CN106021940B - 医疗系统及其执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种医疗系统及其执行方法，该执行方法包括在第一模式中：接收对元操作的选择和所选择元操作之间的连接；将执行参数导入至连接后的元操作拓扑结构；根据该元操作拓扑结构创建操作序列实例；执行该操作序列实例；其中，该元操作是能完成单一功能的最小单元。

Description

医疗系统及其执行方法

技术领域

本发明主要涉及医疗系统，尤其涉及一种医疗系统的执行方法。

背景技术

随着医学影像技术和计算机技术的发展，X光成像、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MR)、超声成像(US)和正子发射断层扫描(PET)等成像技术和设备在医疗机构的临床和研发工作中发挥着相当重要的作用。通过使用这些医学成像设备，可以捕捉一个或一系列图像。然后可使用其它设备来处理这些图像。最终，医生或技师可读取图像以为了提供诊断。

医学成像或治疗过程中汇集很多信息，可能涉及到多模态数据源、不同的数据处理算法以及针对不同任务的复杂步骤。例如放射治疗(RT，后文简称放疗)设备中病人摆位这一功能，可综合CT或MR的病人扫描信息，以及放疗设备实时扫描的锥形束CT(Cone beamCT,CBCT)或正交投影信息，实时扫描过程中针对不同应用可包含不同的矫正、增强及重建等算法，最后综合多个数据源引入配准算法进行处理，才能完成病人治疗前的摆位。此外，对图像进行物理或几何校正，或者做质量验证(QA)，其步骤与前述的图像处理过程也大为不同。

现有技术针对不同的医疗系统往往是独立开发功能，然后集成为一个满足一定功能的系统。这类方案的缺点是在用户层级扩展性差，增加新的功能只能依靠设备制造商更新组件实现。

中国专利公开号CN1486473A披露了一种在医学成像中工作流的配置和执行的方法，它采用工作流模板来执行在多个设备间的活动序列。这种方法在一定程度上提高了设备的可配置性，但它所采用的模板仍然为出厂预设或在此基础上的微调，难以大幅度改变。因此将这一思路应用到医疗系统中，仍然很难提高设备扩展性或灵活性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种医疗系统及其执行方法，可以提高系统的扩展性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种医疗系统的执行方法，包括在第一模式中：接收对元操作的选择和所选择元操作之间的连接；将执行参数导入至连接后的元操作拓扑结构；根据该元操作拓扑结构创建操作序列实例；执行该操作序列实例；其中，该元操作是能完成单一功能的最小单元。

在本发明的一实施例中，上述的医疗系统的执行方法还包括在第二模式中：接收对操作序列模板的选择；将执行参数导入选择的操作序列模板；根据该操作序列模板创建操作序列实例；以及执行该操作序列实例。

在本发明的一实施例中，在创建操作序列实例后并在执行该序列实例之前还包括分析该操作序列实例是否能够正常执行的步骤。

在本发明的一实施例中，该元操作的类型包括传递元操作、处理元操作和分析元操作。

在本发明的一实施例中，该执行参数包括病人参数和/或成像参数。

在本发明的一实施例中，上述的医疗系统的执行方法还包括根据该元操作拓扑结构创建操作序列模板。

在本发明的一实施例中，上述的医疗系统的执行方法还包括储存创建的操作序列模板。

在本发明的一实施例中，该元操作拓扑结构具有逻辑分支。

本发明还提出一种医疗系统，包括储存设备，配置为储存元操作库，该元操作库包括多个元操作；输入设备，配置为接收对操作序列模板的选择，以及接收对元操作的选择和所选择元操作之间的连接；处理器，连接该储存设备和该输入设备，该处理器配置为将执行参数导入至连接后的元操作拓扑结构，根据该元操作拓扑结构创建操作序列实例，并执行该操作序列实例。

在本发明的一实施例中，该储存设备还配置为储存操作序列模板库，该操作序列模板库包含一个或多个操作序列模板；该输入设备还配置为接收对操作序列模板的选择；该处理器还配置为根据将执行参数导入选择的操作序列模板，根据该操作序列模板创建操作序列实例，并执行该操作序列实例。

在本发明的一实施例中，该处理器还配置为根据该元操作拓扑结构创建操作序列模板。

在本发明的一实施例中，该处理器还配置为储存创建的操作序列模板。

在本发明的一实施例中，该元操作的类型包括传递元操作、处理元操作和分析元操作。

在本发明的一实施例中，该执行参数包括病人参数和/或成像参数。

在本发明的一实施例中，该元操作拓扑结构具有逻辑分支。

在本发明的一实施例中，还包括数据源设备，连接该处理器，配置为提供执行操作序列实例的图像。

在本发明的一实施例中，该医疗系统为医学成像系统或者放疗计划系统。

本发明还提出一种医疗系统的工作流执行方法，包括以下步骤：接收对操作序列模板的选择；将执行参数导入选择的操作序列模板；根据该操作序列模板创建操作序列实例，其中，该操作序列实例是基于由多个元操作连接而成的元操作拓扑结构，其中该多个元操作为能完成单一功能的最小单元；执行该操作序列实例。

在本发明的一实施例中，在创建操作序列实例后并在执行该操作序列实例前还包括分析该操作序列实例是否能够正常执行的步骤；其中，若所述操作序列实例能够正常执行则进行所述执行该操作序列实例的步骤，否则，返回至所述接收对操作序列模板的选择的步骤，其中，重新选择的工作步骤模板与前一次选择的工作步骤模板是不同的。

与现有技术相比，本发明可以不依赖于固定的模板来创建操作序列，可在元操作这一更微观的级别配置工作流，从而提高了软件中操作序列的可配置性、整体上操作的扩展性增强并且用户的灵活度大大提高。

附图说明

图1是本发明第一实施例的医疗系统。

图2是本发明第二实施例的医疗系统。

图3是本发明一实施例的医疗系统的软件架构。

图4是本发明第一实施例的执行方法流程图。

图5是本发明第二实施例的执行方法流程图。

图6A-6C是本发明一实施例的元操作界面。

图7是本发明一实施例的操作序列实例。

图8是本发明一实施例的元操作拓扑结构图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

第一实施例

图1是本发明第一实施例的医疗系统。参考图1所示，本实施例的医疗系统包括数据源设备110、控制器120、工作站130和储存设备140。数据源设备110可提供医学图像，例如X光图像、CT图像、MR图像或者PET图像。这些图像可以是由数据源设备110采集，也可以是由数据源设备110从其它设备获取。控制器120可控制图像采集过程，例如控制CT、MR、PET等设备的机械机构的运作，以及控制数据源设备110进行信号采集。当需要图像采集时，控制器120与数据源设备110配合完成图像采集。储存设备140可存储病人信息以及所采集的图像。储存设备140可采用数据库储存这些数据。例如，所采集的图像以及与之关联的病人信息可保存在源数据库141中。病人信息可包括姓名、年龄、扫描部位等信息。源数据库141也可以存储其他信息，比如病人治疗计划。工作站130可以触发控制器120和数据源设备110进行数据采集。工作站130也可访问储存设备140以保存所采集的图像，或者访问所采集的图像。数据源设备110、控制器120、工作站130和储存设备140在物理上可以是在同一场所，也可以是分布在不同场所。这些设备之间可通过局域网(LAN)、广域网(WAN)或者互联网连接以进行通信。

进一步，工作站130可典型地包括处理器131、存储器132、通信模块133、输入设备134以及输出设备135等。这些部件的功能及其连接关系是本领域已知的内容，在此不再展开。

在本实施例中，软件界面内的工作流程不是根据预设的模板创建，而是由许多可自由组合的元操作(meta-operation)连接产生。如图1所示，储存设备140中储存元操作库142，元操作库142中包含多个元操作。每一个元操作是能完成单一功能的最小单元，该元操作作为单一功能单元而言通常是不可再分的。例如，每个元操作可以是一个图像和/或参数的输入、输出、处理或分析操作。典型地，每个元操作具有固定的输入输出格式。当然，在有些情况下，允许元操作的输入输出格式有变化。元操作的类型包括但不限于：图像和参数传递元操作、图像和参数处理元操作和图像和参数分析元操作。图像和参数传递元操作可包含至少一个图像或参数输入和至少一个相同的图像或参数输出，在传递元操作过程中，格式不变，且值不变。其中，格式指的是具有共同特征的抽象性质。例如，在此，格式可以包括但不限于图像格式或参数格式等用于医疗系统的格式信息或者这些格式信息的组合。前述值表示某个格式的量，例如，格式为图像格式的灰度值。图像和参数处理元操作可包含一个或多个图像或参数输入和一个或多个经过处理的图像或参数输出(比如矫正、增强等)，在此过程中，格式不变，但值改变。图像和参数分析元操作可包括至少一个图像或参数输入和至少一个分析数据输出(比如校正表，图像质量信息等)，在此过程中，格式改变。在元操作库142中，这些元操作可按照关键字分类，比如通用、成像、校正、矫正、质量验证等，以方便检索。

格式一般均是预定义的，在一种实施例中，元操作可以通过内存地址所指向的数据格式来限定其格式。以滤波元操作为例，其输入格式应为指向内存中图像地址的内存地址，以滤波元操作为例，其输入格式应为指向内存中图像数据的地址，假使输入字符串或者整形符号，则会被认为是非法数据而不被接受的。在一种滤波元操作的实施例中，该元操作可以由以下三个公式定义：(1)G＝FFT(f)，(2)G’＝G×H，(3)f’＝IFFT(G’)，其中，G代表输入经过傅里叶变换的频域图像，FFT(f)代表快速的傅里叶变换，G’代表对图像G经过频率域滤波之后的图像，H代表频率域的滤波核，f’代表滤波后的图像，IFFT(G’)代表对图像G’进行傅里叶反变换。在滤波元操作的另一种实施例中，该元操作可以由f’＝f*h来定义，其中f代表输入图像，h代表时域的卷积核，f’代表输出图像。

在软件界面内创建可执行的操作序列时，将元操作库142中的元操作作为节点，按照一定拓扑结构连接成有向图，其中连接指的是若两个元操作存在信息单向传递关系则认为这两个元操作存在一个连接，若两个元操作存在信息的双向传递则认为这两个元操作存在两个连接，其中，信息的传递方式可以是计算机中的内存传递、Socket通信或者文件系统传递等。然后，载入参数以执行前述操作序列。创建和执行操作序列的过程是在工作站130中进行。工作站130中包含可执行的软件，这些软件被载入存储器132中并被处理器131执行。图3是本发明一实施例的医疗系统的软件架构。参考图3所示，软件可包括元操作系统210、驱动程序220、创建组件230和功能组件240。元操作系统210和驱动程序220是底层软件。创建组件230和功能组件240运行于元操作系统210和驱动程序220之上。创建组件230可创建操作序列实例，功能组件240可执行操作序列实例。

图4是本发明第一实施例的的方法流程图。参考图4所示，本实施例的的方法流程包括以下步骤：

在步骤401，接收对元操作的选择和所选择元操作之间的连接。

在此过程中，用户可通过工作站130的输入设备134和输出设备135进行元操作和查看，例如查询元操作库142以获取所需的元操作。在图6A所示的元操作界面610中，提供了菜单栏611、工具栏612以及操作序列视图613。用户可点击菜单栏611的“文件”选项，进入图6B的界面620。在界面620中，可选择“导入元操作节点”，从而选择所需的元操作。用户可点击菜单栏611的“编辑”选项，进入图6C的界面630。在界面630中，可查看元操作节点列表、添加元操作节点、删除选中的元操作节点、编辑选中的元操作节点。

进一步，用户根据所要执行的元操作，连接元操作节点以组织成有向拓扑结构图。回到图6A所示，用户可点击菜单栏611的“文件”选项，进入图6B的界面620。在界面620中，可选择“元操作连接”，从而将所选择的元操作连接起来。在图6A中，用户通过连接元操作节点，在操作序列视图613区域组织成所需的有向拓扑结构图。在界面630中，用户还可编辑选中的元操作连接。

元操作的选择和元操作的连接，可以是交替进行，直到用户得到了所需的有向拓扑结构图。元操作的选择和元操作的连接通过输入设备134输入到处理器131。

在步骤402，将执行参数导入至连接后的元操作拓扑结构。

执行参数包括病人参数、成像参数以及其他参数等。例如，可从源数据库141导入病人参数信息，从用户界面或系统配置文件(可缺省)中获取成像参数，用以驱动各个元操作执行。

在图6A所示的元操作界面610中，用户可点击菜单栏611的“文件”选项，进入图6B的界面620。在界面620中，可选择“导入参数”以执行本步骤。

在步骤403，根据元操作拓扑结构创建操作序列实例。

在导入执行参数后，工作站130的创建组件230可根据拓扑结构图创建操作序列实例。

在步骤404，执行操作序列实例。

在图6A所示的元操作界面610中，用户可点击菜单栏611的“文件”选项，进入图6B的界面620。在界面620中，可选择“加载执行”，工作站130会利用各种硬件执行所创建的操作序列实例。

较佳地，用户还可调用分析元操作节点来判断(例如使用静态检查方法或者动态检查方法)图像或者参数信息是否满足成像要求，若满足则进入步骤404，否则重新回到步骤401。参考图6A所示，元操作界面提供了“检测”选项，以向用户提供这一功能。

较佳地，在步骤403中，还可以根据元操作拓扑结构创建并储存操作序列模板。此操作序列模板可以在之后的流程中被调用，用来创建新的操作序列实例。

图7是本发明一实施例的操作序列实例。参考图7所示，此操作序列实例是放疗计划系统(TPS)中的实例，其包括：

输入元操作701：导入CT DICOM数据；

处理元操作702：自动勾画和分割肿瘤和正常组织；

分析元操作703：剂量计算与优化算法集；

输出元操作704：输出放疗计划。

输出元操作的结果，会在工作站130的输出设备135上显示放疗计划，并存储为DICOM RT格式(数据库或文件系统)。

图7所示是一个基本的有向拓扑结构图。本发明的实施例可包括更为复杂的拓扑结构图，比如，相同的元操作可以在其中多次出现、元操作数据流可以出现逻辑分支等。图8是本发明一实施例的元操作拓扑结构图。在此实施例中，D元操作出现了两次，且出现了逻辑分支。

本实施例的优点是用户可以自由的创建操作序列实例，而不受限于固定的模板。这一方式适用于不易使用固定模板的场景，比如特殊病人特殊部位的成像、硬件更换造成步骤的改变，以及高级用户期望的研究性工作比如新步骤或新算法研究。

第二实施例

图2是本发明第二实施例的医疗系统。参考图1所示，本实施例的医疗系统包括数据源设备110、控制器120、工作站130和储存设备140。数据源设备110可提供医学图像，例如X光图像、CT图像、MR图像或者PET图像。这些图像可以是由数据源设备110采集，也可以是由数据源设备110从其它设备获取。控制器120可控制图像采集过程，例如控制CT、MR、PET等设备的机械机构的运作，以及控制数据源设备110进行信号采集。当需要图像采集时，控制器120与数据源设备110配合完成图像采集。储存设备140可存储病人信息以及所采集的图像。储存设备140可采用数据库储存这些数据。例如，所采集的图像以及与之关联的病人信息可保存在源数据库141中。病人信息可包括姓名、年龄、扫描部位等信息。源数据库141也可以存储其他信息，比如病人治疗计划。工作站130可以触发控制器120和数据源设备110进行数据采集。工作站130也可访问储存设备140以保存所采集的图像，或者访问所采集的图像。数据源设备110、控制器120、工作站130和储存设备140在物理上可以是在同一场所，也可以是分布在不同场所。这些设备之间可通过局域网(LAN)、广域网(WAN)或者互联网连接以进行通信。

进一步，工作站130可典型地包括处理器131、存储器132、通信模块133、输入设备134以及输出设备135等。

在本实施例中，软件界面内的工作步骤既可以由许多可自由组合的元操作连接产生，也可以根据预设的模板创建。如图2所示，储存设备140中除了储存元操作库142外，还可储存操作序列模板库143。操作序列模板库143中储存一个或多个操作序列模板。操作序列模板的形式可以是如第一实施例的有向拓扑结构图。操作序列模板库143可依据不同的成像模式(比如成像、校正、质量验证)、成像用例以及成像参数来分类操作序列模板。

由许多可自由组合的元操作连接产生操作序列实例的过程可参考图4所示。下面着重介绍根据工作步骤模板创建操作序列实例的方法。

图5是本发明第二实施例的执行方法流程图。参考图5所示，本实施例的工作步骤执行方法包括以下步骤：

在步骤501，接收对操作序列模板的选择。

在此步骤中，用户可依据不同的成像模式、成像用例以及成像参数来选取操作序列模板，选择通过输入设备134输入至工作站130的处理器131。

在步骤502，将执行参数导入选择的操作序列模板。

执行参数包括病人参数、成像参数以及其他参数等。例如，可从源数据库141导入病人参数信息，从用户界面或系统配置文件(可缺省)中获取成像参数，用以驱动各个元操作执行。

在步骤503，根据操作序列模板创建操作序列实例；以及

在导入执行参数后，工作站130的创建组件230可根据操作序列模板创建操作序列实例。

在步骤504，执行操作序列实例。

较佳地，用户还可调用分析元操作节点来判断(例如使用静态检查方法或者动态检查方法)图像或者参数信息是否满足成像要求，若满足则进入步骤504，否则重新回到步骤501。

在本实施例中，根据操作序列模板创建操作序列实例的模式为第一模式，被称为自动模式，根据元操作创建操作序列实例的模式为第二模式，被称为高级模式。工作站130的元操作界面可提供事先的选项，让用户决定选择自动模式或者是高级模式。如果是自动模式，则执行图5所示流程，如果是高级模式，则执行图4所示流程。

本发明上述实施例的方法和系统相比已有技术的显著优点是，不依赖于固定的模板，可在元操作这一更微观的级别配置，提高用户操作的扩展性。对于系统硬件更换、成像数据源的变化(比如不同模态数据源CT/MR等)的情况，本发明的实施例只需要增加对应的元操作即可，这能减少用户或设备制造商的开发成本。本发明的实施例可适应更大范围的应用，比如新的成像算法或步骤的研究，批量任务处理，并发或并行处理等不同功能要求。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (17)

1.一种医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，所述医学成像系统包括X光图像医学成像系统、CT图像医学成像系统、MR图像医学成像系统或PET图像医学成像系统，所述执行方法包括以下步骤：

在第一模式中，

接收对元操作的选择和所选择元操作之间的连接；

将执行参数导入至连接后的元操作拓扑结构；

根据该元操作拓扑结构创建操作序列实例，在创建操作序列实例后还包括分析该操作序列实例是否能够正常执行的步骤；

执行该操作序列实例；

其中，该元操作是能完成单一功能的最小单元。

2.根据权利要求1所述的医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，其特征在于，还包括在第二模式中，

接收对操作序列模板的选择；

将执行参数导入选择的操作序列模板；

根据该操作序列模板创建操作序列实例；以及

执行该操作序列实例。

3.根据权利要求1所述的医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，其特征在于，该元操作的类型包括传递元操作、处理元操作和分析元操作。

4.根据权利要求1所述的医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，其特征在于，该执行参数包括病人参数和/或成像参数。

5.根据权利要求1所述的医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，其特征在于，还包括根据该元操作拓扑结构创建操作序列模板。

6.根据权利要求5所述的医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，其特征在于，还包括储存创建的操作序列模板。

7.根据权利要求1所述的医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，其特征在于，该元操作拓扑结构具有逻辑分支。

8.一种医学成像系统或放疗计划系统，所述医学成像系统包括X光图像医学成像系统、CT图像医学成像系统、MR图像医学成像系统或PET图像医学成像系统，所述医学成像系统或放疗计划系统包括：

储存设备，配置为储存元操作库，该元操作库包括多个元操作；

输入设备，配置为接收对操作序列模板的选择，以及接收对元操作的选择和所选择元操作之间的连接；

处理器，连接该储存设备和该输入设备，该处理器配置为将执行参数导入至连接后的元操作拓扑结构，根据该元操作拓扑结构创建操作序列实例，在创建操作序列实例后还包括分析该操作序列实例是否能够正常执行的步骤，并执行该操作序列实例。

9.根据权利要求8所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，

该储存设备还配置为储存操作序列模板库，该操作序列模板库包含一个或多个操作序列模板；

该输入设备还配置为接收对操作序列模板的选择；

该处理器还配置为根据将执行参数导入选择的操作序列模板，根据该操作序列模板创建操作序列实例，并执行该操作序列实例。

10.根据权利要求8所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，该处理器还配置为根据该元操作拓扑结构创建操作序列模板。

11.根据权利要求10所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，该处理器还配置为储存创建的操作序列模板。

12.根据权利要求8所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，该元操作的类型包括传递元操作、处理元操作和分析元操作。

13.根据权利要求8所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，该执行参数包括病人参数和/或成像参数。

14.根据权利要求8所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，该元操作拓扑结构具有逻辑分支。

15.根据权利要求8所述的医学成像系统或放疗计划系统，其特征在于，还包括数据源设备，连接该处理器，配置为提供执行操作序列实例的图像。

16.一种医学成像系统或放疗计划系统的执行方法，所述医学成像系统包括X光图像医学成像系统、CT图像医学成像系统、MR图像医学成像系统或PET图像医学成像系统，所述执行方法包括以下步骤：

接收对操作序列模板的选择；

将执行参数导入选择的操作序列模板；

根据该操作序列模板创建操作序列实例，其中，该操作序列实例是基于由多个元操作连接而成的元操作拓扑结构，其中该多个元操作为能完成单一功能的最小单元；在创建操作序列实例后还包括分析该操作序列实例是否能够正常执行的步骤；

执行该操作序列实例。

17.根据权利要求16所述的执行方法，其特征在于，若所述操作序列实例能够正常执行则进行所述执行该操作序列实例的步骤，否则，返回至所述接收对操作序列模板的选择的步骤，其中，重新选择的工作步骤模板与前一次选择的工作步骤模板是不同的。