CN1612568A - 在客户机/服务器环境中图像检索系统的存储和访问方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的图像检索系统具有一个网络服务器、至少一个客户机终端和一个与服务器和客户机在空间上分开的、文件服务器的多用户文件管理系统的数据文档。在服务器和客户机终端之间传送减小了的数据流,该数据流由一个用于传送地址和元信息的报头构成,该报头具有一个附加数据字段,该字段包含访问存放在外部数据文档中的海量数据的访问密码。通过这种方式降低了图像检索时待发送的数据量,并由此降低了在服务器和客户机终端之间传送所积累的数据流时的网络负荷。其结果是,在服务器和客户机终端之间传送修改后的数据流所需的时间很小。访问密码是指向以DICOM格式存储的文件的链接或指针,通过该链接或指针对客户机终端要求的各个帧进行寻址。
Description
技术领域
本发明涉及一种在按照客户机/服务器原理组织的数据传输网络中适合于图像检索系统的存储和访问方法。
背景技术
目前,在联网环境中快速传送图像数据(如MRT或CT数据)需要具有较高带宽的网络连接。医疗诊断中的趋势是朝向这样的方法,其由于对图像分辨率的更高要求而需要实时处理越来越大的数据量和随之更高的数据率,其结果是在发送图像数据时增加了网络负荷。仅在完全传送了整个图像(例如按照DICOM标准)之后才能在本地对图像数据的子集(例如由多个帧组成的图像数据序列的第一帧和最后帧)进行随机访问。与此相反,所希望的是对海量数据进行随机访问(例如对一幅图像的各帧或者多个像素进行访问),以便在需要时能够针对网络负荷优化地传送图像数据序列的各个数据块(而不是传送完整的、按照DICOM标准的图像数据序列)。
在US 2003/0005464A1中描述了一种用于在计算机网络中分开存储医疗图像数据(像素)和元数据(报头)的客户机/服务器系统和对应的方法,其中,将图像数据在没有各种附加信息的条件下存放在一个中央数据文档中,而将元数据以及其自身产生的指向图像数据的链接存储在一个单独的、在空间上远离的数据文档中。在此,分开存储保证了可以借助于标准技术来按照可缩放的比例保持数据,还保证了维持数据安全性的要求。
US 2002/0023172A公开了一种用于通过传递数据包的计算机网络传送医疗图像数据和元数据的客户机/服务器系统和一种对应的路由方法。其中,使用了一个路由器,该路由器对在待发送的数据包中包含的寻址信息进行分析,并根据通信操纵表(Verkehrslenkungtabellen)确定从中央网络服务器通过网络到达客户机终端的最有利的路径。在此,该系统包含给定对医疗图像数据的访问密码,即所谓的“全球唯一识别码”(Global UniqueIdentifiers,GUIDs)。根据这种GUID在出现图像数据组的多个拷贝时可以识别出,一个拷贝是在本地可供使用,还是必须首先从该中央网络服务器下载。在此,图像数据和元数据按不同的方式方法得到处理。
因为本发明的一个实施方式涉及一种优选地在医疗图像检索领域使用的存储和访问方法,下面简单介绍两种目前主要使用的、用于描述、存储、传送和解释医疗图像数据的通信标准,和与该通信标准关联的上下文信息:DICOM SR(“Digital Imaging and Communication in Medicine-StructuredReporting”,医学中的数字成像和通信-结构化报告)和HL7(“Health LevelSeven”医疗水平7)。
通信标准DICOM是一个用于交换和管理医疗图像数据和其它有关数据的标准,该标准过去在放射学领域中得到开发并且将来会作为其它医疗专业领域的标准受到支持,该标准的第三部分在专业文献“Digital Imagingand Communications in Medicine(DICOM)”(PS 3.3-2003,Rosslyn,Virginia)中有详细的描述。
一个DICOM文件由两个部分组成:包括由DICOM码构成的“报告标题”(Report Title)的报头数据,和包括按照SNOMED标准(英语为:“Systemized Nomenclature for Medicine”,用于医学的系统化命名法)编码的医疗数据部分的所谓“文件内容序列”。SNOMED是一种具有由多达50000个概念(术语)组成的辞典的描述语言,用于对患者病历中的数据进行编码、分类和检索。对于在此使用的编码方案包括助记符号的、分层的、组序列的、递增的和组合码。除了SNOMED之外DICOM标准还使用许多其它编码方案(例如,ICD或LOINC)。
在专业文献“HL7 Clinical Document Architecture Framework”(Release1.0,2000)中详细描述的HL7 CDA标准,是一种用于交换、管理以及综合治疗患者所需数据的国际通信标准。
与未结构化的全文本文件相反,HL7 CDA和DICOM SR文件的特征在于明显的编码文件结构,该结构例如通过编码的章节和段落标志表现出来。在此,可以对每个设置了项的数据元素,从库文件中读出与该数据元素相关联的上下文信息。这种上下文信息没有包含在常规的用于对全文本文件索引的方法中,由此使得搜索过程的精度降低。因此,在常规索引中不能保证搜索询问能够提供所有对于特定搜索询问重要的文件。
按DICOM SR或者HL7 CDA格式存储的结构化对象本身不包含图像对象(由报头数据和二进制编码的图像数据组成),而是包含所谓的唯一识别码(UIDs),通过该识别码引用图像数据和其它对象(例如,生物信号数据)。例如,DICOM SR使用UIDs,利用后者表明引用对象的类型和实例。在文件内部这些UIDs存在于进一步描述的数据的上下文中,这些数据例如是用来进一步表示检查方法的代码。通过这些元数据可以描述一个特定的引用对象的“内容”以及与此相关的评论。
对于结构化的SGML文件和面向对象的数据库,公知的是对O2查询语言的扩展,如在V.Christophides,S.Abiteboul,S.Cluet和M.Scholl的文章“From Structured Documents to Novel Query Facilities”,(SIGMODRECORD,23(2):313-324,June 1994)中解释的那样。对于XML文件存在在“XQuery 1.0:An XML Query Language”(W3C Working Draft 2002)中描述的、适合于信息检索的查询语言XQuery,该查询语言使用了在标准“XML Path Language(Xpath)Version 1.0”(W3CRecommendation 1999)中描述的语言XPath来对XML文件的各部分进行寻址。XPath可以在给出不同准则的条件下选择文件节点,并执行对字符串、布尔值和节点集合的基本操作,XPath还包括简单的功能库,该功能库可以通过用户定义的功能加以扩展。
在目前市场上得到的产品中,医疗图像数据一般借助于DICOM协议通过本地数据传输网络(例如通过医院的LAN)发送。在此,将例如由统计的患者数据、测量参数、图像数据和常规的检查诊断信息(注释、图形等)形成的完整的图像数据序列串行化、编码并通过网络发送。该串行化的数据流在接收者那里被解码并再次组合,使得随后本地应用可以随机访问这些数据。这意味着,也将接收者不需要的帧连同该数据流一同发送了。
发明内容
从上述现有技术出发,本发明要解决的技术问题是,提供一种用于图像检索的存储和访问方法,该方法使得可以对文件管理系统的图像数据(例如各个帧)进行有效的访问。本发明的另一个要解决的技术问题是,在从网络服务器向客户机终端传送在图像检索中积累的数据流时降低网络负荷。
本发明公开了一种在按照客户机/服务器原理组织的数据传输网络中适合于图像检索系统的存储和访问方法,以及一种对应的图像检索系统,该图像检索系统由一个网络服务器,至少一个客户机终端,和一个与服务器和客户机在空间上分开的、文件服务器的多用户文件管理系统的数据文档组成。
本发明的方法使得可以访问存储在一个文件服务器的数据文档中的图像数据,所述文件服务器就地理位置而言在空间上远离访问该图像数据的客户机终端,通过向文件服务器传送从网络服务器传送到所述客户机终端的、用于间接寻址图像数据一部分的访问密码,随机访问至少由该客户机终端向网络服务器所要求的图像数据的该部分。
本发明的图像检索系统使得可以访问存储在一个文件服务器的数据文档中的图像数据,所述文件服务器就地理位置而言在空间上远离访问该图像数据的客户机终端,该图像检索系统具有一个网络服务器,用来响应该客户机终端向该网络服务器提出的对所述图像数据的至少一部分的要求,而向所述客户机终端传送格式化的数据流,其中,所述数据流由一个用于传送地址数据的报头构成,该报头具有一个附加数据字段,用于放置访问存放在所述数据文档中的图像数据的所要求部分的访问密码。
根据本发明的方法,对按照DICOM协议标准化的数据流这样进行修改,使得只有元数据(例如地址数据和关于图像数据序列的各个帧的测量信息)还通过数据传输网络发送,而不是发送例如作为大二进制文件(英语为:“Binary Large Obiect”,BLOB)出现的纯海量数据(即图像数据序列的各个帧)。按照本发明,后者存放在一个与发送和接收系统在空间上分开的数据管理系统的数据文档中,并可以通过访问密码(链接)从包含这些海量数据的文件中调用。按照本发明,该访问密码作为附加的元信息内置在DICOM数据流的报头中。
本发明的方法的主要部分在于,首先通过网络仅仅发送将从发送系统(例如网络服务器)向接收系统(例如客户机终端)发送的整个数据量的一小部分。按照这种方式相应地降低了待发送的数据量和由此的传送时间。借助于访问密码可以随机访问在外部文件管理系统的数据文档中存储的图像数据的各个帧,而不必将图像数据序列的所有帧都传送到客户机终端。这也减少了待发送的数据量,并由此缩短对各个帧的访问时间。
本发明的另一个优点在于,将该方法用于对多用户文件管理系统(英语为:“Shared File System”)的文件进行优化访问,如在目前现有技术的操作系统中那样。此外,这里描述的方法也可以使用在DICOM数据流中包含的其它BLOB属性(例如OB/OW类型)。除了多用户文件管理系统之外,原则上其它一般可以访问的交换介质也适用于本发明的方法。
附图说明
本发明的其它特性、特征、优点和应用借助于下面的两个由附图描述的实施方式给出。图中,
图1表示按照本发明用于存储和访问方法的图像检索系统的客户机/服务器体系结构的框图,
图2表示常规DICOM数据流的框架结构,
图3表示说明将图像数据序列分隔为一个不传送的部分以及一个待传送的部分(修改的DICOM数据流)的图示,其中,不传送的部分由在多用户文件管理系统中存放的海量数据(即由各个像素组成的帧)构成,而待传送的部分扩展了一个包含与海量数据的链接的片段,
图4表示用于说明通过发送单元产生修改的DICOM数据流的框图,
图5表示用于说明从发送单元向接收单元发送修改的DICOM数据流的框图,
图6表示用于说明接收单元在接收到来自发送单元的修改的DICOM数据流之后通过链接对海量数据进行随机访问的框图,
图7A-C表示三个用于说明按照本发明的存储和访问方法的流程图。
具体实施方式
下面,详细说明本发明方法的步骤(参见图7A-C)和在本发明实施方式中包含的、如图1中描述的系统部件的功能。
图1示出了本发明的图像检索系统100的客户机/服务器体系结构的框图,该体系结构由发送单元102a(例如网络服务器),接收单元102b(例如客户机终端)和一个与发送和接收单元在空间上分开的、文件服务器106b的多用户文件管理系统106组成。由此,在服务器102a和客户机终端102b之间传送修改了的DICOM数据流108,该数据流由一个用于传送地址和元信息的报头构成,该报头具有一个用于访问存放在外部数据文档106a中的海量数据112的访问密码110的附加数据字段108a。因此,降低了待发送的数据量和由此在传送服务器102a和客户机终端102b之间进行图像检索所积累的数据流时的网络负荷。其结果是,传送修改后的DICOM数据流所需的时间T很小。如果访问密码110是一个指针,通过该指针有针对性地对由客户机终端102b要求的、存储在所述数据文档中的海量数据112的各个帧(例如,F1至F8)进行寻址,则客户机终端102b在接收到访问密码110后通过服务器102a访问这些帧所需要的时间TZ同样可以极大地减小。
在图2中勾画出了用于从网络服务器102a通过传递数据包的数据传输网络104向客户机102b传送的、常规DICOM数据流的框架结构,其包含按DICOM格式存储的文件的串行化图像数据112。该框架结构包括一个用于传送地址和元信息的报头,以及一个包含所述图像数据的有效数据部分。图2同样表明了该图像数据序列112的各个帧(F1至FN)的传输序列。其中,由客户机终端102b所要求的帧F1至F8被特别地标出。
在图3中示出了将图像数据序列112分隔为一个不传送的部分以及一个待传送的部分108(“修改的”DICOM数据流)的图示,其中,不传送的部分由在外部多用户文件管理系统106的数据文档106a中存放的海量数据112(即,由单个像素形成的帧F1至FN)构成。在此,待传送的修改的DICOM数据流108扩展了一个包含访问海量数据112或其片段112’的访问密码110(链接)的片段。按照这种方式保证了,不必再在服务器102a和客户机102b之间传送海量数据112或者该海量数据被要求的片段112’。因此,与传送完整的图像数据序列112相比网络负荷更小。
待传送数据108的数据量L与海量数据112的数据量L的比值强烈地依赖于图像类型,并可以取1∶1000(3k字节报头和3M字节像素)或者更低的值。如图1和图3至6所揭示的那样,链接110所需要的附加片段108a相当小。不过要注意,该比值在上述附图中没有按比例绘出。
如图4所示网络服务器102a产生修改的DICOM数据流108。为此,网络服务器102a必须了解事先由客户机终端102b要求的、精确定义的帧(例如F1至F8)的存储器地址。按照本发明的第一实施方式,网络服务器102a可以直接从本地数据库的分配表得到或者从文件服务器106b调用,分配给存放在外部文件管理系统106的数据文档106a中的各个帧F1至FN的存储器地址。按照本发明的另一个实施方式,这种分配通过包含在修改后DICOM数据流108的报头的附加数据字段108a中的访问密码110进行,其中,按照本发明,访问密码110是指向按DICOM格式存储在文件中的图像数据112的片段112’(例如指向各个帧)的指针(“DICOM唯一识别码”,DICOM UID),该文件包括非加密形式的图像数据。
图5说明从网络服务器102a通过数据传输网络104向客户机102b发送包括访问密码110的、修改后DICOM数据流108的过程。如图6所图示的那样,在接收到所述数据流108之后,客户机102b通过访问密码110对图像数据序列112的可以通过访问密码110访问的片段112’(例如帧F1至F8)进行随机访问。
在图7A-C给出的流程图中示出了按照本发明的存储和访问方法的各个步骤。
在图7A勾画出的方法中,在将从网络服务器102a获得的访问密码110传送(S0)到空间上分离的文件服务器106b之后,客户机终端102b可以借助于包含在该访问密码110中的地址信息,随机访问由该客户机终端102b向该网络服务器102a要求的、在所述文件服务器106b的数据文档106a中存储的图像数据112的部分112’。
在图7B中描述的流程再现了该方法的细节。该方法以客户机终端102b向按照客户机/服务器原理组织的数据传输网络104的网络服务器102a传送(S1)一个搜索询问开始,该搜索询问用于要求存储在一个文件服务器106b的数据文档106a中的图像数据序列112的部分112’,该文件服务器106B就地理位置而言在空间上远离访问该图像数据112的客户机终端102b。随后,网络服务器102a向该客户机终端102b传送一个格式化的数据流108,该数据流由一个用于传送地址的报头构成,该报头具有一个附加数据字段108a,用于放置访问存放在外部数据文档106a中的图像数据112的所要求部分112’的访问密码110。之后,客户机终端102b通过向文件服务器106b传送访问密码110来访问图像数据112的该部分112’(S3),据此,文件服务器106b将所述图像数据112的、由网络服务器102a所要求的部分112’传送到客户机终端102b(S4)。
按照本发明的、如图7C所示的另一个实施方式,将同一个按照DICOM标准格式化的数据流108从网络服务器102a向多个客户机终端102b传送(S5)。在此,该数据流108的报头包括一个附加数据字段108a,用于放置访问存放在数据文档106a中的图像数据112的、被所述客户机终端102b要求的同样部分112’的访问密码110。按照这种方式,所述客户机终端102b在向所述网络服务器102a询问之后,可以同时访问由它们所要求的图像数据112的部分112’。
在US 2003/0005464A1中所描述的图像检索方法中,将一个由伪随机数和字符串组成的编码(“随机唯一识别码”,RUID)用于对完整的图像数据序列进行加密和解密,并因此用作访问代码,但是其中将该访问代码与在中央数据文档中存储的图像数据序列在空间上分开存放;与该方法相反,本发明的图像检索系统100为了访问在与服务器102a和客户机102b空间上分离的文件管理系统106的数据文档106a中存放的图像数据,不需要自身产生访问代码。按照本发明取而代之的是,将一个DICOM UID作为用于对存放在数据文档106a中的图像数据序列进行间接寻址的链接。
与在US 2003/0005464A1中公开的客户机/服务器系统的另一个区别在于,按照本发明的图像检索系统100不需要单独的数据库来存储元信息,由该元信息可以得到分配给存放在外部文件管理系统106的数据文档106a中的各个帧F1至FN的存储器地址。这种分配通过在修改后DICOM数据流108的报头的附加数据字段108a中包含的访问密码110(DICOM UID)进行。通过本发明修改后的DICOM数据流108接收到该访问密码110的医院信息系统(HIS)的客户机终端102b、连接各医院的放射学信息系统(RIS)的终端以及其它设备,只要了解接收数据流108必需的个人DICOM属性并由此被授权接收所述DICOM数据流108,就可以从该元数据获得所要求的图像数据112’(例如,图像数据序列112的帧F1至F8)的存储地址。
Claims (8)
1.一种在按照客户机/服务器原理组织的数据传输网络(104)中用于图像检索系统(100)的访问方法,该方法使得可以访问存储在一个文件服务器(106b)的数据文档(106a)中的图像数据(112),所述文件服务器就地理位置而言在空间上远离访问该图像数据(112)的客户机终端(102b),
其特征在于,通过向文件服务器(106b)传送(S0)从网络服务器(102a)传送到所述客户机终端(102b)的、用于间接寻址图像数据一部分(112’)的访问密码(110),随机访问至少由该客户机终端(102b)向网络服务器(102a)所要求的图像数据(112)的该部分(112’)。
2.根据权利要求1所述的访问方法,其特征在于,该方法包括下列步骤:
-所述客户机终端(102b)向网络服务器(102a)传送(S1)一个搜索询问,以便要求在所述数据文档(106a)中存储的图像数据序列(112)的一部分(112’),
-从该网络服务器(102a)向所述客户机终端(102b)传送(S2)格式化的数据流(108),该数据流由一个用于传送地址数据的报头构成,该报头具有一个附加数据字段(108a),用于放置访问存放在所述外部数据文档(106a)中的图像数据(112)的所要求部分(112’)的访问密码(110),
-通过向文件服务器(106b)发送(S0)该访问密码(110),该客户机终端(102b)访问(S3)所述图像数据(112)的该部分(112’),和
-从文件服务器(106b)向该客户机终端(102b)传送(S4)由网络服务器(102a)要求的所述图像数据(112)的部分(112’)。
3.根据权利要求1或2所述的访问方法,其特征在于,所述访问密码(110)是指向一个文件的图像数据(112)一部分(112’)的指针,该文件包含按非加密形式的图像数据(112)。
4.根据权利要求2或3所述的访问方法,其特征在于,所述从网络服务器(102a)向该客户机终端(102b)传送的数据流(108)是按DICOM标准格式化的数据流,该数据流仅仅由一个用于传送地址信息的报头构成,该报头具有一个附加数据字段(108a),用于放置访问存放在所述数据文档(106a)中的图像数据(112)的、并由该客户机终端(102b)所要求的部分(112’)的访问密码(110)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的访问方法,其特征在于,从网络服务器(102a)向多个客户机终端(102b)传送(S5)同一格式化的数据流(108),其中,该数据流(108)的报头包含一个附加数据字段(108a),用于放置访问存放在所述数据文档(106a)中的图像数据(112)的、并由所述客户机终端(102b)所要求的同一部分(112’)的访问密码(110),由此,这些客户机终端(102b)在对网络服务器(102a)询问后,可以同时对该图像数据(112)的这一部分(112’)进行访问。
6.一种在按照客户机/服务器原理组织的数据传输网络(104)中的图像检索系统,该图像检索系统使得可以访问存储在一个文件服务器(106b)的数据文档(106a)中的图像数据(112),所述文件服务器(106b)就地理位置而言在空间上远离访问该图像数据(112)的客户机终端(102b),
其特征在于,该图像检索系统具有一个网络服务器(102a),用来响应该客户机终端(102b)向该网络服务器(102a)提出的对所述图像数据(112)的至少一部分(112’)的要求,而向所述客户机终端(102b)传送(S2)格式化的数据流(108),其中,所述数据流(108)由一个用于传送地址数据的报头构成,该报头具有一个附加数据字段(108a),用于放置访问存放在所述数据文档(106a)中的图像数据(112)的所要求部分(112’)的访问密码(110)。
7.根据权利要求6所述的图像检索系统,其特征在于,所述访问密码(110)是指向一个文件的图像数据(112)一部分(112’)的指针(DICOMUID),该文件包含按非加密形式的图像数据(112)。
8.根据权利要求6或7所述的图像检索系统,其特征在于,所述从网络服务器(102a)向该客户机终端(102b)传送的数据流(108)是按DICOM标准格式化的数据流,该数据流仅仅由一个用于传送地址信息的报头构成,该报头具有一个附加数据字段(108a),用于放置访问存放在所述数据文档(106a)中的图像数据的、并由该客户机终端(102b)要求的部分(112’)的访问密码(110)。
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