CN108091384B - 一种基于微服务框架的医学影像处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于微服务框架的医学影像处理系统，包括管理后台、操作前台及基于医学信息传输的网关通信构成，所述管理后台和操作前台之间通过基于医学信息传输的网关通信连接。本发明可将任意类型的算法以极低的成本接入，本发明公开的系统iMips，形成可用的产品，直接投放至用户端，供医生提供影像数据分析，提供了医学影像智能化分析的解决方案，可将不同语言，不同功能的算法程序以极度松散的结构进行组织管理，形成一套良好的算法竞争生态系统，满足了医疗影像分析动态实时调度算法的需求。同时，设计了跨平台、跨屏幕的前台，可在多种设备上为医生呈现影像分析处理结果，降低了医学影像分析软件开发、维护的成本。

Description

一种基于微服务框架的医学影像处理系统

技术领域

本发明涉及医学影像分析技术领域，尤其涉及一种基于微服务框架的医学影像处理系统。

背景技术

目前市场上主流的医学影像处理系统均是算法密集型专用软件，在其中集成了大量的算法处理模块。在算法密集型的专用软件开发过程中，将不同算法采用的语言代码转化为工程所使用的统一编程语言，是最核心的步骤。传统软件工程开发过程中，该流程耗费大量的时间和工作量，而且后期扩展及改动算法功能的技术服务代价十分高昂。另外，特别是在医学影像处理软件的工程应用中，医生的使用习惯以及诊断流程个异性十分明显，为医生增加算法模块，就涉及细化库函数，添加库函数，重新编译、发布、调试、部署软件等一系列步骤，使得医疗类软件开发周期长，维护代价高，价格长期居高不下。

为了降低软件开发、维护成本，减少开发所需时间，利用组件技术，中间件技术，容器技术，“轻终端重服务器”的Iaas、PaaS、SaaS三层云架构为开发者提供了快捷的更新系统策略，但目前已有系统架构研究的焦点大多集中于可移植性、易维护性、安全性等方面。虚拟化服务器提供了具有个异性的语言解释服务和数据密集计算服务，使得容纳不同语言种类的算法池成为可能，在此基础上，以微服务的形式提供算法数据处理服务。然而，处理医疗影像的业务需要调度多种算法，在算法池中的增删改查操作会使得数据流发生改变。由于医学影像数据量庞大，现有技术架构难以满足这种算法功能动态性改变的需求，在算法资源的调度使用、数据流规划处理方面往往不能达到实用性需求。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于微服务框架的医学影像处理系统。

本发明提出的一种基于微服务框架的医学影像处理系统，包括管理后台、操作前台及基于医学信息传输的网关通信构成，所述管理后台和操作前台之间通过基于医学信息传输的网关通信连接。

优选地，所述管理后台包括微服务框架支撑基础服务集、医学影像基础服务集及医学影像处理算法，具体步骤如下：

步骤一：微服务框架支撑基础服务集，主要提供支撑微服务框架的基础服务，包括：服务注册、发现、负载均衡和健康检查、容错容灾、迁移、日志、微服务网关等；

步骤二：医学影像基础服务集，在打包算法的同时将算法与本地环境解耦合，包括：文件存储服务、PACS接入服务、电子病历接入服务、算法访问服务等，保证所有算法均为无状态的服务，借助强大的云计算能力，实现弹性伸缩，为用户提供可用的服务；

步骤三：医学影像处理算法，在系统提供的微服务框架和医学影像基础服务之上，将算法打包为“服务”，使用统一的协议与其他服务进行交互，确保编程语言和操作平台无关，使多种算法均能以极低的成本集成到iMips系统，这样算法就能快速转化为可用产品。

优选地，所述医学影像处理算法包括算法竞争规则，算法竞争规则在后台实现良好的算法竞争环境，经系统验证合格的算法将以服务的形式打包加入iMips服务管理器，根据医生使用的次数及诊断性能评级，若为“优秀”服务则赋予优先执行权限，所述算法竞争规则包括iMips和iLab，iMips负责集成算法，规划数据处理流程，可供医生在临床中正式使用，根据处理数据的准确率、时间效率以及被医生使用的次数评价服务性能，iLab是提供给开发者开发算法的社区，用来发布和管理算法代码版本，开发者可以自由发布和修改代码，代码经发布后，就具备处理数据的能力，但这些代码不能在iMips中直接被医生在临床中使用，还需要在大量真实样本中获得测试，当在真实样本中获得了可供临床使用的统计规律，即经过验证后，该算法被调入iMips加入临床诊断的流程中，此外，iMips系统评价信息被公开在ilab上，供开发者参考，进一步改进算法，提升性能。

优选地，所述操作前台，包括浏览器和基座，具体步骤如下：

(1)基座是指针对单网页应用优化，被修改为允许I/O和其他操作系统权限的浏览器引擎，借助基座和单网页应用技术，可以方便的设计出富交互的前端，只要是基座支持的平台，前端代码都可以不加修改的直接运行在目标平台，并且因为是完全的游览器支持，前端可以做到完全的热更新，只要在前端服务器上对代码进行更新，所有平台的客户端将同步更新，将用户从复杂的配置中脱离出来，让用户回到工作本身；

(2)在用户端设备受限的境况下，还可以通过禁止某些操作让客户端直接运行在用户的浏览器中，满足用户的不同和多样化需求。

优选地，所述基于医学信息传输的网关通信，主要包括以下内容：

a)数据缓冲层：提供尽可能多的外部协议的支持，并负责将请求转换为后台内部的调用协议，将服务返回的数据转换为外部协议的格式；

b)接入缓冲层：我们在网关的外围构建了接入缓冲层，提供了尽可能多的接入协议，负责将用户的接入方式，转化为后台统一的接入方式，并将后台返回的数据，通过用户的接入协议返回给客户端；

c)透明的安全支持：支持多种标准的加密方式，配合第三方库的支持，对后台算法服务开发人员和前端上层开发人员完全透明，服务之间的调用使用统一的协议，屏蔽不同服务实现方式之间的差异，降低新的服务接入的成本，除此之外，使用令牌授权并跟踪每一次服务调用，确保只有经过授权的服务才能参与计算，为用户保障高质量的服务。

本发明中的有益效果：从结构组成上共包括三部分，1)负责算法资源管理的后台；2)跨平台、跨屏幕的操作前台；3)基于医学信息传输的网关通信，三部分协调工作，可将任意类型的算法以极低的成本接入，本发明公开的系统iMips，形成可用的产品，直接投放至用户端，供医生提供影像数据分析，提供了医学影像智能化分析的解决方案，可将不同语言，不同功能的算法程序以极度松散的结构进行组织管理，形成一套良好的算法竞争生态系统，满足了医疗影像分析动态实时调度算法的需求。同时，设计了跨平台、跨屏幕的前台，可在多种设备上为医生呈现影像分析处理结果，降低了医学影像分析软件开发、维护的成本。

医学影像处理具有计算量大、操作复杂、计算精度要求高等特点，尤其对环境的I/O能力和计算能力要求较高，为了给每个医生提供高效精准的计算服务体验，在后台实现良好的算法竞争环境，经系统验证合格的算法将以服务的形式打包加入iMips服务管理器，根据医生使用的次数及诊断性能评级，若为“优秀”服务则赋予优先执行权限。这样的策略不仅保证系统的执行效率，同时避免性能不佳的算法影响系统的整体稳定性，高质量网关通信能确保信息安全并支持多种接入方式和协议，将完全独立的前后台进行高效连接，为客户端的接入提供了高度的安全保障。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的系统框架图；

图2为管理后台逻辑结构图；

图3为算法打包服务示意图；

图4为Imips操作前台结构图；

图5为前后台通讯示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

根据图1-5，

实施例1

一种基于微服务框架的医学影像处理系统，包括管理后台、操作前台及基于医学信息传输的网关通信构成，所述管理后台和操作前台之间通过基于医学信息传输的网关通信连接。

所述管理后台包括微服务框架支撑基础服务集、医学影像基础服务集及医学影像处理算法，具体步骤如下：

步骤一：微服务框架支撑基础服务集，主要提供支撑微服务框架的基础服务，包括：服务注册、发现、负载均衡和健康检查、容错容灾、迁移、日志、微服务网关等；

步骤二：医学影像基础服务集，在打包算法的同时将算法与本地环境解耦合，包括：文件存储服务、PACS接入服务、电子病历接入服务、算法访问服务等，保证所有算法均为无状态的服务，借助强大的云计算能力，实现弹性伸缩，为用户提供可用的服务；

步骤三：医学影像处理算法，在系统提供的微服务框架和医学影像基础服务之上，将算法打包为“服务”，使用统一的协议与其他服务进行交互，确保编程语言和操作平台无关，使多种算法均能以极低的成本集成到iMips系统，这样算法就能快速转化为可用产品。

所述医学影像处理算法包括算法竞争规则，算法竞争规则在后台实现良好的算法竞争环境，经系统验证合格的算法将以服务的形式打包加入iMips服务管理器，根据医生使用的次数及诊断性能评级，若为“优秀”服务则赋予优先执行权限，所述算法竞争规则包括iMips和iLab，iMips负责集成算法，规划数据处理流程，可供医生在临床中正式使用，根据处理数据的准确率、时间效率以及被医生使用的次数评价服务性能，iLab是提供给开发者开发算法的社区，用来发布和管理算法代码版本，开发者可以自由发布和修改代码，代码经发布后，就具备处理数据的能力，但这些代码不能在iMips中直接被医生在临床中使用，还需要在大量真实样本中获得测试，当在真实样本中获得了可供临床使用的统计规律，即经过验证后，该算法被调入iMips加入临床诊断的流程中，此外，iMips系统评价信息被公开在ilab上，供开发者参考，进一步改进算法，提升性能。

所述操作前台，包括浏览器和基座，具体步骤如下：

(1)基座是指针对单网页应用优化，被修改为允许I/O和其他操作系统权限的浏览器引擎，借助基座和单网页应用技术，可以方便的设计出富交互的前端，只要是基座支持的平台，前端代码都可以不加修改的直接运行在目标平台，并且因为是完全的游览器支持，前端可以做到完全的热更新，只要在前端服务器上对代码进行更新，所有平台的客户端将同步更新，将用户从复杂的配置中脱离出来，让用户回到工作本身；

(2)在用户端设备受限的境况下，还可以通过禁止某些操作让客户端直接运行在用户的浏览器中，满足用户的不同和多样化需求。

所述基于医学信息传输的网关通信，主要包括以下内容：

a)数据缓冲层：提供尽可能多的外部协议的支持，并负责将请求转换为后台内部的调用协议，将服务返回的数据转换为外部协议的格式；

b)接入缓冲层：我们在网关的外围构建了接入缓冲层，提供了尽可能多的接入协议，负责将用户的接入方式，转化为后台统一的接入方式，并将后台返回的数据，通过用户的接入协议返回给客户端；

c)透明的安全支持：支持多种标准的加密方式，配合第三方库的支持，对后台算法服务开发人员和前端上层开发人员完全透明，服务之间的调用使用统一的协议，屏蔽不同服务实现方式之间的差异，降低新的服务接入的成本，除此之外，使用令牌授权并跟踪每一次服务调用，确保只有经过授权的服务才能参与计算，为用户保障高质量的服务。

该系统提供了医学影像智能化分析的解决方案，降低了医学影像分析软件开发、维护的成本，从组成结构出发，iMips系统由提供智能化医学影像分析功能的后台、高度灵活的操作前台及基于医学信息传输的网关构成，在iMips系统后台，提出了一种基于微服务的、支持I/O密集型算法和CPU密集型算法的快速整合和管理调度方案，任意类型的计算机辅助诊断算法均以微服务形式接入，经过少量适配，即可转化为医生可用的产品，同时，结合医疗业务逻辑与算法评价机制，在系统后台形成良好的算法竞争生态系统，为医学影像分析提供了稳定可靠的算法调用服务支撑，在操作前台，一套可跨平台、跨屏幕、可高度复用的UI框架，可供医生随时随地，便捷地阅览分析影像数据、调用后台智能算法辅助诊断，此外，高质量网关通信能确保信息安全并支持多种接入方式和协议，将完全独立的前后台进行高效连接，为客户端的接入提供了高度的安全保障。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于微服务框架的医学影像处理系统，其特征在于，包括管理后台、操作前台及基于医学信息传输的网关通信构成，所述管理后台和操作前台之间通过基于医学信息传输的网关通信连接；

所述管理后台包括微服务框架支撑基础服务集、医学影像基础服务集及医学影像处理算法，具体步骤如下：

步骤一：微服务框架支撑基础服务集，主要提供支撑微服务框架的基础服务，包括：服务注册、发现、负载均衡和健康检查、容错容灾、迁移、日志、微服务网关等；

步骤二：医学影像基础服务集，在打包算法的同时将算法与本地环境解耦合，包括：文件存储服务、PACS接入服务、电子病历接入服务、算法访问服务等，保证所有算法均为无状态的服务，借助强大的云计算能力，实现弹性伸缩，为用户提供可用的服务；

步骤三：医学影像处理算法，在系统提供的微服务框架和医学影像基础服务之上，将算法打包为“服务”，使用统一的协议与其他服务进行交互，确保编程语言和操作平台无关，使多种算法均能以极低的成本集成到iMips系统，这样算法就能快速转化为可用产品。

2.根据权利要求1所述的一种基于微服务框架的医学影像处理系统，其特征在于，所述医学影像处理算法包括算法竞争规则，算法竞争规则在后台实现良好的算法竞争环境，经系统验证合格的算法将以服务的形式打包加入iMips服务管理器，根据医生使用的次数及诊断性能评级，若为“优秀”服务则赋予优先执行权限，所述算法竞争规则包括iMips和iLab，iMips负责集成算法，规划数据处理流程，可供医生在临床中正式使用，根据处理数据的准确率、时间效率以及被医生使用的次数评价服务性能，iLab是提供给开发者开发算法的社区，用来发布和管理算法代码版本，开发者可以自由发布和修改代码，代码经发布后，就具备处理数据的能力，但这些代码不能在iMips中直接被医生在临床中使用，还需要在大量真实样本中获得测试，当在真实样本中获得了可供临床使用的统计规律，即经过验证后，该算法被调入iMips加入临床诊断的流程中，此外，iMips系统评价信息被公开在ilab上，供开发者参考，进一步改进算法，提升性能。

3.根据权利要求1所述的一种基于微服务框架的医学影像处理系统，其特征在于，所述操作前台，包括浏览器和基座，具体步骤如下：

(1)基座是指针对单网页应用优化，被修改为允许I/O和其他操作系统权限的浏览器引擎，借助基座和单网页应用技术，可以方便的设计出富交互的前端，只要是基座支持的平台，前端代码都可以不加修改的直接运行在目标平台，并且因为是完全的游览器支持，前端可以做到完全的热更新，只要在前端服务器上对代码进行更新，所有平台的客户端将同步更新，将用户从复杂的配置中脱离出来，让用户回到工作本身；

(2)在用户端设备受限的境况下，还可以通过禁止某些操作让客户端直接运行在用户的浏览器中，满足用户的不同和多样化需求。

4.根据权利要求1所述的一种基于微服务框架的医学影像处理系统，其特征在于，所述基于医学信息传输的网关通信，主要包括以下内容：

a)数据缓冲层：提供尽可能多的外部协议的支持，并负责将请求转换为后台内部的调用协议，将服务返回的数据转换为外部协议的格式；

b)接入缓冲层：我们在网关的外围构建了接入缓冲层，提供了尽可能多的接入协议，负责将用户的接入方式，转化为后台统一的接入方式，并将后台返回的数据，通过用户的接入协议返回给客户端；

c)透明的安全支持：支持多种标准的加密方式，配合第三方库的支持，对后台算法服务开发人员和前端上层开发人员完全透明，服务之间的调用使用统一的协议，屏蔽不同服务实现方式之间的差异，降低新的服务接入的成本，除此之外，使用令牌授权并跟踪每一次服务调用，确保只有经过授权的服务才能参与计算，为用户保障高质量的服务。

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