专利名称：多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法
技术领域：
本发明涉及医学技术领域，具体说是一种多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法。
背景技术：
1.医院信息管理系统(Hospital Information System，HIS)，放射科信息管理系统(Radiology Information System，RIS)和医学影像管理和通讯系统(Picture Archive and Communication Systems，PACS)已经成为现代数字化医院必不可少的组成部分。每天都有越来越多的病人案例涌进各种不同类型的医学信息管理系统。目前各个系统都拥有它自己的信息管理方法，而且系统间的信息的交换受到很多限制。例如，要从HIS或RIS中去查阅存储在PACS系统中巨大的医学影像信息，用户必须使用该系统提供的极其有限的查询手段，诸如仅仅是阅读已知病人的某个检查的影像而已，从而受到很多限制。本发明描述了一种能够从现有的HIS、RIS和PACS系统已知的信息去建立它们之间的医学信息的有机联系的方法和过程，从而建立一个具有强有力的查询手段的新一代的医学信息数据库，从而使用户能够方便地搜索这些系统中储存的医学信息。这里HIS或RIS系统的已知信息将被处理和作为查询的判据。
此外，本发明也描述了以医学影像/图像的多种特征为依据的医学影像数据库的管理和查询手段，它为使用者提供了新的搜索相关医学信息的工具。
所有这些方法都建立在多维增强型的交叉标识医学信息数据库的组建方法的基础上，提取该数据库中所有医学信息(包括影像、图像和文字的各种信息)的特征，并以此为查询的判据，从而为使用者提供了一种全新的医学信息管理和搜索的方法和系统。由于本发明的通用性，同样的思路和方法也可以应用在其它与影像、图像和文字相关的信息管理系统中。
发明内容
本发明结合
发明内容，从以下几方面进行说明，如图所示图1为新一代医学信息系统的标识处理和建立过程简图。
图2为具有多维标志的数据结构的图形表示简图。
图3为数据搜索的工作流程简图。
1.增强交叉标识型的PACS传统的PACS的数据基本由病人/案例/系列/影像(Patient/Study/Series/Image，PSSI)四层结构组成。如果使用者按以上结构和已知PSSI的编号(ID)查询信息，是非常容易找到他们想得到的医学信息。但是在大多数的情形下，结果并非如此。对于绝大多数医务工作者和部分病人来说，他们查询资料的条件和判据往往不是这些ID，而是以下这些信息诸如，病人姓名、检查日期、诊断代码、解剖位置等信息，甚至更进一步到他们手上待诊断的医学影像/图像的几何、病理、病灶信息和影像/图像特征信息。其中一些最常用的查询的特征常常并不具有明确的定量和定义，而是一些相对模糊的查询(Fussy Search)的概念，例如，查找与这块病灶发生的位置相近，或大小类似，密度相仿的相近案例等等。这就要求医学信息管理系统具有更强有力的查询手段，也就是说进行更有效的标识和组织。到目前为止，已有部分医学信息管理系统增加了一些标识手段和技术，其全部都属于文字标识，没有一个系统能够提供以上所述的基于医学影像/图像信息的模糊查询功能。在本节中，我们将详细描述这种新型的PACS的功能和组成。
1.1.自动交叉增强标识技术在一个新的DICOM案例被自动推进(PUSH)到PACS的DICOM接收器后，这些影像/图像将被程序自动检查，并赋予其唯一的系统编号(ID)。此后，本发明中特殊设计的程序将执行以下的操作
1.从HIS和RIS读取与该案例相关的最新病人/检查信息。
2.从DICOM文件头提取所有必需的信息。
3.分析以上信息，进行案例(检查)层次的标识，包括但不限于日期/时间、病人信息、医生信息、检查信息等等。
4.进行系列层次的标识，包括但不限于系列类型、影像/图像类型、成像位置、成像方位和影像/图像对比度等等。
5.进行基于系列层次标识的影像/图像预处理，包括但不限于成像背景噪音消除、成像位移/旋转差别纠正、影像/图像的子结构形成和调整、影像/图像的过滤等等。
6.进行基于影像/图像层次的有关影像/图像特征的提取7.对该案例/系列/影像/图像的自动注册(Auto-registration)。
在以上步骤完成后，该案例的所有影像/图像都将被该新型的PACS系统注册，并可以在它的在线存储区域中调阅。由程序自动产生的各个层次的标识信息将被存入相应的数据库的表格中备用。
1.2.半自动影像交叉增强标识技术在某些情况下，程序无法完全实现自动化，需要人工或人工智能的干预，例如，有些必要的DICOM文件头(Header)中的项目在扫描成像时未被填入等等。此外，目前精确的三维(3D)解剖位置的标志也只能在人工干预的帮助下实现。本节的操作可以在下一节(1.3)之前或之后进行。最常见的人工干预操作包括以下1.自动标识程序将检查和标识DICOM文件头中所有遗失的项目，在程序无法处理时需人工干预来补充这些遗失的项目。
2.增加一些必需的标志，诸如，标注某些特殊的功能性的关键字和说明(Comments)。
3.人工增加一些解剖位置的标志，将当前处理的二维(2D)影像与系统使用的二维(2D)或三维(3D)的虚拟的人体模型联系在一起，从而建立准确的三维(3D)影像显示。
1.3.半自动诊断交叉增强标识技术医学诊断增强标识应由具有一定程度专业医学知识的人士，诸如，放射科医生、放射科技师或其他医学专业人士，来操作以保证其准确性。相关的医学诊断报告和以下各项内容将被增加到数据库中1.医学标准诊断代码，以增强信息查询的速度和准确性。
2.将医学诊断报告中的一些关键词和词组和与其相关的单个或多个医学影像/图像作超连接(Hyper-link)。
3.将相关的感兴趣区域(Region Of Interesting，ROI)标志下来，并赋予相应的说明和诊断代码。
4.将医学诊断报告中的一些关键词和词组和与其相应的单个或多个感兴趣区域(Region Of Interesting，ROI)作超连接(Hyper-link)。
2.多维标志的医学案例2.1.具有多维标志的数据结构的图形表示在具有交叉增强标识的PACS的数据结构中，不仅标志了传统的PSSI的编号(ID)，而且对更大部分的其它有用信息和参数进行了处理和标识，从而增加了用户对系统中信息的查询能力。使用者将能得到更多、更便利的手段去查询他们想要查询的信息。图2是具有多维标志、交叉增强标识的数据结构的图形表示。
2.2.以PSSI为基础的PACS和以PS为基础的HIS/RIS在传统的PACS中，它的基本结构是由PSSI(Patient/Study/Series/Image)四层构成。每一层都有自己的独特编号(ID)。而每一个DICOM文件都拥有一个绝对唯一的编号(SOP-ID)。PACS四层中的所谓独特编号通常只是在本层次和以下层次才是唯一的。这就是PACS和HIS/RIS中最基本和主要的标志系统，其所有的信息(包括文字和影像/图像信息)，无论是在线或离线，都以这种标志方法组织、管理和查询。本系统也具有此功能。
2.3.日期/时间信息这里有很多非常有用的日期/时间信息可作为标志和查询的判据诸如(但不限于)，病人登记时间、检查要求时间、检查时间、案例存档时间、案例校核时间、入院日期/时间、出院日期/时间和其它一些常用的日期/时间等等。这一组标志的信息大部分都可从DICOM文件头中提取，或从HIS/RIS的数据库获得。
2.4.病人个人信息大部分常用的病人个人信息标志包括但不限于姓名、年龄、性别、种族、体重、身高等等。这一组标志的信息大部分也都可从DICOM文件头中提取，或从HIS/RIS的数据库获得。
2.5.医生/医院信息与医生/医院相关的信息标志包括但不限于医院、科室、成像设备及其设备号、转诊医生、诊断医生、操作技师等等。同样，这一组标志的信息大部分也都可从DICOM文件头中提取，或从HIS/RIS的数据库获得。
2.6.临床医学信息这一组是用于文字和影像/图像信息查询的最重要的标志信息组之一。与临床医学相关的信息标志包括但不限于诊断代码、医学诊断报告、超连接(Hyper-link)、关键词、关键影像/图像和医生的COMMENT等等。这一组标志的信息中的一部分可从HIS/RIS的数据库获得，但需要部分后期处理工作。
2.7.解剖位置信息这一组是用于三维影像/图像信息重构和查询的重要的标志信息。与解剖位置相关的信息标志包括但不限于三维或2.5维的系列影像/图像登记和辨识、关键影像/图像的解剖位置登记和辨识、ROI解剖位置登记和辨识、影像/图像解剖区域或器官属性登记和辨识等等。这一组标志的信息需要大量的后期处理/重建工作。
2.8.影像/图像相关的信息这一组也是用于文字和影像/图像信息查询的最重要的标志信息组之一。与医学影像/图像相关的信息标志包括物理和几何两类参数。物理标志信息包括但仅不限于成相/扫描方式(MR、CT、超声波等等)、扫描设备型号、影像/图像类型、影像/图像重建方式、成像对比度和数据提取时间参数(如MR的TR、TE、TI，CT的KeV等)、等等。几何标志信息包括但仅不限于视场(Field of View)、像素矩阵的几何参数、像素(Pixel/Voxel)的分辨率、扫描断层厚度(Slice Thickness)、空间坐标方位(Orientation)等等。这一组标志的信息中的一部分可从DICOM的文件头获得，但需要部分后期处理工作。
2.9.影像/图像和感兴趣区域(ROI)特征信息由于图像的视场(Field of View)及分辨率的不同，简单地使用基于图像像素特征的图像比较是不现实的。而图像经旋转修正后的可变形模块特征值则可作为图像对比和搜索的基本指数存于数据库中。与感兴趣区(ROI)相关的类型、解剖位置、尺寸(体积)、形状、对比度、绝对和相对的信号强度、信号强度标准误差也可被用为对比和搜索的判据。
3.医学信息搜索策略对于一个已经被组织好并具有很好标志的数据管理系统来说，其信息搜索本身不是一件困难的事。对于上面描述的医学信息数据库来说，可以采用以下三种信息搜索策略。使用者可以采用其中任一种方式，或采用它们的任意组合来进行医学信息查询，从而达到最好的查询结果。本系统采用以下几种搜索方式及其组合3.1.基于文字信息的搜索这是通用的搜索引擎最常用的搜索方法。包括以下但不仅限于1.关键字、关键词组或它们的组合的搜索如病人姓名、疾病名称等等。
2.编码/代码或它们的组合的搜索如诊断代码、性别、种族等等。
3.量化值或其范围的搜索如年龄、日期/时间等等。
3.2.基于人体解剖位置信息的搜索这是医学信息搜索领域的非常有用的方法。包括以下但不仅限于1.人体器官分类的搜索。
2.解剖位置区域的文字搜索。
3.解剖位置的空间搜索。
3.3.基于影像/图像特征信息的搜索这一方法也被称为基于影像/图像信息的搜索。包括以下但不仅限于1.对相近的解剖位置和影像/图像子结构的物理/集合/病理参数进行比较和相似影像/图像搜寻。
2.对相近的感兴趣区域(ROI)和影像/图像子结构的物理/集合/病理参数进行比较和相似影像/图像搜寻。
综上所述，本发明概述为本发明涉及医学技术领域，具体说是一种多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法。本发明描述了一种能够从现有的HIS、RIS和PACS系统已知的信息去建立它们之间的医学信息的有机联系的方法和过程，从而建立一个具有强有力的查询手段的新一代的医学信息数据库，从而使用户能够方便地搜索这些系统中储存的医学信息。这里HIS或RIS系统的已知信息将被处理和作为查询的判据。由于本发明的通用性，同样的思路和方法也可以应用在其它与影像、图像和文字相关的信息管理系统中。
一种多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，描述了一种能够从现有的HIS、RIS和PACS系统已知的信息，加以本系统中描述的方法，去建立它们之间的医学信息的有机联系的方法和过程，从而建立一个具有强有力的查询手段的新一代的医学信息数据库，从而使用户能够方便地搜索这些系统中储存的医学信息，由于本发明的通用性，同样的思路和方法也可以应用在其它与影像、图像和文字相关的信息管理系统中；本发明描述了以医学影像/图像的多种特征为依据的医学影像数据库的管理和查询手段，它为使用者提供了新的搜索相关医学信息的工具，所有这些方法都建立在多维增强型的交叉标识医学信息数据库的组建方法的基础上，提取该数据库中所有医学信息，包括影像、图像和文字的各种信息的特征，并以此为查询的判据；第一节所描述的增强交叉标识型的PACS的产生和标识方法，增加了传统PACS所没有的处理和标志，从而大大提高系统的搜索能力；所述的多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，该新型PACS系统多维标志的九种数据结构；所述的多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，该新型PACS系统的三种信息查询方法。
权利要求
1.一种多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，其特征在于本发明描述了一种能够从现有的HIS、RIS和PACS系统已知的信息，加以本系统中描述的方法，去建立它们之间的医学信息的有机联系的方法和过程，从而建立一个具有强有力的查询手段的新一代的医学信息数据库，从而使用户能够方便地搜索这些系统中储存的医学信息，由于本发明的通用性，同样的思路和方法也可以应用在其它与影像、图像和文字相关的信息管理系统中。
2.根据权利要求1所述的多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，其特征在于本发明描述了以医学影像/图像的多种特征为依据的医学影像数据库的管理和查询手段，它为使用者提供了新的搜索相关医学信息的工具，所有这些方法都建立在多维增强型的交叉标识医学信息数据库的组建方法的基础上，提取该数据库中所有医学信息，包括影像、图像和文字的各种信息的特征，并以此为查询的判据。
3.根据权利要求1所述的多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，第一节所描述的增强交叉标识型的PACS的产生和标识方法，其特征在于增加了传统PACS所没有的处理和标志，从而大大提高系统的搜索能力。
4.根据权利要求1所述的多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，其特征在于该新型PACS系统多维标志的九种数据结构。
5.根据权利要求1所述的多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法，其特征在于该新型PACS系统的三种信息查询方法。
全文摘要
本发明涉及医学技术领域，具体说是一种多维增强型交叉标识医学信息数据库的组建及其搜索方法。本发明描述了一种能够从现有的HIS、RIS和PACS系统已知的信息去建立它们之间的医学信息的有机联系的方法和过程，从而建立一个具有强有力的查询手段的新一代的医学信息数据库，从而使用户能够方便地搜索这些系统中储存的医学信息。这里HIS或RIS系统的已知信息将被处理和作为查询的判据。由于本发明的通用性，同样的思路和方法也可以应用在其它与影像、图像和文字相关的信息管理系统中。
文档编号G06F19/00GK1845096SQ20061003426
公开日2006年10月11日 申请日期2006年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者陈自强, 张明, 刘立峰, 张小粤, 李云叶, 叶声 申请人:张小粤