基于PACS的结构化报告（SR）模块的设计与实现研究

摘要

影像诊断报告包含了大量反映病人疾病特征的医疗信息，然而，无论是传统的手写报告，还是通过直接键盘录入、使用录音磁带转录诊断报告或采用语音识别系统等计算机影像诊断报告系统生成的影像诊断报告，均使用自然语言，属叙述性或文本数据，是非结构化的，以自然语言文本的形式存在。自然语言的丰富多彩及多义性使得人们对其进行分析、研究、分类、总结和提取等十分困难，不利于科学数据分析、共享和质量评估管理，为此，需要将影像诊断报告的数据在某种程度上结构化和代码化。伴随着计算机技术、网络技术、通信技术以及现代医学数字成像设备的飞速发展，尤其是基于DICOM标准的PACS的广泛应用，为影像诊断报告科学化、规范化管理提供了较好的技术实现途径。DICOM结构化报告的提出，使PACS能够方便地管理原属不同系统的影像诊断报告和图像，解决传统的报告文本信息与图像、波形等分离的问题，同时也使得充分利用影像诊断报告信息成为可能。目前，DICOM结构化报告的开发与应用研究，已经逐渐成为国外学者研究的热点之一，而且，研究实践也表明，结构化报告的应用，减少了传统的自然语言报告语义模糊，增强了语义的精确、明晰以及临床文档的应用价值，并且报告中能够关联参考图像。然而，问题与挑战依然存在，包括结构化报告定制、编码数据库体系建设、关键图像注释、PACS与其它数据库数据交互等等。 一、课题研究主要内容 1、按照医院影像科工作流程、影像诊断报告书写习惯、阅读习惯及《医疗护理技术操作常规》(第四版)对影像诊断报告的要求，组织结构化报告的内容项目，按照DICOM标准定义的内容项目类型和关系类型，建立结构化报告的数据模型，并能够在图像模块区插入DICOM图像或者波形，或指定插入某一个感兴趣区。 2、使用相对独立的规范化、标准化编码数据库，包括按多轴分类的SNOMED编码数据库，按双轴分类的ACR编码数据库及ICD-10疾病编码数据库，对来源、类别及产生时间不同的结构化报告各内容项目使用代码进行定义，从而解决使用单一编码数据库不能适用于结构化报告所有功能模块的问题。 3、建立按解剖部位排列的带有关系的树型结构，并对树形结构终末节点疾病的内容项目进行编码定义，实现从结构化报告归档数据库中获取确诊病例的诊断信息资料，扩充结构化报告模块中教学系统知识库和报告模板库。 4、建立结构化报告模块影像教学资源库，包括按解剖关系排列，带有关系的树形结构终末节点疾病的影像征象、临床特点、鉴别诊断要点、病理特点及该疾病的典型图例及说明等。 5、基于PACS的DICOM结构化报告与医院信息系统(HIS)的数据交互。 6、系统模块的性能、安全性以及系统模块的开放性、可扩展性和可操作性设计。 成果 1、实现了基于PACS的DICOM结构化报告的基本功能。 根据《医疗护理操作》常规对影像诊断报告的要求，及影像科工作流程、报告阅读习惯，定制结构化报告的表达模式。将结构化诊断报告内容设计为六个录入区，分别是： (1)基本项目录入区：包括病人病案号、姓名、性别、年龄、检查项目、检查部位、检查方法、检查日期、申请科别及申请医师等。 (2)临床资料录入区，包括主诉、现病史、临床诊断、药物过敏史等； (3)影像征象录入区，录入影像征象描述，包括病变解剖部位、形态(大小、形状、密度或信号、边缘)、功能改变以及描述间的修饰词等； (4)诊断意见与建议录入区，录入影像诊断结论及进一步检查建议，通过结构化报告模块编码体系对影像诊断结论编码定义； (5)签名区，录入诊断医师、审核医师签名及诊断、审核时间； (6)图像区，通过对DICOM复合对象的引用，在诊断报告中直接插入DICOM图像或者波形，结构化诊断报告对图像的引用与DICOM标准完全兼容。 2、实现了报告数据的结构化录入 在定制的结构化报告模块用户界面，由影像诊断医生按结构化方式组织录入报告内容。 (1)报告的基本信息数据和临床资料数据主要源于医院信息系统(HIS)和符合DICOM标准的影像检查设备的工作列表(Worklist)，在载入病人DICOM图像并进行影像诊断报告时由系统自动载入，拟诊诊断符合ICD-10规范。 (2)影像征象内容主要源于影像征象模板。结构化报告模块内，按解剖部位建立系列影像征象模板库，并建立按解剖部位排列的带有关系的疾病树型结构索引，点击该“树型结构索引”的终末节点(即疾病名，以ICD-10编码定义)，则在报告征象编辑区载入该疾病预定义的征象模板内容，当存在多疾病征象时，支持多征象载入，课题组试验性研究应用SNOMED编码体系对部分颅内肿瘤的CT影像征象内容进行编码。在报告单窗体内，对所载入的影像征象内容还可进行编辑和修改。 (3)诊断意见数据的录入，诊断结论的内容使用ACR编码系统(或ICD-10编码系统)载入诊断结论并给出对应编码，同时进一步检查建议可从预定义的建议模块库中载入。 (4)报告参考图像区的内容源于检查病人的DICOM图像，由影像诊断医生在图像浏览区选择需要插入的DICOM图像或波形，即可在报告参考图像区建立与被选图像的引用关系，直接引用原始DICOM复合信息对象，模块最多可选择插入四幅参考图像。 (5)签名区数据的录入由系统自动载入影像诊断医生和审核医生的数字签名和报告提交日期。 (6)结构化报告模块的报告单窗体采用母板设计，结构化的报告单格式可根据需要由报告单母板自行定制，包括定制报告内的各内容项目在报告单上的位置、字体、字号、输入范围；增减报告单功能模块区的内容项目；绘制分隔线条并指定线条粗细等等。报告单模板定制好后，取名保存于系统报告单模板库，作为结构化报告(SR)显示或打印输出的报告单格式。 3、初步建立了结构化报告模块的编码体系 包括ICD-10疾病编码库、ACR编码数据库及SNOMED征象编码库，其中ICD-10、ACR编码用于对影像诊断结论编码，而SNOMED目前研究性用于对颅内肿瘤部分征象内容编码。ICD-10疾病编码库包括总编码表和常见疾病编码表，ACR编码库包含总编码表和简易ACR编码表。同时，提供了便利的检索策略，用于对疾病编码系统检索。 4、建立了基于结构化报告模块的CT、MRI多媒体影像教学系统 (1)建立了多媒体影像教学资源库 教学图像资料由胶片扫描仪、数码相机等录入，或直接从DICOM结构化报告模块提取。我们收集、编辑、标注了全身各部位CT轴位，MRIT1WI和T2WI轴位、冠状位、矢状位，标本正常轴位、冠状位、矢状位解剖图像，全身骨骼、神经系统大体解剖图像等构成正常解剖教学资料；同时也收集、编辑、注释了全身各部位经病理证实或符合临床诊断标准的常见疾病的CT、MRI图像资料，构成典型病例图像库。 (2)开发了基于结构化报告模块的影像教学资料管理程序 教学系统应用界面由结构化报告模块的主界面导入，教学资料按头颅、五官、颈部、胸部、腹部、盆腔、脊柱四肢等部位分类，按章、节、页分解表达，并确定从哪可进入本页；教学文字资料的影像征象内容，为结构化报告的征象模板，在报告时作为结构化数据载入。 (3)开发了方便的教学系统维护工具 通过系统工具，可以方便地对影像教学资料的内容授权维护，如添加、修改、补充“影像征象”、“病理”、“临床特点”、“鉴别诊断”等相关教学资料的内容；也可对“正常解剖图像”、疾病的“典型图例”及其注释进行添加或删减。 5、对结构化报告质量和效率进行了初步评估 比较了传统手写报告、计算机录入和结构化报告系统这三种报告方式的效率和质量，综合统计数据表明，结构化报告较手写、计算机录入具有更高的效率。三、主要创新点 l、按照医院影像科工作流程、影像诊断报告书写习惯、阅读习惯及《医疗护理技术操作常规》(第四版)对影像诊断报告的要求，定制结构化报告模块的用户界面，并按照DICOM标准定义的内容项目类型和关系类型，组织结构化报告的六个内容项目，建立结构化报告的数据模型。 2、在结构化报告模块内，建立了结构化报告模块的编码体系。包括ICD-10疾病编码库、ACR编码数据库及SNOMED征象编码库，其中ICD-10、ACR编码用于对影像诊断结论编码，而SNOMED目前研究性用于对颅内肿瘤部分征象内容编码。 3、建立了基于结构化报告模块的CT、MRI多媒体影像教学系统，包括建立多媒体影像教学资源库、基于结构化报告模块的影像教学资料管理程序及方便的教学系统维护工具。 4、应用了数据挖掘技术的理论和方法，实现从报告归档数据库中获取报告征象信息资料，扩充结构化报告模块中教学系统知识库和报告模板库。 四、下一步研究方向 对结构化报告的影像征象编码系统进一步深入研究，建立科学、规范的影像诊断编码体系；进一步扩展结构化报告模块的教学资源库内容，探索更方便的教学资源图像获取方法，尤其是便捷地获得DICOM结构化报告图像的方法。进一步深入研究数据挖掘技术在结构化报告领域的作用与意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章综述

第二章SR模块设计

第三章SR模块的实现

第四章结构化报告模块的分类编码体系

第五章结构化报告模块与医院HIS连接

第六章结构化报告模块与医学影像教学

第七章数据挖掘技术在(SR)中的初步应用

第八章结构化报告模块应用评估

参考文献

博士研究生期间发表论文、综述

附录

致谢

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