CN105893777B - 一种阅片系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种阅片系统，其特征在于：包括具有数字切片数据库和切片处理模块的云服务器、一个或多个具有数字切片数据库和切片处理模块的本地服务器以及一个或多个具有浏览器的用户端；所述浏览器根据用户端的IP地址来接入所述云服务器或所述本地服务器，当用户端的IP地址与本地服务器IP地址一致时该用户将访问本地服务器，反之该听众将访问云服务器；所述浏览器端通过超文本传送协议流媒体技术获取本地服务器中的数字切片或者是云服务器中的数字切片。本发明与现有技术相比的主要优点在于采用IP分流方式和切片处理模块，用户端可以通过访问本地服务器或云服务器两种方式快速调阅浏览处理过的数字切片。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种阅片系统。
背景技术
PACS系统(Picture Archiving and Communication Systems，医学影像归档与传输系统)，是医学影像信息化的一个例子。PACS系统是为解决医院医学影像的传输、显示、归档及管理的一套信息系统。系统的目的是提高医院信息化水平，改善医院管理流程，降低成本。系统解决了医学影像文件的存储和管理问题、实现信息资源共享、改善了医院放射科室的工作流程、减少了胶片使用及胶片存储空间、减少了胶片管理人员、在临床诊断及医学科研等领域发挥重要的作用。PACS系统主要提供放射影像如CT、X-ray、MR、介入以及B超影像等临床影像的传输、显示、归档及管理。然而，对于病理学影像，本领域目前并没如PACS系统在临床影像上运用一般的被广泛接受的系统。
病理学是医学科学领域一门重要的基础学科，同时又是一门具有临床性和实验性相结合的学科。病理医师通过对组织采样，以切片的形式制作成标本，利用现代光学显徼镜技术，为疾病的诊断提供直接直观的帮助。病理学把探讨疾病的病因和发病机理作为研究的目的，其最基础的研究手段是用肉眼和显微镜对器官标本(或称为大体标本)和组织标本(或称为组织切片)进行全面和细致的观察，从中发现病变，并同时对疾病进行诊断。
在病理学发展的初期，由于显微镜在医学领域的长期普及和基础性作用，在病理学教学中也被作为主要的工具。它是一个具有多个目镜端的显微镜系统，可同时供多人观察同一视野。然而这种以显微镜为主的临床病理示教有地点限制、成本过高、操作复杂和准备过程繁琐、玻璃切片不易保存等明显不足。作为可实现的合理替代，普通切片教学到数字切片教学是一个质的飞跃。美国马里兰大学计算机系和约翰霍普金斯病理系在年首次提出了虚拟显微镜(virtual microscope)的概念，经过十多年的发展，数字切片相较于玻璃切片具有不会褪色易保存、成本低的优点，巳大量运用在教学、诊断、研究领域。国内外大专院校和科研机构相继建立了数字切片数据库。
随着网络技术快速发展，区域医疗、远程会诊和移动医疗等对WEB下访问医学影像的需求越来越强烈，异构的PACS系统间影像的调阅也越来越频繁，传统的C/S架构PACS系统无法满足数字切片的阅片需求。并且，由于数字切片精度高，通常其相应的数字影像的灰度值不少于12Bbit4096级，存储容量一般能达到1G以上。因此，如何构架一个数字切片调阅系统并实现数字切片在数据库和用户终端之间的快速传输成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有阅片技术维护成本高、难以兼顾移动端访问以及数字切片在无线网中快速传输的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种阅片系统，使用户通过其移动端上的浏览器能够快速载入并浏览数字切片。
为了实现上述目的，本发明提供了一种阅片系统，其特征在于：包括具有数字切片数据库和切片处理模块的云服务器、一个或多个具有数字切片数据库和切片处理模块的本地服务器以及一个或多个具有浏览器的用户端；
所述浏览器根据用户端的互联网协议(Intemet Protocol，IP)地址来接入所述云服务器或所述本地服务器，当用户端的IP地址与本地服务器IP地址一致时该用户将访问本地服务器，反之该听众将访问云服务器(Elastic Compute Service，ECS)；
所述浏览器端通过超文本传送协议流媒体技术(Hypertext transfer protocolstreaming，HTTP streaming)获取本地服务器中的数字切片或者是云服务器中的数字切片。
在上述系统中，访问云服务的用户将从云服务器中直接得到被其切片处理模块处理后的数字切片。但是，如果云服务器的用户访问量过大，大量的切片调阅和切片处理请求会导致云服务器处理速度变慢甚至短暂崩溃。为了有效避免此类情况，系统还包括一个或多个本地服务器，这些服务器可以是学校服务器、医院服务器等公共服务器，也可以是私人或公司拥有的私有服务器。具有和这些本地服务器的IP地址相同的“本地”用户端将被连接至这些本地服务器，本地服务器将这些“本地”用户端的调阅请求首先在本地服务器中的数字切片数据库中检索，当本地服务器中没有用户端想要调阅的数字切片时，本地服务器会将这个调阅请求发送至云服务器，云服务器再根据这些请求把云服务器内数字切片数据库中的数字切片直接传输至本地服务器中，由本地服务器中的切片处理模块处理该数字切片，并将处理后的数字切片传输至“本地”用户端。通过这样的设置，云服务器可以将相当一部分的切片调阅和处理请求分流至本地服务器中，从而可以将其主要处理任务分配至检索和管理数字切片上来，提高整个系统的运作效率。另一方面，本地服务器与“本地”用户端往往通过局域网连接，信息传递流量一般比因特网大，因此，“本地”用户端在调阅切片时虽然可能需要进行二次检索，但是切片载入速度要比其他用户端快。
并且，所述阅片系统采用HTTP streaming可以使服务器端和用户端的连接从建立开始，会一直保持连接状态，服务器端把数据连续地发送到用户端；而数据传送后并不影响连接，继续保持连接状态直至连接被重连或者服务器和用户端通信出现错误。这种技术可以避免数字切片传输中服务器端与客户端的多次握手，有效提高数据传输的效率。
进一步地，所述切片处理模块处理图片包括以下步骤：
步骤一、将从服务器中获得的数字切片中添加分块模式的标记层；
步骤二、将添加了标记层的数字切片复制，将复制的数字切片分块，并将这些分块切片作为顶层影像；
步骤三、将步骤一中添加了标记层的数字切片降采样，得到灰度值低于原始影像的底层影像。
其中，步骤一中的分块模式由数字切片本身的图片大小以及图片灰度值决定，图片越大或者灰度值越高，相应的分块块数越多。一张数字切片在经过切片处理模块处理后，会得到一张灰度值降低的底层影像和若干张具有原始灰度值但尺寸小于原始切片的顶层影像。这些影像会被缓存于服务器中，底层影像将首先被传输至用户端的浏览器。当听众将底层影像放大，以至于其显示图像的灰度值比底层影像灰度值高时，即影像放大后出现“马赛克”时，浏览器自动将数字切片显示区域所涉及的分块信息传输至服务器，服务器根据分块信息再把相关分块的顶层图像传输至听众浏览器，使顶层图像覆盖灰度值不足的底层图像。切片分块的目的在于服务器可以不用将高灰度值的数字切片完全传输至浏览器，有利于减短切片传输时间以及节省用户端存储切片的空间。
进一步地，所述云服务器还包括数字切片子数据库，该子数据库用于存储经过数字切片处理模块处理的数字切片，即该切片的一张灰度值降低的底层影像和若干张具有原始灰度值但尺寸小于该切片的顶层影像。
进一步地，所述云服务器还包括管理模块，管理模块可以统计、调用和管理数字切片数据库和数字切片子数据库中的数字切片。例如，管理模块可以统计数字切片被调阅的频率而建立检索列表以提高数字切片的检索效率。管理模块还可以统计数字切片子数据库中各影像调阅记录，将一段时期内调阅频率低的数字切片所生成的影像从数字切片子数据库中自动删除。
进一步地，所述本地服务器还包括数字切片子数据库，该子数据库用于存储经过数字切片处理模块处理的数字切片，即该切片的一张灰度值降低的底层影像和若干张具有原始灰度值但尺寸小于该切片的顶层影像。
进一步地，所述本地服务器还包括管理模块，管理模块可以统计、调用和管理数字切片数据库和数字切片子数据库中的数字切片。例如，管理模块可以统计数字切片被调阅的频率而建立检索列表以提高数字切片的检索效率。管理模块可以根据该检索列表定期删除调阅频率极低的数字切片。管理模块还可以统计数字切片子数据库中各影像调阅记录，将一段时期内调阅频率低的数字切片所生成的影像从数字切片子数据库中自动删除。
进一步地，所述用户端还包括存储单元，用于存储数字切片。
本发明所述的提供一种阅片系统与现有技术相比的主要优点在于采用IP分流方式和切片处理模块，用户端可以通过访问本地服务器或云服务器两种方式快速调阅浏览处理过的数字切片。
以下，将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以更加充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明一个阅片系统较佳实施例中的结构框图。
图2是本发明另一个阅片系统较佳实施例中的结构框图。
图3是本发明另一个阅片系统较佳示例中的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。所述参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能视为对本发明的限制。
现在参考图1，示出了一种示例性的阅片系统100。示例性的阅片系统100包括一个或多个用户端30、一个或多个本地服务器20、以及一个云服务器10。相关领域的普通技术人员将容易地理解，上述阅片系统100仅仅示例了可能的网络拓扑和功能的较广阵列。此外，应当认识到，各种具体实施可组合并且/或者进一步划分成图1所示的各种实体。
当用户端30以登录等访问形式尝试成为阅片系统100一部分时，阅片系统会根据用户端30的IP地址选择其访问的方向：如果用户端30的IP地址与本地服务器20的IP地址一致时，用户端30将被连接至本地服务器20，反之用户端30会被连接至云服务器10。
假如用户端30的IP地址与本地服务器20的IP地址一致，即用户端30是“本地”用户端，当用户端30通过HTTP streaming发送数字切片调阅请求时，该调阅请求将被本地服务器20接收。本地服务器接收该调阅请求后，首先将检索本地服务器20中是否存在所调阅的数字切片，若本地服务器20存在所调阅的数字切片，该数字切片则会直接从本地服务器20中调出并直接传输至用户端30，若本地服务器20不存在所调阅的数字切片，则本地服务器20会把调阅请求发送至云服务器10。云服务器10在接到从本地服务器20发送来的调阅请求后会检索云服务器10中是否存在所调阅的数字切片，若云服务器10存在该数字切片，则云服务器会将该数字切片发送至本地服务器20，再由本地服务器20将处理过的该数字切片传输至用户端30；反之，云服务器10则将检索不存在或检索错误的信息经由本地服务器20传输至用户端30。
假如用户端30的IP地址与本地服务器20的IP地址不一致，当用户端30通过HTTPstreaming发送数字切片调阅请求时，该调阅请求首将本地服务器10接收。在云服务器10接到用户端30的调阅请求后会检索云服务器10中是否存在所调阅的数字切片，若云服务器10存在该数字切片，则云服务器会将该数字切片直接发送至用户端30；反之，云服务器10则将检索不存在或检索错误的信息传输至用户端30。
现在参考图2，示出了一种示例性的阅片系统200。示例性的阅片系统100包括多个用户端：用户端31、用户端32、用户端33和用户端34，多个本地服务器：本地服务器21、本地服务器22和本地服务器23，以及一个云服务器11。其中，用户端31是本地服务器21的“本地”用户端，用户端32和用户端33是本地服务器22的“本地”用户端。因此，当用户端31、用户端32和用户端33通过HTTP streaming提交数字切片的调阅请求时，这些调阅请求将被其本地服务器如本地服务器21或本地服务器22所接收。用户端34与本阅片系统的的其他用户端不同，与云服务器11直接连接。
云服务器11包括数字切片数据库111、切片处理模块112、数字切片子数据库113和管理模块114。云服务器11在收到本地服务器21、本地服务器22、本地服务器23和/或用户端34数字切片的调阅请求后，首先会在其数字切片子数据库113中检索所调阅数字切片影像的存在，若影像存在，云服务器11则将相关影像发回请求处；若不存在，云服务器11则会在其数字切片数据库111中进一步检索。当该进一步检索发现有切片时，若该调阅请求是来源于本地服务器如本地服务器21、本地服务器22或本地服务器23发出的，云服务器11会将数字切片直接从数字切片数据库111中调出并发回请求处；若该调阅请求是来源于用于端如用户端34时，云服务器11会将数字切片直接从数字切片数据库111中调出并传输至切片处理模块112进行处理，切片处理模块112处理该数字切片形成相关影像后，这些影像将会先被复制并存入数字切片子数据库113再被传输至用户端34。当进一步检索发现切片不存在时，云服务器11会把切片不存在或检索错误等信息发送回请求处。采用先在数字切片子数据库113检索后再在数字切片数据库111检索这样的分级检索是为了将在前的调阅请求利用率增高，减少切片处理模块112的运作次数，使整个系统效率提升。将数字切片数据库111调阅出的数字切片处理后的影像存入数字切片子数据库113也是为了这个目的。
云服务器11的管理模块114可以统计数字切片数据库111中数字切片的调阅频率和数字切片子数据113中数字切片影像的调阅频率并生成相应的统计列表。管理模块114可以根据统计列表定期或不定期调整可以统计数字切片数据库111中数字切片和数字切片子数据113中数字切片影像的分布以优化云服务器11的检索效率。管理模块114还可以根据统计列表定期或不定期删除调阅频率低的数字切片子数据113中的数字切片影像，甚至可以删除调阅频率为零的数字切片数据库111中的数字切片，以降低这两个数据库的存储空间，使云服务器11的检索效率得到提高。
现在参考图3，示出了一种示例性的阅片系统300。阅片系统300包括云服务器12、本地服务器24、用户端35和用户端36。云服务器12包括数字切片数据库121、切片处理模块122、数字切片子数据库123和管理模块124。用户端35包括浏览器351。云服务器12中各个模块的功能与云服务器11中各个模块的功能类似，云服务器12和用户端35、本地服务器24之间的信息交流模式也与云服务器11和本地服务器21、本地服务器22、用户端34、以及本地服务器23之间的信息交流模式类似，在此不再一一赘述。
本地服务器2包括数字切片数据库241、切片处理模块242、数字切片子数据库243和管理模块244。用户端36包括浏览器361和存储单元362。当本地服务器24接收到用户端36发送数字切片调阅请求时，首先会在其数字切片子数据库243中检索所调阅数字切片影像的存在，若影像存在，本地服务器24则将相关影像发回用户端36；若不存在，本地服务器24则会在其数字切片数据库241中进一步检索。当该进一步检索发现有切片时，本地服务器24会将数字切片直接从数字切片数据库241中调出并传输至切片处理模块242进行处理，切片处理模块242处理该数字切片形成相关影像后，这些影像将会先被复制并存入数字切片子数据库243再被传输至用户端36。当该进一步检索为发现切片存在时，本地服务器24会将该切片的调阅请求发送至云服务器12，由云服务器12做进一步检索，此检索过程在此不再一一赘述。当云服务器12成功检索到所调阅的数字切片，云服务器12会将数字切片直接发送至本地服务器24。本地服务器24接收到该数字切片后会首先将其复制并存入数字切片数据库241，再将其传输至切片处理模块242进行处理，切片处理模块242处理该数字切片形成相关影像后，这些影像将会先被复制并存入数字切片子数据库243后再被传输至用户端36。当云服务器12未能检索到所调阅切片的存在时，云服务12发出的切片不存在或检索错误等信息会经由本地服务器24传输至用户端36处。采用先在数字切片子数据库243检索后再在数字切片数据库241检索这样的分级检索是为了将在前的调阅请求利用率增高，减少切片处理模块242的运作次数，使整个系统效率提升。将数字切片数据库241调阅出的数字切片处理后的影像存入数字切片子数据库243也是为了这个目的。
本地服务器24的管理模块244可以统计数字切片数据库241中数字切片的调阅频率和数字切片子数据243中数字切片影像的调阅频率并生成相应的统计列表。管理模块241可以根据统计列表定期或不定期调整可以统计数字切片数据库241中数字切片和数字切片子数据243中数字切片影像的分布以优化本地服务器24的检索效率。管理模块244还可以根据统计列表定期或不定期删除调阅频率低的数字切片子数据243中的数字切片影像和数字切片数据库241中数字切片，以降低这两个数据库的存储空间，使本地服务器24的检索效率得到提高。
用户端36的存储单元362可以存储浏览器361所接受到的数字切片影像信息，以便于用户快速地或者离线调阅某些常常浏览的切片。
在一个示例性的实施例中，数字切片数据库241中有一张原始尺寸为5mm×5mm并且原始放大值为×200的数字切片，其在数据库中被保存的尺寸为100mm×100mm，即此数字切片实际放大值为×20。这张数字切片需要在阅片会中被展示。在本地服务器24把这张数字切片从数字切片数据库241中搜索出来并复制，将数字切片副本传输至切片处理模块242。因为这张数字切片的保存尺寸为100mm×100mm适合大部分用户端如手机、平板电脑等的显示尺寸，并且其实际放大值仅为×20，切片处理模块242将数字切片的分块模式设置成等距分割成100张，并建立对应的标记层。然后，切片处理模块242复制具有标记层的数字切片，将其中的副本根据该分块模式分块成一百张尺寸为10mm×10mm的顶层图像。最后切片处理模块242将另外一张未分块的有标记层的数字切片降采样形成一张底层图像，底层图像的灰度值为原来的1/10，即底层图像被放大超过2倍后其灰度值就会出低于普通显示屏的灰度值，此时图像会出现到“马赛克”。这一百零一张影像首先会被存储于数字切片子数据库243中，底层影像将首先被传输至用户端36的浏览器361。用户得到底层影像后会大致浏览以确定其要仔细观察的目标，用户确定目标后就会放大目标所在区域的影像。当影像被放大到以至于用户端36图像显示的灰度值比底层影像灰度值高时，浏览器361自动将数字切片显示区域所涉及的分块信息传输至本地服务器24。例如放大区域涉及第1、2、11和12块，本地服务器24中的数字切片子数据库243根据分块信息再把第1、2、11和12块的顶层图像传输至浏览器361，使顶层图像覆盖灰度值不足的底层图像。在这个实施例中，用户只需先得到一张存储容量远小于原始数字切片的底层影像浏览，再通过放大底层影像触发下载少部分顶层影像，即100张中的4张，即可得到较好的阅片体验。由此，切片处理模块242可以实现数字切片的分阶段传输以及部分传输，有利于减短切片传输时间以及节省用户端存储切片的空间。
Claims (1)
1.一种阅片系统，其特征在于：包括具有数字切片数据库和切片处理模块的云服务器、一个或多个具有数字切片数据库和切片处理模块的本地服务器以及一个或多个具有浏览器的用户端；
所述浏览器根据用户端的IP地址来接入所述云服务器或所述本地服务器，当用户端的IP地址与本地服务器IP地址一致时用户将访问本地服务器，反之用户将访问云服务器；
所述浏览器端通过超文本传送协议流媒体技术获取本地服务器中的数字切片或者是云服务器中的数字切片;所述切片处理模块处理图片包括以下步骤：
步骤一、将从服务器中获得的数字切片中添加分块模式的标记层；
步骤二、将添加了标记层的数字切片复制，将复制的数字切片分块，并将这些分块切片作为顶层影像；
步骤三、将步骤一中添加了标记层的数字切片降采样，得到灰度值低于原始影像的底层影像;
所述云服务器还包括数字切片子数据库，该子数据库用于存储经过数字切片处理模块处理的数字切片;
所述本地服务器还包括管理模块，管理模块可以统计、调用和管理数字切片数据库和数字切片子数据库中的数字切片；
所述云服务器还包括管理模块，管理模块可以统计、调用和管理数字切片数据库和数字切片子数据库中的数字切片；
所述本地服务器还包括数字切片子数据库，该子数据库用于存储经过数字切片处理模块处理的数字切片；
所述用户端还包括存储单元，用于存储数字切片。
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