床邊移動DR圖像歸檔管理方法的研究與探討

朱俊林

南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院） 重癥醫學科，江蘇 南京 210006

引言

隨著科學技術的飛速發展，醫學診斷方法逐漸進入數字成像時代。圖像已成為臨床醫學中信息傳遞和表達的不可或缺的元素。X射線技術（X-ray Radiography）、X射線計算機斷層成像（X-ray Computed Tomography，X-CT）、磁共振成像技術（Magnetic Resonance Imaging，MRI）和放射性核素成像技術已逐步的被應用到醫院醫學成像系統中[1-3]。床邊DR是為搶救危重病人及方便術后不能移動的患者，需要在床邊進行移動式攝片，協助臨床診斷而設計出的一種體積小且能靈活移動的X線攝片機，可適用于急診室、重癥室、手術室等處，對人體頭部、胸腔、腰腹、四肢等多部位進行攝影的移動式診斷設備[4-5]。

重癥加強護理病房（Intensive Care Unit，ICU）系一種集現代化醫療護理技術為一體的醫療組織管理形式的深切治療病房，收治對象主要有急性、可逆性危及生命的臟器功能不全患者；可能發生病情變化的高危患者以及必須對生命指標進行連續嚴密監測和支持的患者。ICU患者的病情危重，床邊X線攝像診斷是必不可少的診斷設備，有研究數據顯示，ICU患者住院期間需進行床邊X線攝像的占入院總人數的80%以上[6-8]。近年來，隨著我院醫療水準的提高，我院重癥醫學科已經發展成為全科重癥醫學護理的綜合性科室，ICU病房由三個科室組成，分別涵蓋內科、外科以及心胸外科為特色的護理管理形式。然而，重癥醫學科發展的同時也為床邊X線機攝像的管理提出了新的挑戰，床邊X線機攝像信息數據不同、工作量大、攝像部位多等已經成為床邊DR攝像后期圖像管理的重點和難點[9]。因此，本文旨在完成一種床邊DR圖像歸檔管理軟件，以期為業內床邊DR專職工程師提供一種簡單、可靠、有效的管理手段。

1 技術背景

1.1 PACS基礎

影像歸檔和通信系統（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）狹義上是指基于醫學影像存儲與通信系統，PACS在技術層面上實現了醫學影像標準化，為醫學影像后續管理提供了可能[2,8]。在現代醫學領域中，習慣上將放射學信息系統（Radiology Information System，RIS）包含于PACS中，并以DICOM3.0國際標準設計，使用高性能、高質量的硬件平臺實現醫院不同部門、不同設備之間的高通量圖像信息存儲管理工具。其主要的功能任務是將醫院日常產生的各種醫學影像，包括MRI、CT、DR、部分超聲等圖像，通過DICOM3.0國際化標準接口，使用JPEG*標準壓縮算法，將一幅幅醫學影像圖片存在PACS服務器上，當需要的時候在一定的授權下能夠很快的調回使用[10-11]。

1.2 圖像獲取

PACS使用瀏覽器/服務器（Brower/Server，B/S）結構，具有良好的通信兼容性，基于Internet/Intranet技術的網絡結構可使床邊DR影像自動化獲取成為可能。自動化獲取局域網/廣域網服務器數據的方法有很多，比較常用的有基于XMLHTTPRequest對象法、Internet Explorer對象法、Query Tables對象法以及Web Browser對象法等[12]。其中XMLHTTPRequest為可擴展超文本傳輸請求，XMLHTTPRequest對象可以在不向服務器提交完整數據請求的情況下，實現局部數據的更新，當全部數據加載完畢后，客戶端通過該對象向服務器請求數據，服務器端接受數據并處理后，向客戶端反饋數據。客戶端通過分析反饋數據最終獲取服務器圖像。本文使用Httpfox抓取https數據包信息并結合XMLHTTPRequest對象模擬http的GET和POST請求，配合JavaScript可以實現服務器數據在無刷新下的定時圖像獲取。

1.3 圖像編碼及圖像后處理

ICU患者入院期間X線機攝影次數因患者住院時間、傷患部位、病情的不同而不同，這使得常規的單一或組合式檢索手段難以適應圖像編碼的映射變化。為方便后續管理，本文將PACS抓取的影像數據進行圖像編碼并進行圖像標注處理。圖像編碼是指用一組字符串（包括字母和數字）標識本地圖像的過程，這組字符串稱為圖像編碼或圖像代碼，編碼過程遵循唯一性原則[13]。要遵循唯一性原則，關鍵是要區分患者的住院科室、床位信息、影像部位信息、住院號信息以及附加信息，圖像編碼圖，見圖1。

圖1 圖像編碼圖

DICOM文件由多個數據集組成。數據集表現了現實世界信息對象的相關屬性，如病人姓名、性別、身高和體重等。本文提取數據集的數據元素組成圖像編碼并作為圖像屬性值，由數據元素標簽（Tag）生成唯一性標識，并使用Graphics.DrawString對象方法將Tag繪制于圖像信息顯示區。

1.4 功能設置

系統重點在于實現移動床邊X線機攝像的本地歸檔管理，系統主要包含圖像自動抓取功能、多數據集元素分析功能、圖像編碼功能、Tag繪制功能、圖像查詢功能以及移動床邊X線機攝像工作統計報表功能，系統功能設置，見圖2。

圖2 系統功能設置

2 功能實現

針對我院重癥醫學科室的設置及本人工作情況，本文設計床邊X線機本地圖像歸檔管理系統，具體包括圖像獲取、圖像分析、Tag信息繪制、圖像查詢以及各類工作統計報表功能。

2.1 圖象管理功能

圖像管理功能是本系統的難點，技術流程包括PACS圖像獲取、DICOM3.0圖像文件數據集的量化及分析、唯一性圖像編碼的制定、唯一性Tag編碼信息繪制以及對圖像組合查詢功能。其中PACS圖像獲取為兩種獲取方式：① 對2017年10月1日之前的圖像信息由我院信息處檢索刻錄至本地硬盤；② 對2017年10月2號之后的圖像數據由XMLHTTPRequest對象通過模擬http單日單批次自動獲取。唯一性圖像編碼的制定按照5段式15碼編完成，其中部位碼對應常見的攝像部位，包括頭部、胸腔、腰腹、四肢及其他部位，攝片碼對應單一患者多幅圖像按照時間順序的累加編碼；查詢功能可按照圖像唯一性編碼查詢，也可模糊性查詢。圖像管理功能調試，見圖3～5。

圖3 圖像導入功能調試

圖4 圖像編碼功能

圖5 圖像查詢功能

2.2 報表管理功能

報表管理功能是本文研究的重點，報表其實質是對圖像的統計功能以及對重癥醫學科專職放射工程師工作量統計的具體表現，它是一種向直屬領導匯報重癥監護室攝像情況的統計數據。簡單的說，報表是用表格、圖表等格式來動態顯示統計數據的手段，報表的種類很多，可以用公式表示為：“報表=多樣的格式+動態的數據”[14]。

本文使用唯一性編碼及攝像時間為依據，將圖象管理功能所錄入的圖像唯一性編碼進行解析，解析數據包括科室信息、床位信息、攝像部位信息、住院號信息以及攝像附加信息，并結合工作情況對攝像數、月平均攝像數、攝像部位、攝像量曲線、ICU1、ICU2、ICU3室及年度數據統計圖表進行直方圖、點線圖、均數方差圖、表格模板化處理，共形成近30種圖表模板，主要報表統計功能調試，見圖6～9。

3 結果與討論

DR、CT、MRI以及單光子CT（SPECT）、正電子CT（PET）等醫學成像技術的發展為醫學診斷、臨床治療、醫學研究提供了日益豐富、詳細而精確的信息和醫學圖像資源[15-16]。而醫學圖像信息的數字化及其計算機處理從根本上改變了醫學圖像采集、顯示、存儲、傳輸和管理的手段。PACS涉及了包括計算機、通訊、文件儲存、數據獲取、顯示、壓縮、人工智能、標準化及系統集成的多項技術[17]。使用DICOM3.0標準化協議，解決了因不同廠家生產的影像設備的圖像格式特異性，網絡接口標準不一致等問題。目前PACS具有的優勢主要有：應用范圍不斷擴大，目前PACS已擴展到所有的醫學圖像領域，如心臟病學、病理學、眼科學、皮膚病學等；可綜合發揮所有影像設備的功能，包括從各種數字設備存取數據，建立影像中心，進行及時的多設備會診等；可將輸出設備集群使用，按照診斷要求輸出各種符合診斷質量的圖像；可利用網絡技術在院內各科室和影像科室之間快速傳送圖像數據，為醫院節省多余的開支；可高效率和高質量地進行診斷[18-19]。

我院重癥監護室設置有專職放射技師，主要從事重癥監護室床邊X線機攝像工作，雖然PACS的出現可大大減少重癥醫學科專職放射技師的工作強度，但不同于放射、放療等專技科室，重癥監護室放射技師不僅要完成常規床邊X線機攝像工作，同時還要完成設備的保養、多數據類型的統計、歸檔文件的整理等工作，因此，重癥監護室醫學圖像的歸檔管理工作顯得尤為重要。

圖6 攝像數報表

圖7 月均攝像數報表

圖8 攝像部位報表

圖9 年度報表

本文主要從重癥監護室專職放射技師工作內容出發，設計了一套本地移動DR圖像歸檔管理系統，該系統的圖像來源可使用檢索刻錄方式，也可使用自主抓取，并對歸檔的圖像進行唯一性編碼標記，系統可根據唯一性編碼進行本地圖像組合式查詢，對攝像數、月平均攝像數、攝像部位、攝像量曲線、ICU1、ICU2、ICU3室及年度數據進行多樣式統計。2017年10月本地移動DR圖像歸檔管理開始展開，本地歸檔數據近2.4萬幅，其中檢索刻錄方式獲取19600余幅，自主抓取3621幅，本地移動DR圖像歸檔管理即可在一定程度上減輕重癥監護室專職放射技師的工作強度，也可提高專職技師的勞動效率。同時本地移動DR圖像歸檔管理系統仍存在一定的不足：首先，本地局域網端口開放較少，只有固定的端口可連接內網抓取圖像數據；其次，不同于PACS圖像歸檔，本文所提本地歸檔管理系統強調的是對圖像的統計管理工作，而弱化醫學圖像后處理功能，若要查詢質量較高的醫學影像數據，PACS仍是主要選擇的工具；最后，系統功能的設置及完善仍需相關人士進行指導，予以幫助。