高能超声聚焦（HIFU）远程医疗诊断中医学多媒体信息在线处理与设备数据管理应用的研究

论文摘要

随着信息技术和计算机技术的突飞猛进,医院信息化和医疗数字化建设大潮已经来临。其中,远程医疗成为这次大潮中发展前景最为广阔的领域之一。本文对作为远程医疗服务对象的高能超声聚焦肿瘤治疗设备系列产品及其配套设备的运行原理、治疗理论、操作方法和数据特点进行了分析研究,研究发现利用计算机可视化控制超声能量杀灭肿瘤病灶不但需要精密、高效的影像处理,严格的剂量、治疗方位、释放能量计算,还需要简易灵活的开发模块和合理的运算资源布局。虽然PACS的应用变得日益广泛,但其中对于医学上特殊影像格式数据在显示、传输等方面,目前缺少模块化的应用控件和压缩参数标准,使得开发者需要投入大量的人力、物力去进行这方面的工作。可以说,缺少医用影像文件浏览模块和单一的图像处理开发环境成了制约医院信息建设（HIS）、图像存档与传输系统（PACS）以及本项目（TMS远程医疗终端、HIFU医生交流平台、HIFU会诊平台）功能开发的瓶颈,而压缩标准的不明确,也使得一些项目在传输效率和医生对图像满意程度之间的天平上摇摆不定。针对HIS、PACS开发中影像应用的瓶颈问题,作者采用数字图像中的“加窗显示”技术实现DICOM转DIB的像素深度处理,解决了普通PC机对医学影像的显示问题,利用VC++6.0开发出基于DICOM影像的文件浏览、格式转化与压缩的通用模块。并通过临床收集对于肿瘤治疗中MRI、CT等9种类型图片对于医生的肉眼观察要求确定出“9种图像资料压缩效果参考表”,并利用.NET框架下的System.Runtime.InteropServices接口与通用模块输出的Hbitmap相衔接,再利用GDI+技术对得到的图像流进行压缩处理。从而在得到DICOM影像浏览通用模块的同时,实现了利用COM+技术的VC++6.0与.NET技术混合开发的新模式,应用于远程会诊系统。作为医疗设备的操作记录与监控,也是远程医疗与诊断中另一个重要因素。出于对治疗效果和经验的交流（如B超显影和定位、手术计划的制定、随时间变化体位位点上病灶的能量强度、变化曲线、安全阈值、HIFU剂量等的确定）,以及对病人负责,在治疗中强调操作规范化,并提供严格的检验手段和详细记录设备的运行状态、操作日志,需要对大型的医疗设备数据进行有效的管理,并让这些数据能够产生交流的价值。但由于医疗行业产品的特殊性和针对性,很难让所有的医疗设备具有相同的交流功能。由于运行数据量的庞大,出于治疗的稳定性和安全性,各种设备都尽量使本设备的功能单一化。出于对医学隐私和医院信息化建设独立性的考虑,一些大型设备并没有上网。针对这些问题,本文提出了基于设备数据分离式管理和多进程的设备数据导入方式,最终建立起一个多进程处理所用的时间效率模型,较好的解决了数据录入与不同设备间通用性问题。最后,本文还总体介绍了该远程医疗项目所包含的类似于NetMeeting但更符合于医学会诊特点的远程会诊系统,该系统包含音频对话、视频交流、HIFU设备数据管理、影像传输与在线勾画功能。并创造性利用AJAX技术和XML技术与.NET技术相衔接,引入WebGIS原理,设计出基于WebService的医学图像浏览与在线同步勾画平台（B/S画板）。与NetMeeting相比,该系统减小了网络数据流量,并方便了医生间的交流。在课题研究中,作者提出了基于设备数据分离式管理和多进程的设备数据导入方式的C/S、B/S混合应用模式,解决了信息安全和设备数据采集通用性等问题。也为大型医疗仪器的操作日志记录和基于HIS安全下的治疗计划记录提供了方法,并为日后建立的专家数据库奠定了基础。利用“加窗”显示技术解决了普通PC对医学图像（含DICOM）的显示问题,将其模块化后实现WebService/J2EE平台上B/S运用新模式。引入了WebGIS原理,建立了区别于NetMeeting和C/S画板的会诊伪动态模式,结合XML、AJAX技术设计出基于WebService的医学图像浏览与在线同步勾画平台（B/S画板）,为远程诊疗提供了新的模式。最终,设计了HIFU远程医疗项目的总体规划和实现目标,并予以了实现。临床实验结果表明:设备产生的数据进入数据库时的准确性、完整性、快速性与设备运行中的网络环境是不可分割的。如果没有好的网络环境甚至没有网络环境的孤立设备,HIFU设备数据管理系统依然可以让医生手动选择需要存储的或者需要公布并远程诊断的数据文件在拥有网络的环境下通过web方式传输入数据库,并能够保证数据的安全性和准确性。而B/S结构的医学影像模块和在线画板功能应用于远程会诊系统,很大程度上方便了医生间异地交流,更新了以往远程医疗的传统模式,取得了理想的效果。同时,通过COM+技术,利用VC++与.NET各自的优势,采用混合开发对上述研究进行实现。很大程度上提高了开发效率。除音、视频部分和C/S画板为作者在前人基础上进行整改工作以外,本文所提到的设计思路和功能实现均为作者独立完成。

论文目录

• 英文摘要
• 中文摘要
• 正文 高能超声聚焦（HIFU）远程医疗诊断中医学多媒体信息在线处理与设备数据管理应用的研究
• 第一章 绪论
• 1.1 远程医疗
• 1.1.1 远程医疗发展概况
• 1.1.2 远程医疗与HIS、PACS 的关系
• 1.1.3 远程医疗目前存在的主要问题
• 1.2 高能超声聚焦医疗技术（HIFU）
• 1.2.1 HIFU 技术的发展概况
• 1.2.2 HIFU 治疗与远程医疗的关系
• 1.2.3 HIFU 远程医疗系统的市场前景
• 1.2.4 HIFU 远程医疗系统的功能与框架结构
• 1.3 本文的研究内容与组织结构
• 1.4 本文中所提到内容与本文作者的关系
• 参考文献
• 第二章 基于DICOM 图像的WEB 浏览与传输的研究和实现
• 2.1 意义
• 2.2 图像处理
• 2.2.1 DICOM 结构简介
• 2.2.2 DICOM 图像的显示方法
• 2.2.3 DICOM 转DIB 的像素深度处理
• 2.3 DICOM 图像处理的模块化
• 2.3.1 动态库和静态库
• 2.3.2 创建DLL
• 2.4 WebService 系统构架
• 2.4.1 总体流程
• 2.4.2 系统架构
• 2.4.3 项目中C#.NET 与VC++的衔接
• 2.5 系统实现
• 2.5.1 数据访问层
• 2.5.2 业务逻辑层
• 2.5.3 用户层
• 2.6 该研究的用途与运行效果
• 2.7 本章小结
• 参考文献
• 第三章 HIFU 设备数据管理的研究和实现
• 3.1 意义
• 3.2 HIFU 设备数据管理系统的设计
• 3.2.1 设备二进制数据文件的数据结构与特点
• 3.2.2 HIFU 设备数据管理系统网络模式设计
• 3.2.3 服务器端设计
• 3.3 HIFU 设备数据管理系统的实现
• 3.3.1 系统实现手段与技术
• 3.3.2 VC++6.0 对SqlServe12000 数据库的操作
• 3.3.3.N ET 对执行文件的调用
• 3.3.4 二进制数据文件的读取举例
• 3.3.5 实验结果及分析
• 3.4 该研究的用途与运行效果
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 图像在线讨论（画板）功能的研究与实现
• 4.1 意义
• 4.2 基于winsock 通讯的图像在线讨论（画板）系统（C/S）
• 4.2.1 winsock 通讯
• 4.2.2 链表
• 4.2.3 功能流程
• 4.2.4 程序实现和简要流程
• 4.2.5 本地画图
• 4.2.6 远程传输
• 4.2.7 其余功能
• 4.2.8 数据远程传输模式
• 4.2.9 基于WinSock 通讯的图像在线讨论（画板）系统(C
• 4.3 基于WebService 的图像在线讨论（画板）系统（B/S）
• 4.3.1 可扩展标记语言XML
• 4.3.2 页面无刷新AJAX 技术
• 4.3.3 伪动态交流会诊系统构架
• 4.3.4 系统实现
• 4.3.5 基于WebService 的图像在线讨论（画板）系统（B/S）的用途与效果
• 4.4 两种图像在线讨论（画板）的比较及接下来的工作
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 第五章 远程医疗中音频、视频传输的实现
• 5.1 音频
• 5.1.1 功能
• 5.1.2 Windows 环境下存储、播放音频数据流的实现原理
• 5.1.3 语音质量的设置
• 5.1.4 远程音频交流的原理
• 5.1.5 基本操作流程
• 5.1.6 最终效果
• 5.2 视频
• 5.2.1 功能
• 5.2.2 基于DS-400xH 系列多通道视频采集卡的远程视频应用
• 5.2.3 应用DS-400xH 卡在vc++6.0 环境下实现视频采集与显示
• 5.2.4 视频的抓取
• 5.2.5 视频的录象
• 5.2.6 视频远程传输
• 5.2.7 视频的最终效果
• 5.3 音频、视频在本项目中的应用与规划
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 HIFU 系统总体构架及部分子系统的实现
• 6.1 HIFU 远程医疗的总体规划方案
• 6.2 HIFU 医生交流平台流程与部分功能演示
• 6.3 WEB 会诊平台原理与主要功能演示
• 6.4 TMS 远程系统中部分功能演示
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 总结与展望
• 致谢
• 文献综述 远程医疗的应用与其技术的发展概况
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表和完成的论文