摘  要： 在研究傳統(tǒng)的CS架構(gòu)的圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)軟件產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了通過iPad終端從服務(wù)器端下載病人的病例圖像，并可以在iPad上對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)注、測(cè)量、切片變換等操作，方便醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行檢查、診治，極大地提高了診治過程中的效率。
關(guān)鍵詞： 圖像處理；iPad；醫(yī)療圖像；數(shù)字影像和通信標(biāo)準(zhǔn)；影像歸檔和通信系統(tǒng)

　圖像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)PACS（Picture Archiving and Communication System）主要應(yīng)用在醫(yī)院影像科室，負(fù)責(zé)將醫(yī)院日常產(chǎn)生的各種醫(yī)學(xué)影像（包括核磁、CT、超聲、各種X光機(jī)、各種紅外儀、顯微儀等設(shè)備產(chǎn)生的圖像）通過各種接口（模擬、DICOM、網(wǎng)絡(luò)）以數(shù)字化的方式海量保存起來，當(dāng)需要的時(shí)候在一定的授權(quán)下能夠很快地調(diào)回使用，同時(shí)增加一些輔助診斷管理功能。PACS在各種影像設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)和組織存儲(chǔ)數(shù)據(jù)具有重要作用[1]。
　目前PACS的客戶端主要基于PC構(gòu)建。參考文獻(xiàn)[2]提出了一套完整的基于B/S架構(gòu)的PACS系統(tǒng)解決方案。參考文獻(xiàn)[3]則提出一種.NET框架下PACS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)解決方案。本文創(chuàng)造性地將PACS客戶端實(shí)現(xiàn)在iPad上，極大地利用了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)設(shè)備的便利性，從而充分提高了PACS在醫(yī)學(xué)輔助診斷中的使用效率。
　由于PACS系統(tǒng)本身不產(chǎn)生圖像，圖像必須要從各種影像設(shè)備上傳輸過來，所以就產(chǎn)生了DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）[4-5]，即醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)，是在醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域中有關(guān)醫(yī)學(xué)圖像的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它可使醫(yī)學(xué)圖像設(shè)備的制造廠商和用戶在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備互連，便利了各類型的醫(yī)學(xué)圖像的開發(fā)和應(yīng)用，是目前國(guó)際國(guó)內(nèi)研究開發(fā)的熱點(diǎn)。
　DICOM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容繁雜，如果完全自己編寫代碼來實(shí)現(xiàn)這些功能，是一個(gè)浩大的工程。DCMTK工具包是由德國(guó)offis公司開發(fā)的[6]，提供了實(shí)現(xiàn)DICOM協(xié)議的一個(gè)開源C++庫(kù)，可以在它的基礎(chǔ)上完成自己的主要工作，而不必把太多的精力放在實(shí)現(xiàn)DICOM協(xié)議的細(xì)節(jié)問題上。本文創(chuàng)造性地在iPad上實(shí)現(xiàn)了對(duì)DCMTK的調(diào)用，DMCTK類庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 DCMTK的組成
　DCMTK是一個(gè)跨平臺(tái)的庫(kù)，它支持Windows、Linux、Mac OS、SUN等平臺(tái)。本系統(tǒng)需要在iPad環(huán)境中調(diào)用DCMTK，必須先要將DCMTK編譯成armv7指令集。
2 PACS系統(tǒng)功能模塊分析
　本系統(tǒng)按照需求分為登錄模塊、使用指南模塊、常見問題模塊、技術(shù)支持模塊、樣本病例模塊、常規(guī)設(shè)置模塊、圖像傳輸模塊以及圖像處理與回放模塊等8個(gè)模塊。8個(gè)模塊可以簡(jiǎn)化分為3個(gè)功能集合：即幫助信息功能集合、病人檔案管理功能集合、圖像處理功能集合。
　其中，登錄模塊是整個(gè)程序的入口，也是最先需要實(shí)現(xiàn)的模塊。實(shí)現(xiàn)授權(quán)用戶的登錄需要服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)合演示與測(cè)試；使用指南、常見問題和技術(shù)支持模塊主要是給用戶提供該軟件產(chǎn)品相關(guān)的信息，如軟件廠商，聯(lián)系方式等，相當(dāng)于軟件的幫助文檔；樣本病例模塊的主要功能是對(duì)病例樣本進(jìn)行管理，包括病例的查找、刪除、下載功能；常規(guī)設(shè)置模塊完成對(duì)軟件功能的設(shè)置，包括圖像設(shè)置、賬戶設(shè)置、數(shù)據(jù)源設(shè)置、字體、字體顏色以及產(chǎn)品注冊(cè)等功能；圖像傳輸模塊負(fù)責(zé)控制圖像的下載和傳輸，該模塊連接到PACS服務(wù)器端，獲取病人信息和資料，需要有特定的協(xié)議和接口。因此，該模塊是整個(gè)程序中最重要的模塊之一，同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)連接會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤導(dǎo)致鏈接失敗，該模塊也需要對(duì)各種異常經(jīng)行作有關(guān)的處理，保證整個(gè)程序在穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行；圖像處理與回放模塊是對(duì)DICOM圖像操作的重要模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療圖像進(jìn)行多幀圖像回放[7]；圖像處理模塊實(shí)現(xiàn)了軟件用戶對(duì)醫(yī)療圖像的主要處理功能，主要包括窗寬窗位設(shè)置與調(diào)整、負(fù)片、放縮與漫游、圖片旋轉(zhuǎn)、圖像標(biāo)注以及測(cè)量等操作的實(shí)現(xiàn)。
3 關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)
　本系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊包括完成病例檢索與下載功能的樣本病例模塊、負(fù)責(zé)獲取醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)的圖像傳輸模塊與實(shí)現(xiàn)醫(yī)療圖像基本操作處理的圖像處理模塊。
3.1 數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　首先必須確定模塊的輸入輸出條件，由于該模塊主要功能是用戶通過PACS系統(tǒng)下載存儲(chǔ)在服務(wù)器端的病人影像數(shù)據(jù)，所以必須要在模塊的輸入條件中確定影像數(shù)據(jù)服務(wù)器的地址信息和病人的身份信息。數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入?yún)?shù)如表1所示。

　其中請(qǐng)求端口用于客戶端向DICOM服務(wù)器發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)使用；傳輸端口用于客戶端接收影像數(shù)據(jù)時(shí)使用；AE實(shí)體用于模塊與遠(yuǎn)程DICOM進(jìn)行通信確認(rèn)[8]。
　數(shù)據(jù)傳輸模塊輸出病人的影像數(shù)據(jù)及存儲(chǔ)路徑信息，模塊設(shè)計(jì)包圖如圖2所示。
　模塊的核心接口為TransferController，主要引用了TransferMOD包，TransferMOD包含了QueryFiles包，負(fù)責(zé)獲得DCMTK庫(kù)的DCM文件。TransferMod包還引用了3個(gè)重要的文件storescp.cc、findscu.cc以及movescu.cc，其中storescp用于接收服務(wù)器發(fā)送來的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，是一個(gè)獨(dú)立的服務(wù)線程；findscu用于向服務(wù)器請(qǐng)求相應(yīng)的病人/病檔信息；movescu用于向服務(wù)器發(fā)送查詢文件，并請(qǐng)求下載符合條件的病人/病檔。
　TransferController接口還包含了幾個(gè)重要的方法：ApplicationDocumentDirectory方法是用來返回目錄的；createPintentFloder方法的參數(shù)是以病人名字命名的臨時(shí)輸出文件夾，便于創(chuàng)建病人文件夾；beginFindScu方法用來啟動(dòng)findscu；beginMoveScuByNameAndID方法則用來啟動(dòng)movescu，通過病人名和病人ID查詢；startStoreScp用來開啟storescp服務(wù)。
　數(shù)據(jù)傳輸模塊的主要處理流程如圖3所示。

3.2 圖像處理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　該模塊根據(jù)醫(yī)護(hù)人員診斷的需要，對(duì)下載的影像數(shù)據(jù)完成窗寬窗位設(shè)置與調(diào)整、負(fù)片、放縮與漫游、圖片翻轉(zhuǎn)、圖像標(biāo)注以及測(cè)量等6大功能的實(shí)現(xiàn)。為了完成這些功能，該模塊調(diào)用了DCMTK的大量接口，模塊包圖如圖4所示。

　其中核心接口為PACSViewController，分別調(diào)用DatasetView接口實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的加載；調(diào)用ImageHandleViewControlle接口實(shí)現(xiàn)窗寬窗位設(shè)置與調(diào)整[9]，圖片翻轉(zhuǎn)和負(fù)片功能；調(diào)用OverlayObjectsViewController和TextInputViewController接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)注功能；調(diào)用PacsViewMode實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能。影像數(shù)據(jù)的放縮與漫游功能由iOS原生支持，所以無需額外實(shí)現(xiàn)。
3.3 樣本病例模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　該模塊的主要功能是對(duì)系統(tǒng)中的病例樣本進(jìn)行管理，包括病例的查找、刪除、下載功能。該模塊以病人姓名或者病人ID為輸入項(xiàng)，通過SampleDetailViewController接口的若干方法實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本病例的管理功能。下面對(duì)其中一些重要方法予以說明。
　startDownload方法：用戶將病人姓名或者ID填完之后，點(diǎn)擊開始下載按鈕即執(zhí)行該方法，調(diào)用傳輸模塊進(jìn)行傳輸，查詢名字是否存在或是否含非法字符，并且能夠?qū)鬏斶^程中產(chǎn)生的各種異常對(duì)用戶進(jìn)行報(bào)錯(cuò)。
openPacsView方法：接收字符串類型的病人的路徑，調(diào)用圖像處理模塊的接口PacsViewController來打開病人的圖像。
　deleteFloder方法：接收字符串類型的路徑來刪除病例文件夾及其內(nèi)部文件。
　loadPatientList方法：加載并顯示樣本病例列表。
4 用戶界面設(shè)計(jì)
　由于iOS的開發(fā)必須遵循MVC模式，在進(jìn)行界面設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先考慮用戶界面與功能模塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。經(jīng)過梳理，得出如圖5所示的用戶界面與模塊關(guān)系圖。

　確定關(guān)系圖之后，就可以根據(jù)模塊具體的代碼文件添加相應(yīng)View進(jìn)行界面制作，然后通過Controller將界面與模塊進(jìn)行連接。
5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
5.1 開發(fā)平臺(tái)和工具
　本系統(tǒng)采用Xcode4開發(fā)平臺(tái)[10]，Xcode 4的核心部分是蘋果電腦公司下一代業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的gcc編譯器gcc 4.0。新的編譯器利用許多先進(jìn)的最優(yōu)化技術(shù)，幫助開發(fā)人員從現(xiàn)存編碼中獲得更多性能。
5.2 開發(fā)語言

　本系統(tǒng)使用Objective-C[11]為開發(fā)語言。Objective-C是擴(kuò)充C的面向?qū)ο缶幊陶Z言。它主要用于Mac OSX和GNUstep這兩個(gè)使用OpenStep標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，可以在gcc下編譯。
5.3 設(shè)計(jì)模式
　本系統(tǒng)采用MVC（模型-視圖-控制器）泛型作為指導(dǎo)原則來設(shè)計(jì)。本文提到的控制器TransferController、PACSViewController及SampleDetailViewController，分別處理圖像傳輸、處理及樣本病例的管理，均屬于應(yīng)用程序邏輯部分。
　MVC模式將應(yīng)用程序的界面代碼和后臺(tái)邏輯進(jìn)行了有效的隔離，從而減輕了模塊之間的耦合，對(duì)提高軟件的可維護(hù)性具有非常積極的意義。
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過使用iPad這類的移動(dòng)型終端瀏覽不同設(shè)備上的標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療圖像，不僅可以擺脫臺(tái)式機(jī)辦公帶來的地點(diǎn)束縛，高效準(zhǔn)確地觸摸屏操作也更便捷、更人性化。由服務(wù)器端下載病人的病例圖像，在iPad終端中合理歸類，可方便醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行檢查、診治。同時(shí)還可通過標(biāo)注、測(cè)量、切片變換等功能及時(shí)進(jìn)行記錄分析，大大提高了診治過程中的效率。
參考文獻(xiàn)
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