CN102572607B - 一种基于多线程技术的医学影像优化调阅方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多线程技术的医学影像优化调阅方法。本发明利用多线程和点到点可以建立无限连接的成熟技术，让CPU在用户需要的时候，充分的运作起来；将单个图像建立一次连接改为一个序列建立一个连接，减少了过多的握手，一次握手多次使用；客户端多线程下载图像，充分利用I/O性能。本发明很好地解决了当前医学影像调阅基础方法中的难题，特别适用检查图像数量大、协商次数多、传输速度慢的影像教学系统；如CT、MR类型的图像，明显地减少了协商次数，提高了传输速度。

Description

一种基于多线程技术的医学影像优化调阅方法

技术领域

本发明涉及医学影像通信与传输技术。

背景技术

PACS(Picture Archiving and Communication System)影像归档与通讯系统，是目前医院医技科室在放射、超声、内窥、病理、核医学等影像检查中适用的计算机和网络技术，是医院用于替代传统业务方式的技术手段和业务模式。

现有的影像调阅方法是：

1、编码方式。将图像流封装为多个PDV文件，封装数据时，需要将图像流按照固定的PDV长度，逐个封装PDV数据块，每个PDV都包括项目长度、表示层句法ID以及数据流；

2、单线程解析图像数据。在发送图像之前，先解析，然后再发送图像，接着发送第二张图像，顺序解析，解析时间较长；

3、一个图像一次握手。一个图像建立一次连接，即一次握手，握手次数多，消耗时间长；

4、客户端采用单线程发送数据。根据检查号，建立单个线程，检查中的图像不做等分，只和服务器建立一个通道，用于图像传输；

5、客户端接收采用单线程。接收到一个C-Store命令，解析命令中的数据流，保存文件到本地文件夹，然后接收第二个命令，以此类推，直到图像接收完毕；第一个图像必须接收完毕，才能接收下一个图像，因此会浪费I/O的效率。

随着PACS系统的完善，医院的PACS系统可与学校的PACS相连，这样可以将医院PACS系统的图像以及手术影像直接传送到学校教师或者实验室，让学生能够有身临其境的感觉，这样不但减少了工作人员的来回奔波，而且能保证教学质量。现有技术是：使用一个图像一次握手，一个图像数据会分解为多个数据段，握手和图像元素分解形成了严重的瓶颈，同时，服务器端和客户端皆采用同步技术，难于并发，上述各项因素制约着PACS的发展。

但是，随着影像设备的发展，检查图像的数量越来越多，一个CT检查都在1000张以上，医生从影像中心调阅图像，通常需要几分钟时间，严重影响了诊断的效率。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种减少解析次数，提高影像调阅速度的影像优化调阅方法。

本发明是这样实现的：

本发明的创新之处在于：

1、改变了编码的编码方式。本发明将图像流封装在一个PDV文件中，即只包含一个项目长度、表示层句法I D和数据流，减少了解析PDV的时间；

2、多线程解析图像数据。本发明采用多线程，并发解析图像数据，减少了解析时间；

3、一个序列建立一次握手。本发明根据相同序列图像具有相同的传输模式的特点，采用一个序列建立一次连接，因为一个序列包含多个图像，因此大大减少了握手次数，节省了通信时间；

4、客户端采用多线程发送请求。本发明将一个检查图像数据等分，然后采用“CALLMODE-ThreadCount-ThreadIndex”的调阅模式多线程发送请求；

5、客户端采用多线程接收图像。

服务器发送图像，为多线程解析，发送图像时需要多线程解析才能发送；客户端接收图像，是多线程接收。本发明采用多线程接收图像的技术，由于服务器端采用多线程解析图像数据，并且减少了握手次数，因此客户端接收图像的速度将加快，如果还是串行解析到本地，那么服务器端将会浪费大量的时间等待客户端的应答，所以采用多线程接收将有助于整个传图流程的性能优化，最终减少接收图像的时间。

本发明客户端采用多线程调阅，每个线程发送一个(c-move：专用于图像调阅)请求，该请求包含需要访问的图像类型以及调阅的检查号。服务器接受请求后，判断是否能提供请求的图像，如果可以接受，服务器端根据线程数量，采用多线程解析图像数据头，提取出供PACS通信握手的通信语法和传输语法，根据检查中图像多、序列少以及每个序列中各图像的通信语法和传输语法相同的特点，摒弃一个检查一个连接的老方法，采取一个序列一个连接，因此减少了通信握手的次数，可以节省时间来发送图像；

发送图像时，需先解析图像，如果依照将图像分解到多个PDV(PrensentationData Value)的老方法，无疑会增加CPU的负担，降低性能，为了减少解析时间，现将图像数据封装为单个PDV，开始发送；

客户端收到图像后，开启多线程下载图像，线程直接截取服务端封装的单个PDV，不需要多次解析PDV，提高了CPU性能，从而充分利用硬盘I/O，提高了下载速度，客户端的显示速度会得到很大提高。

本发明充分利用多线程和点到点可以建立无限连接的成熟技术。多线程解析文件，就是让CPU在用户需要的时候，充分的运作起来；将单个图像建立一次连接改为一个序列建立一个连接，减少了过多的握手，一次握手多次使用；客户端多线程下载图像，充分利用I/O性能。从发送请求到服务器端发送图像，整个过程的各个关节点都相应地做了改进，从而解决了当前医学影像调阅基础方法中遇到的瓶颈。本发明特别适用检查图像数量大、协商次数多、传输速度慢的影像教学系统；如CT、MR类型的图像，明显地减少了协商次数，提高了传输速度。

附图说明

图1数据编码方式的构成示意图

图2多线程实现过程示意图

具体实施方式

下面结合附图叙述一个实施例，对本发明做进一步说明。

图1显示的是一个基本的数据编码块。服务器在解析图像时，会按照以上格式封装图像数据流；其中PDU类型代表是命令类型或者数据类型，PDU长度表示数据块的长度，即数据流有多少位字节，此后的数据块是一个封装的PDV块，PDV块包含项目长度，即“表示层数据(PDV)-数据集信息”的长度，表示层句法ID即该图像采用的传输语法，传输语法主要包括从高字节开始读取和从低字节开始读取数据流。数据编码在旧有的编码格式上有所创新——将包含多个小PDV块设计为一个大的PDV块。

图2显示了客户端和服务器端的一个完整的多线程交互过程。图中标识的1-7代表客户端发起请求到接受到图像的步骤。该图包含两个线程池，服务器端的解析数据线程池和客户端的存储线程池，解析线程池将启动多个解析线程，并发解析图像数据，将数据以{基本信息、数据流信息}的匹配对存储在内存队列中；存储线程池将启动多个存储线程，并发读取单个PDV，保存到本地。该图包含两个DICOM标准命令：C-MOVE和C-STORE，C-MOVE命令是客户发送给服务器的请求命令，要求调阅检查图像；C-STORE命令是服务器发送给客户端的图像存储命令，在接受到C-MOVE命令后，服务器查询图像，将数据封装为PDV，采用C-STORE命令发送。该图中的分析请求参数，指的是分析请求中的“CALLMODE-ThreadCount-ThreadIndex”，根据ThreadCount确定数据堆的数量，该图中因为总数为3，所以数据等分为3堆，ThreadIndex确定检查中图像的应存储在哪个堆中。

客户端根据设置好的线程数，建立线程，发送C-MOVE请求，其中包含总线程数和当前线程，例如“CallMode-3-1”，CallMode是一种专门的请求模式，3代表总线程数，1代表是第一个线程(图2中的1)；

服务器端收到请求后，读取请求模式，取出总线程数和当前线程序列，根据请求的通信模式和传输模式建立连接；

根据总线程数将PACS数据库中当前检查分解成等分数据堆(图2中的2)，数据堆以队列的形式存储；

启动数据解析线程池，将数据堆中的图像文件解析为基本信息(包括病人基本信息和图像描述信息等)和数据流信息(图像像素信息)两部分(图2中的3)，基本信息的解析基于标准的DICOM图像解析算法，先读取元素(TAG)的长度，在读取元素的内容，然后循环读取，知道读出所以元素内容；而数据流信息解析则转换为另一种视角，即从原来的将图像成小块转换到将图像像素当做一个整块，不做分解(见图1数据编码)，把整块像素转换为一个数据流，记录数据流长度，解析后，将基本信息和数据流信息作为一个匹配对存储在内存队列中(图2中的4)；

启动发送图像线程池，从队列中取得解析后的基本信息和数据流信息对，依据基本信息中的SOPClassUID(图像类型唯一标识)和TransferUID(传输语法标识)与请求端建立连接，如果当前的SOPClassUID和TransferUID与已建立连接的相应参数一致，表示发送的图像是一个序列，则不再释放连接，直接使用现成的连接发送图像，如果参数不一致，则重新创建连接，最后发送C-STORE命令(图2中的5、6)；

客户端线程接收C-STORE请求后，解析请求中的PDU(协议数据单元)，并获取唯一的PDV，从PDV中取得图像数据的起始位置和数据流的长度，开始读取流文件，同时启动图像文件存储线程池，将内存流通过线程保存为本地文件(图2中的7)；

客户端发送图像接收完毕命令，循环接收下一个图像。

Claims (1)

1.一种基于多线程技术的医学影像优化调阅方法，其特征在于：

a、客户端发送DICOM标准中的C-MOVE请求命令给服务器；

b、服务器分析请求中的调阅模式“CALLMODE-ThreadCount-ThreadIndex”，根据ThreadCount确定数据堆的数量，将当前检查分解成等分数据堆，数据堆以队列的形式存储；根据ThreadIndex确定检查中的图像应存储在哪个堆中；

c、服务器启动数据解析线程池，将数据堆中的图像文件解析为基本信息和数据流信息两部分，将基本信息和数据流信息作为一个匹配对存储在内存队列中，将图像流封装在一个PDV中；

d、服务器启动发送图像线程池，从队列中取得解析后的基本信息和数据流信息对，依据基本信息中的图像类型唯一标识SOPClassUID和传输语法标识TransferUID与客户端建立连接，一个序列建立一次连接，服务器发送图像存储命令C-STORE给客户端；

e、客户端线程接收C-STORE请求命令后，解析请求中的协议数据单元PDU，并获取唯一的PDV，从PDV中取得图像数据的起始位置和数据流的长度，开始读取流文件，同时启动图像文件存储线程池，将内存流通过线程保存为本地文件。