一種基于網(wǎng)絡自適應醫(yī)學圖像傳輸顯示方法
【專利說明】
[技術領域]
[0001]本發(fā)明涉及信息通訊、計算機及醫(yī)療技術領域，特別是關于醫(yī)院現(xiàn)有的醫(yī)學影像存儲與歸檔系統(tǒng)(簡稱PACS)、放射信息系統(tǒng)(簡稱RIS)、醫(yī)院信息管理系統(tǒng)(簡稱HIS)的基于網(wǎng)絡自適應醫(yī)學圖像傳輸顯示方法。
[【背景技術】]
[0002]目前醫(yī)療影像信息化水平快速發(fā)展，尤其是遠程醫(yī)療、移動醫(yī)療的開展，基于數(shù)字醫(yī)療信息的醫(yī)療診治活動已超出局域網(wǎng)環(huán)境下的醫(yī)院內(nèi)部范圍，擴展到無線網(wǎng)絡和廣域網(wǎng)應用環(huán)境下的醫(yī)院間、地區(qū)間的區(qū)域協(xié)同醫(yī)療范圍，醫(yī)學圖像傳輸顯示系統(tǒng)應用平臺擴展到基于1S、Android、Windows Phone等移動操作系統(tǒng)的各種智能移動應用平臺。同時現(xiàn)代醫(yī)學影像技術的快速發(fā)展，臨床醫(yī)療影像檢查設備的掃描精度，掃描速度越來越高，每次檢查產(chǎn)生的影像數(shù)據(jù)量越來越大，使得醫(yī)學圖像的存儲、傳輸、顯示處理等應用對網(wǎng)絡帶寬資源需求迅速增加。傳統(tǒng)基于工作站的醫(yī)療影像處理系統(tǒng)通常采用把圖像從服務器載入到本地存儲再進行顯示處理的應用模式逐漸受到限制，已不能滿足當前醫(yī)療影像信息化發(fā)展的需求。如何在有限網(wǎng)絡帶寬資源條件下，實現(xiàn)醫(yī)學圖像的實時快速查詢/提取(傳輸、顯示)，成為滿足醫(yī)院影像信息系統(tǒng)進一步發(fā)展而需要解決的關鍵技術難點。
[0003]針對上述技術難點，目前廣泛采取的技術方案有兩種，一種是基于目前的工作站應用模式，對圖像采取壓縮處理，減少圖像冗余數(shù)據(jù)量，提高網(wǎng)絡傳輸速度，但是由于臨床醫(yī)療對醫(yī)學影像診斷的準確性的高要求，對圖像壓縮率有嚴格限制，同時對圖像解壓縮的運算量對運算能力有限的智能移動平臺造成巨大壓力，此方案提高空間有限。第二種采用云計算模式在服務器中心端進行圖像處理模式，顯示客戶端為僅顯示處理結(jié)果的瘦客戶端模式，在此種模式中由于服務器與顯示客戶端之間只傳輸顯示處理結(jié)果，對網(wǎng)絡的負載壓力和對客戶端的處理能力要求降低，但是根據(jù)醫(yī)學圖像處理的特點，客戶端與服務器端的操作交互非常頻繁，在用戶應用高峰期高分辨率、大容量的醫(yī)學圖像處理需求對服務器的負載壓力巨大。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的是為了克服上述的已有技術的不足，設計出一種在有線、無線網(wǎng)絡環(huán)境下，能夠有效地利用網(wǎng)絡帶寬資源，使高分辨率醫(yī)學圖像能夠在帶寬受限的網(wǎng)絡和各種操作平臺下實時、快速和高效地傳輸與顯示的基于網(wǎng)絡自適應醫(yī)學圖像傳輸顯示技術。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，設計一種基于網(wǎng)絡自適應醫(yī)學圖像傳輸顯示方法，包括中心管理服務器、圖像中心處理服務器和圖像顯示處理客戶端，所述的中心管理服務器、圖像中心處理服務器和圖像顯示處理客戶端構(gòu)成三層圖像分布式處理工作架構(gòu)，在此處理架構(gòu)下，根據(jù)網(wǎng)絡帶寬資源、運算能力、圖像類型、處理需求的不同，圖像處理采用在圖像中心處理服務器處理和在圖像顯示處理客戶端處理的混合處理機制，所述的混合處理機制核心方法如下:
[0006]a.所述的混合處理機制根據(jù)網(wǎng)絡帶寬資源、客戶端運算能力以及圖像數(shù)據(jù)特點、處理需求的不同，將圖像顯示處理系統(tǒng)圖像處理功能自適應調(diào)度，選擇最優(yōu)化的圖像顯示處理模式，平衡利用網(wǎng)絡帶寬資源、圖像中心處理服務器和顯示顯示客戶端圖像處理資源；
[0007]b.所述的混合處理機制系統(tǒng)性能閾值要求包括首幅醫(yī)學圖像的傳輸顯示時間應小于2秒鐘，單幅圖像典型處理即窗寬窗位處理的時間應小于100毫秒，所述的混合處理機制采用參數(shù)ST代表影像檢查的首幅圖像傳輸時間，采用參數(shù)PT代表單幅圖像典型處理時間，采用參數(shù)S代表單幅醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)量，采用參數(shù)SA代表醫(yī)學圖像檢查數(shù)據(jù)總量；采用參數(shù)C作為圖像顯示處理客戶端3的圖像處理運算能力標志，使用參數(shù)B標志圖像中心處理服務器2與圖像顯示處理客戶端3之間網(wǎng)絡帶寬資源，上述參數(shù)中ST，S，B的關系為:ST =S/B ;上述參數(shù)中S，PT，C的關系為:PT = S/C，基于上述變量關系，如果ST小于2秒并且PT小于100毫秒，則采用在客戶端圖像處理模式，否則采用在服務器端處理模式；
[0008]c.所述的混合處理機制廣域網(wǎng)環(huán)境下，針對醫(yī)學圖像檢查數(shù)據(jù)總量SA對網(wǎng)絡資源的負載壓力，優(yōu)先選擇在服務器端圖像處理模式，對高分辨率醫(yī)學圖像，如果所述的圖像顯示處理客戶端運算能力C大于上述處理能力閾值，根據(jù)圖像壓縮模式采用JPEG2000/JPIP協(xié)議，依據(jù)醫(yī)學圖像內(nèi)容，采用分辨率漸顯、質(zhì)量漸顯、空間的隨機訪問和分量的隨機訪問及其他漸進顯示模式、傳輸顯示模式，采用圖像顯示處理客戶端進行圖像處理；
[0009]d.所述的混合處理機制對于數(shù)據(jù)量、運算量較大斷層系列圖像的三維處理，采用在所述的圖像中心處理服務器端處理的模式。
[0010]所述的中心管理服務器用于圖像中心處理服務器注冊管理、醫(yī)生用戶賬戶權(quán)限管理、圖像顯示配置信息集中管理；所述的圖像中心處理服務器用于提供醫(yī)學圖像的集中處理服務，包括圖像處理模塊、圖像查詢提取模塊、分布式緩存管理模塊、服務器性能監(jiān)控模塊；所述的圖像顯示處理客戶端包括圖像通信模塊、緩存管理模塊、圖像處理模塊、圖像顯示模塊、圖像控制界面模塊、病人列表模塊。
[0011]所述的具體方法如下:
[0012]a.用戶登錄流程:用戶使用所述的圖像中心處理服務器登錄到所述的圖像顯示處理客戶端，用戶權(quán)限認證通過所述的圖像顯示處理客戶端到所述的中心管理服務器，醫(yī)生用戶賬戶權(quán)限管理模塊認證，并到所述的中心管理服務器圖像顯示配置信息集中管理模塊，獲得與該用戶相關的顯示處理配置信息；
[0013]b.圖像查詢流程:在所述的圖像顯示處理客戶端輸入并提交查詢條件到所述的圖像中心處理服務器，所述的圖像中心處理服務器根據(jù)用戶權(quán)限通過圖像查詢提取模塊到醫(yī)院PACS系統(tǒng)查詢圖像信息，并以檢查列表的形式返回給所述的圖像顯示處理客戶端，以供用戶選擇；
[0014]c.圖像提取流程:所述的圖像中心處理服務器根據(jù)用戶通過所述的圖像顯示處理客戶端選擇結(jié)果，通過圖像查詢提取模塊到PACS系統(tǒng)提取所要顯示處理的圖像，并把預處理后的圖像信息存儲到圖像中心處理服務器分布式緩存管理模塊，同時把圖像的索引信息、參數(shù)信息返回給所述的圖像顯示處理客戶端；
[0015]圖像處理流程:所述的圖像顯示處理客戶端收到所述的圖像中心處理服務器返回的圖像的索引信息、參數(shù)信息之后，同時根據(jù)管理配置、網(wǎng)絡帶寬，所述的請求圖像顯示處理客戶端處理能力，圖像種類(例如CT/MR等斷層系列圖像，DR數(shù)字X線成像、多幀動態(tài)圖像等)，圖像顯示處理的模式(二維、三維圖像處理)、所述的圖像中心處理服務器性能自適應的決定圖像在圖像中心處理服務器處理還是在圖像顯示處理客戶端處理，以及圖像壓縮方式(JPEG，JPEG2000)，所述的圖像顯示處理客戶端根據(jù)圖像處理模式，載入不同的處理模塊，采用C++、Flash AS3和HTML5，對圖像進行處理操作，如果圖像在圖像顯示處理客戶端處理，則向所述的圖像中心處理服務器提取圖像原始數(shù)據(jù)，并保存在客戶端的內(nèi)存緩存模塊，如果圖像在所述的圖像中心處理服務器端處理，圖像顯示處理客戶端把圖像處理參數(shù)(如Window Level，圖像偏移量origin，放大倍數(shù)Zoom等參數(shù))提交到圖像中心處理服務器端，圖像中心處理服務器端圖像處理模塊從分布式緩存管理模塊提取圖像數(shù)據(jù)，并根據(jù)圖像顯示處理客戶端提交的參數(shù)處理圖像，處理結(jié)果返回給客戶端。
[0016]所述的三層圖像分布式處理工作架構(gòu)包括一個中心管理服務器管理控制節(jié)點，多個圖像中心處理服務器、和多個圖像顯示處理客戶端三部分，圖像中心處理服務器與醫(yī)院PACS系統(tǒng)連接，用于查詢提取醫(yī)學圖像進行處理，各部分間信息交換采用Web Service或基于TCP/IP、DICOM協(xié)議的通信實現(xiàn)。
[0017]本發(fā)明與已有技術相比，具有實質(zhì)性突破:
[0018](I)本發(fā)明所設計的基于中心管理服務器、圖像中心處理服務器和圖像顯示處理客戶端三層圖像分布式處理機制，采用在圖像中心處理服務器與顯示客戶端圖像處理混合處理架構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡帶寬資源、客戶端運算能力以及圖像種類、處理需求等因素的不同，將圖像顯示處理系統(tǒng)圖像處理功能自適應調(diào)度，選擇最優(yōu)化的圖像顯示處理模式，平衡利用網(wǎng)絡帶寬資源、圖像中心處理服務器和顯示客戶端圖像處理資源，實現(xiàn)在帶寬受限的網(wǎng)絡環(huán)境和各種操作平臺下醫(yī)學圖像的實時快速傳輸、處理、顯示；
[0019](2)在本發(fā)明所設計的上述處理機制下，本發(fā)明針對醫(yī)學