数字图像处理实验报告范文

数字图像处理实验报告篇1

【关键词】 PACS；应用

【中图分类号】R445 【文献标识码】A 【文章编号】1004-4949（2013）06-04-02

PACS（picture archiving and communication system）全称为医学影像存档与通信系统，是指保存和传输图像的设备与软件系统，是为实现图像数字化管理而用于放射科、医院或医院间的图像信息管理系统。

PACS是随着数字成像技术、计算机技术和网络技术的不断进步而迅速发展起来的。是用于医院影像科室的系统，其主要功能是以数字化的形式采集、存储、管理、传输和显示医院每天产生的各种医学影像资料（包括X线片，核磁，CT，超声，各种红外仪、显微仪等设备产生的图像），并可以通过不同的接口（模拟，DICOM，网络）将其存储到磁盘或光盘中，当需要的时候可以像网上查阅文件一样很快的调回使用，能够为影像诊断、影像质量管理、教学等各个方面提供等方面功能。它在各种影像设备间传输数据和组织存储数据具有重要作用。可以全面解决医学图像的获取、显示、处理、应用、存储、传输和管理等方面的问题，使得图像资料得以有效管理和充分利用，是实现数字化医院的关键。

1 PACS系统的发展

PACS是专门为图像管理而设计的，以高速计算机系统为基础，以高速网络连结各种影像设备和相关科室。并与放射信息系统（radiology information system，RIS）和医院信息系统（hospitalinformation system，HIS）连接。图像信息的处理由计算机中心完成。计算机的容量、处理速度和可接终端的数目决定PACS的大小和整体功能。软件则关系到检索能力、编辑和图像后处理的功能等。后处理在终端进行，可行图像编组、图像放大、窗技术的操作以及将影屏上的图像行激光照相等。PACS最早用于医院影像放射科，近年来随着技术的不断发展，PACS已不再是仅仅用于几台放射影像设备之间的图像存储和通信，而是逐渐发展成为涵括医院所有影像设备甚至与其他医院影像设备之间的相互操作。PACS功能是否强大的关键在于同RjS和HIS系统融合程度。未来的PACS将逐渐发展为区域性PACS，形成一个兼容本地区和跨地区广域网的PACS网络，实现全社会医学影像的网络化。

2 PACS的应用价值

传统医学影像资料的存储和管理方式中存在着许多的问题如：存储占有大量空间，管理效率低，借阅手续复杂，图像的传输速度慢，不能及时或快速地进行异地会诊，不便实现多人共享等。PACS与传统的医学影像资料的存储和管理相比有很大的优势：

2.1 病人资料智能化：患者姓名、性别、年龄、科室、检查部位、费用等资料的智能输入，检查日期及影像号则为自动生成，防止影像号重复出现。对于复查病人，通过检索RIS号或姓名即可提示原有的病人资料，不用重复输入，而且所有影像资料自动归档。

2.2 电脑书写报告：诊断报告系统提供了各种诊断报告模版及丰富的数据字典，帮助医生书写规范的诊断报告，在打印报告的同时，可将报告储存起来，供以后检索、对照或补发报告使用。另外，批量打印报告程序模块可用于批量打印报告。

数据统计及实时数据监控：可用于各种数据的统计，提供任一时间段的有关检查的统计资料，有助于科研工作开展。

实现影像资料无胶片化。大大降低成本，节省胶片所占据的大量空间，同时提高了图像的储存质量，将数字图像信息用数据文件的形式保存在图像数据库中供反复调用借阅。

图像传输速度快，便于开展各科室和多学科的远程会诊，克服时间和地域上的限制，使医护人员能够为各类患者提供及时的诊断、治疗和护理。

图片既可回放观察，也可进行后期处理，便于图像传递和交流，实现数据共享。这样从整体上解决了医院诊断质量差，效率慢的问题。

彻底改变了传统影像科与其它科室的运作方式，其广泛的运用很大程度上提高了影像放射科的地位，促进其向更专业化的方向发展。

为医院节省了管理的费用，为患者节省了各种胶片的费用，从此进入数字化时代。以上所述各种优越性极大地改善了医院的医疗质量和工作效率，减少患者在医院的候诊时间，从而为医院和患者带来显著的经济效益和社会效益。

2.3 独特的教学模块： PACS系统与DR、CT、超声等主机资源共享，可无损地储存图像资料，利用PP11制作影像教学幻灯片。对图像资料的调阅，系统实时响应。A、节约时间：挑选适合的教学图片，并进行储存，在教学中不断添加更好的教学图片，逐渐建立一套完善的电子图片库，这样可以船决传统的图片少质量差的问题，提高教学质量。B、有利于提高实验课的阅片效率：在传统影像教学中，学生只能在实验课上通过阅片来巩固、复习所学理论及提高实际阅片能力。PACS的应用，学生可直接通过与PACS联接的电脑，登录查询功能直接获取所需的各类影像资料，进行横向、纵向对比，操作方便，简捷快速，生动 形象，节约大量人力物力。C、PACS教学系统有利于课后知识的巩固，PACS的数字化优势，可以供学生拷贝，这样不仅能够学到相应的影像知识，巩固所学知识，而且提高了实际阅片能力，为今后进入临床实习工作打下了良好的基础。

参考文献

[1]江桂华.PACS环境下医学编码在结构化报告中的应用研究[D].北京：第一军医大学，2006.

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[5]常战军，顾建钦，顾正，等.郑州市第五人民医院PACS医学影像系统设计[J].上海生物医学工程，2002，23（2）：29―32.

数字图像处理实验报告篇2

数字化医院是当今医疗卫生领域的发展方向，全国各地医院都在探索数字化医院建设与管理的发展模式。在数字化医院建设中，工程技术建设与管理是核心，关系到数字化医院建设的成败。而数字化医院工程技术建设与管理是一项十分复杂与系统的工程，不是仅靠一个部门或者一家公司能解决问题。

随着医院管理模式及医疗改革模式的逐步发展,医院数字化是现代医院发展的一个必然趋势。本期策划介绍了我国数字化医院建设的发展现状,同时结合医院实际从硬件、软件、人才等方面简述医院数字化建设与实践。在总结我国医院数字化建设经验的基础上，对医院数字化未来的发展趋势进行了探讨，以期望为医院管理者提供借鉴与参考。

【导读】西南医院是第三军医大学第一附属医院和第一临床医学院，西南医院经过十年的不懈努力，已建成了以HIS、PACS、LIS、OA、医院管理智能分析系统、网络质量控制系统、教学质量数字化评估系统为主体的医院数字化软件体系。西南医院使用PACS 系统，提高了医院的服务质量，改进了医院的服务形象，更科学地对各部门进行管理。

西南医院是第三军医大学第一附属医院和第一临床医学院，是集医疗、教学、科研为一体的大型综合性“三级甲等”医院，开设床位2200余张，设备总值5.28亿元，年门急诊量110余万人次， 住院收容6万余人次，手术3万余台次。

西南医院自1997年被总后卫生部确立为全军首批HIS工程（高级版）试点单位以来，经过十年的不懈努力，已建成了以HIS、PACS、LIS、OA、医院管理智能分析系统、网络质量控制系统、教学质量数字化评估系统、科研管理系统、护理在线培训考试系统、“一卡通”系统、远程会诊系统和虚拟医院系统等为主体的医院数字化软件体系，全面覆盖了医疗、教学、科研、护理、后勤、管理等各方面。

硬件体系

1. 网络布局

依照“实用先进、升级简便、容易扩展、开放性好”的网络设计原则，西南医院建成了拥有14条光纤，10000多个终端信息点的网络系统，配有防雷击、防停电设施；主干网为千兆，桌面百兆。

目前同时运行三套网络：HIS网即业务工作网，校园网（三医大网）即办公网，Internet即学习网。建数字化医院，走科学发展之路。西南医院经过十年的不懈努力，已建成了以HIS、PACS、LIS、OA、医院管理智能分析系统、网络质量控制系统、教学质量数字化评估系统为主体的医院数字化软件体系。

三套网络中，HIS网是物理上完全隔离的一套独立网络体系，所有网络设备均为专用配置，在应用终端取消光驱等外接设备，以确保安全。校园网和因特网共用一套物理网络链路，二者通过学校防火墙设置统一出口连接。

2. 网络设施

从1998年以来，按照医院局域网的建设发展要求，3次对工作区HIS网进行了比较大的升级。HIS 主服务器为小型机，双机热备份，使用UNIX操作系统，突破了HIS系统Oracle用户数瓶颈。HIS网应用端接入计算机目前已达1600多台，HIS服务器经常性登陆用户达1500-1600个；医院入网电脑近4000台。

3. 数字设备

医院严格设备采购要求，没有数字化接口的设备不得进入医院。医院目前拥有各类大型数字化设备70余台，包含16排CT、1.5T磁共振、PET/CT、双源CT、CR、DR、全自动生化分析仪等先进的检查设备均有完备的标准化数据传输接口，确保实现临床信息数字化。

软件体系

根据医院各类工作的实际需要，逐步建成了由16 个软件系统组成的四个层次的数字化软件体系，比较完整地覆盖了医院从业务到管理的主要业务流程。

1. 以HIS系统为基础，构筑数字化医院框架

从1999年起，医院全面启动运行HIS系统，包括所有的12个分系统和46个子系统，这为医院后续的信息化建设奠定了较好的基础。目前主服务器登陆用户高峰期已突破1600个，是全军规模最大的HIS用户群之一。

2. 自主开发HIS配套系列软件，满足一线工作多样需求

医院根据自身工作要求，开发了一系列HIS配套软件，主要包含中医方剂处方系统、医院成本核算软件、综合设备管理软件、住院检查申请软件、病人“一日清单”软件、门诊挂号导诊软件、检查检验知识库系统、传染病疫情报告分析软件、供应室管理系统等，分别与 HIS系统配合承担相应功能。

3.建设门诊医生工作站系统，全面贯通门诊数字化流程

门诊医生工作站系统是门诊医生的数字化工作平台，医院在引进版本基础上二次开发完成，大力提升了原版软件的实用性，并实现了与 HIS、 PACS、LIS及“一卡通”系统的无缝连接。系统对传统门诊工作流程进行了优化，消灭了重复环节，方便了病人就医。系统实现了包括门诊病历、诊断、处方、检查/检验申请、报告阅读、治疗和处置在内的门诊全程数字化，并解决了门诊就医信息长期存储的问题。

4.医学影像信息共享

建成影像存档与传输系统（PACS），实现了医院所有医学影像信息的数字化采集、存储、传输、利用和共享。影像采集采用 DICOM3.0接口，影像源点全面覆盖放射科（含 CR、 DR、 CT、 MRI等）、超声科、胃镜室、纤支镜室、喉镜室、病理科等共 9类33台医院主体影像设备；影像浏览点全面覆盖门诊、急诊、住院部各科室、手术室以及管理机关。目前西南医院 PACS系统每天产生影像数据量达 30GB，是国内规模最大、覆盖范围最广的 PACS之一。

5.检验数据网络传输、检验工作数字化

建成完整的检验信息系统（ LIS），实现了医院所有检验数据的网络传输和检验工作全程数字化。开发多套 Oracle环境下的检验联机接口软件，联机数据采集设备包含医院所有检验项目，共 25台各类检验仪器设备。实现了完全的数字化检验工作流程，包含检验网上申请、条码标签打印、条码标本识别处理、报告反馈传输及临床科室打印报告，取消了检验科报告递送。

6.医疗质控网络化

“网络医疗质量控制”是指医院质量控制人员通过网络对全院各科室的病人从入院直至出院的诊治情况进行全程实时质量检查控制的过程，是西南医院基于医院信息化体系提出的一种全新的质控理念和质控方式。根据这一思路，自行研发了基于医院内部信息网络平台的“网络医疗质量控制信息系统”。它具有病案实时检查、双向交流、质量评价、统计分析等功能，质控中心专家可通过该系统，随时检查调阅全院每个病人的医嘱、费用明细、病历记录、检验数据和影像资料，并通过网络与医生及时沟通，实现了真正的实时质量监控。运行6年多以来，共查出和反馈质控问题近5万条。

7. 医院综合管理查询系统，管理辅助决策工具

系统完全按照医院管理思路设计开发，包括“院长管理系统”、“机关管理系统”、“科主任管理系统”等模块。可随时了解三方面信息：所有住院和门诊病人的单个病人信息，包含病历、医嘱、处方、检查检验结果、费用等；所有工作人员业务信息，含单个医生的收治病人数、收治费用、手术信息等；三是每个科室以及医院整体的综合业务信息，含卫生经济信息、医疗质量信息、药品设备信息等。查询的同时可以对有关数据进行历史同期对比、构成分析等。系统的应用提高了管理者准确把握医院全局和细节的能力。

8. “城市一卡通.健康卡”系统

西南医院信息系统积极与社会公共信息化平台进行融合，开发了“城市一卡通.健康卡”系统。患者用同一张卡，不仅能完成如坐公交车、交水电费，电子购物等功能，还能在西南医院充当个人健康卡，实现在医院就医、电子支付等，最大限度地优化了医院业务流程。利用健康卡储存的个人身份识别信息，可以在网上或手机上完成一系列医疗流程，包括挂号、医疗咨询、健康档案查询、费用查询、投诉建议等一系列“虚拟医院”功能。

9. 手术麻醉临床信息系统

通过功能强大的手术及麻醉临床信息系统的管理功能，精确记录和追踪病人在手术过程中的心率、血压、血氧饱和度等生命体征数据，实时采集和记录手术室内监护仪、呼吸机等医疗设备连续输出的海量数据。实现了麻醉科日常工作的标准化、流程化和自动化。

10. 心电信息网络化存储

心电信息管理系统（ECG-Expert）可以把全院的静息心电图机数据、动态心电图数据、运动平板心电图数据统一纳入医院的信息网络管理系统中， 在医院的信息管理平台上，心电图检查完全实现在网上申请、收费、预约和登记，实时在线诊断，网上传输报告及远程会诊等，使全院的心电图检查、心电图数据的存储、心电图诊断和心电图报告实现数字化、网络化、无纸化集中管理。

11.整合移动通讯平台，实施“移动医网”

西南医院2005年即率先利用互联网将医院HIS 平台和短信平台实现对接，患者只需用手机发送短信就可以及时获得他所要的信息，如费用信息、检查报告、检验结果等，也可以进行业务咨询、短信投诉等。另外，我们还使用这个平台实现对特定用户的消息群发，从而辅助医院管理。譬如，向机关和科室发送每日的医院门急诊量、住院量、收入情况，以及科室床位使用率等信息。

12. 门诊电子排队系统，规范就诊秩序

门诊排队管理系统能很好地解决病人在看病过程中所遇到的各种排队拥挤和混乱现象，为病人看病、医生诊断和护士管理提供宽松、和谐的氛围。系统通过取号、自动叫号、身份识别、动态数据实时监控和效率管理等方法管理门诊候诊病人信息。在前台实现医生叫号功能，做到有序、公平、文明；在后台，医院管理者通过远程监控可及时得知前台的各种情况，例如各诊室的就诊情况、医生的工作情况和病人情况等等，以便合理安排人员。同时也能对病人流量情况及医生的工作状况做出各种统计，为管理层进一步决策提供依据。

西南医院根据实际需求，在门/急诊楼公共区域建立LED和LCD显示屏、多媒体触摸屏、声控系统，实现各种公开通告信息、查询信息、导医导诊、自助挂号、语音提示等功能。通过该系统的使用，提高了医院的服务质量，改进了医院的服务形象，更科学地对各部门进行管理。

西南医院PACS 系统每天产生影像数据量达 30GB，医院入网电脑近 4000台。

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数字图像处理实验报告篇3

一、档案管理本质

（一）核心。档案管理的核心是对工程建设过程中的相关事宜进行记录。水利工程建设主要包括以下几部分：一是工程前期。在该阶段主要包括水文水利分析报告、可行性研究报告、当地社会经济及效益调查报告、工程设计图、环评报告、设计委托书以及审批记录等相关资料。二是工程审批。这就包括了相关部门的审批文件、计划请示文件、经批准的移民方案以及建设用地批件等。三是工程施工。主要包括开工报告、施工图、施工合同书、建筑材料化验单、设计变更文件及图纸、机电设备合格证、试验报告、质量检查、施工记录、评定和事故处理记录、施工单位法人、施工单位资质、监理报告、施工单位技术人员、各施工阶段结论报告以及监理文件等。四是竣工验收。该阶段主要是指各单元工程、单项工程、单位工程验收和竣工验收所产生的验收报告和会议原始资料等。

（二）档案应用。1、施工依据。水利工程档案在建设期间，施工的关键在于批复与立项；而施工的依据则主要是图纸、设计、规范和标准；而合同和文件则主要起明确施工责任和分配施工任务的作用。2、竣工验收的必要条件。根据水利部门所颁发的《关于印发水利工程建设项目档案管理规定的通知》（水办【2005】480号）中第二十四条规定要求：未经过档案验收或档案验收不合格的，不能够通过或进行工程验收。由此可知，水利工程档案验收是工程竣工验收中非常重要的环节。与此同时，水利工程档案还可作为工程质量监督部门以及行政主管部门的验收依据。3、运行与维护依据。水利工程档案在维修养护以及调度运行中同样占据着重要地位。其可对水利工程的防洪能力以及设计标准等方面提供最直接、可靠的信息，便于对工程的抗旱输水和防洪调度等方面的能力进行评估和实施；同时，档案还能提供技术参数、设备工程安装以及操作手册等相关信息，是工程设备使用的必备资料。4、改建、扩建依据。由于各种原因需对水利工程进行扩建或改建时，首先应对原工程的设计、地基情况以及设计标准等各方面进行初步的评估，通过查阅档案资料，不仅能使改建或扩建设计与原工程更加贴合，还可大大提高工程的耐用性和安全性。5、事故处理依据。水利工程本身就是较为特殊的工程，一旦发生事故，其波及范围非常广，且损失数额也非常巨大，这就需要对责任方进行追究，为其他项自工程的实施拉起警戒线。在对工程事故进行调查的过程中，理清责任非常关键，而档案中白纸黑字留下的信息在此时就成为了最重要的证据。

二、“三个工程”

档案管理，以时间为纵向主线对工程建设过程进行记录；横向上则对应实物水利工程。笔者认为档案工作应分为三大工程，分别是财务工程、文字工程（包括了合同、文件、图纸以及审批等资料）以及影像工程。

（一）财务工程。财务工程主要是指在水利工程建设的过程中，所涉及的财务档案资料，而财务也是制约工程的主要因素，通过对财务数据进行查阅可清楚地掌握工程的进度及花费量。这里所说的财务工程主要是对预算、概算、各类保证金、决算、月支付清单以及备用金等相关信息的统指。

（二）文字工程。档案管理的主体就是文字工程，无论是水利工程的初步拟定、施工阶段以及竣工验收等各个环节都会产生大量的文字内容。通过文字工程，可使水利工程各环节更加准确、全面、翔实地展现。

（三）影像工程。影像工程主要是通过多媒体技术，例如，摄影机和照相机等设备，对工程建设过程中产生的重要事件通过图像的形式进行记录。截至目前为止，影像技术主要用于领导检查、工程重大会议、完工后工程实景等。通过影像技术对工程进行记录，使工程记录信息更加真实、直观。目前，不少隐蔽工程纷纷通过多媒体技术来记录和拍摄工程概况，使隐蔽工程验收突破了时间地域的限制，在影像的基础上辅以文字说明，大大增强了工程的客观性、真实性和形象性。隐蔽工程主要是指钢筋、地基、设备安装以及电气管线等需要掩盖和覆盖的工程。一旦隐蔽工程无法得到有效落实，可直接导致工程返工，延长工程时间。为此，要提高工程质量，保证工程能够顺利完工，就必须确保隐蔽工程检查合格后才可继续施工。

三、事件的时间对应

水利工程档案管理主要从工程建设与档案的同步性、工程建设流程的对应性来体现。无论是何种水利工程，在立项时。首先需要对相关文件资料进行收集整理。其次，设计、勘测、监理以及施工等相关协议，均会产生大量的文字信息，此外，这些环节对档案的份数、质量以及移交工作均有明确要求，这就对档案管理提出了进一步指示；在对施工质量进行检查以及了解施工进度时，需同时对工程档案管理情况进行收集整理，没有档案的参与无法准确掌握施工的全过程。在建设水利工程的过程中，若需要对设计进行变更，则必须以施工图纸为基础；监理单位批复、施工单位申请以及业主单位同意，一定要保证时间的先后顺序。

四、电子版与纸版

伴随着电子技术的发展，计算机成为了当前档案管理工作的重要依靠，可大大提高水利工程档案管理工作效率。但纸质版仍然在档案管理中占据着重要地位。一是，纸版档案材料是以实物形式存在，更加具有说服力和不可替代性。二是电子档案可将相关信息记录到数据库中，在统计和查询上具有更强的优势，且随着计算机技术的发展，电子档案在工程建设中的作用更加突出，尤其是异地查阅，其优势是不言而喻的。近两年来，国家制定了《CAD电子文件光盘存储、归档与档案管理要求》，标志着电子档案在CAD光盘技术的推动下逐步朝着光盘库载体的模式快速推进，未来这就成为项目档案管理的主要方向。三是纸版档案与电子版档案内容一致，无论是内容、时间还是结构，均必须保持一致。

五、多方协调

由于水利工程建设牵涉范围大，涉及部门多，尽管有相关规章制度的约束，但由于施工单位的不同，其使用的表格、技术也无法得到统一，这就需要业主牵头，对相关资料进行统一。

数字图像处理实验报告篇4

[关键词] 仿真；数字化；医学影像学；实验教学；教学平台

[中图分类号] G423.06 [文献标识码]C [文章编号]1673-7210（2011）04（b）-122-03

Application research of digital simulation system in medical imaging teaching

LIANG Minghui, WANG Xiaodong, XIA Liding

Qiqihar Medical University Institute of Technology, Heilongjiang Province,Qiqihar 161006, China

[Abstract] Objective: To discuss the advantages of experimental platform of digital in the medical imaging teaching. Methods: The authors maked the four network technologies as major carriers and the main tool [P2P network video streaming media technology, computer supported collaborative work (CSCW), web service-based virtual display technology, standards-based DICOM 3.0 image transferring and processing technology] to change the case film into digital format. Courseware of medical imaging theory and self-made multimedia experimental courseware were stored on the servers, a digital platform for experimental teaching was created. Results: The author created the imaging database including simulation experiment operations, case retrieval and browsing, experimental report, teachers' examinations and other functions, and used the IE browser client access to relevant information for experimental teaching. Conclusion: The authors consider we should reform practice model of imaging, mobilize the students to enhance practical ability of students. The system bears the following advantages as easy to operate, intuitive, interactive, safe and reliable. To fully use modern medical imaging network platform for teaching practical lessons can improve their practice efficiency.

[Key words] Simulation; Digital; Medical imaging; Experimental teaching; Teaching platform

大型医学影像设备在21世纪发展迅速，医学影像学已成为医学领域中的重要学科之一，在临床医疗工作中离不开医学影像对疾病进行诊断。医学影像学拥有的理论体系是信息科学、物理学、医学、工程学等多学科相互交叉的学科。PACS系统的出现将医学影像学带入了数字化影像时代，把计算机网络技术应用到实践教学中，将医学影像技术以数字仿真形式传授给学生，将是未来主要的教学手段和教学改革方向。

医学影像学中影像技术是教学中的重要组成部分，医学影像学技术的核心是为临床提供含有最大信息量的图像，协助临床医生对疾病做出正确的诊断[1]，基础理论知识、基本实践技能，是学生掌握不同的影像技术的坚强后盾，为他们日后充分自如地在临床工作中更好地为患者服务、为临床工作服务打下基础[2]。实验教学作为实践教育的主要组成部分之一，对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力有着不可替代的作用。实验教学不仅能够理解巩固理论教学内容和增加感性认识，帮助学生感受、理解知识的产生和发展过程，而且能够学习和掌握必要的影像设备工程技术、影像成像原理、先进设备和学科的基本研究方法，培养学生的科学精神、动手能力和创新能力，是影像医学生从理论学习走向临床实践的一个过渡阶段。以计算机网络为实验环境，将X线原理实习课、CT原理实习课、MR原理实习课，大量、系统的经病理或临床证实的病例实现影像医学资源共享。采用学生互动、师生互动的网络形式，建立高效的运行机制，激励学生自主学习，自主设计实验，创造个性化学习的环境。

1 材料与方法

1.1材料

校园网主干为万兆，连接桌面信息点全部为百兆。全网采用的是锐捷产品，服务器近40台，采用2台8610交换机做核心设备，3台7606和2台57系列交换机作为汇聚设备，出口路由采用的是锐捷的NPE50-40可以提供≥200万并发NAT会话数量，2台1600防火墙分别放在出口和服务器群前面，保证了网络的安全。采用3台IDS设备很好的保证了对异常流量的监控，全网的GSN安全解决方式保证了用户网络的安全。客户机为30想台式计算机（CPU Intel Pentium4 516 主频2.93 GHz、二级缓存1 MB、800 MHz前端总线、内存256 MB、80 GB SATA硬盘、17英寸液晶显示器）；操作系统为Microsoft Windows XP。

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1.2 方法

1.2.1 建立医学影像资源库

笔者主要通过附属医院和自己制作多媒体课件，共收集了200多种影像类别、300余病例、30 000余幅图像和医学物理学、医学影像物理学、医用电子学、影像设备学、物理学课程教学课件。在基础实践教学有X线原理实习课、CT原理实习课、MR原理实习课等。诊断实践教学有病例讨论课模块：神经系统病例讨论课，五官及颈部病例讨论课，呼吸系统病例讨论课，循环系统病例讨论课，消化系统病例讨论课，泌尿系统病例讨论课，生殖系统病例讨论课，骨、关节和软组织病例讨论课，乳腺、肾上腺及腹膜后肿瘤病例讨论课，介入放射学病例讨论课。教学互动形式活泼、操作方便。

1.2.2 实验系统网络技术

1.2.2.1 P2P网络视频流媒体技术通过直接信息交换，共享计算机资源和服务，对等计算机兼有客户机和服务器的功能，各对等计算机之间通过直接互联实现信息、处理器、存储甚至高速缓存等资源的全面共享，无需依赖集中式服务器支持，消除信息孤岛和资源孤岛。

1.2.2.2 计算机协同交互技术计算机网络和多媒体环境下，一个群体协同工作完成一项共同的任务，它的目标是要设计支持各种各样的协同工作的应用系统。CSCW技术在中心实验教学中的成功应用，为在时空上分散的师生提供了一个“互视”和“同步”的协同工作仿真环境，达到了良好的教学效果。

1.2.2.3 基于Web Service的虚拟展示技术Web Service 是将软件做成服务，遵从相应的标准，让不同的系统可以跨平台，彼此相互兼容，具有无缝通信和数据共享的能力。Web Service 技术通过结构化的XML文档，采用标准网络协议，能够方便快捷准确地传递信息、交换数据，实现信息资源的有效整合。基于Web Service的虚拟展示技术在中心实验教学中的应用，为学生提供了丰富的数字仿真医学影像知识，丰富的教学手段与内容。

1.2.2.4 基于DICOM 3.0标准的影像传输与处理技术DICOM 3.0是一个通用的标准，是允许医学图像在检查仪器、电脑和医院之间进行交换的一组规则，能满足高速传输图像、文字、表格、数据、动态图像以及声音的需要[3-5]。所有病例图像在其存储、传输以及显示的过程中都是完全遵循DICOM 3.0标准，可以达到完美的无失真效果，并能在客户端实现对图像进行自如的数字化操作。

2 结果

2.1 数字化实验系统平台组件

系统组件包括2个服务器房，多媒体电子阅片室（共30台计算机）。软件系统部署在服务器上，具备图像上传、图像管理、图像检索与浏览、实验报告提交、教师批阅等功能。实验课程以及与实验课程相关的《医学影像学》网络课件、医学影像学教学网站、医学影像网络教学资源库、自己制作的多媒体课件等均以数字信息的形式在网上。实验教学图像资源按设备分X线、CT、MRI、核医学、超声5个大类，各大类按人体系统分呼吸、循环、消化、泌尿、生殖、骨关节、中枢神经、五官、内分泌9个部分；数据库内录入了3万多图像及文本资料。客户端通过IE浏览器访问服务器，实行内网完全开放、外网授权开放的管理办法，方便学生上网实验，该系统还具备其他多媒体教学系统、资源库的共同优点[6]。

2.2 数字化实验系统在教学中的应用

2.2.1 基础实验教学

学生在数字化实验系统教学平台进行基础实验时，操作简便，会使用计算机就会使用本系统，实现了培养动手能力，学习实验技能，深化物理知识的目的，实验中待测的物理量可以随机产生，以适应同时实验的不同学生和同一学生的不同次操作，见图1。对实验误差也进行了模拟，以评价实验质量的优劣，见图2。

图1 仿真实验仪器连接操作

2.2.2 临床实践教学

系统平台临床实践部分由12个模块组成，涵盖了医学影像的各个范畴，收集了300余病例、30 000余幅图像里都是经过精选并经病理学检查证实的病例，重点以常见病多发病为主，罕少见病及误诊病例亦属重要组成部分，具有全文查找功能，分类索引功能和标题分类进行内容检索，见图3。以同病异影，异病同影，同病不同的检查手段，各自的影像特点，诊断与鉴别诊断要点加以描述比较，以图为主，描述为辅，以求达到图文并茂，简捷明了。在网上不但可自主实验，还可在学生与学生之间展开合作实验，如多名学生可远程共同完成某个病例的报告书写，而且学生与学生同时还可有老师参与的情况下开展一些探索性的实验，如总结某个病种的发病规律及影像学特点，见图4。

3 讨论

为实现教育部提倡的“自主型学习、创新型学习”宗旨，利用医学影像存档与通讯系统（Picture Archive and Communication System，PACS）进行医学影像学教学也成为医学影像学教学方法改革和创新的一种新的趋势[3，6]。笔者确立了“以医工结合为基础，以计算机网络为实验教学平台，将医学影像知识以数字仿真的形式传给学生”的教学改革新思路。通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，通过对实验环境的模拟，加强学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解，并加强对仪器功能和使用方法的训练，培养设计思考能力和比较判断能力，可以达到实际实验难以实现的效果，对不同年级不同专业的医学生有不同的实验方案与实验项目，同时学生还可在网上开展实验，实施个性化实验教学，对启迪学生科学思维和培养创新意识有积极的意义。该系统还具备其他多媒体教学系统、资源库的共同优点[7-8]。数字化实验系统充分发挥了学生为学习主体的功能，数字化仿真实验系统具有很强的实践性，将以前的学生跟着学校走的教学模式转换成学校跟着学生走的新模式，是将医学影像知识以数字化仿真的形式传给学生的教学改革新思路，通过这种形式，学生的影像知识得到了逐步提高。

[参考文献]

[1]李昆成.PACS在临床及教学工作中的应用[J].医疗设备信息,2005,2:1-4.

[2]唐艳隆.医学影像学实验教学改革探讨[J].中华现代影像学杂志,2007, 4(8):764-765.

[3]魏渝清,童娟,宋玲玲,等.利用医学影像存档与通讯系统进行医学影像学教学[J].贵阳医学院学报,2002,27(4):367-369.

[4]吴政光,浩纯,欧景才,等.基于PACS的交互式CR影像教学系统的创建与应用研究[J].中国CT和MRI杂志,2007,5(3):35-37.

[5]孙勇,夏晓玲,濮进敏,等.昆明医学院临床医学本科实习生医学影像学局域网教学[J].昆明医学院学报,2007,28(3B):43-45.

[6]刘红梅,吴凤林,李颖嘉,等.医学影像学专业教学中PACS的应用与优势[J].西北医学教育,2008,16(1):189-190.

[7]黄祥国,徐芳.医学影像学教学科研图像资源库的构建策略[J].卫生职业教育,2006,24(8):34-36.

[8]吴政光,浩纯,欧景才,等.基于PACS的交互式CR影像教学系统的创建与应用研究[J].中国CT和MRI杂志,2007,5(3)35-37.

（收稿日期：2011-02-15）

数字图像处理实验报告篇5

观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。

【实验仪器】

分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。

【实验原理】

光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。

光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。

由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件

k = 0， ±1， ±2， … (10)

的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。当k=0时，θ= 0得到零级明纹。当k = ±1， ±2 …时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级 … 明纹。

实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。

【实验内容与步骤】

1．分光计的调整

分光计的调整方法见实验1。

2．用光栅衍射测光的波长

（1）要利用光栅方程(10)测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。将装有光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a ，一端置于另两个调平螺丝b、c的中点，如图12所示，旋转游标盘并调节调平螺丝b或c ，当从光栅平面反射回来的“十”字像与分划板上方的十字线重合时，如图13所示，固定游标盘。

物理实验报告 ·化学实验报告 ·生物实验报告 ·实验报告格式 ·实验报告模板

图12 光栅支架的位置 图13 分划板

（2）调节光栅刻痕与转轴平行。用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2 级衍射光谱，调节调平螺丝a （不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧的光谱线等高。重复（1）、（2）的调节，直到两个条件均满足为止。

（3）测钠黄光的波长

① 转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/，并记入表4 中。

② 右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/，并记入表4中。

③ 左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/，并记入表4中。

3．观察光栅的衍射光谱。

将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。

【注意事项】

1．分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而影响实验的进行。

2．实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。

3．转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，不能用手持着望远镜转动。

【数据记录及处理】

表4 一级谱线的衍射角

零级像位置

左传一级像

位置

偏转角

右转一级像

位置

偏转角

偏转角平均值

光栅常数

钠光的波长λ0 = 589·3 nm

根据式（10） K=1， λ= d sin 1=

相对误差

【思考题】

1． 什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？

2． 分光计的主要部件有哪四个？分别起什么作用？

3． 调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？

4． 为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直？

数字图像处理实验报告篇6

现代社会的高速发展，使人们的接受能力得以不断地提升。人们要求广告形式多元化发展、广告展示效果不断提升，3D数字化广告能够满足人们的要求，能够用逼真的视觉效果、动态的视觉形象展现吸

引消费者。3D数字化广告能够将产品更好的展示给受众，促使受众的购买欲望。3D数字化广告是3D技术在广告领域中的发展和运用，在广告产业中，3D的广告具有较强的市场占有趋势。3D数字化广告包

括静态和动态两个部分，静态的3D数字化广告是运用三维的手段使平面的二维形象转变为三维的立体广告形象。这种静态的3D数字化广告，是动态3D数字化广告的基础，和动态3D数字化广告具有思维特

点上的一致性。成功的静态3D数字化广告是用静态形象使动态思维外化。德国某一广告公司利用折叠贺卡的原理，将立体的纸塑花朵设置在洗手间门的转角处，关上门时原本平面的画面就呈现出一朵盛

开的鲜花般的立体效果。印度尼西亚的“幻影快递员”广告运用装置艺术的原理，塑造出如风般正在快速奔跑的快递员的形象。德国的“变身折叠椅”广告中，为了向客户展示最新款笔记本电脑所拥有

的坚实的特点，在广告设计中，设计师让笔记本电脑成为公交车上的折叠座椅，将这种折叠座椅安置在中心车站、飞机场等候的巴士、有轨电车等地方。让客户体验笔记本电脑的金属外壳、防冲击硬盘

保护、防水键盘等安全特性。还有一些静态的3D数字化广告，并不推介产品，只是成为人们日常生活的点缀。例如，将公交候车站台的背景设置为爆炸头的图案，人们在候车时坐在相应的位置，就会成

为爆炸头的主人。地铁广告的背景设计图案与月台上的座椅结合而成一部缆车。坐在椅子上的受众仿佛就能感觉到身后吹来的阵阵寒风……这种3D数字化广告让人和广告成为一种全新的表现形式和完美

的视觉组合。动态的3D数字化广告是由影像合成技术与光纤材料的完美结合，通过能够将普通平面图片转换成立体影像，从而给人们带来强烈的视觉冲击力性而达到一种宣传推广方式。2010年比利时《

最后一点钟报》被人们称为“欧洲第一张3D报纸”，这份报纸的头版文章标题就是“2010，和3D再次起飞。”随着份报纸附赠的还有一副3D眼镜，读者戴上眼镜之后，能看到报纸上的图片都呈现出立体

效果，就连新闻图片中的人物也仿佛立起来。但是，这张报纸只是一次市场实验，没有再印刷生产过，3D数字化广告并不适合被用作报纸广告。动态的3D数字化广告被广泛地应用于电影和电视广告，3D

数字化的广告视觉传达在现代广告设计中起到了重要的作用。

2、3D数字化广告视觉在现代广告中的作用

2.1强烈的视觉冲击效果

3D视觉传达的效果展示，最初来自于3D电影，但是，经典的电影即使没有3D效果也依然好看。例如《，阿凡达》《冰雪奇缘》等等，电影是对于人性的拓展，人很容易在电影中获得情感上的共鸣。3D数

字化视觉传达用在广告中，主要依靠强烈的视觉冲击力获得较好的视觉效果，让受众很容易记住所宣传的商品特点或者信息。广告在本质上是广告商对自己的产品和服务的劝服性、宣传性传播。在3D数

字化广告中，设计师重视对于产品效果的表达，在一些具有丰富的外部结构和细腻的质感的商品广告中，3D数字化广告能够产生较深的景深和宽阔的空间效果，使视觉画面的层次关系丰富，能够使受众

产生身临其中的体验效果，激发起受众对商品的亲近体验，最大程度上唤起受众的消费欲望。

2.2深入的信息传达作用

在具有强烈的视觉冲击效果的基础上，3D数字化广告还能够深入的传达信息。如今的3D电视广告具有逼真的画面，震撼的视觉冲击力，给人前所未有的体验。一些汽车生产商家，喜欢用3D效果展现车速

，喜欢用3D技术为受众展示御风而行的车速体验，用生动的效果传达给受众相关的信息。还有一些户外广告，也用3D的形式打破了以往户外广告呆板、沉闷、单一的缺点，使广告更具有亮点、更突出特

点，引人入胜。例如，三星的3D液晶电视广告，在阿姆斯特丹的一幢老建筑上投射了一段经典3D影片。用三星3D液晶电视展现这段广告的时候，呈现出犹如爱丽丝梦游仙境般的梦幻效果氛围。3D的视觉

画面效果真实生动，让人宛如置身境内，在亦真亦幻间游离。广告是实用与审美的统一，广告的目的是为人们推销产品，给商家带来市场利润。3D视觉广告，是以高科技为基础的现代科技艺术与艺术审

美性的完美结合。

数字图像处理实验报告篇7

论文摘要介绍扫描探针显微镜教学演示软件。该软件将CAI技术和SPM技术结合在一起，主要运用文字说明，静态图像，三维动画，模拟仿真等方法，对SPM的初学者进行SPM的原理介绍和使用培训，可以大大缩短他们的学习时间，并能使其在较短的时间内对SPM有一个较为深入和全面的了解。

ApplicationofScanningProbeMicroscopeinMachineryTeaching//YueRui,ZhuWengsheng

AbstractThissoftwarecombinesCAItechnologywithSPMtechnologyandmainlusesmethodsoftextexplanation,three-dimensionanimationaswellasmathematicalsimulationtotrainthebeginnersofSPM.Afterusingthesoftware,thebeginnerscanquicklygetdeepandwholeknowledgeofSPM.

KeywordsscanningtunnellingmicroscopeofNANOVISUAtape（STM）;Pictureprocessing:ScanningProbeMicroscope（SPM）;AtomicForceMicroscope;teachingeffictiveness

Author’saddress

1.GraduateSchool,NanjingAgricultureUniversity，210095,Nanjing,China

2.LianshuiVocationEducationCentre,223400,Lianshui,Jiangsu,China

1引言

1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛·宾尼（G．Binning）和海·罗雷尔（H．Rohrer）研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（ScanningTunnellingMicroscope，简称STM）．STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的[1]排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。为表彰STM的发明者们所作出的杰出贡献，1986年宾尼和罗雷尔被授予诺贝尔物理学奖金.NanoVisual，教学型扫描隧道显微镜可在机械教学中发挥良好作用。

2教学型NANOVISUAL扫描隧道显微镜

NanoVisual是针对高等院校实验课程和中学素质教育而设计的教学型扫描隧道显微镜。为了适应教学要求，NanoVisual去繁就简，扫描部件高度集成，操作流程简练便捷，具备工作原理清晰、稳定性优越等特点。在线控制软件和后处理软件用户界面友好，辅以生动的教学课件，引导学生轻松掌握扫描隧道显微镜的原理和基本操作方法。[2]NanoVisual扫描隧道显微镜具有一定的可扩充性，可以根据需要增加某些功能部件，从而具备一定科研能力。

3主要性能

扫描图像BMP/TIFF全兼容文件格式，当前全部工作环境参数同步保存。基于WindowsXP/2000/9X的在线控制软件和后处理分析软件，简约化的扫描隧道显微镜探头，初学者只需经简单的培训即可掌握操作方法，具有I-V曲线等测量分析功能，具有图形刻蚀模式和矢量扫描模式的纳米加工技术，样品尺寸直径30mm、厚度10mm。主控制系统采用德州仪器(TI)32位数字信号处理器(DSP),每秒可实现高达10亿次32位运算。主控制系统采用10M/100M快速以太网(FastEthernet10/100)与计算机连接。[3]全数字控制,系统状态、仪器类型、扫描器和探针架参数智能识别和控制。具针尖表征及图像重建功能(针尖形貌估计/图像重建/用已知针尖重建图像)。按功能模块划分的纵向插卡式结构，便于日后系统维护和升级。

3.1.技术指标

1）软件系统：基于WindowsXP/2000/9X的在线控制软件和后处理软件。

2）系统功能：扫描隧道显微镜（STM）。纳米加工和操纵，包括图形刻蚀模式和矢量扫描模式。

3）参数性能：电流检测灵敏度：≤10pA。图像分辨率：128X128,256X256,512X512,1024X1024。扫描角度：0～360°。扫描频率：0.1～100Hz。预置隧道电流：0.1～10nA。偏置电压：-2～+2V。

4）电子控制系统：8通道16-bitDAC，建立时间1.5微秒。通信接口：10M/100M快速以太网（FastEthernet10/100）接口。

5）机械性能：样品尺寸：最大可达直径30mm，厚度10mm。全自动步进电机控制进样系统。

4扫描隧道显微镜（STM）[1，2]原理分析

扫描隧道显微镜（STM）的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时（通常小于1nm），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。隧道电流I是电子波函数重叠的量度，与针尖和样品之间距离S和平均功函数Φ有关.[4]。

隧道电流强度对针尖与样品表面之间距非常敏感，如果距离S减小0.1nm，隧道电流I将增加一个数量级，因此，利用电子反馈线路控制隧道电流的恒定，并用压电陶瓷材料控制针尖在样品表面的扫描，则探针在垂直于样品方向上高低的变化就反映出了样品表面的起伏。

将针尖在样品表面扫描时运动的轨迹直接在荧光屏或记录纸上显示出来，就得到了样品表面态密度的分布或原子排列的图象[5]。这种扫描方式可用于观察表面形貌起伏较大的样品，且可通过加在z向驱动器上的电压值推算表面起伏高度的数值，这是一种常用的扫描模式。对于起伏不大的样品表面，可以控制针尖高度守恒扫描，通过记录隧道电流的变化亦可得到表面态度的分布。这种扫描方式的特点是扫描速度快，能够减少噪音和热漂移对信号的影响，但一般不能用于观察表面起伏大于1nm的样品[6]。

是利用SPM进行纳米加工的客观依据。同时也说明，SPM不是简单用来成像的显微镜，而是可以用于在原子、分子尺度进行加工和操作的工具。

5教学课程安排

1）第一周：原理简介与上机模拟。课后着手资料定向查询并准备实验报告。

2）第二周：演示与学生实验。先用铁丝作探针练习，熟练后再用铂铱合金丝制作针。指定样品（光栅）的测量。

3）第三周：改变电压及扫描角度重新扫描，进行图像处理。课后资料定向查询并完成实验报告。报告内容:心得、体会及建议，STM在某个领域的应用或STM仪器的某部件的原理。

4）第四周：宣讲实验报告，每人15分钟（包括5分钟提问）。

6图像处理

1）平滑处理：将像素与周边像素做加权平均。

2）斜面校正：选择斜面的一个顶点，以该顶点为基点，现行增加该图像的所有像数值，可多次操作。

3）中值滤波：傅立叶变换。对图像的周期性很敏感，在做原子图像扫描时很有用.

7结束语

在线控制软件和后处理软件用户界面友好，辅以生动的教学课件，引导学生轻松掌握扫描隧道显微镜的原理和基本操作方法.作为一种CAI软件，本软件界面好，操作简便。采用文字、图形、三维动画等方式将SPM这一尖端复杂仪器的原理和使用与计算机辅助教学这一形式结合起来，经部分人员试用后，效果明显，反应良好。可大大增加操作者学习SPM的兴趣，并能起到事半功倍的效果，提高课堂教学效果。不足的是AFM和SNOM的数学模型还有待进一步研究。

参考文献：

[1]白春礼.扫描隧道显微术及其应用[M].上海：上海科技出版社，1991.84—86.

［2］MicrosoftPress,MicrosoftWindows:GuidetoProgramming,1990.

［3］HeinzelmannH.Instrumentaldevelopmentsandrecentexperimentsinnear-fieldopticalmicroscopy.ThinSolidFilms,1996,273∶149—153.

［4］戴长春，黄桂珍等.国产GSPM-930型扫描探针显微镜介绍[J].现代科学仪器，1998，(1-2)∶92—93.

[5]WeeksBL，VollmerA.Nanotechnology，2002，13:38

数字图像处理实验报告篇8

[关键词] 临床微生物实验室；信息管理；数字化管理；再造；专家系统

[中图分类号] R197.32 [文献标识码] C [文章编号] 1673-9701（2015）28-0106-05

近几年，随着现代网络技术和现代数字化技术在医疗领域的广泛应用，临床微生物实验室信息管理平台的发展也迎来了契机，一些信息化和数字化建设的新技术、新理念在实验室信息管理系统的建设和再造中都有所应用[1-3]。本实验室自2003年始自行开发并应用临床微生物实验室信息管理系统以来，经过10多年的信息化和数字化建设，已经从最初的单机版报告单打印软件逐渐发展成与数字化医院其他管理系统无缝联接的实验室信息管理平台，目前已实现临床微生物实验室业务流程全过程数字化，并能最大限度地采集、存储、处理、传输、提取、集成、利用和共享实验室信息，实现面向医院和社会的数字化临床微生物检验服务。本文就本实验室的临床微生物实验室信息管理平台在数字化再造方面的经验做简单介绍，希望能为国内外实验室信息管理平台的开发再造提供参考。

1 数字化再造的重要性

在全球抗生素耐药情况日益严峻的今天，临床微生物实验室已成为抗感染诊治和遏制细菌抗生素耐药的重要一环，目前，临床微生物实验室的工作流程是以“标本”为中心，从狭义上看，是从实验室标本的接收开始至检验报告的签发结束，而从广义上看，是从临床医生开具检验医嘱开始至对临床医生完成检验结果解释结束，在这数天乃至数十天繁琐的标本检验流程上，由标本而产生的信息量大，且信息结构与内容复杂[4]，一个标本的信息往往在多位工作人员与多台仪器之间反复流转，且很多信息还是由工作人员主观判读产生[5]，如何建设一个业务流程全过程数字化的临床微生物实验室信息管理平台对这些复杂信息进行有效的管理，是一个具有挑战性的问题，其直接影响整个实验室检验流程能否流畅运行，进而影响实验室为临床及患者提供医疗服务的质量。

传统的临床微生物实验室信息管理系统基本停留在检验报告单打印软件层面，虽然有通过医院局域网实现标本信息自动采集与检验报告共享的功能，但管理功能模块不完善，很难满足实验室信息一体化管理要求，实验室每时每刻所产生的大量测量分析数据仍旧通过程序记录单等基于纸质的报表进行管理，虽然有些实验室的信息管理系统实现了程序记录单的电子化，但仍无助于整个临床微生物实验室复杂工作流程的效率的提高，且也很少有软件功能模块对电子化的程序记录单内容进行质量管理与数据挖掘工作[6]。而数字化管理是指利用计算机、通讯、网络、人工智能等技术，实现知识资源、信息资源可数字化，并通过网络实现信息的传递与信息资源共享，同时，应用数字来量化、精确管理中的各个要素，实现管理的可计算性[7]。数字化管理克服了传统管理的效率低下、信息共享性差等缺点，具有定量化、智能化、综合性的特点。对临床微生物实验室现有的信息管理平台进行数字化再造，实现实验室流程全过程的数字化管理，是实验室管理的一种必然趋势。

2 数字化再造的实践

2.1 检验医嘱的控制

临床微生物检验项目种类单一，但检验标本种类繁多，不同来源的不同检验标本与不同的检验项目进行相互搭配产生的检验医嘱，有些是合理的，而有些是不合理的，对不合理检验医嘱的控制是实验室分析前质量控制重要的一环。信息管理平台除了设置临床常见检验标本的常见检验项目套餐以供临床医生方便选择外，还对临床医生由检验标本和检验项目自由搭配所开具的检验医嘱进行合理性验证，发现不合理检验医嘱会做出警示，如对“中段尿”标本开具“厌氧菌培养”的检验医嘱，会做出“中段尿不适合做厌氧菌培养，泌尿道怀疑厌氧菌感染，建议用膀胱穿刺采集标本”的警示。

2.2 条形码和二维码的应用

在临床微生物检验整个标本流程中，所有数据均以条形码（128码）为载体进行流转，实验室信息管理平台根据所扫描的条形码，再根据不同的需求从医院局域网上不同的数据库中读取所需要的数据，并在相关数据库中做上相关标记：临床医生开具检验医嘱后自动打印带条形码的不干胶标签，护士将条形码标签贴在标本容器上进行标本采集和交接工作，标本送至临床微生物实验室，工作人员在接收标本同时扫描条形码进行标本信息的录入工作，同时专家系统自动根据检验标本和检验项目进行分类编号，并自动打印带有实验室内部唯一样本编号条形码的标签纸，实验室内部条形码标签纸贴于待接种的各种培养基平板上或做涂片检查的玻片上，工作人员在输入检验结果或审核检验报告等操作时，可直接扫描培养基平板或玻片上的条形码进行标本编号快速定位，而对部分仪器的某些纯数字数据的输入要求，也可采用条形码扫描的方式以提高输入效率。在整个标本流程中的各个节点（开医嘱标本采集标本交接标本接收开始检验各种操作记录报告审核），以扫描条形码方式快速在数据库中做上各种标记（包括执行时间和执行人等信息），可实现对标本的追踪，也可方便进行TAT管理[8]。

但对于外院区送检的标本，由于网络安全等原因，医院局域网无法与外院区进行联网时，实验室信息管理平台就无法根据条形码从外院区数据库中读取相关数据。为解决此问题，本实验室采用了二维码图片形式进行数据的传递，即外院区根据协议编码送检标本相关信息生成并打印二维码图片，本院区接收标本时，采用二维码扫描枪对二维码图片进行扫描，然后根据协议反编译标本相关信息并写入数据库。以扫描二维码图片形式代替信息的手工录入工作，可有效提高工作效率并减少人为差错的发生。

2.3 检验流程的记录和记录的应用

临床微生物标本的检验周期长，过程繁琐，一个标本往往需要经手多个岗位多个工作人员，前一个岗位的实验结果将直接影响后一个岗位的实验操作，所以进行全流程可追溯式管理，做好每一个岗位实验操作和实验情况的记录对理顺整个检验流程至关重要。信息管理平台提供的“工作”界面，能详细记录整个检验过程，见图1，如记录每天对培养标本的判读情况，记录培养基上病原菌的菌落特点、溶血情况、菌量、革兰染色情况、触酶结果、氧化酶结果等，还有该病原菌在各个日期的鉴定操作和药敏操作记录等。在该界面中，可以对标本在整个检验周期中各个时间段的实验操作和实验结果一目了然，对检验流程中发生的任何一个环节的差错都能准确地查找出，为检验中质量控制提供了依据。

图1 临床微生物实验室信息管理平台“工作”界面

信息管理平台可根据所记录的检验流程记录查询当日的所有的实验操作，并且可以对实验操作进行分类，比如信息管理平台可列出西门子WalkAway96细菌鉴定分析仪的上机操作列表，还可根据该列表向WalkAway96仪器发送通讯数据。同时，信息管理平台也可查询当日未做检验流程记录的标本列表，工作人员可根据该列表进行标本的查访以防止标本漏检。

2.4 标本状态的应用

信息管理平台根据标本在检验流程中的不同节点位置，设置了10个标本状态以方便工作人员对检验标本进行追踪，10个标本状态包括未采集、已采集、已运送、已退回、已接收、开始检验、已初级报告、已完成、审核和打印等。标本状态的具体描述及触发产生的相关记录见表1。

在信息管理平台的标本列表中，不同检验状态的标本以不同颜色做为背景以示区分，其中“开始检验”的标本是以白色为背景，“已初级报告”的标本以红色背景做警示，而“已完成”状态标本以浅蓝色为背景，标本被签发后的“审核”和“打印”的标本以绿色为背景。

2.5 细菌鉴定与药敏结果的处理

细菌鉴定与药敏试验是临床微生物实验室最主要的工作，对于每一个细菌鉴定结果，信息管理平台都会调用专家系统使之与本实验室近五年的数据进行比对，如果检出的细菌不在常见概率中，则会给出提示，比如对某个患者呼吸道标本中检出的病原菌“沙门菌”进行管理时，会对近五年呼吸道标本的病原菌进行统计分析并得出常见病原菌的范围，发现该“沙门菌”不在“常见”范围之内，信息管理平台就会给出警示。

在药敏试验方面，信息管理平台设置有《抗菌药物敏感性试验执行标准》（CLSI）中的药敏解释标准字典库，能自动根据工作人员输入的抑菌圈直径或MIC数值，再结合细菌鉴定结果和标本来源进行药敏结果的耐药（R）或中介（I）或敏感（S）的判读。同时，信息管理平台会调用专家系统对细菌鉴定数据和药敏数据及患者相关数据进行逻辑判断，如对细菌天然耐药进行验证以判断实验结果是否有误，对一些不可能或罕见的药敏结果进行识别并提示需要复查等。

2.6 检验报告的签发

检验标本在完成检验操作并录入完整的检验结果后，工作人员点击“完成报告”按钮即自动修改标本状态为“已完成”；所有“已完成”的报告都需由实验室负责人或认可的授权签字人负责报告签发，签发后的检验报告才能被临床查询或打印。

管理系统开发有报告签发专用界面，在该界面中会有一个所有“已完成”待签发的报告列表，所有新“完成”的报告也都会实时在列表中显示，报告签发人员可及时对其进行签发操作，同时，签发后的报告也实时在该列表中消失。在报告签发时，完成一个报告签发操作，界面也会自动跳转至下一个待签发报告界面上，极大提高了工作效率。同时，在信息管理平台的签发界面里，用户可方便地按需调用该报告的各种相关信息，如关于该标本所有的操作记录、图像记录、历史检验结果等，为报告签发人对检验结果的审核提供参考。

2.7 图像采集的应用

临床微生物实验室采用数码相机、高清摄像头等图像采集设备对实验结果进行图像采集，采集的原始图片储存于数据库中。图像采集包括对各种涂片检查在显微镜下的细菌染色情况、各种细菌培养标本在培养基上的细菌生长情况、解脲支原体和人型支原体培养及药敏检测板条的颜色变化等。所采集的图片是检验操作的原始记录，为检验中的质量控制提供了保障，同时，工作人员在对检验报告进行签发时，可以直接调用所采集的图片进行查看，而不用去翻找原始的培养基平板或玻片，从而提高了工作效率。

对于所采集的解脲支原体和人型支原体培养及药敏检测板条图片，信息管理平台可根据检测板条上不同孔的功能与分布情况，计算检测孔中的颜色变化，最后自动换算出解脲支原体和人型支原体的培养及药敏检测结果，以此代替工作人员进行重复而繁琐的人工结果判读，有效减少了人为差错的发生。

2.8 专家系统的应用

专家系统是一种能通过推理技术模拟某特定领域定专家的分析过程来解决各种复杂问题的计算机智能程序系统，信息管理平台采用专家系统对流程上各个节点的数据进行数字化管理，是一种可以提高工作效率及工作质量的非常有效的方法[9]。专家系统在除了上述的细菌鉴定和药敏结果方面的应用外，还常在如下流程节点有所应有：

在标本接收流程节点，专家系统根据不同标本种类及不同的检验项目，自动打印该细菌培养标本所需接种的培养基平板标签，标签上有培养基名称、标本信息（标本编号、接收日期、检验目的）和患者信息（姓名、病区、床号）等，同时标签上打印有标本编号的条形码，以便后期标本实验操作时可以直接扫描培养基平板上的条形码进行信息管理平台标本定位。工作人员还可根据打印的标签选择相应的培养基平板进行标本接种工作，这对于一些非熟练人员及实习生来说，可有效避免培养基平板选择错误的事情发生。

在检验报告签发流程节点，专家系统能对细菌鉴定和药敏结果进行综合分析后为临床诊治提供一些建议，如对检到的耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌（MRS），专家系统会给予“对于耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌（MRS），β-内酰胺类药物，如青霉素类、β-内酰胺/β-内酰胺酶抑制剂复合物、头孢类、碳青霉烯类，临床无效”的报告单评论内容。

2.9 血培养的联机管理

临床微生物实验室信息管理平台开发有Bact/Alert3D血培养仪的联机程序，信息管理平台通过联机程序接收血培养仪实时传送的血培养瓶的培养信息，培养信息包括血培养瓶阳性报警、血培养瓶阴性报告、培养12 h阴性、培养1 d阴性、培养2 d阴性、培养3 d阴性等，其中阳性报警信息还包括血培养瓶阳性报警时间。信息管理平台可根据接收到的信息启动相应模块程序进行处理，如接收到血培养瓶阴性报告的信息时，可直接在信息管理平台中完成相应的血培养阴性报告，如在夜间接收到血培养瓶阳性报警信息时，可在信息管理平台中跳出相应警示，提示急诊值班人员进行阳性血培养瓶转种处理。

2.10 结核分枝杆菌检查的特殊管理

根据《浙江省耐多药肺结核防治规划》要求，肺结核患者的一个痰标本，除做抗酸染色检查外，还需用GeneXpert检测结核分枝杆菌基因和利福平耐药基因，同时，还需对痰标本进行结核分枝杆菌培养及药敏试验。其中在结核分枝杆菌液体培养的42 d检验流程中，需经过多位工作人员的实验操作和结果判读[10]，相关记录的登记是否完整直接影响后续工作的开展。为此，信息管理平台专门开发一个结核检查的特殊模块，在该模块中可详细记录一个痰标本的涂片检查信息，液体培养上机信息、污染信息、菌种鉴定过程、药敏信息，GeneXpert检测信息等，对于结核分枝杆菌药敏同时出现利福平和异烟肼耐药的菌株，结核检查模块以明显方式向工作人员做出提示。信息管理平台还可实时统计结核分枝杆菌培养的污染率与涂阳培阴率，为结核分枝杆菌培养的质量控制提供了保证。同时，信息管理平台为医院结核管理部门提供包括耐多药菌株列表、初治涂阳列表、复治涂阳列表等各种报表，为结核病防治管理提供技术和管理支持。

2.11 临床菌株的管理

实验室临床菌株的规范管理对今后的细菌感染和耐药研究以及公共安全管理具有重要意义，信息管理平台建立临床菌株信息数据库及临床菌株管理模块，数据库包括菌株信息（菌株编号、菌株代码、名称、革兰染色、分类等）、标本信息（标本种类、患者姓名、性别、年龄、科别、诊断、采样时间）、鉴定信息（生化反应结果、血清型等）、药敏信息（药敏结果、产酶情况）、其他信息（菌株保存位置、备注等）。临床菌株数据库的信息录入方式有三种，一是手工录入，二是信息管理平台直接导入，三是WHONET数据文件导入。临床菌株管理模块包括菌株检索、复苏使用、菌株复苏使用记录查询等功能，其中临床菌株检索界面提供包括“药敏条件”设置的多种条件设置组合，工作人员根据多种条件组合检索出菌株后可以打印清单，也可根据电脑上显示的“菌株保存位置”去查找菌株。在对临床菌株进行检索后，可对其中部分菌株进行“复苏使用”操作，操作时可输入操作目的，系统也会自动记录操作时间，操作者等信息。工作人员使用菌株复苏使用记录查询功能，根据时间段查询某一时间段所有的菌株复苏记录，也可以在菌株详细信息里查看该菌株的所有历史复苏记录，以便进行对临床菌株的使用溯源。

2.12 数据挖掘

临床微生物实验室的数据挖掘与应用对于实验室管理、抗生素合理使用和医院感染管理等至关重要，其中微生物数据最主要的应用是临床菌株的分布和耐药统计分析，目前，菌株药敏数据导出至WHONET软件已是实验室信息管理平台必备的功能模块，实验室信息管理平台开发有2种数据导出方式，一种是直接导出数据生成WHONET数据文件，另一种是数据导出至一文本格式的中间文件，再由WHONET自带BacLink软件读取中间文件的数据写入至WHONET数据文件中。

临床微生物数据挖掘工作还包括医院感染指标的监测，既信息管理平台在检验报告签发时，如发现耐碳青霉烯类肠杆菌科细菌（CRE）、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）、耐万古霉素肠球菌（VRE）、耐碳青霉烯鲍曼不动杆菌（CRABA）、耐碳青霉烯铜绿假单胞菌（CRPAE）等多重耐药菌时，会提示工作人员向医院感染管理科发送警示信息以提醒及时采取措施。同时，信息管理平台为医院感染管理工作提供多重耐药菌感染发生率和检出率的统计工作。

在实验室质量管理方面，信息管理平台除了做血培养污染率的统计分析外，还可根据检验标本各个标本状态的触发时间来做TAT统计及管理工作；还可根据不合格标本退回记录做不同科室标本不合格率和不合格原因分析；还可根据检验流程记录中的备注内容进行日常工作差错分析等。

3 讨论

临床微生物实验室管理水平的高低直接影响疾病诊断、感染控制、抗生素合理使用、医院感染控制等工作任务的发挥[11-13]，而数字化管理是实验室管理的趋势，一个完善的信息数字化管理平台，实现微生物检验精细化的过程管理、实现医院数字化网络的信息共享和实现检验数据的深度挖掘应是它的建设方向[14]。

目前，国内临床微生物实验室信息数字化建设偶见报道[1，5，15，16]，但由于各临床微生物实验室的工作流程不同[17]，其所应用的基础实验室信息管理软件也不同，从而使各实验室的信息管理平台的数字化建设侧重点不同[18]，我们在对实验室信息管理平台进行数字化再造时，不能照搬照抄，需根据实验室的实际情况进行借鉴和创新。本文在10多年的临床微生物实验室信息化建设实践中，结合实验室的流程管理工作，通过对实验室信息管理平台的数字化再造，目前已实现临床微生物实验室业务流程全过程数字化，如采用条形码和二维码来实现数据的快速流转，采用10个标本状态来实现标本检验过程的快速追踪，采用检验流程记录电子化来实现工作流程的有效溯源，采用图像采集方式对实验结果进行原始保存，采用血培养联机程序实现血培养瓶状态的实时监控，同时，实现了采用专家系统对数字化信息进行数字化管理，如对检验医嘱合理性的控制、对细菌培养标本培养基平板的规范选择及对细菌鉴定和药敏结果有效性的管理。我们还加强了实验室数据在实验室质量管理、细菌耐药分析管理和医院感染管理中的挖掘应用，如对血培养污染率、TAT、不合格标本和实验差错进行统计分析，如实现了细菌鉴定和药敏结果与WHONET软件的数据共享，如增加了多重耐药菌的发现与处理功能等。如此数字化再造，可有效整体提高实验室管理水平并更好地为临床和患者的服务提供有力的技术性支持。

在数字化再造过程中，我们发现，数字化管理是实验室管理的当今趋势和未来方向[19，20]，临床微生物实验室信息平台的再造目标没有最好只有更好，只有不断总结、不断改进，不断将新的管理理念和管理技术纳入到实验室的管理体系中才能不断提高，才能不断促进实验室的发展，为临床的诊疗活动提供更好的支持。

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