基于B/S模式的电子病历与医学影像系统集成研究

摘要：电子病历是医院信息化发展的趋势，针对目前电子病历的不足之处，设计将其与PACS、RIS进行集成。用户在B/S模式的平台上，能够快速准确地查阅病人的医学影像，进而诊断、记录病情。该系统可以有效提高医生的工作效率。

关键词：电子病历；PACS；RIS；XML；B/S

中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)17-31202-01

The Integration of CPR and Medical Image System Based B/S Mode

HU Xu-ming

(physics and electronic information college, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China)

Abstract: A trend shows computerized patient records will to be used widely. For the shortages of CPRs using, we put forward a system which integrates it with PACS and RIS. Besides record patient’s condition, the system enables docters inquiry and consult medical images of patient expediently based B/S mode. This system could make docters work more efficiently.

Key words: CPR; PACS; RIS; XML; B/S

1 引言

电子病历（CPR）属于医院信息系统（HIS）的一部分，是数字化病历信息的有机结合，提供信息存储、查询、统计、数据挖掘等功能，它是医院信息化发展的趋势。

一些有条件的大医院已经开始引入CPR，但由于缺乏统一的结构和通讯接口，加上医院现有的PACS、RIS也多是独立存在的，因此当前CPR的医学影像查阅与记录功能普遍比较弱。这对医生检查、诊断病情显然是不利的。本文设计了一种将CPR与PACS、RIS集成的系统，使用户能够在统一的平台上，方便地对病人的病情、医学影像等信息进行集中操作，真正体现电子病历以病人为中心，从面向管理向面向医疗发展，从信息服务向智能服务发展的要求。

2 系统解决方案

随着网络技术的发展，医院规模的扩大，为了在统一的平台上实现资源共享和协同工作，系统选择基于B/S模式实现。B/S模式在客户端只需装上浏览器即可，将所有的开发、维护和升级工作集中在服务器端，具有信息共享度高、使用简单、易于维护、扩展性好、安全性能高等优点。

由于病历的复杂性和使用上的习惯性，对病历很难设计出一个统一的结构进行描述。本系统要求在病历中能对医学影像进行实时查阅，因此就对病历的结构提出更高的要求。采用XML作为病历描述的基础是解决这一问题的有效途径。

该B/S模式软件系统选择以技术进行开发，在.NET Framework和IIS的支持下，使用C#语言编写代码。同时还利用了数据访问技术，这是一种具有可编程性、互操作性并以XML为重点的数据访问技术，它适应了当前医院分布式或基于Internet的大型应用程序环境。

在此系统中，正文信息的交换采用HL7标准，医学影像传输采用DICOM3.0标准。系统框架如图1所示。

2.1 PACS和RIS的集成

在图1中， PACS的架构组成包括四个部分：影像采集工作站、档案服务器，档案数据库以及由快速存储器（如磁盘或高速RAID）和长期存储器（DLT磁带库或光盘库）组成的存储子系统。影像通过网络从采集工作站传送到档案服务器。档案服务器的主要功能包括：（1）从采集工作站接收影像（2）将影像存档到存储子系统（3）处理来自CPR的影像查询、提取请求（4）更新数据库表[1]。

图1 系统框架

档案数据库是一个关系数据库，由若干个预定义的数据表组成，该数据库不存储任何医学影像，而是存储对应影像的索引。

在本文所提出的整套集成系统中，围绕影像科运作的PACS和RIS的集成是很重要的基础。PACS和RIS集成后的工作流程为：病人信息由CPR通过预登记进入RIS，病人进入放射科后，由RIS安排其检查。产生影像后，PACS的功能模块与RIS进行交互，从而获得更多信息（包括病人信息、影像设备状态信息、历史报告信息等），并以此驱动着影像数据的流动[2]。

根据实际工程的经验，在对PACS和RIS进行集成时，须遵照美国健康信息与管理系统协会和北美放射学协会共同制定的IHE技术框架，该框架定义了医疗单位功能模块的子集，通过定义一组相应的信息交换集合来定义它们间的相互作用关系。

2.2 CPR查询/提取医学影像的方法

医生在查询某位病人的医学影像时，一般采用基于文本的查询方法（例如根据病人姓名、住院号或医生名字等进行的查询）。当遇到疑难病症时，往往需要从已经确诊的影像中找出最相似的一些影像进行对比。在这种情况下，面对PACS中大量的影像数据，基于文本的影像查询方法就显得力不从心。首先是提取注解所需要的工作量太大，其次是对影像注解的主观性和不精确性可能导致查询过程的失配，再次，医学影像的形状、纹理、颜色、空间关系很难用文字进行精确的描述和注解[3]。鉴于以上原因，系统应当具备基于内容的影像检索功能（Query By Image Content，QBIC）。QBIC的特点是基于相似度，而并非精确匹配，这是医学影像检索策略的一个重要发展方向。

基于内容的医学影像检索的原理是（如图2）：先利用图像处理技术，对库里的影像提取灰度、形状、纹理、拓扑等特征向量，建立相应的特征向量库。在进行影像检索时，对给定的查询例图，先提取该例图的特征向量，然后将例图的特征向量与特征库中的特征向量进行匹配，并根据匹配结果从影像库中搜索出所需的影像。

为了满足基于内容的医学影像检索的需要，在PACS档案服务器内，设计构建一个影像特征库。影像检索分为以下三个步骤：一是提取CPR当前所显示影像的特征；二是将其与特征库里的特征进行比较，并取得目标影像的索引；三是根据索引从PACS存储子系统中取得目标影像并发送至CPR。

由于医学影像对于纹理特征的描述最为清晰，所以在本系统中采用的是基于共生灰度矩阵纹理特征的检索算法。

图2基于内容的医学影像检索原理

2.3XML实现电子病历的方法

结构化病历的处理是电子病历研究的一个重要方面，由于要求在病历中方便地查阅医学影像，其内容就更加显得复杂。XML是一种结构化语言，采用了层次化的面向对象结构的描述方法，为病历中复杂内容的描述提供了有效手段。

之前已经有很多文献介绍过基于XML的电子病历实现方法，在本系统中，采用的是基于数据的分散式电子病历集成方法。即在CPR中，不存在集中管理病人的信息库，CPR通过接口直接访问各个业务系统中的病人信息。例如病人的医学影像，就是通过其记录的地址从PACS中直接获取。这种集成方法的优点在于，CPR可以与业务系统得到完全相同的数据，实现数据的实时访问，减少数据冗余。图1中， CPR里的影像数据中心只是在逻辑上以“虚拟中心”的形式提供数据采集的功能。当浏览器端发出集成病历各项数据的请求后，虚拟中心就从异构数据库中查询需要集成的数据，再通过XML转换器，根据XML Schema或DTD（Document Type Definite）所描述的规则，把采集到的数据转换成XML数据，并做成统一的数据视图提供给浏览器端[4]。

利用XML显示医学影像的基本步骤如下[5]：

（1）设计开发影像的XML大纲

影像XML大纲中，定义的主要标签有image、comment、source、width和height等．用于描述影像及其宽度和高度等属性。同时也定义了link超链接标签，用于定位具体的网络资源。

（2）编写规范的影像XML文档

……

show a medical image by XML

images/brain.jpg

400

300/

……

以上XML文挡描述的是一幅脑部影像，数据源是images/brain.jpg，宽度300像素，高度400像素。当然，实际应用中还必须在link和message等标签里加入病历的其它信息。

（3）利用XSLT表现影像的XML文档

在定义了影像XML大纲和影像XML文档之后，要想让浏览器显示出来，还必须为其定义表现方式，此时可以利用XSLT把XML文档翻译成合适的数据结构以供浏览器显示，默认的XSLT文件的后缀名为.xsl。

3 结论

电子病历的集成是医院信息系统的重要研究内容之一，本文提出的基于B/S模式的电子病历与医学影像集成系统不仅仅是把病历中的文本信息与医学影像简单排放在一起，而是具备了一定的智能化功能，使医生能够很方便地查询、比对当前病人及以往病例的医学影像，进而对病情作出诊断。该系统能较好地将CPR与医院现有的PACS、RIS资源进行整合，提高了医院，特别是影像科的运作效率，同时也提高了医生的工作效率。另外，还可以为系统添加与远程医疗、咨询与辅助决策等HIS子系统的接口，使之具有良好的扩展性能。

参考文献：

[1]罗述谦,周果宏. 医学图像处理与分析[M].北京:科学出版社,2003.

[2]庄峻,蒋建荣,孙健永等. PACS和RIS系统集成实施和应用[J].上海医学影像杂志,2003,12(2),84-87.

[3]高贝贝,张建国. 高性能PACS系统设计中的若干关键技术[J].红外月刊,2005,5,32-42.

[4]王建仁,段刚龙. 基于XML的电子病历集成方法研究[J]. 陕西工学院学报,2005,21(1),47-49.

[5]叶兴茂.如何用XML在浏览器中显示图像[J].电脑编程技巧与维护,2005,01,56-57.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。