一种基于网络自适应医学图像传输显示方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本发明涉及信息通讯、计算机及医疗技术领域，特别是关于医院现有的医学影像存储与归档系统(简称PACS)、放射信息系统(简称RIS)、医院信息管理系统(简称HIS)的基于网络自适应医学图像传输显示方法。
[【背景技术】]
[0002]目前医疗影像信息化水平快速发展，尤其是远程医疗、移动医疗的开展，基于数字医疗信息的医疗诊治活动已超出局域网环境下的医院内部范围，扩展到无线网络和广域网应用环境下的医院间、地区间的区域协同医疗范围，医学图像传输显示系统应用平台扩展到基于1S、Android、Windows Phone等移动操作系统的各种智能移动应用平台。同时现代医学影像技术的快速发展，临床医疗影像检查设备的扫描精度，扫描速度越来越高，每次检查产生的影像数据量越来越大，使得医学图像的存储、传输、显示处理等应用对网络带宽资源需求迅速增加。传统基于工作站的医疗影像处理系统通常采用把图像从服务器载入到本地存储再进行显示处理的应用模式逐渐受到限制，已不能满足当前医疗影像信息化发展的需求。如何在有限网络带宽资源条件下，实现医学图像的实时快速查询/提取(传输、显示)，成为满足医院影像信息系统进一步发展而需要解决的关键技术难点。
[0003]针对上述技术难点，目前广泛采取的技术方案有两种，一种是基于目前的工作站应用模式，对图像采取压缩处理，减少图像冗余数据量，提高网络传输速度，但是由于临床医疗对医学影像诊断的准确性的高要求，对图像压缩率有严格限制，同时对图像解压缩的运算量对运算能力有限的智能移动平台造成巨大压力，此方案提高空间有限。第二种采用云计算模式在服务器中心端进行图像处理模式，显示客户端为仅显示处理结果的瘦客户端模式，在此种模式中由于服务器与显示客户端之间只传输显示处理结果，对网络的负载压力和对客户端的处理能力要求降低，但是根据医学图像处理的特点，客户端与服务器端的操作交互非常频繁，在用户应用高峰期高分辨率、大容量的医学图像处理需求对服务器的负载压力巨大。
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【发明内容】
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[0004]本发明的目的是为了克服上述的已有技术的不足，设计出一种在有线、无线网络环境下，能够有效地利用网络带宽资源，使高分辨率医学图像能够在带宽受限的网络和各种操作平台下实时、快速和高效地传输与显示的基于网络自适应医学图像传输显示技术。
[0005]为实现上述目的，设计一种基于网络自适应医学图像传输显示方法，包括中心管理服务器、图像中心处理服务器和图像显示处理客户端，所述的中心管理服务器、图像中心处理服务器和图像显示处理客户端构成三层图像分布式处理工作架构，在此处理架构下，根据网络带宽资源、运算能力、图像类型、处理需求的不同，图像处理采用在图像中心处理服务器处理和在图像显示处理客户端处理的混合处理机制，所述的混合处理机制核心方法如下:
[0006]a.所述的混合处理机制根据网络带宽资源、客户端运算能力以及图像数据特点、处理需求的不同，将图像显示处理系统图像处理功能自适应调度，选择最优化的图像显示处理模式，平衡利用网络带宽资源、图像中心处理服务器和显示显示客户端图像处理资源；
[0007]b.所述的混合处理机制系统性能阈值要求包括首幅医学图像的传输显示时间应小于2秒钟，单幅图像典型处理即窗宽窗位处理的时间应小于100毫秒，所述的混合处理机制采用参数ST代表影像检查的首幅图像传输时间，采用参数PT代表单幅图像典型处理时间，采用参数S代表单幅医学图像数据量，采用参数SA代表医学图像检查数据总量；采用参数C作为图像显示处理客户端3的图像处理运算能力标志，使用参数B标志图像中心处理服务器2与图像显示处理客户端3之间网络带宽资源，上述参数中ST，S，B的关系为:ST =S/B ;上述参数中S，PT，C的关系为:PT = S/C，基于上述变量关系，如果ST小于2秒并且PT小于100毫秒，则采用在客户端图像处理模式，否则采用在服务器端处理模式；
[0008]c.所述的混合处理机制广域网环境下，针对医学图像检查数据总量SA对网络资源的负载压力，优先选择在服务器端图像处理模式，对高分辨率医学图像，如果所述的图像显示处理客户端运算能力C大于上述处理能力阈值，根据图像压缩模式采用JPEG2000/JPIP协议，依据医学图像内容，采用分辨率渐显、质量渐显、空间的随机访问和分量的随机访问及其他渐进显示模式、传输显示模式，采用图像显示处理客户端进行图像处理；
[0009]d.所述的混合处理机制对于数据量、运算量较大断层系列图像的三维处理，采用在所述的图像中心处理服务器端处理的模式。
[0010]所述的中心管理服务器用于图像中心处理服务器注册管理、医生用户账户权限管理、图像显示配置信息集中管理；所述的图像中心处理服务器用于提供医学图像的集中处理服务，包括图像处理模块、图像查询提取模块、分布式缓存管理模块、服务器性能监控模块；所述的图像显示处理客户端包括图像通信模块、缓存管理模块、图像处理模块、图像显示模块、图像控制界面模块、病人列表模块。
[0011]所述的具体方法如下:
[0012]a.用户登录流程:用户使用所述的图像中心处理服务器登录到所述的图像显示处理客户端，用户权限认证通过所述的图像显示处理客户端到所述的中心管理服务器，医生用户账户权限管理模块认证，并到所述的中心管理服务器图像显示配置信息集中管理模块，获得与该用户相关的显示处理配置信息；
[0013]b.图像查询流程:在所述的图像显示处理客户端输入并提交查询条件到所述的图像中心处理服务器，所述的图像中心处理服务器根据用户权限通过图像查询提取模块到医院PACS系统查询图像信息，并以检查列表的形式返回给所述的图像显示处理客户端，以供用户选择；
[0014]c.图像提取流程:所述的图像中心处理服务器根据用户通过所述的图像显示处理客户端选择结果，通过图像查询提取模块到PACS系统提取所要显示处理的图像，并把预处理后的图像信息存储到图像中心处理服务器分布式缓存管理模块，同时把图像的索引信息、参数信息返回给所述的图像显示处理客户端；
[0015]图像处理流程:所述的图像显示处理客户端收到所述的图像中心处理服务器返回的图像的索引信息、参数信息之后，同时根据管理配置、网络带宽，所述的请求图像显示处理客户端处理能力，图像种类(例如CT/MR等断层系列图像，DR数字X线成像、多帧动态图像等)，图像显示处理的模式(二维、三维图像处理)、所述的图像中心处理服务器性能自适应的决定图像在图像中心处理服务器处理还是在图像显示处理客户端处理，以及图像压缩方式(JPEG，JPEG2000)，所述的图像显示处理客户端根据图像处理模式，载入不同的处理模块，采用C++、Flash AS3和HTML5，对图像进行处理操作，如果图像在图像显示处理客户端处理，则向所述的图像中心处理服务器提取图像原始数据，并保存在客户端的内存缓存模块，如果图像在所述的图像中心处理服务器端处理，图像显示处理客户端把图像处理参数(如Window Level，图像偏移量origin，放大倍数Zoom等参数)提交到图像中心处理服务器端，图像中心处理服务器端图像处理模块从分布式缓存管理模块提取图像数据，并根据图像显示处理客户端提交的参数处理图像，处理结果返回给客户端。
[0016]所述的三层图像分布式处理工作架构包括一个中心管理服务器管理控制节点，多个图像中心处理服务器、和多个图像显示处理客户端三部分，图像中心处理服务器与医院PACS系统连接，用于查询提取医学图像进行处理，各部分间信息交换采用Web Service或基于TCP/IP、DICOM协议的通信实现。
[0017]本发明与已有技术相比，具有实质性突破:
[0018](I)本发明所设计的基于中心管理服务器、图像中心处理服务器和图像显示处理客户端三层图像分布式处理机制，采用在图像中心处理服务器与显示客户端图像处理混合处理架构，根据网络带宽资源、客户端运算能力以及图像种类、处理需求等因素的不同，将图像显示处理系统图像处理功能自适应调度，选择最优化的图像显示处理模式，平衡利用网络带宽资源、图像中心处理服务器和显示客户端图像处理资源，实现在带宽受限的网络环境和各种操作平台下医学图像的实时快速传输、处理、显示；
[0019](2)在本发明所设计的上述处理机制下，本发明针对医学