医学影像传输方法、传输中心和终端与流程

本发明涉及信息通讯、计算机及医疗技术领域，具体涉及医学影像传输方法、传输中心和终端。

背景技术

随着各种医疗信息数字化的实现，以及国际互联网及相关技术的广泛使用，人们在逐步完成医院信息数字化建设后，正在加紧研究利用高速信息网搭建各种云平台，提供多种影像服务模式，如影像远程诊断、专家咨询、影像人工智能分析中心等，其共同特点是需要影像资料在各种医疗机构以及手持设备中通过互联网进行快速传输，使得相关影像信息在网络中随病人的就医状况和需求，在医疗机构之间、不同科室之间及专家移动设备进行相互调用。当前，影像传输大多依靠搭建云平台进行传输，随着影像设备先进程度的提高，单次检查的图像量日益增多，云平台存储量和提取速度压力增大，因此，迫切需要一种能保证影像在分布式节点传输的快速可靠方法，从而提高临床诊断、治疗和健康服务的水平、质量与效率，并大大节约资源。

影像资料快速传输的主要瓶颈在于：影像信息系统分布在不同医疗机构，医疗机构在面向互联网的网络建设中使用的网络结构和安全策略各不相同，并采用不同厂商的路由器和防火墙，使得医疗机构之间的访问受限，另外病人或影像诊断专家往往使用移动设备进行上传和调阅影像资料，移动设备具有不固定网络地址的特性，也使得影像资料点对点传输受限。目前影像资料交换大多采用与区域数据中心（或云平台）通信，由数据中心转发至相应的医疗机构或专家所用的网络中，这大大降低了影像传输的速度，并且数据中心的存储量和提取速度压力不断加大，将消耗巨额的资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的不足，利用互联网环境，采用sip协议，实现分布式点对点自适应数据传输，保证医学图像在医疗机构或专家所在的网络中快速可靠传输。

为了实现上述目的，本发明首先提供一种医学影像传输方法，发送终端和接收终端之间基于sip协议通信和消息通信双通道完成医学影像的点对点传输，当发送终端和接收终端之间不可以互相通信的情况下，发送终端通过传输中心转发医学影像至所述的接收终端。

上述传输方法还进一步具有如下优化步骤：

所述的发送终端和接收终端在传输中心进行登录和注册，注册信息包括发送和接收终端的网络类型。

发送终端根据接收终端注册的网络类型判断是否可以进行点对点通信，不可以点对点通信时，发送终端将图像转化成字节流通过传输中心转发至接收终端后再转化回图像。

发送终端在传输前对医学影像进行加密和/或分段，接收终端在接收到医学影像后进行相应的解密和/或重组。

传输中心可以取消发送终端和接收终端之间的某次医学影像传输。

本发明还包括一种医学影像的传输中心，用于转发来自于发送终端的医学影像至接收终端，包括储存于数据存储器中并且被配置成由一个或多个处理器执行的如下模块：

sip通信模块，基于sip协议发送或接收医学影像，

消息通信模块，基于消息队列、消息订阅和http服务发送或接收消息。

上述传输中心还具有如下优化方案：

还包括节点管理模块，用以节点注册、认证登录和注销，以及节点间图像传输的路由规则、图像加密分段规则的设定。

包括传输监控模块，包含一个管理界面用以监控医学影像的传输情况。

所述的消息包括有效性检查消息、控制消息、传输进度消息通知以及监控消息。

本发明还包括一种医学影像的终端，作为医学影像的发送或接收的终端，包括储存于数据存储器中并且被配置成由一个或多个处理器执行的如下模块：

sip通信模块，基于sip协议分段发送或接收医学影像，

消息通信模块，基于消息队列、消息订阅和http服务发送或接收消息。

上述终端还具有如下优化方案：

包括图像提取模块，用以提取本地图像和加密。

包括图像校验模块，用于对接收的图像进行重组解密校验。

所述的消息包括密钥消息、传输概要消息、控制消息以及监控消息。

本发明与已有技术相比，具有实质性突破：

（1）本发明的医学影像自适应传输方法通过对图像加密、分段和基于sip协议通信和消息通信双通道完成图像的点对点并行传输，保证了图像传输的安全性、完整性和正确性，解决了互联网环境下医学影像快速传输的问题。

（2）本发明的医学影像自适应传输方法适用于医疗机构之间、移动设备之间、医疗机构和移动设备之间的医学影像传输，可以无缝集成到影像云平台或区域共享交换系统中。

（3）本发明的装置具有易操作的交互界面，具有节点分布和注册登录信息管理以及影像传输进度监控和取消控制的功能，使其更易于监控管理。

（4）本发明的方法对医院现有影像信息系统运行无任何副作用或对其性能有任何影响。

附图说明

图1为互联网环境下医学影像自适应传输方法与装置的两层架构示意图。

图2为传输中心实施程序分层架构图。

图3为传输前置机或移动设备实施程序分层架构图。

图4为实施程序传输节点注册登录流程图。

图5为实施源节点读取图像传输任务表的流程图。

图6为实施源节点进行dicom图像传输的流程图。

图7为实施目的节点接收dicom图像的流程图。

图8为实施源节点断点续传流程图。

具体实施方式

下面结合图1-图8给出本发明一个较好实施例并进一步对本发明实施例作详细阐述，应当理解实施例和附图仅用于解释说明而不用于限定本发明的保护范围。

在本实施例中，用于传输的装置称为节点，传输发起者称为源节点，接收者称为目的节点，传输节点之间直接传输数据称为点对点通信。

在本实施例中，节点注册信息包括节点所在的网络环境（网络地址转换nat）信息和根据系统硬件信息生成的唯一标识号。

在本实施例中，节点之间传输消息包括登录注册消息、密钥消息、传输概要消息、控制消息以及监控消息。其中传输概要消息包括文件分段信息、文件及各段md5值。

本发明的工作原理如下：发送终端和接收终端之间基于sip协议通信和消息通信双通道完成医学影像的点对点传输，当发送终端和接收终端之间不可以互相通信的情况下，发送终端通过传输中心转发医学影像至所述的接收终端。

传输中心1可以采用现有的区域医疗影像数据中心或云平台，包括sip通信模块11、消息通信模块12、节点管理模块13和传输监控模块14。

sip通信模块11是指在传输中心1中的基于sip协议进行通信的模块，传输中心作为节点默认自动登录和基于sip协议的数据转发，

消息通信模块12是指在传输中心1中的基于消息队列和http服务的通信模块，主要包括节点注册登录消息、传输有效性检查消息、控制消息、传输进度消息通知以及其他监控消息，

节点管理模块13指在传输中心1中的节点注册、认证登录和注销以及节点间图像传输的路由规则、图像加密分段规则的设定，

传输监控模块14在传输中心1中包含一个管理界面用来监控传输前置机或移动设备之间的图像传输情况，

传输医学影像的终端可以采用传输前置机或移动设备2，包括sip通信模块21、消息通信模块22、图像提取模块23和图像校验模块24。

sip通信模块21是指在传输前置机或移动设备2中的基于sip协议进行通信的模块，包括节点自动登录和基于sip协议的影像分段传输，

消息通信模块22是指在传输前置机或移动设备2中的基于消息队列的通信模块，主要包括密钥消息、传输概要消息、控制消息以及监控消息，

图像提取模块23是指在传输前置机或移动设备2中的本地图像提取和加密，

图像校验模块24是指在传输前置机或移动设备2中对接收的图像进行重组解密校验。

传输中心具体分层结构如图2所示，描述如下：

1）通信层

实现与传输前置机或移动设备的接口通信，包括基于sip协议的图像转发111、基于http协议的监控消息接收121、控制消息发送122、传输节点消息转发123，以及管理员通过web访问的操作管理界面，如节点管理界面131、141和监控管理界面142。

2）逻辑层

sip通信管理部分112：在传输节点之间无法进行点对点传输的时候，通过该模块进行转发；

消息管理部分124：完成节点注册登录信息校验，确定传输节点之间是否可以进行点对点传输；

节点管理部分132：节点注册信息管理、设置图像类型、图像来源和传输目的地址来控制图像节点之间路由规则以及图像加密分段规则设置；

图像传输进度监控143：从监控消息中取得节点之间传输协议、传输进度以及传输状态；

管理部分：包括界面配置144和监控管理145，界面配置有节点信息配置以及路由规则配置。监控管理145主要是对节点之间传输图像的状态进行跟踪和手工取消控制。

3）数据层

包括数据库表和图像缓存系统。

传输前置机或移动设备具体分层结构如图3所示，描述如下：

1）通信层

实现与传输中心的接口通信，包括基于sip协议的发送211、基于http协议的监控消息接收和发送221、控制消息接收222。

实现与传输前置机或移动设备的接口通信，包括基于sip协议的接收和发送212、基于http协议的消息接收和发送223。

2）逻辑层

sip通信管理部分213：在传输节点之间进行点对点传输或者通过传输中心进行转发，以及发送之前对图像进行分段并提取各段md5值；

消息管理部分224：传输控制、密钥信息、传输概要信息的消息管理；

图像提取部分23：作为源节点，提取本地图像并进行图像头文件加密，将密钥放入消息队列；

图像校验部分24：作为目的节点，对接收的图像进行重组解密校验。

3）数据层

包括数据库表和图像缓存系统。

本实施例的软件均采用java和eclipse为主要开发工具，sip通信采用基于c语言的pjsip开发，系统平台可以是windows、linux，web服务器采用glassfish4.0，数据库采用postgresql9.4，消息服务器采用rabbitmq3.5.4，图像缓存和存储使用本地硬盘分区。

传输前置机之间或传输前置机与移动设备之间的图像传输包括如下步骤：

a.源和目的传输前置机或移动设备作为节点在传输中心登录；

b.源传输前置机或移动设备通过读取任务表或收到传输图像消息指令，读取图像存储地址和传输目的节点；

c.源传输前置机或移动设备从传输中心校验路由规则并取得图像的加密分段规则；

d.源传输前置机或移动设备提取和加密本地图像并进行分段；

e.源传输前置机或移动设备将密钥发送给目的节点；

f.源传输前置机或移动设备将传输图像的概要信息（文件分段信息、文件及各段md5值）发送给目的节点；

g.源传输前置机或移动设备识别目的传输前置机或移动设备的网络环境，选择适合的网络传输通信协议进行传输；

h.目的传输前置机或移动设备对接收的图像进行重组校验确认接收完成。

所述的图像校验模块24收到段数据的处理步骤如下：

a.对接收的段数据进行md5校验；

b.将接收的所有段数据拼接成图像文件；

c.对dicom头文件进行解密；

d.校验解密后的文件md5值；

e.确认传输完成。

所述的传输监控模块14提供一个友好的管理界面，不仅可以查看节点分布图和节点的注册登录信息，还可以从如下方面监控节点之间图像传输情况：

a.节点间采用的网络协议和nat类型

b.节点间图像并行传输的进度

c.可以取消某次传输，取消操作将向消息队列发送某个节点取消某次传输的请求。

所述的消息通信模块12和22根据消息内容不同，采用不同的消息机制：

a.传输节点向传输中心发送的注册登录消息；

b.传输源节点向传输中心发送的传输有效性校验请求；

c.其他信息系统向传输源节点发送传输请求消息，加入传输任务表；

d.密钥和传输概要消息采用消息队列机制，传输源节点直接将消息发送到目的节点的消息队列中；

e.控制消息指管理员在传输监控管理界面中手工取消某次传输，监控模块14此时采用消息订阅机制，传输源和目的节点接收和验证该消息，取消某次传输；

f.监控消息采用消息队列机制，传输源节点将分段传输的进度发送到传输中心的消息队列中。

本实施例的主要工作流程如下：

（1）传输节点注册登录：

节点注册登录是指传输前置机或移动设备作为传输节点，在传输中心1的节点管理模块13注册，注册信息包括节点的网络环境（网络地址转换nat）信息和根据系统硬件信息生成的唯一标识号；节点在影像传输之前默认登录，此时节点管理模块13根据该节点的唯一标识号更新其网络环境信息。

工作流程如图4所示。

步骤1111’，图像传输服务随该装置启动读取本地节点配置；

步骤1112’，发送节点注册登录信息给传输中心；

步骤1113’，传输中心收到登录请求消息；

步骤1114’，传输中心检查节点配置表；

步骤1115’，传输中心检查节点未注册，则加入节点配置表；

步骤1116’，传输中心检查节点已注册，对比节点网络情况，更新节点配置表；

步骤1117’，传输中心返回节点登录确认。

（2）源节点读取传输任务表流程：工作流程如图5所示。

步骤1211’，源节点登录后，读取sip通信任务表；

步骤1212’，判断是否有新任务；

步骤1213’，有任务时，读取一幅图像和传输的目的节点；

步骤1214’，向传输中心发送有效性校验消息；

步骤1215’，传输中心收到有效性校验消息；

步骤1216’，传输中心查找路由规则，所述的节点路由规则是指节点管理模块13可设置路由规则，按设置图像类型、图像来源和传输目的地址来控制图像是否允许在相应的前置机或移动设备间传输。

步骤1217’，传输中心查找加密分段规则，节点图像分段传输规则是指节点管理模块13可设置图像分段的规则，是指根据不同设备产生的医学影像大小进行分段，设定每段大小的上限。节点图像加密传输规则是指节点管理模块13可设置对dicom图像头文件加密的规则，设置对一个或多个dicom标签值进行加密或整个头文件加密，dicom标签值包括patientid的dicomtag(0010,0020)，patientname的dicomtag(0010,0010)，patientbirthdate的dicomtag(0010,0030)，patientsex的dicomtag(0010,0040)，institutionname的dicomtag(0008,0080)，accessionnumber的dicomtag(0008,0050)等，加密方法包括哈希值、base64编码、base58编码、rsa算法、椭圆曲线算法等。

步骤1218’，传输中心返回校验结果和加密分段规则。

（3）源节点传输图像流程：工作流程如图6所示。

步骤2111’，源节点读取本地图像；

步骤2112’，对图像dicom头信息进行加密；

步骤2113’，对图像进行分段；

步骤2114’，密钥信息加入目的节点的消息队列；

步骤2115’，图像概要信息加入目的节点的消息队列；

步骤2116’，识别目的节点网络环境，同时；

步骤2117’，判断是否支持点对点通信，根据目的节点登录时注册的nat类型判断双方网络是否可以点对点通信；

步骤2118’，支持点对点通信则直接发送分段图像；

步骤2311’，通过传输中心中转发送分段图像，将图像分段转化成字节流，通过sip协议并行传输，目的节点收到字节流后重组解密得到完整的图像文件。

（4）目的节点接收图像流程：工作流程如图7所示。

步骤2211’，目的节点登录后sip通信服务启动接收图像；

步骤2212’，根据图像概要信息和超时判断是否接收完成；

步骤2213’，接收完成后按概要信息进行图像重组；

步骤2214’，根据密钥信息进行解密；

步骤2215’，缓存本地；

步骤2216’，根据概要信息对图像进行校验；

步骤2217’，校验成功保存本地；

步骤2218’，发送成功消息给源节点；

步骤2219’，校验不成功发送错误消息给源节点，并返回已接收段信息，包括段数和大小。

（5）源节点断点续传流程：工作流程如图8所示。

步骤2311’，源节点收到传输错误消息；

步骤2312’，解析已传输的段和错误类型；

步骤2313’，判断错误类型，是分段错误则退出断点续传流程；

步骤2314’，分段无误，则重发错误段和待发段；

步骤2315’，识别目的节点网络环境；

步骤2316’，判断是否支持点对点通信；

步骤2317’，支持点对点通信则直接发送分段图像；

步骤2318’，通过传输中心中转发送分段图像。

（6）web管理界面：除系统配置外，还可以查看图像传输状态，进行手工传输控制操作，包括：

节点配置界面；

节点路由规则配置界面；

节点加密分段规则配置界面；

节点分布图；

图像传输状态查看界面；

节点传输进度查看和操作界面。