCP为其服务质量提供保证：对服务质量的监视与反馈、媒体间的同步，以及多播组中成员的标识。在RTP会话期间，各参与者周期性地传送RTCP包。RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料，因此，各参与者可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用，它们能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化，因而特别适合传送网上的实时数据。

通信模块，接收远程摄像头的数据，机顶盒的播放模块，对这些数据进行解码播放。播放模块和通信模块整体的工作流程如图7所示。

需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明实施例所提供的基于分布式PACS的远程医疗方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依则本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于分布式PACS的远程会诊方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)图像数据的压缩，(2)医院接口连接和专家的选择，(3)图像的传输，(4)远程会诊。

2.根据权利要求1所述的基于分布式PACS的远程会诊方法，其特征在于，步骤(1)中是通过小波变换实现图像数据的压缩。

3.根据权利要求1所述的基于分布式PACS的远程会诊方法，其特征在于，步骤(2)中是使用浏览器访问某个医院的页面，并通过查找医院相关信息选择会诊的专家。

4.根据权利要求1所述的基于分布式PACS的远程会诊方法，其特征在于，步骤(3)中在图像传输之前必须使图像转换为标准的DICOM格式以适合用于远程传输的格式。

5.根据权利要求1所述的基于分布式PACS的远程会诊方法，其特征在于，步骤(4)中实时会诊是一个可视通信的实现过程；网络摄像头的通信模块支持rtp、rtsp、rtcp协议；机顶盒通过上述协议获取远程网络中的摄像头的图像、音频数据，从而实现远程通讯终端点对点的可视通信服务。

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