床边移动DR图像归档管理方法的研究与探讨
引言
随着科学技术的飞速发展，医学诊断方法逐渐进入数字成像时代。图像已成为临床医学中信息传递和表达的不可或缺的元素。X射线技术（X-ray Radiography）、X射线计算机断层成像（X-ray Computed Tomography，X-CT）、磁共振成像技术（Magnetic Resonance Imaging，MRI）和放射性核素成像技术已逐步的被应用到医院医学成像系统中[1-3]。床边DR是为抢救危重病人及方便术后不能移动的患者，需要在床边进行移动式摄片，协助临床诊断而设计出的一种体积小且能灵活移动的X线摄片机，可适用于急诊室、重症室、手术室等处，对人体头部、胸腔、腰腹、四肢等多部位进行摄影的移动式诊断设备[4-5]。
重症加强护理病房（Intensive Care Unit，ICU）系一种集现代化医疗护理技术为一体的医疗组织管理形式的深切治疗病房，收治对象主要有急性、可逆性危及生命的脏器功能不全患者；可能发生病情变化的高危患者以及必须对生命指标进行连续严密监测和支持的患者。ICU患者的病情危重，床边X线摄像诊断是必不可少的诊断设备，有研究数据显示，ICU患者住院期间需进行床边X线摄像的占入院总人数的80%以上[6-8]。近年来，随着我院医疗水准的提高，我院重症医学科已经发展成为全科重症医学护理的综合性科室，ICU病房由三个科室组成，分别涵盖内科、外科以及心胸外科为特色的护理管理形式。然而，重症医学科发展的同时也为床边X线机摄像的管理提出了新的挑战，床边X线机摄像信息数据不同、工作量大、摄像部位多等已经成为床边DR摄像后期图像管理的重点和难点[9]。因此，本文旨在完成一种床边DR图像归档管理软件，以期为业内床边DR专职工程师提供一种简单、可靠、有效的管理手段。
1 技术背景
1.1 PACS基础
影像归档和通信系统（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）狭义上是指基于医学影像存储与通信系统，PACS在技术层面上实现了医学影像标准化，为医学影像后续管理提供了可能[2,8]。在现代医学领域中，习惯上将放射学信息系统（Radiology Information System，RIS）包含于PACS中，并以DICOM3.0国际标准设计，使用高性能、高质量的硬件平台实现医院不同部门、不同设备之间的高通量图像信息存储管理工具。其主要的功能任务是将医院日常产生的各种医学影像，包括MRI、CT、DR、部分超声等图像，通过DICOM3.0国际化标准接口，使用JPEG*标准压缩算法，将一幅幅医学影像图片存在PACS服务器上，当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用[10-11]。
1.2 图像获取
PACS使用浏览器/服务器（Brower/Server，B/S）结构，具有良好的通信兼容性，基于Internet/Intranet技术的网络结构可使床边DR影像自动化获取成为可能。自动化获取局域网/广域网服务器数据的方法有很多，比较常用的有基于XMLHTTPRequest对象法、Internet Explorer对象法、Query Tables对象法以及Web Browser对象法等[12]。其中XMLHTTPRequest为可扩展超文本传输请求，XMLHTTPRequest对象可以在不向服务器提交完整数据请求的情况下，实现局部数据的更新，当全部数据加载完毕后，客户端通过该对象向服务器请求数据，服务器端接受数据并处理后，向客户端反馈数据。客户端通过分析反馈数据最终获取服务器图像。本文使用Httpfox抓取https数据包信息并结合XMLHTTPRequest对象模拟http的GET和POST请求，配合JavaScript可以实现服务器数据在无刷新下的定时图像获取。
1.3 图像编码及图像后处理
ICU患者入院期间X线机摄影次数因患者住院时间、伤患部位、病情的不同而不同，这使得常规的单一或组合式检索手段难以适应图像编码的映射变化。为方便后续管理，本文将PACS抓取的影像数据进行图像编码并进行图像标注处理。图像编码是指用一组字符串（包括字母和数字）标识本地图像的过程，这组字符串称为图像编码或图像代码，编码过程遵循唯一性原则[13]。要遵循唯一性原则，关键是要区分患者的住院科室、床位信息、影像部位信息、住院号信息以及附加信息，图像编码图，见图1。
图1 图像编码图
DICOM文件由多个数据集组成。数据集表现了现实世界信息对象的相关属性，如病人姓名、性别、身高和体重等。本文提取数据集的数据元素组成图像编码并作为图像属性值，由数据元素标签（Tag）生成唯一性标识，并使用Graphics.DrawString对象方法将Tag绘制于图像信息显示区。
1.4 功能设置
系统重点在于实现移动床边X线机摄像的本地归档管理，系统主要包含图像自动抓取功能、多数据集元素分析功能、图像编码功能、Tag绘制功能、图像查询功能以及移动床边X线机摄像工作统计报表功能，系统功能设置，见图2。
图2 系统功能设置
2 功能实现
针对我院重症医学科室的设置及本人工作情况，本文设计床边X线机本地图像归档管理系统，具体包括图像获取、图像分析、Tag信息绘制、图像查询以及各类工作统计报表功能。
2.1 图象管理功能
图像管理功能是本系统的难点，技术流程包括PACS图像获取、DICOM3.0图像文件数据集的量化及分析、唯一性图像编码的制定、唯一性Tag编码信息绘制以及对图像组合查询功能。其中PACS图像获取为两种获取方式：① 对2017年10月1日之前的图像信息由我院信息处检索刻录至本地硬盘；② 对2017年10月2号之后的图像数据由XMLHTTPRequest对象通过模拟http单日单批次自动获取。唯一性图像编码的制定按照5段式15码编完成，其中部位码对应常见的摄像部位，包括头部、胸腔、腰腹、四肢及其他部位，摄片码对应单一患者多幅图像按照时间顺序的累加编码；查询功能可按照图像唯一性编码查询，也可模糊性查询。图像管理功能调试，见图3～5。
图3 图像导入功能调试
图4 图像编码功能
图5 图像查询功能
2.2 报表管理功能
报表管理功能是本文研究的重点，报表其实质是对图像的统计功能以及对重症医学科专职放射工程师工作量统计的具体表现，它是一种向直属领导汇报重症监护室摄像情况的统计数据。简单的说，报表是用表格、图表等格式来动态显示统计数据的手段，报表的种类很多，可以用公式表示为：“报表=多样的格式+动态的数据”[14]。
本文使用唯一性编码及摄像时间为依据，将图象管理功能所录入的图像唯一性编码进行解析，解析数据包括科室信息、床位信息、摄像部位信息、住院号信息以及摄像附加信息，并结合工作情况对摄像数、月平均摄像数、摄像部位、摄像量曲线、ICU1、ICU2、ICU3室及年度数据统计图表进行直方图、点线图、均数方差图、表格模板化处理，共形成近30种图表模板，主要报表统计功能调试，见图6～9。
3 结果与讨论
DR、CT、MRI以及单光子CT（SPECT）、正电子CT（PET）等医学成像技术的发展为医学诊断、临床治疗、医学研究提供了日益丰富、详细而精确的信息和医学图像资源[15-16]。而医学图像信息的数字化及其计算机处理从根本上改变了医学图像采集、显示、存储、传输和管理的手段。PACS涉及了包括计算机、通讯、文件储存、数据获取、显示、压缩、人工智能、标准化及系统集成的多项技术[17]。使用DICOM3.0标准化协议，解决了因不同厂家生产的影像设备的图像格式特异性，网络接口标准不一致等问题。目前PACS具有的优势主要有：应用范围不断扩大，目前PACS已扩展到所有的医学图像领域，如心脏病学、病理学、眼科学、皮肤病学等；可综合发挥所有影像设备的功能，包括从各种数字设备存取数据，建立影像中心，进行及时的多设备会诊等；可将输出设备集群使用，按照诊断要求输出各种符合诊断质量的图像；可利用网络技术在院内各科室和影像科室之间快速传送图像数据，为医院节省多余的开支；可高效率和高质量地进行诊断[18-19]。
我院重症监护室设置有专职放射技师，主要从事重症监护室床边X线机摄像工作，虽然PACS的出现可大大减少重症医学科专职放射技师的工作强度，但不同于放射、放疗等专技科室，重症监护室放射技师不仅要完成常规床边X线机摄像工作，同时还要完成设备的保养、多数据类型的统计、归档文件的整理等工作，因此，重症监护室医学图像的归档管理工作显得尤为重要。
图6 摄像数报表
图7 月均摄像数报表
图8 摄像部位报表
图9 年度报表
本文主要从重症监护室专职放射技师工作内容出发，设计了一套本地移动DR图像归档管理系统，该系统的图像来源可使用检索刻录方式，也可使用自主抓取，并对归档的图像进行唯一性编码标记，系统可根据唯一性编码进行本地图像组合式查询，对摄像数、月平均摄像数、摄像部位、摄像量曲线、ICU1、ICU2、ICU3室及年度数据进行多样式统计。2017年10月本地移动DR图像归档管理开始展开，本地归档数据近2.4万幅，其中检索刻录方式获取19600余幅，自主抓取3621幅，本地移动DR图像归档管理即可在一定程度上减轻重症监护室专职放射技师的工作强度，也可提高专职技师的劳动效率。同时本地移动DR图像归档管理系统仍存在一定的不足：首先，本地局域网端口开放较少，只有固定的端口可连接内网抓取图像数据；其次，不同于PACS图像归档，本文所提本地归档管理系统强调的是对图像的统计管理工作，而弱化医学图像后处理功能，若要查询质量较高的医学影像数据，PACS仍是主要选择的工具；最后，系统功能的设置及完善仍需相关人士进行指导，予以帮助。
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Research and Discussion on Bedside Mobile DR Image Archiving Management Method