本發(fā)明涉及醫(yī)療技術領域，具體公開了一種應用PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)的醫(yī)療設備。

背景技術：
PET全稱為“正電子發(fā)射體層顯像”與普通核醫(yī)學一樣，利用示綜原理顯示活體生物活動的醫(yī)學影像技術，采集的數(shù)據(jù)用反投射和迭代方式重建發(fā)射體在空間中的分布，并以斷層方式加以顯示，就生成PET圖像，但是不能夠對病變部位準確定位，難以有效的指導于臨床治療；CT是計算機層掃描，是利用X線對人體選定的斷層層面進行照射，通過測定透過的X線量，獲得斷層圖像的一種成像原理，它可以清晰地顯示人體的斷層影像，準確定位到病變部位的大小、位置和形態(tài)等。PET/CT是一種把標記有反映生命基本活動的生物分子，即放射性標記物注入人體后，在體外進行體內(nèi)生物化學反應觀察的儀器，為臨床提供更多的生理和病理方面的診斷信息。PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)投影數(shù)據(jù)來源基于一種組合式的醫(yī)學成像設備，包括一個基于正電子發(fā)射斷層成像術的PET成像設備和一個基于電子計算機X射線斷層掃描技術的CT成像設備。目前在醫(yī)學成像設備領域，受限于計算機設備性能瓶頸的限制，絕大多數(shù)采集和重建都是分成多臺計算機分別進行的。這種數(shù)據(jù)采集和影像重建物理結構提高了采集、重建的獨立性、速度，但是增加了采集計算機和重建計算機之間的原始數(shù)據(jù)傳輸時間的消耗，也加大了系統(tǒng)結構的復雜性。

技術實現(xiàn)要素：
為解決上述技術問題，我們提出了一種應用PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)的醫(yī)療設備，使用一種分布式架構，各個子系統(tǒng)分工明確，任務明了，并且該系統(tǒng)有效提高數(shù)據(jù)采集的及時性和重建的高效性。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種應用PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)的醫(yī)療設備，該醫(yī)療設備包括：控制臺計算機，用于實現(xiàn)對病人檢查的掃描控制、重建隊列控制、數(shù)據(jù)管理、影像顯示和影像打印功能；系統(tǒng)控制盒，配合控制臺計算機，給系統(tǒng)主控制器發(fā)送控制命令，實現(xiàn)掃描的整機控制功能，并反饋命令執(zhí)行狀態(tài)信息給控制臺計算機；系統(tǒng)主控制器，一方面接收控制臺和控制盒的指令，解析并轉發(fā)到相應部件的控制器，實現(xiàn)整機控制；二是收集系統(tǒng)硬機狀態(tài)信息，并反饋至控制臺計算機；PET影像工作站，用于對PET原始數(shù)據(jù)的采集，接收控制臺傳送來的PET重建命令，并對PET進行重建管理，另外還實現(xiàn)PET影像重建、封裝、存儲；CT影像工作站，用于對CT原始數(shù)據(jù)的采集，接收控制臺傳送來的CT重建命令，并對CT進行重建管理，還用于對CT原始數(shù)據(jù)的重建、影像封裝、影像存儲；影像處理臺計算機，實現(xiàn)控制臺部分功能，包括影像顯示、影像打印、數(shù)據(jù)管理；DICOM影像數(shù)據(jù)服務器，用于存檔影像數(shù)據(jù)，供醫(yī)院外部系統(tǒng)調(diào)用；網(wǎng)絡交換機，用于實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)各計算機互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換；CT成像設備，用于采集X射線斷層掃描病人體位的投影數(shù)據(jù)，并通過CT影像鏈將投影數(shù)據(jù)傳至CT影像工作站；PET成像設備，采集注入病人體內(nèi)的正電子放射性藥物湮滅所產(chǎn)生的γ光子成像數(shù)據(jù)，并通過PET影像鏈將數(shù)據(jù)傳送至PET影像工作站；該醫(yī)療設備的所應用的PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)：它包括五個子系統(tǒng)，分別為：控制臺子系統(tǒng)、影像處理臺子系統(tǒng)、CT采集重建子系統(tǒng)、PET采集重建子系統(tǒng)以及主控制器子系統(tǒng)，控制臺子系統(tǒng)和影像處理臺子系統(tǒng)均采用四層架構，CT采集重建子系統(tǒng)、PET采集重建子系統(tǒng)以及主控制器子系統(tǒng)采用三層架構，五個子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡拓撲結構連接，并以網(wǎng)絡通信實現(xiàn)指令通訊和數(shù)據(jù)傳輸，所述的控制臺子系統(tǒng)和影像處理臺子系統(tǒng)采用的四層架構分別依次為應用層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)接口層和數(shù)據(jù)通信層，所述的CT采集重建子系統(tǒng)、PET采集重建子系統(tǒng)以及主控制器子系統(tǒng)采用的三層架構分別依次為業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)接口層和數(shù)據(jù)通信層。優(yōu)選的，所述的對PET原始數(shù)據(jù)的采集，包括接收數(shù)據(jù)采集卡的投影數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)封裝以及原始數(shù)據(jù)存儲。優(yōu)選的，所述的影像處理臺計算機用于的數(shù)據(jù)管理是指病人資料管理、檢查方案管理、重建隊列管理和文件管理。優(yōu)選的，應用層：主要包括病人檢查、重建和隊列管理、狀態(tài)監(jiān)測、開機檢查、數(shù)據(jù)管理、影像顯示、系統(tǒng)檢查、系統(tǒng)校正和系統(tǒng)維護應用功能界面，這層提供各功能模塊的人機交互界面；業(yè)務邏輯層：是針對應用層界面，提供業(yè)務邏輯程序進行處理界面信息和調(diào)用底層數(shù)據(jù)接口進行交互、封裝和解析，至少一個應用界面共用一個業(yè)務模塊，而且分層開發(fā)，將用戶界面與系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問隔離開來；數(shù)據(jù)接口層：主要包括網(wǎng)絡通信模塊接口、數(shù)據(jù)庫模塊接口和文件模塊接口，負責提供業(yè)務層程序訪問數(shù)據(jù)庫，以及與外部計算機通信和文件傳輸?shù)慕涌?；?shù)據(jù)通信層：主要包括網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫和DICOM網(wǎng)關模塊，完成與外界的網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫訪問和文件傳輸。優(yōu)選的，業(yè)務邏輯層：主要包括數(shù)據(jù)交互、信息狀態(tài)采集、PET影像重建、PET影像數(shù)據(jù)封裝存儲和PET原始數(shù)據(jù)封裝存儲；數(shù)據(jù)接口層：主要包括通信接口和數(shù)據(jù)層接口，通信接口是數(shù)據(jù)交互模塊和通信模塊進行通信命令交互，而數(shù)據(jù)層接口負責業(yè)務層和數(shù)據(jù)庫的交互，文件接口負責為DICOM網(wǎng)關提供數(shù)據(jù)源；數(shù)據(jù)通信層：主要包括網(wǎng)絡通信模塊、PET原始數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和DICOM網(wǎng)關，網(wǎng)絡通信模塊完成PET采集重建子系統(tǒng)與控制臺子系統(tǒng)之間的指令交互，PET原始數(shù)據(jù)采集模塊負責驅動FPGA卡采集原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負責調(diào)用PET/CT系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)文件地址的存儲，DICOM網(wǎng)關完成PET的DICOM圖像的存儲與傳輸以及CT校正數(shù)據(jù)的獲取。通過上述技術方案，本發(fā)明提供了一種PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)及設備，該系統(tǒng)分工明確，設備成本降低，只有兩臺計算機分別負責PET和CT采集重建，降低了原始數(shù)據(jù)的傳輸時間，并且也降低了對控制臺性能的要求。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)的結構框圖；圖2為控制臺子系統(tǒng)的軟件體系結構圖；圖3為影像處理臺子系統(tǒng)的軟件體系結構圖；圖4為CT采集重建子系統(tǒng)的軟件體系結構圖；圖5為PET采集重建子系統(tǒng)的軟件體系結構圖；圖6為主控制器子系統(tǒng)的軟件體系結構圖；圖7為PET/CT醫(yī)療設備的物理架構圖。圖中數(shù)字所表示的相應部件名稱：1.控制臺計算機2.系統(tǒng)控制盒3.系統(tǒng)主控制器4.PET影像工作站5.CT影像工作站6.影像處理臺計算機7.DICOM影像數(shù)據(jù)服務器8.網(wǎng)絡交換機9.CT成像設備10.PET成像設備具體實施方式下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。如圖1所示，一種PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)，它包括五個子系統(tǒng)，分別為：控制臺子系統(tǒng)、影像處理臺子系統(tǒng)、CT采集重建子系統(tǒng)、PET采集重建子系統(tǒng)以及主控制器子系統(tǒng)，控制臺子系統(tǒng)和影像處理臺子系統(tǒng)均采用四層架構，CT采集重建子系統(tǒng)、PET采集重建子系統(tǒng)以及主控制器子系統(tǒng)采用三層架構，五個子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡拓撲結構連接，并以網(wǎng)絡通信實現(xiàn)指令通訊和數(shù)據(jù)傳輸。PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)各個單元結構的整體工作過程包括如下：(a)病人檢查：在病人完成預約登記、靜脈注射顯像劑、躺在掃描床上之后，醫(yī)生在控制臺通過數(shù)據(jù)管理模塊獲取病人預約信息完成病人注冊，然后選擇病人檢查方案和掃描協(xié)議，按照不同掃描協(xié)議通過網(wǎng)絡通信下發(fā)命令和參數(shù)給主控制器，并實時監(jiān)控掃描過程和狀態(tài)，最終在控制臺顯示重建后的圖像；(b)原始數(shù)據(jù)采集：在控制臺下發(fā)命令和參數(shù)給主控制器后，主控制器調(diào)配CT和PET成像設備運轉和曝光，完成病人部位的掃描。這時候，探測器負責采集成像數(shù)據(jù)并通過滑環(huán)和光纖，傳送到影像工作站的數(shù)據(jù)采集卡上。然后影像工作站通過裸數(shù)據(jù)單元進隊線程完成裸數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集卡的接收；通過原始數(shù)據(jù)參數(shù)匹配封裝線程完成原始數(shù)據(jù)參數(shù)匹配封裝；通過原始數(shù)據(jù)寫線程完成原始數(shù)據(jù)單元寫緩沖隊列管理和原始數(shù)據(jù)存儲。該模塊通過多線程的操作，高效的完成了裸數(shù)據(jù)的接收，原始數(shù)據(jù)封裝、存儲、供重建調(diào)用的工作；(c)影像重建：影像工作站通過原始數(shù)據(jù)單元進隊線程完成原始數(shù)據(jù)單元隊列的自動更新，供影像重建模塊調(diào)用。通過影像處理線程，完成對原始數(shù)據(jù)單元隊列中的影像重建，封裝、存儲工作；(d)DICOM傳輸：通過DICOM網(wǎng)關模塊將重建后的影像數(shù)據(jù)快速傳輸至控制臺計算機1?？刂婆_子系統(tǒng)和影像處理臺子系統(tǒng)采用的四層架構分別為應用層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)接口層和數(shù)據(jù)通信層。如圖2所示，控制臺子系統(tǒng)所采用的四層架構如下：(a)應用層：主要包括病人檢查、重建和隊列管理、狀態(tài)監(jiān)測、開機檢查、數(shù)據(jù)管理、影像顯示、系統(tǒng)檢查、系統(tǒng)校正、系統(tǒng)維護等應用功能界面。這層主要提供各功能模塊的人機交互界面；(b)業(yè)務邏輯層：主要是針對應用層界面，提供業(yè)務邏輯程序進行處理界面信息和調(diào)用底層數(shù)據(jù)接口進行交互、封裝和解析，可以多個應用界面共用一個業(yè)務模塊，增強了模塊的可重用性。而且分層開發(fā)，可以將用戶界面與系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問隔離開來，增強了各個模塊的獨立性；(c)數(shù)據(jù)接口層：主要包括網(wǎng)絡通信模塊接口、數(shù)據(jù)庫模塊接口、文件模塊接口組成，負責提供業(yè)務層程序訪問數(shù)據(jù)庫，以及與外部計算機通信和文件傳輸?shù)慕涌冢?d)數(shù)據(jù)通信層：主要由網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫、DICOM網(wǎng)關等模塊組成，完成與外界的網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫訪問和文件傳輸。如圖3所示，影像處理臺子系統(tǒng)側重于醫(yī)生進行觀察病灶影像，具備PET影像顯示、CT影像顯示和融合影像顯示的功能，也具備對重建和融合操作管理的功能，并可以管理病人的資料和影像文件，所采用的四層架構如下：(a)應用層：主要包括重建和隊列管理、融合記錄管理、狀態(tài)監(jiān)控、病人資料管理、文件管理、影像顯示(PET、CT影像顯示、融合影像顯示)、診斷應用等應用功能界面；(b)業(yè)務邏輯層：該層主要包括狀態(tài)信息采集模塊、融合數(shù)據(jù)管理模塊(融合數(shù)據(jù)封裝、存儲)、影像融合模塊、影像顯示、影像分析等業(yè)務共享模塊；(c)數(shù)據(jù)接口層：主要包括網(wǎng)絡通信模塊接口、數(shù)據(jù)庫模塊接口、文件模塊接口組成，負責提供業(yè)務層程序訪問數(shù)據(jù)庫，以及與外部計算機通信和文件傳輸?shù)慕涌冢?d)數(shù)據(jù)通信層：主要由網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫、DICOM網(wǎng)關等模塊組成，完成與外界的網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)庫訪問和文件傳輸。CT采集重建子系統(tǒng)、PET采集重建子系統(tǒng)以及主控制器子系統(tǒng)采用的三層架構分別為業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)接口層和數(shù)據(jù)通信層。如圖4所示，CT采集子系統(tǒng)是服務器程序，沒有應用界面，所以其設計采用三層軟件架構分別如下：(a)業(yè)務邏輯層：主要包括數(shù)據(jù)交互、信息狀態(tài)采集、CT影像重建、CT影像數(shù)據(jù)封裝存儲、CT原始數(shù)據(jù)封裝存儲等；(b)數(shù)據(jù)接口層：主要包括通信接口和數(shù)據(jù)層接口。通信接口主要是數(shù)據(jù)交互模塊和通信模塊進行通信命令交互，而數(shù)據(jù)層接口負責業(yè)務層和數(shù)據(jù)庫的交互。文件接口負責為DICOM網(wǎng)關提供數(shù)據(jù)源；(c)數(shù)據(jù)通信層：主要由網(wǎng)絡通信模塊、原始數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和DICOM網(wǎng)關組成。如圖5所示，PET采集重建子系統(tǒng)也由于是服務器程序，沒有應用界面，所以設計采用三層軟件架構分別如下：(a)業(yè)務邏輯層：主要包括數(shù)據(jù)交互、信息狀態(tài)采集、PET影像重建、PET影像數(shù)據(jù)封裝存儲、PET原始數(shù)據(jù)封裝存儲等；(b)數(shù)據(jù)接口層：主要包括通信接口和數(shù)據(jù)層接口。通信接口主要是數(shù)據(jù)交互模塊和通信模塊進行通信命令交互，而數(shù)據(jù)層接口負責業(yè)務層和數(shù)據(jù)庫的交互。文件接口負責為DICOM網(wǎng)關提供數(shù)據(jù)源；(c)數(shù)據(jù)通信層：主要由網(wǎng)絡通信模塊、PET原始數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和DICOM網(wǎng)關組成。網(wǎng)絡通信模塊完成PET采集重建子系統(tǒng)與控制臺子系統(tǒng)之間的指令交互。PET原始數(shù)據(jù)采集模塊負責驅動FPGA卡采集原始數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負責調(diào)用PET/CT系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)文件地址的存儲。DICOM網(wǎng)關完成PET的DICOM圖像的存儲與傳輸以及CT校正數(shù)據(jù)的獲取。如圖6所示，主控制器子系統(tǒng)也是服務器程序，沒有應用界面，采用三層軟件架構分別如下：(a)業(yè)務邏輯層：主要包括指令解析、動作模式、參數(shù)協(xié)議棧、狀態(tài)收集、狀態(tài)解析、回復封裝等模塊；(b)數(shù)據(jù)接口層：主要包括網(wǎng)絡通信接口和CAN通信接口。網(wǎng)絡通信接口主要負責指令解析模塊、回復封裝模塊與控制臺子系統(tǒng)的通訊，而CAN通信接口負責狀態(tài)收集模塊、參數(shù)協(xié)議棧模塊與PET/CT硬件設備(通訊控制板、電機控制板、探測器采集卡等)的通訊，完成整機的控制；(c)數(shù)據(jù)通信層：主要包括網(wǎng)絡通信模塊和CAN通信模塊。網(wǎng)絡通信模塊直接驅動網(wǎng)卡完成網(wǎng)絡通信收發(fā)，CAN通信模塊直接驅動CAN卡完成與硬件板卡之間的通信。如圖7所示，一種應用PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)的醫(yī)療設備，該醫(yī)療設備包括：控制臺計算機1，用于實現(xiàn)對病人檢查的掃描控制、重建隊列控制、數(shù)據(jù)管理、影像顯示和影像打印功能；系統(tǒng)控制盒2，配合控制臺計算機1，給系統(tǒng)主控制器3發(fā)送控制命令，實現(xiàn)掃描的整機控制功能，并反饋命令執(zhí)行狀態(tài)信息給控制臺計算機1；系統(tǒng)主控制器3，一方面接收控制臺和控制盒的指令，解析并轉發(fā)到相應部件的控制器，實現(xiàn)整機控制；二是收集系統(tǒng)硬機狀態(tài)信息，并反饋至控制臺計算機1；PET影像工作站4，用于對PET原始數(shù)據(jù)的采集，接收控制臺傳送來的PET重建命令，并對PET進行重建管理，另外還實現(xiàn)PET影像重建、封裝、存儲；CT影像工作站5，用于對CT原始數(shù)據(jù)的采集，接收控制臺傳送來的CT重建命令，并對CT進行重建管理，還用于對CT原始數(shù)據(jù)的重建、影像封裝、影像存儲；影像處理臺計算機6，實現(xiàn)控制臺部分功能，包括影像顯示、影像打印、數(shù)據(jù)管理；DICOM影像數(shù)據(jù)服務器7，用于存檔影像數(shù)據(jù)，供醫(yī)院外部系統(tǒng)調(diào)用；網(wǎng)絡交換機8，用于實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)各計算機互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換；CT成像設備9，用于采集X射線斷層掃描病人體位的投影數(shù)據(jù)，并通過CT影像鏈將投影數(shù)據(jù)傳至CT影像工作站5；PET成像設備10，采集注入病人體內(nèi)的正電子放射性藥物湮滅所產(chǎn)生的γ光子成像數(shù)據(jù)，并通過PET影像鏈將數(shù)據(jù)傳送至PET影像工作站4。對PET原始數(shù)據(jù)的采集，主要是接收數(shù)據(jù)采集卡的投影數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)封裝以及原始數(shù)據(jù)存儲。影像處理臺計算機6用于的數(shù)據(jù)管理主要是指病人資料管理、檢查方案管理、重建和隊列管理和文件管理。以上就是一種PET/CT的分布式軟件系統(tǒng)及設備的結構，其優(yōu)點是：該系統(tǒng)模塊劃分科學、合理、清晰，模塊獨立開發(fā)、重復利用性高，加快了軟件的開發(fā)進度，提高了軟件的可靠性，并且網(wǎng)絡通信穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸及時、高效。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。