医学影像远程实时后处理方法研究

摘要

医学成像模式多样，数据内容丰富，极大地丰富了医生的诊断手段，提高了诊断的效率与准确性。同时，随着生活水平的提高，人们对优质医疗影像诊断的需求不断增加。但医学影像设备价格昂贵，相关医疗资源分配不均匀，不是所有人都能享受优质的医学影像诊断服务。而医疗机构之间存在数据交换壁垒，导致病人在不同医院就诊时会重复检查，增加就诊成本以及辐射伤害。借助远程渲染技术，产生了基于影像的远程医疗、在线问诊等医疗模式，为优化医疗资源配置提供了新的途径，为上述问题提供新的解决思路。
　　本文研究医学影像远程实时后处理的关键技术，设计并实现了支持客户端/服务器（Client/Server，C/S）和浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）两种模式的医学影像远程实时后处理框架和通信协议，并对其进行验证和实际应用。具体内容如下：
　　设计医学影像远程实时后处理架构。该架构支持多种方式接入医院现有影像数据，采用远程渲染实现医学影像实时后处理，支持C/S和B/S两种模式访问医学影像。针对互联网应用多用户并发的特点，该架构采用去耦合设计，实现负载均衡和系统的自由扩展；针对无线网络环境，对渲染参数采用自反馈调节机制，提高交互体验。对遵循该架构的应用系统进行性能评估，测试了渲染算法、网络环境、渲染分辨率以及图像质量因子对于远程渲染性能的影响和系统的鲁棒性。
　　设计医学影像远程实时后处理通信协议（Post-processing Protocol for Medical Image，PPMI），定义了PPMI协议的语法、语义以及时序。该协议定义了C/S模式下对DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）影像及其聚合对象的操作指令，提供验证机制和容错机制，并支持用户自定义扩展。遵循该协议的医学影像远程实时后处理系统，支持在移动客户端上对不同成像模式、不同像素格式的医学影像进行远程实时的后处理操作。
　　扩展DICOM网络访问接入（Web Access to DICOM Persistent Object，WADO）协议，提供DICOM聚合对象的Web访问接入机制，支持在线的医学影像实时后处理。通过PPMI协议与WADO-E协议的结合，可在Web客户端、移动客户端以及桌面客户端中访问医学影像后处理服务。
　　将医学影像远程实时后处理架构、PPMI以及 WADO-E协议结合，分析该技术在移动医疗、区域医疗以及远程医疗中的应用场景以及应用模式，并提供实际应用案例。该案例中的应用系统可实现与医院信息系统的数据交换、并接入业务流程，提供医学影像实时后处理服务。
　　医学影像的跨院访问、医务人员在线交流以及医患在线问诊等应用需求逐步增加，医学影像的远程访问越来越频繁，迫切需要网络中共享医学影像并进行实时处理。本文的工作为该应用需求提供了一种可行的解决思路。

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1 绪论

1.1 背景

1.2 医学影像的管理

1.3 医学影像共享

1.4 医学影像的后处理

1.5 在线医学影像后处理

1.6 医学影像信息学工具

1.7 本文研究内容

2 医学影像远程实时后处理架构

2.1 引言

2.2 方法设计

2.3 实现与结果

2.4 小结

3 医学影像远程实时后处理协议体系

3.1 引言

3.2 协议设计

3.3 实现与结果

3.4 小结

4 医学影像远程实时后处理方法的应用

4.1 引言

4.2 应用场景

4.3 小结

5 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表的论文和软件

附录2 英文缩写词列表

附录3 PPMI协议XML Schema文件