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第八届东北三省放射学学术会议
论文汇编5.Koda M,Murawaki Y,Mitsuda A,et a1.Combination therapy with transcatheter arterial chemoemix卜lization and percutaneous ethanol injeedon compared with pez‘tancous ethanol injection alone for patientswith small hepatoeellular carcinoma:a randomized control study.Cancer,2001,92:15 16215246.刘金来,周汉建,赵长林.临床治疗性研究的循证医学评价〔J〕.循证医学,2002,2(3):177— 183. 野战卫勤医学影像学远程交互式诊断系统的研制 张立波杨本强周丽娟邹明宇刘文源 《沈阳军区总医院放射诊断科辽宁省沈阳市文化路83号110016)【摘要】目的:开发影像交互速度快、实时性强的野战卫勤医学影像学远程诊断系统。
方法:运用VC++6.0、Leadtools开发包、VNC(虚拟网络计算)源码在Windows 2000/XP操作系统中开发。
结果:本系统成功地实现了战地医学影像的采集、处理、远程交互会诊与图文报告功能,在实际应用 中取得了良好的效果。
结论:本系统影像交互速度快、实时性强、影像清晰度高,在低带宽的无线网络条件下也能具备优异的速度和性能。
本系统能够提升野战卫勤医学影像信息化与网络化水平,具有广阔的应用前景和推广价值。
【关键词】野战卫勤;医学影像;远程会诊; Development of Medical Image Remote Interactive Diagnosis system for Wartime Military Medical Service ZHANG Li—bo YANG Ben—qiang Zhou Li—juan 一 U KU uoLneW Wen—yuan — 。
mlng 一vu —yu Department of Radiography,The Shenyang PLA general hospital, Shenyang 1 10016,China【Abstract】Objective:Establish a medical image remote interactive diagnosis system for military medicalservice drilling.Methods The system is developed by mesxl¥of VC++6.0、LeadTools toolkits and VNCopen source code on the Windows 2000/XP operating system.Results The system carl capture,view,process,diagnose and write report for medical images from remote da Intemet WAN,It works well in or and fast communication speed,practice.Conclusions The system has advantage of high—quanli£),imageIt has excellent speed and performance even under low bandwidth network environment.It Can enhancethe level of informationization for military medical service,It has wide prospect for application and popu—larizing.【Keywords】:Military Medical Service;Medical image;telmedicine 战地医学图像(X光、CT、超声、心电等)具有分辨率高、数据量大的特点,由于野战条件下的通 ·524. 第八届东北三省放射学学术会议
论文汇编讯条件比较薄弱,大容量的数据加重了网络传输的负荷,已成为制约。
野战影像远程传输的主要瓶颈。
为了解决此矛盾,优化远程影像交互速度,笔者设计了一套基于虚拟网络计算(VNC)技术,遵从DICOM协议,适合在野战条件下使用的交互速度快、实时性强、影像清晰度好的影像学远程会诊系统,该系统能够实现远程医学影像的采集、处理、调阅浏览、诊断、书写图文报告功能。
该系统能够缓解大容量影像数据的网络传输负荷。
在低带宽的网络条件下也能具备优异的速度和性能。
本文将介绍该系统的
设计思路与应用方法,重点阐述远程影像交互控制功能的实现原理。
一、材料与方法 (一)资料与设备 设备t野战x线车一台;便携式X光机一台;野战CT机一台;便携式超声仪一台;便携式心电图一台;数码相机一部;胶片若干;医用胶片扫描仪;影像采集卡;自主研发的野战影像学远程会诊系统(含影像采集模块、影像处理模块、报告书写模块、远程交互控制模块)PC机(个人台式计算机)两台(操作
系统为window2000;硬件配置为酷睿双核处理器、lG内存、250G硬盘、128M显存的独立显卡、3MP高分辨率专业医用显示器,分辨率1200×1600)。
网线若干;集线器两个;ADSL调制解调器两个。
(二)方法 1.影像数字化采集模块 本模块兼容多种格式的数字影像(DICOM、BMP位图、JPG等),具备多种影像数字化采集接口,针对不同类型的影像设备采取不同的数字化采集方式。
1.1 DICOM接口设备:本功能采用VC++6.0语言及Leadtools开发包开发。
软件实现了 DICOM Storage SCP功能,只需在野战x线车、野战CT机等设备控制台的NetWork List中登记设置好Pc机的IP地址,端口号(Port),AE tide等信息并选择自动存储(Autostore)选项L2j,。
设备控制台就会把影像自动发送到PC机上来。
1.2模拟视频接口设备:对于非DICOM标准的模拟视频接口的医疗影像设备(如野战便携式超声仪),笔者利用影像采集卡针对设备的Video或RGB视频接口进行升级改造,在软件里开发影像采集卡控制程序,通过控制影像采集卡把模拟视频信号采集为数字影像。
本功能利用采集卡开发包口’和Video for Windows(VFw)库函数开发。
1.3胶片:对于野战便携式x光机,便携式心电图等设备的图像,软件通过控制医用胶片扫描仪或数码相机,将胶片或热敏纸影像转化为数字化影像,并存人计算机。
笔者采用TWAIN接口编程技术实现
软件控制胶片扫描仪和数码相机的功能。
2.影像显示与处理模块 笔者采用VC++6.0、Leadtools开发包与Madab R14开发了影像后处理软件模块“DICOM viewer”(如例图l所示)。
本模块集成了影像的点运算、影像的几何变换、影像的增强、影像伪彩、插值缩放【31等技术算法。
利用上述算法和技术针对多种格式的医学影像进行后处理。
丰富的影像处理技术使得影像更加细腻和清晰,有助于提高医学影像的诊断质量。
本模块兼容DICOM、BMP、JPG、PNG等多种格式的医学影像,包括了亮度/对比度调节、缩放、边缘强化、伪彩渲染、正交变换、平滑、几何变换、标记、CT值测量等功能。
另外,本模块也包含了多种基于医学影像的量化辅助测量计算工具包,如“计算机辅助测量计算心胸比率【4】.’、“头颅CT脑出血量估算”、“X线骨折参数量化测量”等,有助于医生通过计算机的辅助,针对战地医学影像的某些指标进行快速、精确的量化测算。
3.图文报告书写模块 本模块是一个用于影像学图文报告的书写、打印、
查询功能的软件包。
适用于x光、CT、超声、心电等检查项目。
本模块含有非常强大的
报告模板功能,内附大量专业影像诊断学模板和医学术语,并支持自定义模板和术语,可以使医生快速高效地完成诊断报告的书写。
本模块由VC++ ·525· 第八届东北三省放射学学术会议
论文汇编6.0与flA2ces¥数据库开发o 4.远程交互控制模块 VNC(Virtual Network Computing,虚拟
网络计算)是一种远程图形界面控制技术,它采用RFB(远程帧缓冲)协议进行远程图形交互通信。
RFB协议是一种远程图形通讯协议。
VNC计算体系结构由VNC服务器、RFB协议和VNC客户端三部分组成。
客户端通过键盘和鼠标来执行存放在服务器上的应用程序,服务器桌面的二维图形快照经过特定的方式进行压缩编码,并通过RFB协议发送到客户端口1,客户端接收到RFB数据包后,通过相应的解压解码算法,重现服务器桌面的图形,并能通过键盘与鼠标远程控操服务器。
本模块采用VC++6.0针对剑桥大学ATT实验室的VNC for windows
开源C++
代码进行二次开发,针对源码做了个性化修改,制作了VNC Server服务器(运行于影像采集与处理工作站)与VNC Client客户端(运行于远程诊断工作站),使VNC与影像采集处理
程序融为一体。
VNC远程图形交互的性能与数据传输量有直接的关系,“像素深度”、“压缩编码算法”、“客户端缓存”这三个参数决定着数据传输量。
远程会诊系统的影像远程显示必须满足快速度和高清晰这两个条件,本项目在程序
代码里重点针对VNC的“像素深度”、“压缩编码算法”、“客户端缓存”这三个参数进行了修改定制,实现了高质量、高效率的影像传输与显示。
“像素深度”是指存储每个像素所用的位数,即影像中单个像素的颜色或灰度级数。
它决定着影像的清晰度。
由于医学影像诊断对影像清晰度要求很高,所以像素深度设置为24位真彩。
“压缩编码算法”是数据在传输前的预处理算法,它决定着服务器将屏幕影像更新传送到客户端时的数据量。
RFB协议定义了一组影像编码方法,对影像数据进行无损编码
压缩,使得需要传送的数据量大大的缩减。
目前的RFB编码方式有Raw、CopyReet、RRE、Hextile和ZRLE”J。
笔者选择了压缩比率最高的ZRLE(压缩行长编码)算法,此算法针对图形的压缩比为3:l。
有效地减小通讯的数据量,提高传输速度。
“客户端缓存”是指在VNC Client开辟缓存空间,用于临时存储VNC Server的影像帧,当VNC Server的屏幕内容有变化时,才需要进行影像重传,并且只传递变化的部分,而不需要全部传送【6】,本机制能够进一步地减小网络通讯的数据量。
+本系统在VNC Client端开启了“客户端缓存”机制。
远程交互控制结构原理如图2所示。
运行流程如下: (1)在影像采集与处理工作站自动启动VNC Server。
(2)在远程诊断工作站端启动VNC Client并输入影像采集与处理工作站的IP地址、端口号和密码。
(3)影像采集与处理工作站的VNC Server验证远程诊断
工作站VNC Client的请求。
(4)VNC Server将把影像采集与处理工作站的桌面环境利用RFB
通信协议送至远程诊断工作站。
(5)远程诊断工作站开始远程操控影像采集与处理工作站,并进行远程影像采集、浏览处理、诊断、书写图文诊断报告等操作。
二、结果 本系统已在沈阳军区总医院野战医疗所正式投入使用,成功地在野战医疗所与后方医院之间的建立了影像学远程会诊模式,实现了异地远程医学影像采集、处理、调阅浏览、诊断、图文报告功能。
实际应用表明,本系统交互速度快、实时性强,达到了战地医学影像实时会诊的要求。
另外,本系统的英文版也作为军事医学援外项目由我国国防部授权援助给束埔寨王国王家军总医院使用,在柬埔寨金边与中国沈阳的两家友军医院实现了远隔万里的异地放射学影像会诊。
应用两个月以来,已经在两国之间进行远程放射学会诊52例(其中cT40例,CR 12例),检查部位包括头部、胸部、腹部、四肢骨关节等,取得了良好的应用效果。
三、讨论 为适应现代化、信息化战争条件下的卫勤保障的需要,我们应该大力加强野战机动卫勤影像 ·526· 第八届东北三省放射学学术会议
论文汇编学信息化建设。
运用信息化技术手段,建立远程影像学诊断模式,实现战地医学影像的数字化采集、影像后处理,远程传输、交互式会诊等功能,实现卫勤野战医疗影像的数字化、信息化和网络化具有重要的意义。
本系统是采用Microsoft Visual C++6.0编程语言、Leadtools for Medical开发包和VNC forwindows
开源C++
代码在Windows2000操作系统下开发完成。
LEADTOOLS是美国kad Technologies公司推出的产品,是世界著名的图形、影像处理开发包,它可以处理各种格式的文件,并包含所有图形、影像的处理和转换功能,具有各种软硬件平台下的开发包,开发包提供了多种编程接口:API,C++类库,COM等。
其中Medical版本尤其适用于开发医学成像处理系统。
Medical版本提供了两种开发工具包:LEADTOOLS Medical Imaging与LEADTOOLS Medical Imaging Suite。
笔者选择了LEADTOOLS Medical Imaging Suite。
VNC(Virtual Network Computing,虚拟网络计算)是一套由英国剑桥大学AT&T实验室开发的远程图形控制软件包。
它是一种图形共享技术,使用了RFB(Remote FrameBuffer,远程帧缓冲)协议来实现远程控制另外一台
计算机,它把键盘、鼠标动作发送到远程计算机,并把远程计算机的屏幕图形发回到本地。
VNC采用了GPL授权条款,并开放了所有C++源
代码。
在本系统中,笔者采用了VNC for windows源码进行二次开发。
基于VNC技术进行计算机远程交互控制与图形显示,使医生能够通过网络遥控操作异地远程的影像采集与处理工作站并浏览其影像,而不必将远程的医学影像以文件的方式全部传输过来,避免了大容量的数据传输的网络负荷。
本系统是集影像采集、影像处理、图文报告、远程交互控制功能于一体的影像学远程会诊系统,兼容各种医疗设备接口(标准DICOM联机、影像采集卡、胶片扫描仪、数码相机等采集方式),兼容多种格式的医学影像(DICOM、BMP、JPG、AVI等),适应所有类型的网络环境(ISDN、DSL、Ca-ble—modem等)。
交互速度快、实时性强,在低带宽的网络条件下也能具备优异的速度和性能。
在实际应用中取得了良好的效果。
具有广阔的应用前景和极大的推广价值。
参考文献:〔1〕刘雪梅,王蓉,赵晶.远程医疗信息系统的发展现状及相关
问题〔J〕.中国医学教育技术,2003:72—73.〔2〕张立波,杨本强等.Tomoscan AV型cT影像采集.医疗卫生装备,2007,28(8):74—76.〔3〕张立波,杨本强等.基于GDI Plus技术实现二维医学影像缩放.医疗卫生装备,2008,29(4):89—91.【4〕杨本强,张立波等.心胸比率的计算机辅助测量计算方法.中华放射学杂志,2009,43(8):892 —89.f51 RICHARDSON T.The RFB protocol〔S〕.〔S.L〕:RealVNC Ltd,2003.〔6〕YANG S J,NIEH J,NOVIK N.Measuring thin—client performance using slow—motion benchmark.ingU〕.ACM Transations on Computer System,2003,21(1):87一l 15. ·527·