医学图像信息系统

这是一篇关于医学图像信息系统的思维导图，医学图像信息系统是医院信息系统（HIS）和远程医疗不可或缺的关键组成部分。它利用人体内不同器官和组织对X射线、超声波和光线散射、透射、反射和吸收的不同特征，发展出的医学图像技术，为骨骼、内脏器官疾病和损伤的诊疗、定位提供了有效手段。该系统通过数字化处理，将医学图像从采集、显示、存储、交换到输出进行统一管理，实现高效化的管理。

医学图像信息系统

• 基本概念
  • 模拟图像
    • 是指空间坐标以及明暗程度都连续变化的图像，又称为连续图像，是不能直接被计算机处理的图像，如模拟照相机所拍的照片、医学用的X线底片一类的光学图像以及眼睛所看到的一切景物图像等。
  • 数字图像
    • 是指模拟图像经采样后得到若干离散的像素，并将各像素的颜色值用量化的离散值即整数值来表示的图像。像素是其基本元素，即数字图像是将模拟图像经过数字化过程转变而成的，又被称为离散图像。
  • 像素（pixel）
    • 是图像显示的基本单位，它是一个基本成像单元。
  • 分辨率
    • 单位尺寸所含像素数，分辨率越高，图像越清晰。
  • 像素深度 (BPP，bit per pixel)
    • 是指存储每个像素所用的位数，也用它来度量图像的分辨率。像素深度决定彩色图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。
    • 例如，一幅彩色图像的每个像素用R，G，B三个分量表示，若每个分量用8位，那么一个像素共用24位表示，就说像素的深度为24，每个像素可以是16 777 216（2的24次方）种颜色中的一种。在这个意义上，往往把像素深度说成是图像深度。表示一个像素的位数越多，它能表达的颜色数目就越多，而它的深度就越深。
    • 8BPP: 8位色，256色 32BPP：224+28，真彩色或全彩色 16BPP: 16位色，65536色，高彩色 48BPP：用于专业扫描仪 24BPP: 真彩色，1670万色或24位色
  • 光学三原色：红色、绿色、蓝色（RGB）， 颜料三原色：品红(红色)、黄色、青色(蓝色)
• 四大影像设备
  • X射线诊断
    • X射线应用于医学诊断，主要依据X射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。
    • X射线摄影成像发展
      • 屏片
        • 采集的是模拟信号，动态范围较低。
      • CR
        • 计算机X射线摄影成像，光激励存储荧光体成像
        • 利用成像板IP作为信息载体。20世纪90年代推入市场后，被广泛认可和接受
      • DR
        • 将X射线光子直接或间接转换为电信号，并经A/D转化为数字化图像。
  • 计算机断层扫描CT
    • CT是用X射线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描，由探测器接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器（analog/digital converter）转为数字，输入计算机处理。
    • 图像形成的处理有如对选定层面分成若干个体积相同的长方体，称之为体素(voxel)
    • CT图像是重建图像
  • 磁共振图像（MRI）
    • 核磁共振是一种物理现象
    • 在MRI检查时，受检者置于匀强磁场中，当射频线圈发射无线电波时，氢质子吸收能量，产生磁共振现象。当终止射频脉冲时，氢质子释放所吸收的能量，恢复到原来的平衡状态，这个恢复过程称为驰豫时间。在驰豫过程中，氢质子释放能量，发出磁共振信号，通过检测系统收集及计算机处理后，形成磁共振图像。
  • 超声图像（US）
    • 声波在遇到不同组织的分界面时会反射部分能量形成反射波。如果将这些反射波用一个时间函数来表示，并已知波在该介质中的波速，则可获得该组织各个位置的信息。
    • A超 M超 B超 D超 彩色多普勒血流显像仪
  • 核医学成像
    • 成像过程中将某种放射性核素标记在药物上形成放射性药物并引入生物体体内。由于生物体不同组织和器官对放射性药物具有选择性吸收的特点，体内各部位按某种分布吸收放射性药物并形成辐射源。体外的核子探测装置对体内核素发出的射线进行跟踪，可得到某些器官、组织的解剖结构。更重要的是，通过体外测定放射性核素在某些脏器和组织中的摄取速度、滞留时间、代谢快慢等信息就可得到有关脏器功能及相关的生理、生化信息。
  • 外伤骨头——粗看X线片，细看CT，核磁看不清 颈椎腰椎——最佳选核磁，次选CT 胸部——粗看Ｘ线片，细看CT，看肺不要选核磁 腹部盆腔——除肠道外，一般超声都能检查 心脏——排除冠心病用CT，看心功能用超声
• 医学图像存储
  • 存储技术: 分级存储、图像预取技术、后台调阅、图像压缩
  • 存储方式：直接存储DAS、网络化存储（NAS和SAN）
• 医学图像传输
  • 医院内部采用局域网
  • 图像远程传输采用因特网、公共电话交换网或卫星通信
• PACS主要功能
  • 影像传输管理
  • 图像采集与处理
  • 信息查询与管理
  • 影像诊断
  • 影像显示
  • 影像处理
  • 辅助测量
  • 胶片输出
• RIS的网络与体系结构 ：
  • RIS运行于局域网上，网络拓扑结构为星形总线拓扑结构，传输协议遵循TCP/IP。
  • RIS采用开放式体系结构及模块化的设计方法。
  • 目前RIS主要采用基于Web的B/S三层服务模式，其中第一层为用户服务层，第二层为事务服务层，第三层为数据服务层。
• 医学标准
  • HL7 卫生信息交换标准
    • 应用领域：HIS/RIS
    • 宗旨：开发和研制医院数据信息传输协议和标准，规范临床医学和管理信息的格式，降低医院信息系统互连的成本，提高医院信息系统之间数据信息共享程度
    • 目标：支持各种技术环境下的数据交换；兼容性；可扩展性
    • 长期目标：制定医疗机构电子数据交换的标准或协议
  • DICOM标准
    • 符合DICOM标准的数字成像设备，如CT、MRI、CR等，直接生成数字化灰度级图像信息，可以将图像矩阵尺寸和图像数据集转录到PACS或其他系统。
    • X线图像需经信号转换器转换成数字化图像信息才能输入，可由摄像管读取系统、电耦合器读取系统或激光读取系统完成信号转换。CR技术使得传统X线技术在数字信息时代继续发挥作用。CR用含有感光材料的影像板接受透过人体的X射线，记录影像信息。
• RIS功能
  • 预约功能
    • 预约方式包括临床医生站电子申请单、电话预约、现场预约等。预约时间可以由系统自动安排，也可以手工修改。预约成功后，可打印预约单交给预约人，预约单上除注明检查人、预约时间、检查部位等信息外，还包括检查所需要注意的事项等内容。
  • 登记分诊
    • 患者信息登记可采用手工和由HIS传送信息两种方式，对于复查的患者，可以通过检查号或姓名等条件定位该患者导入其基本信息，避免信息的重复录入，减少误差，减轻劳动强度。
  • 技师工作站
    • 使用条码扫描等方式定位患者，调出该患者的相关信息，包括方式体位、胶片性质、胶片尺寸、用片量、机房、检查人员、费用等，进行确认并修改。
  • 影像报告管理
    • 影像报告管理系统由报告书写和统计查询两个模块构成。诊断医生使用报告书写功能，根据患者影像分析结果写诊断报告，诊断报告可作为报告模板保存起来。
  • 报告模板编辑
    • 报告模板是系统定义的一系列标准报告，医生根据患者的典型诊断特征调用相关的报告模板，快速生成诊断报告。报告模板编辑可以定义私有模板和共享模板，私有模板可使用户建立个性化的报告，共享模板可使用户建立标准化的报告。
  • 数据统计
    • 按照各种条件和要求进行数据统计，满足不同科室对统计的不同要求，以多种形式对统计结果进行展现。
  • 系统管理
    • 系统管理是对数据库进行维护和管理。主要包括以下功能：用户管理包括管理用户信息、部门信息和工作组信息等，并能确定医生的工作权限；基础数据管理是对系统的基本信息管理，包括设备类型管理、设备明细管理、检查部位管理和检查项目管理等。支持查询和打印功能。
• 医学图像显示
  • 支持DICOM3.4 具有较高灰度阶 （灰度阶是指显示器显示从最亮值到最黑值之间所能够显示的层次。） 具有背光度稳定控制功能 具有较高的分辨率 具有较高的对比度 屏幕的纯白色亮度与纯黑色亮度的比例 具有多功能显卡 需要3C认证
• 医学图像处理
  • 图像增强；处理图像像素的灰度值是主要目标 图像复原：目的是改进图像外观与质量 图像分割： 边缘检测 边缘是图像中具有不同灰度或颜色的两个区域之间的边界 图像测量：对几何特征进行测量 图像配准：寻找两幅图像对应点的映射关系 三维显示
• 作用
  • 检验与诊断
  • 评估与手术规划
  • 手术引导
  • 科研与教育
• 目标
  • 了解医学图像的基本概念。
  • 掌握四大影像设备的特点和基本原理。
  • 理解DICOM标注，掌握PACS和RIS的构成与应用。