專利名稱：多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法。
背景技術(shù)：
1.醫(yī)院信息管理系統(tǒng)(Hospital Information System，HIS)，放射科信息管理系統(tǒng)(Radiology Information System，RIS)和醫(yī)學(xué)影像管理和通訊系統(tǒng)(Picture Archive and Communication Systems，PACS)已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)院必不可少的組成部分。每天都有越來越多的病人案例涌進(jìn)各種不同類型的醫(yī)學(xué)信息管理系統(tǒng)。目前各個(gè)系統(tǒng)都擁有它自己的信息管理方法，而且系統(tǒng)間的信息的交換受到很多限制。例如，要從HIS或RIS中去查閱存儲(chǔ)在PACS系統(tǒng)中巨大的醫(yī)學(xué)影像信息，用戶必須使用該系統(tǒng)提供的極其有限的查詢手段，諸如僅僅是閱讀已知病人的某個(gè)檢查的影像而已，從而受到很多限制。本發(fā)明描述了一種能夠從現(xiàn)有的HIS、RIS和PACS系統(tǒng)已知的信息去建立它們之間的醫(yī)學(xué)信息的有機(jī)聯(lián)系的方法和過程，從而建立一個(gè)具有強(qiáng)有力的查詢手段的新一代的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠方便地搜索這些系統(tǒng)中儲(chǔ)存的醫(yī)學(xué)信息。這里HIS或RIS系統(tǒng)的已知信息將被處理和作為查詢的判據(jù)。
此外，本發(fā)明也描述了以醫(yī)學(xué)影像/圖像的多種特征為依據(jù)的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫的管理和查詢手段，它為使用者提供了新的搜索相關(guān)醫(yī)學(xué)信息的工具。
所有這些方法都建立在多維增強(qiáng)型的交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建方法的基礎(chǔ)上，提取該數(shù)據(jù)庫中所有醫(yī)學(xué)信息(包括影像、圖像和文字的各種信息)的特征，并以此為查詢的判據(jù)，從而為使用者提供了一種全新的醫(yī)學(xué)信息管理和搜索的方法和系統(tǒng)。由于本發(fā)明的通用性，同樣的思路和方法也可以應(yīng)用在其它與影像、圖像和文字相關(guān)的信息管理系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明結(jié)合


發(fā)明內(nèi)容，從以下幾方面進(jìn)行說明，如圖所示圖1為新一代醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)的標(biāo)識處理和建立過程簡圖。
圖2為具有多維標(biāo)志的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示簡圖。
圖3為數(shù)據(jù)搜索的工作流程簡圖。
1.增強(qiáng)交叉標(biāo)識型的PACS傳統(tǒng)的PACS的數(shù)據(jù)基本由病人/案例/系列/影像(Patient/Study/Series/Image，PSSI)四層結(jié)構(gòu)組成。如果使用者按以上結(jié)構(gòu)和已知PSSI的編號(ID)查詢信息，是非常容易找到他們想得到的醫(yī)學(xué)信息。但是在大多數(shù)的情形下，結(jié)果并非如此。對于絕大多數(shù)醫(yī)務(wù)工作者和部分病人來說，他們查詢資料的條件和判據(jù)往往不是這些ID，而是以下這些信息諸如，病人姓名、檢查日期、診斷代碼、解剖位置等信息，甚至更進(jìn)一步到他們手上待診斷的醫(yī)學(xué)影像/圖像的幾何、病理、病灶信息和影像/圖像特征信息。其中一些最常用的查詢的特征常常并不具有明確的定量和定義，而是一些相對模糊的查詢(Fussy Search)的概念，例如，查找與這塊病灶發(fā)生的位置相近，或大小類似，密度相仿的相近案例等等。這就要求醫(yī)學(xué)信息管理系統(tǒng)具有更強(qiáng)有力的查詢手段，也就是說進(jìn)行更有效的標(biāo)識和組織。到目前為止，已有部分醫(yī)學(xué)信息管理系統(tǒng)增加了一些標(biāo)識手段和技術(shù)，其全部都屬于文字標(biāo)識，沒有一個(gè)系統(tǒng)能夠提供以上所述的基于醫(yī)學(xué)影像/圖像信息的模糊查詢功能。在本節(jié)中，我們將詳細(xì)描述這種新型的PACS的功能和組成。
1.1.自動(dòng)交叉增強(qiáng)標(biāo)識技術(shù)在一個(gè)新的DICOM案例被自動(dòng)推進(jìn)(PUSH)到PACS的DICOM接收器后，這些影像/圖像將被程序自動(dòng)檢查，并賦予其唯一的系統(tǒng)編號(ID)。此后，本發(fā)明中特殊設(shè)計(jì)的程序?qū)?zhí)行以下的操作
1.從HIS和RIS讀取與該案例相關(guān)的最新病人/檢查信息。
2.從DICOM文件頭提取所有必需的信息。
3.分析以上信息，進(jìn)行案例(檢查)層次的標(biāo)識，包括但不限于日期/時(shí)間、病人信息、醫(yī)生信息、檢查信息等等。
4.進(jìn)行系列層次的標(biāo)識，包括但不限于系列類型、影像/圖像類型、成像位置、成像方位和影像/圖像對比度等等。
5.進(jìn)行基于系列層次標(biāo)識的影像/圖像預(yù)處理，包括但不限于成像背景噪音消除、成像位移/旋轉(zhuǎn)差別糾正、影像/圖像的子結(jié)構(gòu)形成和調(diào)整、影像/圖像的過濾等等。
6.進(jìn)行基于影像/圖像層次的有關(guān)影像/圖像特征的提取7.對該案例/系列/影像/圖像的自動(dòng)注冊(Auto-registration)。
在以上步驟完成后，該案例的所有影像/圖像都將被該新型的PACS系統(tǒng)注冊，并可以在它的在線存儲(chǔ)區(qū)域中調(diào)閱。由程序自動(dòng)產(chǎn)生的各個(gè)層次的標(biāo)識信息將被存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫的表格中備用。
1.2.半自動(dòng)影像交叉增強(qiáng)標(biāo)識技術(shù)在某些情況下，程序無法完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要人工或人工智能的干預(yù)，例如，有些必要的DICOM文件頭(Header)中的項(xiàng)目在掃描成像時(shí)未被填入等等。此外，目前精確的三維(3D)解剖位置的標(biāo)志也只能在人工干預(yù)的幫助下實(shí)現(xiàn)。本節(jié)的操作可以在下一節(jié)(1.3)之前或之后進(jìn)行。最常見的人工干預(yù)操作包括以下1.自動(dòng)標(biāo)識程序?qū)z查和標(biāo)識DICOM文件頭中所有遺失的項(xiàng)目，在程序無法處理時(shí)需人工干預(yù)來補(bǔ)充這些遺失的項(xiàng)目。
2.增加一些必需的標(biāo)志，諸如，標(biāo)注某些特殊的功能性的關(guān)鍵字和說明(Comments)。
3.人工增加一些解剖位置的標(biāo)志，將當(dāng)前處理的二維(2D)影像與系統(tǒng)使用的二維(2D)或三維(3D)的虛擬的人體模型聯(lián)系在一起，從而建立準(zhǔn)確的三維(3D)影像顯示。
1.3.半自動(dòng)診斷交叉增強(qiáng)標(biāo)識技術(shù)醫(yī)學(xué)診斷增強(qiáng)標(biāo)識應(yīng)由具有一定程度專業(yè)醫(yī)學(xué)知識的人士，諸如，放射科醫(yī)生、放射科技師或其他醫(yī)學(xué)專業(yè)人士，來操作以保證其準(zhǔn)確性。相關(guān)的醫(yī)學(xué)診斷報(bào)告和以下各項(xiàng)內(nèi)容將被增加到數(shù)據(jù)庫中1.醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)診斷代碼，以增強(qiáng)信息查詢的速度和準(zhǔn)確性。
2.將醫(yī)學(xué)診斷報(bào)告中的一些關(guān)鍵詞和詞組和與其相關(guān)的單個(gè)或多個(gè)醫(yī)學(xué)影像/圖像作超連接(Hyper-link)。
3.將相關(guān)的感興趣區(qū)域(Region Of Interesting，ROI)標(biāo)志下來，并賦予相應(yīng)的說明和診斷代碼。
4.將醫(yī)學(xué)診斷報(bào)告中的一些關(guān)鍵詞和詞組和與其相應(yīng)的單個(gè)或多個(gè)感興趣區(qū)域(Region Of Interesting，ROI)作超連接(Hyper-link)。
2.多維標(biāo)志的醫(yī)學(xué)案例2.1.具有多維標(biāo)志的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示在具有交叉增強(qiáng)標(biāo)識的PACS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，不僅標(biāo)志了傳統(tǒng)的PSSI的編號(ID)，而且對更大部分的其它有用信息和參數(shù)進(jìn)行了處理和標(biāo)識，從而增加了用戶對系統(tǒng)中信息的查詢能力。使用者將能得到更多、更便利的手段去查詢他們想要查詢的信息。圖2是具有多維標(biāo)志、交叉增強(qiáng)標(biāo)識的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形表示。
2.2.以PSSI為基礎(chǔ)的PACS和以PS為基礎(chǔ)的HIS/RIS在傳統(tǒng)的PACS中，它的基本結(jié)構(gòu)是由PSSI(Patient/Study/Series/Image)四層構(gòu)成。每一層都有自己的獨(dú)特編號(ID)。而每一個(gè)DICOM文件都擁有一個(gè)絕對唯一的編號(SOP-ID)。PACS四層中的所謂獨(dú)特編號通常只是在本層次和以下層次才是唯一的。這就是PACS和HIS/RIS中最基本和主要的標(biāo)志系統(tǒng)，其所有的信息(包括文字和影像/圖像信息)，無論是在線或離線，都以這種標(biāo)志方法組織、管理和查詢。本系統(tǒng)也具有此功能。
2.3.日期/時(shí)間信息這里有很多非常有用的日期/時(shí)間信息可作為標(biāo)志和查詢的判據(jù)諸如(但不限于)，病人登記時(shí)間、檢查要求時(shí)間、檢查時(shí)間、案例存檔時(shí)間、案例校核時(shí)間、入院日期/時(shí)間、出院日期/時(shí)間和其它一些常用的日期/時(shí)間等等。這一組標(biāo)志的信息大部分都可從DICOM文件頭中提取，或從HIS/RIS的數(shù)據(jù)庫獲得。
2.4.病人個(gè)人信息大部分常用的病人個(gè)人信息標(biāo)志包括但不限于姓名、年齡、性別、種族、體重、身高等等。這一組標(biāo)志的信息大部分也都可從DICOM文件頭中提取，或從HIS/RIS的數(shù)據(jù)庫獲得。
2.5.醫(yī)生/醫(yī)院信息與醫(yī)生/醫(yī)院相關(guān)的信息標(biāo)志包括但不限于醫(yī)院、科室、成像設(shè)備及其設(shè)備號、轉(zhuǎn)診醫(yī)生、診斷醫(yī)生、操作技師等等。同樣，這一組標(biāo)志的信息大部分也都可從DICOM文件頭中提取，或從HIS/RIS的數(shù)據(jù)庫獲得。
2.6.臨床醫(yī)學(xué)信息這一組是用于文字和影像/圖像信息查詢的最重要的標(biāo)志信息組之一。與臨床醫(yī)學(xué)相關(guān)的信息標(biāo)志包括但不限于診斷代碼、醫(yī)學(xué)診斷報(bào)告、超連接(Hyper-link)、關(guān)鍵詞、關(guān)鍵影像/圖像和醫(yī)生的COMMENT等等。這一組標(biāo)志的信息中的一部分可從HIS/RIS的數(shù)據(jù)庫獲得，但需要部分后期處理工作。
2.7.解剖位置信息這一組是用于三維影像/圖像信息重構(gòu)和查詢的重要的標(biāo)志信息。與解剖位置相關(guān)的信息標(biāo)志包括但不限于三維或2.5維的系列影像/圖像登記和辨識、關(guān)鍵影像/圖像的解剖位置登記和辨識、ROI解剖位置登記和辨識、影像/圖像解剖區(qū)域或器官屬性登記和辨識等等。這一組標(biāo)志的信息需要大量的后期處理/重建工作。
2.8.影像/圖像相關(guān)的信息這一組也是用于文字和影像/圖像信息查詢的最重要的標(biāo)志信息組之一。與醫(yī)學(xué)影像/圖像相關(guān)的信息標(biāo)志包括物理和幾何兩類參數(shù)。物理標(biāo)志信息包括但僅不限于成相/掃描方式(MR、CT、超聲波等等)、掃描設(shè)備型號、影像/圖像類型、影像/圖像重建方式、成像對比度和數(shù)據(jù)提取時(shí)間參數(shù)(如MR的TR、TE、TI，CT的KeV等)、等等。幾何標(biāo)志信息包括但僅不限于視場(Field of View)、像素矩陣的幾何參數(shù)、像素(Pixel/Voxel)的分辨率、掃描斷層厚度(Slice Thickness)、空間坐標(biāo)方位(Orientation)等等。這一組標(biāo)志的信息中的一部分可從DICOM的文件頭獲得，但需要部分后期處理工作。
2.9.影像/圖像和感興趣區(qū)域(ROI)特征信息由于圖像的視場(Field of View)及分辨率的不同，簡單地使用基于圖像像素特征的圖像比較是不現(xiàn)實(shí)的。而圖像經(jīng)旋轉(zhuǎn)修正后的可變形模塊特征值則可作為圖像對比和搜索的基本指數(shù)存于數(shù)據(jù)庫中。與感興趣區(qū)(ROI)相關(guān)的類型、解剖位置、尺寸(體積)、形狀、對比度、絕對和相對的信號強(qiáng)度、信號強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)誤差也可被用為對比和搜索的判據(jù)。
3.醫(yī)學(xué)信息搜索策略對于一個(gè)已經(jīng)被組織好并具有很好標(biāo)志的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來說，其信息搜索本身不是一件困難的事。對于上面描述的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫來說，可以采用以下三種信息搜索策略。使用者可以采用其中任一種方式，或采用它們的任意組合來進(jìn)行醫(yī)學(xué)信息查詢，從而達(dá)到最好的查詢結(jié)果。本系統(tǒng)采用以下幾種搜索方式及其組合3.1.基于文字信息的搜索這是通用的搜索引擎最常用的搜索方法。包括以下但不僅限于1.關(guān)鍵字、關(guān)鍵詞組或它們的組合的搜索如病人姓名、疾病名稱等等。
2.編碼/代碼或它們的組合的搜索如診斷代碼、性別、種族等等。
3.量化值或其范圍的搜索如年齡、日期/時(shí)間等等。
3.2.基于人體解剖位置信息的搜索這是醫(yī)學(xué)信息搜索領(lǐng)域的非常有用的方法。包括以下但不僅限于1.人體器官分類的搜索。
2.解剖位置區(qū)域的文字搜索。
3.解剖位置的空間搜索。
3.3.基于影像/圖像特征信息的搜索這一方法也被稱為基于影像/圖像信息的搜索。包括以下但不僅限于1.對相近的解剖位置和影像/圖像子結(jié)構(gòu)的物理/集合/病理參數(shù)進(jìn)行比較和相似影像/圖像搜尋。
2.對相近的感興趣區(qū)域(ROI)和影像/圖像子結(jié)構(gòu)的物理/集合/病理參數(shù)進(jìn)行比較和相似影像/圖像搜尋。
綜上所述，本發(fā)明概述為本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法。本發(fā)明描述了一種能夠從現(xiàn)有的HIS、RIS和PACS系統(tǒng)已知的信息去建立它們之間的醫(yī)學(xué)信息的有機(jī)聯(lián)系的方法和過程，從而建立一個(gè)具有強(qiáng)有力的查詢手段的新一代的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠方便地搜索這些系統(tǒng)中儲(chǔ)存的醫(yī)學(xué)信息。這里HIS或RIS系統(tǒng)的已知信息將被處理和作為查詢的判據(jù)。由于本發(fā)明的通用性，同樣的思路和方法也可以應(yīng)用在其它與影像、圖像和文字相關(guān)的信息管理系統(tǒng)中。
一種多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，描述了一種能夠從現(xiàn)有的HIS、RIS和PACS系統(tǒng)已知的信息，加以本系統(tǒng)中描述的方法，去建立它們之間的醫(yī)學(xué)信息的有機(jī)聯(lián)系的方法和過程，從而建立一個(gè)具有強(qiáng)有力的查詢手段的新一代的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠方便地搜索這些系統(tǒng)中儲(chǔ)存的醫(yī)學(xué)信息，由于本發(fā)明的通用性，同樣的思路和方法也可以應(yīng)用在其它與影像、圖像和文字相關(guān)的信息管理系統(tǒng)中；本發(fā)明描述了以醫(yī)學(xué)影像/圖像的多種特征為依據(jù)的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫的管理和查詢手段，它為使用者提供了新的搜索相關(guān)醫(yī)學(xué)信息的工具，所有這些方法都建立在多維增強(qiáng)型的交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建方法的基礎(chǔ)上，提取該數(shù)據(jù)庫中所有醫(yī)學(xué)信息，包括影像、圖像和文字的各種信息的特征，并以此為查詢的判據(jù)；第一節(jié)所描述的增強(qiáng)交叉標(biāo)識型的PACS的產(chǎn)生和標(biāo)識方法，增加了傳統(tǒng)PACS所沒有的處理和標(biāo)志，從而大大提高系統(tǒng)的搜索能力；所述的多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，該新型PACS系統(tǒng)多維標(biāo)志的九種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；所述的多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，該新型PACS系統(tǒng)的三種信息查詢方法。
權(quán)利要求
1.一種多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，其特征在于本發(fā)明描述了一種能夠從現(xiàn)有的HIS、RIS和PACS系統(tǒng)已知的信息，加以本系統(tǒng)中描述的方法，去建立它們之間的醫(yī)學(xué)信息的有機(jī)聯(lián)系的方法和過程，從而建立一個(gè)具有強(qiáng)有力的查詢手段的新一代的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠方便地搜索這些系統(tǒng)中儲(chǔ)存的醫(yī)學(xué)信息，由于本發(fā)明的通用性，同樣的思路和方法也可以應(yīng)用在其它與影像、圖像和文字相關(guān)的信息管理系統(tǒng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，其特征在于本發(fā)明描述了以醫(yī)學(xué)影像/圖像的多種特征為依據(jù)的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)庫的管理和查詢手段，它為使用者提供了新的搜索相關(guān)醫(yī)學(xué)信息的工具，所有這些方法都建立在多維增強(qiáng)型的交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建方法的基礎(chǔ)上，提取該數(shù)據(jù)庫中所有醫(yī)學(xué)信息，包括影像、圖像和文字的各種信息的特征，并以此為查詢的判據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，第一節(jié)所描述的增強(qiáng)交叉標(biāo)識型的PACS的產(chǎn)生和標(biāo)識方法，其特征在于增加了傳統(tǒng)PACS所沒有的處理和標(biāo)志，從而大大提高系統(tǒng)的搜索能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，其特征在于該新型PACS系統(tǒng)多維標(biāo)志的九種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法，其特征在于該新型PACS系統(tǒng)的三種信息查詢方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種多維增強(qiáng)型交叉標(biāo)識醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫的組建及其搜索方法。本發(fā)明描述了一種能夠從現(xiàn)有的HIS、RIS和PACS系統(tǒng)已知的信息去建立它們之間的醫(yī)學(xué)信息的有機(jī)聯(lián)系的方法和過程，從而建立一個(gè)具有強(qiáng)有力的查詢手段的新一代的醫(yī)學(xué)信息數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠方便地搜索這些系統(tǒng)中儲(chǔ)存的醫(yī)學(xué)信息。這里HIS或RIS系統(tǒng)的已知信息將被處理和作為查詢的判據(jù)。由于本發(fā)明的通用性，同樣的思路和方法也可以應(yīng)用在其它與影像、圖像和文字相關(guān)的信息管理系統(tǒng)中。
文檔編號G06F19/00GK1845096SQ20061003426
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日
發(fā)明者陳自強(qiáng), 張明, 劉立峰, 張小粵, 李云葉, 葉聲 申請人:張小粵