專利名稱：一種基于分布式pacs的遠(yuǎn)程會診方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式的圖像存檔和通信技術(shù)，具體涉及一種基于分布式PACS 的遠(yuǎn)程會診方法。
背景技術(shù)：
近十幾年來，隨著信息科學(xué)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的基于膠片的成像方式已經(jīng) 越來越不適應(yīng)當(dāng)前的需求，數(shù)字圖像正在逐步取代傳統(tǒng)的膠片而成為醫(yī)學(xué)圖像的信息載 體。原因可以歸結(jié)為(1)膠片的成像需要沖洗晾干，時間長效率低；(2)資料的查詢檢索速 度慢，膠片的傳遞需要大量時間，往往是手工傳遞；(3)異地醫(yī)生同時觀察一幅圖像(如遠(yuǎn) 程會診)的愿望不能實現(xiàn)；(4)硬拷貝膠片的不能進(jìn)行后處理(如窗寬/窗位的調(diào)節(jié))，因 而質(zhì)量達(dá)不到要求的膠片往往需要重拍，給病人造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；(5)為了解決膠片變質(zhì)和 丟失的問題，必須花費(fèi)大量的人力、物力來維護(hù)這些膠片，隨著膠片數(shù)量的增加，維護(hù)費(fèi)用 也會增加，這些問題在處理醫(yī)學(xué)圖像時變得尤為重要。PACS (Picture Archiving and Communication Systems)全稱為醫(yī)學(xué)圖像存檔和 通信系統(tǒng)，是近年來隨著數(shù)字成像技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的， 旨在全面解決醫(yī)學(xué)圖像的獲取、顯示、存儲和管理的綜合系統(tǒng)。它是指將醫(yī)院內(nèi)的各類X 光、CT、MRI以及超聲等醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字化后，輸入到計算機(jī)進(jìn)行分類歸檔存儲，并通過計算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速傳輸，使醫(yī)院內(nèi)有關(guān)科室和部門能夠進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像信息的共享；在顯示過程 中，使圖像以高質(zhì)量的方式并輔以后處理的技術(shù)手段呈現(xiàn)給終端用戶；同時，通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò) 的傳輸進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，使得醫(yī)學(xué)圖像信息得到最大程度的利用。所以它是全面解決醫(yī) 學(xué)圖像的處理、存檔、復(fù)制、分析、比較以及資源共亨、遠(yuǎn)程傳輸、異地會診等功能的綜合系 統(tǒng)。由此可見，發(fā)展PACS的最終目的就是有效地提高醫(yī)學(xué)圖像診斷的精確度和工作效率。 另外，由于采取了高科技的數(shù)字存儲設(shè)備來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片存儲方式，從而極大地提高了 圖像查詢檢索速度，降低了人工勞動和成本。這為醫(yī)學(xué)圖像的處理提供了優(yōu)質(zhì)的方法。隨著數(shù)字電視成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠?，機(jī)頂盒的研究一直是熱門研究問 題。機(jī)頂盒一開始就面向家庭應(yīng)用，具有友好的應(yīng)用界面，將可能部分替代PC，具有家庭娛 樂、學(xué)習(xí)、辦公及小區(qū)管理等功能，甚至可以作為家庭網(wǎng)關(guān)。數(shù)字機(jī)頂盒不僅是用戶終端， 還是網(wǎng)絡(luò)終端，它能使模擬電視機(jī)從被動接收模擬電視轉(zhuǎn)向交互式數(shù)字電視(如視頻點(diǎn)播 等)，并能接入因特網(wǎng)，使用戶享受電視、數(shù)據(jù)、語言等全方位的信息服務(wù)。伴隨的數(shù)字電視 的普及，數(shù)字家庭的概念不斷深入民心，如何能基于自己的數(shù)字機(jī)頂盒讓內(nèi)容開發(fā)商快捷 有效地開發(fā)出多種多樣的互動頻點(diǎn)服務(wù)，成為機(jī)頂盒生產(chǎn)設(shè)計廠家急需解決的問題。例如 遠(yuǎn)程醫(yī)療，遠(yuǎn)程會診咨詢是一種現(xiàn)實需求，無處不在無時不在的醫(yī)療和保健成為提高人們 生活水平的一個新的重要指標(biāo)，在過去相當(dāng)長的時間里技術(shù)、成本、信息的共享機(jī)制和人們 的傳統(tǒng)觀念極大的制約了遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展。在對此方法的研究和實踐過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)數(shù)字電視的多功能化已 經(jīng)成為一種趨勢，將分布式的PACS系統(tǒng)集成到機(jī)頂盒，通過數(shù)字電視將為用戶提供遠(yuǎn)程會
3診，遠(yuǎn)程掛號，互動咨詢等功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，能夠使用戶通過數(shù)字電視實 現(xiàn)遠(yuǎn)程實時會診、遠(yuǎn)程掛號、互動咨詢等功能。本發(fā)明提供一種基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，具體流程包括步驟⑴圖像 數(shù)據(jù)的壓縮，(2)醫(yī)院接口連接和專家的選擇，(3)圖像的傳輸，(4)遠(yuǎn)程會診。上述技術(shù)方案可以看出，由于本發(fā)明實施例采用分布式PACS系統(tǒng)，因此可以快 速、方便地將膠片圖像發(fā)至掛號專家進(jìn)行讀片與會診，同時也可以開展多專家會診，克服了 時間和地域上的限制，使用戶得到及時的診斷。同時由于采用基于DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像與通信標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)的分布式PACS技術(shù)， 使得圖像便于傳遞和交流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的DPACS系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2是分布式PACS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程醫(yī)療實現(xiàn)的功能圖；圖3是基于DPACS的遠(yuǎn)程會診流程圖；圖4是數(shù)據(jù)擴(kuò)展示意圖，其中a為直接數(shù)據(jù)擴(kuò)展，b為周期對稱擴(kuò)展；圖5是二維5/3濾波器樹結(jié)構(gòu)圖；圖6是提升小波步驟示意圖；圖7是通信流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)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(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實施例提供一種基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，能夠快速、方便地將膠 片圖像發(fā)至掛號專家進(jìn)行讀片與會診，同時也可以開展多專家會診，克服了時間和地域上 的限制，使用戶得到及時的診斷，并且能夠使圖像便于傳遞和交流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。如圖1所示，本發(fā)明在遠(yuǎn)程醫(yī)療中的應(yīng)用是非常重要和有意義的。通過本發(fā)明可 以實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療中的遠(yuǎn)程會診、遠(yuǎn)程掛號、互動咨詢、醫(yī)療百科等等功能。如圖2所示。下 面對遠(yuǎn)程會診進(jìn)行詳細(xì)說明。其中遠(yuǎn)程會診的具體流程如圖3所示，包括步驟⑴圖像數(shù)據(jù)的壓縮，(2)醫(yī)院接 口連接和專家的選擇，(3)圖像的傳輸，(4)遠(yuǎn)程會診。
每個步驟具體如下步驟(1)通過小波變換實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的壓縮 邊界信號的擴(kuò)展為了取得完美的重建效果，在進(jìn)行小波變換之前需要對信號進(jìn)行周期對稱擴(kuò)展。 假設(shè)信號χ的第一個采樣點(diǎn)和最后一個采樣點(diǎn)分別是io和，分別以io和為中心采 取周期對稱擴(kuò)展，根據(jù)采樣點(diǎn)io和處索引號的奇偶性對左右邊緣進(jìn)行不同長度的擴(kuò)展， 如io的索引號為奇數(shù)則左邊緣擴(kuò)展一個采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的索引號為奇數(shù)則右邊緣擴(kuò)展 兩個采樣點(diǎn)(如圖4信號的第一個采樣點(diǎn)值為X(I)，最后一個采樣點(diǎn)值為X(7))，這種數(shù)據(jù) 擴(kuò)展能夠提供數(shù)量最小的并且足夠的擴(kuò)展采樣點(diǎn)，它區(qū)別于傳統(tǒng)的直接擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)是可以 減少運(yùn)算量以及對內(nèi)存的需求，獲得最佳的壓縮效果。 圖像的二維小波變化由于醫(yī)學(xué)圖像的質(zhì)量要求較高，從壓縮數(shù)據(jù)可以進(jìn)行無損的圖像重建，我們采用 了 LeGall 5/3濾波器來對圖像進(jìn)行分解、合成，LeGall濾波器分為低通濾波器Htl和高通濾 波器H1(式a，b)。從行和列對圖像先后用Hc^PH1，進(jìn)行濾波，從而將圖像分成四個子帶低 頻子帶LL、行高頻列低頻子帶HL、行低頻列高頻子帶LH和高頻子帶HH，對低頻子帶LL進(jìn)行 下一級小波變換，這個過程一直迭代到對圖像完全的分解，濾波器樹結(jié)構(gòu)如圖5，χ為圖像， Y為二維小波變換輸出。H0(Z) = (-1+2Z_1+6Z_2+2Z_3-Z-4) /8 (a)H1 (Z) = (1-2Z_1+Z_2)/2(b)· LeGal 15/3小波提升算法圖像的二維小波變換是由行和列的兩次小波變換組成，因此本文以一維小波為 例，按照分解、預(yù)測和更新三個步驟來提升小波(如圖6)。首先按索引號的奇偶性將擴(kuò)展的數(shù)據(jù)Xrart (η)分解為Xrait (2η)和Xrait (2η+1)兩組， 根據(jù)5/3濾波器推導(dǎo)出預(yù)測和更新算法。由5/3濾波器經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r移得到分解、合成的 濾波器系
ΓπxPXt+ xPYl+ 2)y(2n + \) = xext(2n + \)-[^--^-1數(shù)。經(jīng)過高通分解濾波器，分解后高頻分量由于進(jìn)行整數(shù)到整數(shù)的無損壓縮，上式中括號表示取不大于中括號中值的最大整 數(shù)，這個式子用圖6中的預(yù)測結(jié)構(gòu)來表示，代表小波變換的預(yù)測算法。經(jīng)過低通分解濾波器，分解后低頻分量
Γ /O 、^ 、 Γγ(2η-\) + γ(2η + \) + 2 y(2n) = xext(2n) + \—-----1上式為對低通小波進(jìn)行提升后的更新算法，由圖6中的更新部分表示。以上推導(dǎo)了一維5/3小波的提升算法，對于二維圖像，分別對行和列單獨(dú)進(jìn)行一 維小波變換。對于重建圖像過程中的小波變換，提升算法的推導(dǎo)原理同圖像分解過程中的小波 變換，其結(jié)果為,(2.) = ^ (2 ) -++ +
盡管采用高壓縮比的提升小波的壓縮方法使圖像質(zhì)量有所下降，但在相同壓縮比 時，其圖像偽影仍少于JPEG壓縮的圖像。這樣，在壓縮比為20 1或更高時，實際的影像 質(zhì)量得到了保證。步驟(2)醫(yī)院接口的連接和專家選擇使用瀏覽器訪問某個醫(yī)院的頁面，并通過查找醫(yī)院相關(guān)信息選擇會診的專家。步驟(3)圖像的傳輸在圖像傳輸之前必須使圖像轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的DICOM格式以適合用于遠(yuǎn)程傳輸?shù)母?式。有許多辦法可以將專用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成可以用來遠(yuǎn)程傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)格式。一個較為常用 的方法只是將硬拷貝圖像通過激光或CCD數(shù)字儀轉(zhuǎn)換成數(shù)字化格式。盡管這種方法不算 太科學(xué)，但仍可以解決許多問題。另一個解決方法是用圖像捕獲器將終端上的圖像輸出轉(zhuǎn) 換成數(shù)字格式。另外也可以用一種專用計算機(jī)，稱做協(xié)議轉(zhuǎn)換器，將專有圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 DICOM格式。不同的傳輸方式有不同的帶寬，其中有傳統(tǒng)的電話線撥號(9.6_28.8Kb/s)，數(shù) 字交換機(jī)(56Kb/s)，幀中繼方式(Tl方式)，綜合服務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN(128Kb/s)，中繼線方式 (1. 544Mb/s)，DS-3 (44. 736Mb/s)和異步傳輸模式 ATM ( —般為 155Mb/s)。雖然 ATM 速度非 常快，但成本較高。Tl和ISDN網(wǎng)線可隨意布置，但對小型遠(yuǎn)程系統(tǒng)仍較昂貴。許多遠(yuǎn)程系統(tǒng) 可能只需要傳統(tǒng)的電話線，再配以高速M(fèi)0DEM(28或56Kb/s)即可傳送壓縮比至少為10 1 的圖像。最終，傳輸線路的選擇仍取決用戶的需求，傳送的信息容量，信息類型，周轉(zhuǎn)時間和 預(yù)期的最大工作量。如果所有圖像必須在較短時間內(nèi)發(fā)送，就需要較高的帶寬。數(shù)字影像的傳輸需要有傳輸設(shè)備。傳輸設(shè)備依賴所使用的傳輸方式。傳統(tǒng)的電話 線方式需要一個modem，ISDN方式需要一個終端適配器，Tl方式則需要一個通道服務(wù)器。步驟⑷實時會診實時會診是一個可視通信的實現(xiàn)過程。與網(wǎng)絡(luò)攝像頭的通信模塊支持rtp、rtsp、 rtcp等協(xié)議。機(jī)頂盒通過這些協(xié)議獲取遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中的攝像頭的圖像、音頻數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn) 程通訊終端點(diǎn)對點(diǎn)的可視通信服務(wù)。實時流協(xié)議RTSP是IETF提出的協(xié)議。它以C/S模式工作，多媒體播放控制協(xié)議， 主要用來使用戶在播放流媒體時可以像操作本地的影碟機(jī)一樣進(jìn)行控制，即可以對流媒體 進(jìn)行暫停，繼續(xù)、后退和前進(jìn)等控制。而它本身并不傳輸數(shù)據(jù)，RTSP作用相當(dāng)于流媒體服務(wù) 器的遠(yuǎn)程控制。傳輸數(shù)據(jù)可以通過傳輸層的TCP，UDP協(xié)議，RTSP也提供了基于RTP傳輸機(jī) 制的一些有效的方法。實時傳輸協(xié)議RTP是IETF提出的標(biāo)準(zhǔn)，用來為IP網(wǎng)上的語音、圖像、傳真等多種 需要實時傳輸?shù)亩嗝襟w數(shù)據(jù)提供端到端的實時傳輸服務(wù)。RTP為Internet上端到端的實時 傳輸提供時間信息和流同步，但并不保證服務(wù)質(zhì)量，服務(wù)質(zhì)量由RTCP來提供。RTCP為其服務(wù)質(zhì)量提供保證對服務(wù)質(zhì)量的監(jiān)視與反饋、媒體間的同步，以及多 播組中成員的標(biāo)識。在RTP會話期間，各參與者周期性地傳送RTCP包。RTCP包中含有已發(fā) 送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計資料，因此，各參與者可以利用這些信息動 態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類型。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開銷使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實時數(shù)據(jù)。通信模塊，接收遠(yuǎn)程攝像頭的數(shù)據(jù)，機(jī)頂盒的播放模塊，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼播 放。播放模塊和通信模塊整體的工作流程如圖7所示。需要說明的是，上述裝置和系統(tǒng)內(nèi)的各單元之間的信息交互、執(zhí)行過程等內(nèi)容，由 于與本發(fā)明方法實施例基于同一構(gòu)思，具體內(nèi)容可參見本發(fā)明方法實施例中的敘述，此處 不再贅述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，存 儲介質(zhì)可以包括只讀存儲器(ROM，Read Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。以上對本發(fā)明實施例所提供的基于分布式PACS的遠(yuǎn)程醫(yī)療方法，進(jìn)行了詳細(xì)介 紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只 是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依則本發(fā) 明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理 解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，其特征在于，包括以下步驟(1)圖像數(shù)據(jù)的壓縮，(2)醫(yī)院接口連接和專家的選擇，(3)圖像的傳輸，(4)遠(yuǎn)程會診。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，其特征在于，步驟(1)中 是通過小波變換實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的壓縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，其特征在于，步驟(2)中 是使用瀏覽器訪問某個醫(yī)院的頁面，并通過查找醫(yī)院相關(guān)信息選擇會診的專家。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，其特征在于，步驟(3)中 在圖像傳輸之前必須使圖像轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的DICOM格式以適合用于遠(yuǎn)程傳輸?shù)母袷健?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法，其特征在于，步驟(4)中 實時會診是一個可視通信的實現(xiàn)過程；網(wǎng)絡(luò)攝像頭的通信模塊支持rtp、rtsp、rtcp協(xié)議； 機(jī)頂盒通過上述協(xié)議獲取遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)中的攝像頭的圖像、音頻數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊終端 點(diǎn)對點(diǎn)的可視通信服務(wù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于分布式PACS的遠(yuǎn)程會診方法。具體流程包括步驟(1)圖像數(shù)據(jù)的壓縮，(2)醫(yī)院接口連接和專家的選擇，(3)圖像的傳輸，(4)遠(yuǎn)程會診。通過該方法可以快速、方便地將膠片圖像發(fā)至掛號專家進(jìn)行讀片與會診，同時也可以開展多專家會診，克服了時間和地域上的限制，使用戶得到及時的診斷。同時由于采用基于DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像與通信標(biāo)準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)的分布式PACS技術(shù)，使得圖像便于傳遞和交流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
文檔編號H04N7/18GK101887491SQ201010215048
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者徐陽群, 李峰, 羅笑南, 蔡瓊 申請人:中山大學(xué)