发布时间:2024-04-18 16:09:21
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2DICOM的主要内容和信息模型
2.1DICOM标准的组成、功能及其相互
关系完整的DICOM3.02000标准由15个部分构成[1],各部分是相互关联的独立文件。虽然某些部分的内容在不断补充和完善,但总体框架已经最终确定:(1)介绍与总论:全面介绍DICOM的历史、目的、结构和适用范围,并对其他部分的内容做了简介。(2)兼容性(或称遵从性):详细说明DICOM的兼容性目的和架构,同时给出了在开放互联方面对遵守该协议的设备的具体要求。(3)信息实体定义:针对用于数字化交流的实际医学影像给出一个抽象的定义,同时定义了可以使用DICOM进行通信的类别。(4)服务类的说明:对一系列的服务类进行了定义,给出用于数字化交流的操作行为的抽象定义,即定义使用DI-COM进行通信的服务的类别。(5)数据结构和语义:对数据结构及数据的编码进行说明。(6)数据字典:包括对所有DICOM数据以及所有在DICOM标准内部定义的数据的注册和认可信息。(7)信息交换:本部分定义了DI-COM命令的结构(命令结合相关数据即组成DICOM消息),同时也定义了DI-COM应用实体间的协议握手方式。(8)网络通信支持下的数据交换:这一部分说明了在网络中,DICOM如何使用TCP/IP和OSI网络传输协议。(9)点对点传输下的信息交换:说明在点对点传输下支持应用DICOM协议进行数据交换的服务器和网络上层协议。说明DICOM如何支持50针点对点消息通信的服务和协议。(10)介质储存和存储介质间交换的文件格式:它提供了一个用于不同类型医学影像间数据交换及不同物理介质相关信息交换的框架。(11)介质存储的应用方式:说明将医学影像信息存储于可移动介质的的模式。(12)介质格式和用于内部交换的物理介质:描述了如何便利医疗环境中数字影像计算机间的内部信息交换。这样的交换可应用于医学图像诊断或其他潜在的临床领域。(13)点对点传输下的打印管理:详细说明打印提供者在点对点联接的情况下支持DICOM打印管理所必须的服务和协议。(14)显示的灰度标准:详细说明灰度图像的标准显示功能,它提供了一些样例方法,说明如何调整灰度图像与显示系统。(15)安全策略方法:说明了具体应用所应遵循安全策略的兼容方式。DICOM的15个部分之间既相互独立,又互相联系,从涉及的主要内容和关联程度出发可分为3个集合[4]。数据传输协议集包括第7、8、9部分及第13部分,描述了点对点连接与网络环境下的数据传输协议,定义了网络环境下的打印管理应用。数据格式(编码、储存)集包括第5、6部分及第10、11、12部分,描述了不同条件下数据存储的标准格式。标准框架及其他包括第1、2、3、4部分、第14部分及第15部分,描述整个DI-COM标准的结构、目的和要求及图像灰度标准,并定义了安全策略。
2.2DICOM的一些重要概念
DICOM标准中定义了一些重要的概念,有关模型和协议也是以这些概念为基础来设计和制定的。(1)应用实体:应用实体是指一个具体的DICOM应用程序。(2)服务类:服务类是对现实中医学信息的传递和通信的抽象概括,它包括作用于信息对象的命令及结果。DICOM服务类提供客户/服务角色,通过网络要求DICOM服务的应用实体称为服务类使用者(SCU)。提供DICOM服务的应用实体称为服务类提供者(SCP)。(3)信息模型(informationmodel):信息模型描述了实体之间的关系。通常,用“E-R”模型定义一对多或多对多的关系。(4)消息服务元素(DICOMmessageserviceelements,DIMSE):DICOM标准定义了一系列系统网络命令。SCU/SCP利用消息服务元素在网络上进行服务,消息服务元素可以被认为是网络通信的最基本单位。(5)协议握手:应用实体间必须达成一个协议,才能相互通信。这个协议包括:①哪些服务可以操作,命令和数据如何相互交流;②传输规则,消息流(包括命令和信息对象)如何在通信过程中进行编码。
2.3DICOM的信息模型
DICOM的信息模型,DI-COM协议为外界提供服务的最高层次是服务类,每个服务类可包含多个服务对象对,信息实体定义包含了大量的相关属性。图1清晰的给出了SOP、IOD和服务类之间的关系。下面据DICOM的信息模型,讨论其中的概念。
2.3.1DICOM信息实体的概念DI-COM标准采用了信息实体关系模型E-R模型(如图2)。信息实体代表一个实际的对象、实际对象类或者DICOM内部定义的数据类如信息对象(informationob-jects);关系定义有多少其他实体与该实体有联系[5]。通过建立这个模型,DI-COM标准能够方便的描述医学实践中的事物如病人、报告、图像及它们之间的关系。由E-R模型和真实实体可以抽象出模型定义的实体,每一个实体的特征用属性来描述,例如“病人”这个实体的属性包括“病人姓名”、“病人ID号”等。DICOM称基于其模型的对象为信息对象,对应于某类图像如CT、MR;称定义它们属性的表格和模型为信息实体定义(IOD)。
2.3.2服务类/服务对象对类(serviceclass/SOPclass)服务类指能够发生的各种服务和操作,DICOM中的服务类包括验证服务类;存储服务类;病人管理服务类;查询检索服务类;打印管理类等[3]。服务/对象对类由信息实体定义和消息服务元素组一一对应组合定义。SOP类是DICOM信息传递活动的基本功能单位,它包括了限定消息服务元素组服务和信息实体属性的规则和语意,可以将它类比为ISO/OSI中的管理对象类。
3DICOM的网络通信
3.1DICOM的网络通信
DICOM为了传输医学影像和相关的信息,结合ISO/OSI和TCP/IP协议设计了自己的网络通信协议和消息交换机制[1]。图3的参考模型表明,DI-COM应用实体属于网络分层模型的应用层,它使用上层服务完成消息交换和信息传输。为了实现应用实体间的通信,相应于ISO/OSI协议模型,DICOM标准使用关联控制服务元素、表示层内核、会话层内核提供上层协议服务;相应于TCP/IP协议模型,DICOM标准定义TCP/IP上层协议提供上层协议服务。
3.2DICOM的通信方式符合DICOM标准通信模式的应用实体间的信息交换采用了客户/服务器模型。服务类使用者(SCU)和服务类提供者(SCP)分别扮演了客户/服务器的角色。SCU/SCP采用了DICOM定义的消息机制完成相关信息的交换。实际通信中,应用实体间首先需要建立协商,协商的内容包括:①哪些服务可以操作,哪些命令和数据可以相互交流;②传输语法,消息流(包括命令和信息实体)如何在通信过程中进行编码。给出了遵从DICOM标准的通信方式。第一步和第二步合称为连接协商,确定交换哪些数据以及数据如何编码交换,交换内容包括应用层上下文,其中定义了应用服务元素组、相关操作以及其他相关互操作应用实体的必要信息;表示层上下文,定义连接中的数据表示方式;应用连接信息,列出了与DIMSE协议相关的一些所需信息,包括SCP/SCU角色选择、应用层协议数据单元最大长度等。第三步建立协商,进行数据传输,应用实体间进行信息的传递,DICOM命令和DICOM文件被组装成协议数据单元,并通过协议数据单元服务传送数据。第四步撤销协商,中止应用实体间的通信,可以是连接方发出的正常释放方式或连接某一方发出的突发中止方式。
4DICOM数据结构及文件格式
数据结构是针对如何组织数据而定义的。给出了具体的数据结构,其中数据集(DataSet)定义为DICOM信息对象和服务类信息的集合,如病人IOD就可以用一个数据集合来表示;数据元素用来表示信息对象的属性如病人性别、姓名等,每一个数据元素又可以再分为标识(Tag)、数值表征(VR)、数据长度(valuelength)和数据域(valuefield),其中数值表征只存在于特定的情况下,而其余三个部分是所有数据元素共有的。DICOM文件结构提供了一种打包文件的手段,将代表SOP实例的数据集保存到DICOM文件中。图6给出了DI-COM文件格式。图中,SOP实例必须经过编码,编码的规定涉及JPEG压缩编码描述及传输语法规定等,图中的DICOMFileMetaInformation是必须的,相当于DICOM文件头,它的组成元素见表1。
5DICOM支持的影像压缩方法
中华医学会、重庆市政府、总后卫生部、第三军医大学等单位的领导,以及来自全国医疗行业的专家教授200余人出会。大会选举张绍祥教授为中华医学会数字医学分会第一届委员会主任委员。
张绍祥教授认为:数字医学是指现代医学和数字技术相结合,包括医学、计算机科学、数学、电子学、机械工程等多学科的一门新兴的交叉学科。数字医学具有强大的生命力,它不仅突破了传统的学科架构,而且渗透到医学的各个方面,带来医学的革命性变化,现已成为当今世界最为活跃的前沿学科之一。数字医学涉及许多方面,目前在外科手术导航、影像立体重建、人体器官个性化制造等方面有所建树和突破,为临床医学带来全新的手段。
在医学界,钟世镇院士被誉为中国现代临床解剖学的奠基人、中国数字人和数字医学研究的倡导者。2001年,钟世镇院士在第174次“香山科学会议”上首次研讨了“中国数字化虚拟人体的科技问题”。中国人体数据库初步建成后,钟世镇院士开始担任“中国数字人研究联络组组长”。
钟院士介绍,数字医学由“虚拟人”发展而来,而“虚拟人”研究分为四个发展阶段:第一阶段是数字可视人;第二阶段是数字物理人,拥有人体的物理性能,可以模拟肌肉的运动;第三阶段是数字生理人,可模拟人的生理功能,到达第四个阶段的数字智能人则将具备一定的思维能力。
目前,中国对“虚拟人”的研究已经达到第三个阶段――数字生理人。数字人课题组已构建了八套男女全身数据集,数十套人体器官数据集,以及数十套用于了解人体结构的数字化解剖软件。
“虚拟人”技术一经推出便吸引了各个领域的目光。除医学领域,在汽车碰撞实验、航天技术、服装设计业、影视等方面,“虚拟人”技术也充分得到运用。在“神六”返回舱设计和着陆过程中,“虚拟人”数据集同样功不可没。
然而,令钟世镇更为关心的是,如何能让“虚拟人”技术在医学领域推陈出新,将解剖学这一古老的学科变为真正的“朝阳学科”。“要解决‘治病救人’的问题,现在我们更应该倡导‘数字医学’,转向临床当中的实际运用问题。”钟院士说。
为了使“数字医学”这门新兴的学科更好的发展,在钟世镇、戴戎、王正国等院士和傅征教授的联名提议下,经中华医学会、中国科协、国家民政部批准,中华医学会数字医学分会于2011年5月正式成立。
“虚拟人”研究
人体是由一百多万亿个细胞组成的复杂整体,仅人的神经系统就约有1000亿个神经元,而且由细胞构成的组织器官间的相互作用,人体与外界环境的冲突与和谐,这些极为复杂的变化对于人类自身至今还是一个充满未知的神秘世界。
1895年德国科学家伦琴在一次实验中偶然看到了射线下妻子的手骨,这是人类有史以来第一次透过皮肤看到自身内部,由此揭开了人类利用以X线为代表的透视工具探索人体内部奥秘的序幕。
今天科学家们掌握的透视工具越来越多,但是仍然无法满足人类更为全面了解自身的渴望。科学家们为此所做的全部努力都在指向同一个问题,究竟利用什么样的手段能重建可以真实的反应人类生理机能活动的虚拟人体。
1989年美国人在这个领域率先跨出了关键性的一步,他们设想:能否将人体标本通过计算机技术转换成人体数据集,能够让使用者象检索图书资料那样方便的查询、获取人体信息。这个项目由美国国立医学图书馆发起,计划的名字通俗易懂而且充满想象力,它被正式命名为:虚拟人类计划。这个大胆的设想在当时一度引起医学界的怀疑。要采集这些数据必须先将人体标本切成薄片,并用数码相机和扫描仪对切面进行拍照、扫描,之后将数据在计算机里合成三维的立体模型,其中的精心程度与庞大的工作量可想而知。1991年和1994年研究小组分别选择了男女各一具尸体作为标本获取了完整的人体数据,这些数据称为V.H.P.数据集。在1989年到1994年的五年里,美国人把虚拟人类的构想推进到了试验阶段,这意味着美国“虚拟人”技术已经达到了可视程度。
虚拟人类自己这显然是一个大胆的设想,而当人们通过理性分析发现“虚拟人”绝不是另外一种克隆时,“虚拟人”研究就必然成为一项激动人心的重大科研项目。
1996年在美国国防部非致命武器委员会的积极支持下,橡树岭国家实验室牵头酝酿“虚拟人”创新计划。在他们的构想中,“虚拟人”应该能够模拟人体在外界物理刺激下的反应,他会象真人一样骨头会断、血管会出血,有专家称之为:虚拟物理人。如果说虚拟可视人还仅仅是一个可供人们观看的人体模型,虚拟物理人则使得这个模型有史以来第一次对外界刺激有了反应。在科学家的计划中它不再是一个静止的标本,人类将在计算机建造的虚拟世界中看到另一个自己在呼吸、走动,更会通过模拟各种环境的变化,探测人体极限。这个计划的目标已经非常接近科学家一直梦想的虚拟人类。
由于构成“虚拟人”的数据来源于自然人,因而“虚拟人”具有民族、区域等特征,东方人的特点明显的与欧美人不同,因此中国建立具有自已国家人种特征的数字化人体模型成为填补空白的问题。
美国“虚拟人”研究小组在2000年就已经建立了人体主要器官的三维模型,中国的“虚拟人”计划要在技术上占领哪个制高点?人体内的血管系统可以分为四级,数量达到上千万条,手术时医生往往需要更为完整、微观的血管地图,以制定安全的手术方案。长期以来尽管医学专家尝试了很多办法,但是这些大大小小错综复杂的血管网络的具体形态分布仍然充满未知,因此怎样将人体血管系统通过不同颜色准确区分出来,成为一项具有挑战性的课题。
从1996年开始,美国“虚拟人”研究小组就面向全球征集建立血管模型的解决方案,但是其中的关键问题一直没有获得解决,而钟世镇院士独有的血管铸型技术为中国人在这个领域有所突破提供了可能。由此中国“虚拟人”项目的关键技术被正式确定为攻克血管模型。2001年11月举行的第174次香山科学会议被认为是中国数字“虚拟人”研究的开篇。中科院李华博士、第一军医大学钟世镇院士、首都医科大学罗述谦教授等人向国家提出了研究中国“虚拟人”的设想,很快“虚拟人”技术研究被列入国家863项目。
2002年12月,广西一名19岁的女孩因不慎误食毒蘑菇引起食物中毒死于广州,家属同意捐献其遗体。经过科学家们仔细检查与评估,最终决定以她作为人体标本采集数据。中国第一例“虚拟人”――虚拟人女一号数据开始采集。中国第一例“虚拟人”数据采集,每片标本的切削间距为0.2mm,对每片标本进行拍摄平均需要3分钟,为保证切削连续性,工作人员要在低温环境下昼夜轮换持续工作,整个切削过程持续了一个月。2003年2月16日虚拟人女一号完成图像采集。中国第一例虚拟人体数据采集共获得8556张断层图片,每片间距0.2mm,总数据量149.7GB,切片数据被存成计算机可以识别的数字信息,进行数据处理。罗述谦教授领导着一个研究小组,海量数据汇集到这里,他们面对的问题就是将近万张二维图片在计算机里合成,并将其数字化变为三维立体人。要完成这个工作,首先要解决的是数据的精确配准问题,所谓配准就是把这8556层对齐,因为切削加工时间比较长,前后有一个多月的时间,由于机械加工的一些晃动,数码相机的移动,以及照明的不一致性,因此就造成一些断层图像有相对左右位移和上下位移,如果不能有效地校正这些位移的话,重建出来的这个人体周围就是虚的。将8556张图片中大大小小上千个器官组织一一对准,是一个要付出极大耐心的工作。尽管可以利用专门的软件作为工具,要完成这样的任务对于负责模型重建的工作人员仍然是一项极大的挑战。
大脑是人体最为重要的生命器官,人体许多疾病的发生、发展与大脑深度的核团密切相关,长期以来大脑核团的具体形态与结构一直是一个谜。研究人员希望通过“虚拟人”技术将这些大脑核团准确标识出来,为临床医学家提供更为精确的三维图谱。
人体三维模型建立的精确与否直接关系到“虚拟人”数据集的应用价值。血管模型的精确重建为将来临床上的进一步应用奠定了基础。同时李华博士的小组还进行了另一项具有挑战性的工作,他们尝试对人体最为复杂的神经组织进行重建。从2003年虚拟人女一号数据集采集完成以来,经过近一年多的努力,基本完成了人体标本大部分器官组织的重建工作。
数字医学研究取得重要进展
“虚拟人”能做什么?究竟有什么用?成为大家日益关心的问题。
近百年来尽管人类医疗手段在不断更新,但是针对人体重要器官的手术风险依然严重威胁着患者的健康与生命。医生一直致力于建立更为有效地模拟手术平台,训练临床医生便捷的获得手术经验。“虚拟人”技术的出现有助于这个梦想成为现实。它给全球的医学工作者在改变现有手术训练模式方面提供了极大的想象空间。
眼睛是人身上最为脆弱的器官之一,长期以来眼科手术的复杂性以及高危险性,一直是令临床医生头疼的问题。一名眼科医生在走上手术台之前至少要经过50次手术训练。医学上一直在探索一种能够低成本、耗时短、有效的手术培训方式。
针对眼科医生在手术训练方面遇到的困难,厦门大学计算机系王博亮教授尝试建立人体眼球单个器官的模型。在他的实验中,眼球的切削精度达到了20μm的细胞级别。为了使自己的研究成果能够紧密结合临床,王博亮找到了眼科手术专家吴医师作为合作伙伴,共同研究虚拟眼球在临床上应用的可能性。他们的目标是建造一只能模拟人类眼睛的各种生理机能的虚拟眼球。它不仅能够帮助眼科医生进行手术训练,还帮助眼科专家揭示人类眼科疾病的发生机理。
今天已经有越来越多的科学家从自己的专业角度出发加入“虚拟人”技术研究领域。他们纷纷从人体单元器官的重建入手,尝试对人体主要组织器官进行更为细致、精确的重建。他们设想在不远的将来可以通过复杂技术将这些分散的器官整合为一个三维的立体人体模型。这个模型的建立将把人类对自身的认知提高到一个前所未有的水平。尽管目前还处于研究的初级阶段,但是科学家们坚信:他们目前所做的种种努力正在为将来激动人心的各种可能性铺平道路。
在完成可视化人体模型的基础上,科学家们还希望“虚拟人”还能像真实的人类那样具有各种物理、生化反应。在以往的科学实验中,大量的采用动物甚至是真人来得到实验数据,在成本居高不下的同时,实验结果还存在各种不确定性。“虚拟人”技术的成熟有助于改变这种现状。在“虚拟人”身上加载人体物理反应模型之后,能够很方便的获取各种反应数据,从而让“虚拟人”代替人类在不可想象的严酷环境中完成人类不可能完成的任务。
今天“虚拟人”技术的应用设想还在不断延伸,更多领域专家的介入使得我们看到“虚拟人”应用的更多可能,在交通、体育、服装、航空、航天等领域,“虚拟人”将如何改变我们的生活,这个充满诱惑的问题正在不断激发着人类的想象力。毫无疑问“虚拟人”技术的发展为人类生活的改变展现了广阔的前景,与民众对此表现出的极大热情相对应,科学家们对于这种预测表现出更为谨慎的态度。
以“虚拟人”技术为基础的数字医学是新兴的学科,在我国已经有了积极的探索和长足的发展,在服务临床方面进行了积极有益的探索。
第三军医大学交通医学研究所尹志勇等人采用计算机仿真技术开展模拟颅脑、胸部撞击伤的研究,深化了对损伤机制的认识,事故再现的分析研究,协助交通管理部门更准确地判断事故的发生情况和肇事者的责任,受到有关部门的高度评价。第三军医大学野战外科研究所陈青等利用计算机图像重建技术,采用三维图像对外周神经再生规律进行可视化研究。类似的研究工作在全国多家研究机构已经大量开展。
2007年,“怪头娃”刘京在厦门市第一医院手术成功。这是我国完成的首例颅腔重建全颅再造手术,也是国内首例在临床上成功运用计算机三维仿真技术设计全颅再造。厦门大学计算机系王博亮教授带领团队应邀参加设计了颅骨切割和重建的计算机模拟手术过程,精确测算了刘京大脑的容积与颅腔的容积,为手术的成功奠定了基础。
张绍祥教授主持的“中国人体三维结构数据库建立”、“中国数字化可视人体数据获取关键技术研究”、“中国数字化可视人体分割数据集的建立”等6项国家自然科学基金课题获重要研究成果。
北京天坛医院开展的“颅内肿瘤虚拟仿真研究”;昆明军区总医院开展的“数字技术在脊柱侧弯手术治疗中的应用”;广东省自然科学基金支持的“数字医学技术在肝胆胰外科疾病诊断和治疗的应用研究”;南方医科大学珠江医院开展的“数字医学技术在肝血管瘤切除术中的应用研究”、数字医学技术在V、VI段肝癌切除术中的应用”等研究对推动我国数字医学研究的发展做出了重要的贡献。
数字化医学内植物技术研究工程化
植入物在医学领域的应用已非常普遍,仅以在骨科的应用为例, 2002年世界骨科植入物的销售额已达到140亿美元,随着人口的老龄化和严重创伤疾病等的增加,这一数字还以每年20%的速度增长。近年来,随着数字化高新技术和生物科学技术的发展,借助计算机辅助设计与制造技术(CAD/CAM技术)、快速原型技术、计算机图像处理与三维建模等手段,上海交大以人工关节为切入点,研发人工关节设计、制造及临床应用中的数字医学关键技术,同时借助已开发的系列细胞学和分子生物学的手段,增强植入物的生物学功能,促进与人体组织的整合。
1. 个体化人工关节的快速化制作技术和应用
在国家863项目基金支持下,为了进一步克服影响个体化人工关节临床应用与推广的主要障碍,缩短假体的生产周期、降低成本,上海交大基于大批量定制理念开展了有关个体化人工关节的快速化制作技术的研发。依靠CAD/CAE/CAM/PDM技术、参数化变量化设计技术、虚拟制造技术、成组技术等新技术,对各关节假体的个性化需求进行分类,找出尽量多的共性元素,除关节优先区外,在不影响人工关节的力学性能和功能条件下,通过改变肩、肘、髋、膝、踝关节的设计,增加人工关节的共用组件,并减少共用组件的规格品种;统一原材料探伤、表面喷涂、焊接、杀菌、包装的工艺装备。对手术辅助器械设计和工艺流程采用同样的原则,生产用模具、夹具设计尽可能采用互换件,使制造技术合理化,优质、高效、快速地制造出满足用户个体化需求的假体。
2. 人体化人工关节的结构仿生和生物学优化
个体化人工关节多数以形态仿生为主。手术以恢复病损部位的大体形态和基本的生理功能为目的,甚至仅为了保肢,远未达到功能仿生的要求。为了进一步提高个体化人工关节对毁损关节功能替代的质量,上海交大开展了人工关节结构仿生优化研究:包括运动学仿生和稳定性仿生,研发符合正常肩、膝、髋、肘、踝关节的三维共轭活动模式以及重建大节段骨切除和软组织切除患者的关节稳定性,研发出具有自主知识产权的新型个体化假体。同时为了提高人工关节的生物相容性,上海交大开展了假体材料的优化研究,如在β型钛合金中加入生物相容性良好的铌和锆,使钛合金在保持其抗腐蚀性和力学强度的同时,进一步提高生物相容性、降低弹性模量,从而有效降低假体的应力遮挡效应;又如对假体表面真空等离子喷涂生物活性钛(Ti)、氧化钛(TiO2)涂层,使其具有优良的力学性能,加强涂层与合金基体的结合以及假体-骨整合,并实现个体化加工。
数字医学研究机构
全国各地纷纷成立数字医学研究机构,第三军医大学、上海交大、复旦大学分别成立了数字医学研究院和研究中心,国内至今已经构建了8个高精密度的中国人体数据集。
doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.04.094
[中图分类号]R197.3;G270.7 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194(2017)04-0-02
医学档案是医院最关键的信息源,其具备记录、收集、分类、贮存以及管理等功能。而医学档案信息的价值以及其在医学研究等方面的应用,得到了越来越多人的关注。对于新时期的医学档案管理工作,医院必须要积极应用数字化技术,构建医学档案管理网络,实现档案的开发、利用与服务的信息化,这对促进医院发展和医疗事业的发展来说具有重要意义。
1 现代医学档案的特点分析
第一,数量和类型逐渐增多。现代人的生活条件和医疗条件得到了改善,致使医学档案不管是数量亦或是类型上都有很大程度的增加。这给医学档案管理人员带来了大量的工作量,并对其工作效率产生了很大影响,工作内容变得更加复杂,工作范围也逐渐扩大。
第二,医学档案的来源和内容越来越广。随着时代的发展,人们的健康理念也在逐渐加强,医学服务体系的日益完善,使医学档案的来源方式也呈现出了更加多元化的局面,其内容也更为丰富。医学档案自身的跨越性长、时间跨度大、综合性较强,其与其他诸多专业学科之间有着较为紧密的联系。
第三,载体形式日益多元化。医学档案管理从过去的纸质管理发展到如今,即便是电子化信息化技术已经得以较多的应用,但因为医学档案自身存在的特殊性,纸质档案依旧在医学档案中占据了较多的比重。另外,以缩微医学档案、声像医学档案等其他不同类型的医学档案也越来越多,医学档案载体多元化的形式为档案的查找、保存和传递提供了更多的便利。
第四,社会需求逐渐增多。在现代社会中,互联网信息技术飞速发展,现代人的信息需求量也越来越大。对医学档案信息来说,其与现代人的实际生活联系紧密,社会需求量也持续增多。另外,生活水平的提升与生活节奏的加快让社会对医学档案的需求也越来越高。医院医疗服务中的各项工作几乎都在很大程度上涉及医学档案,其种类多、强度大、需求广,需要进一步促进医学档案管理工作的变革。
2 数字化技术在医学档案管理中应用的必要性
2.1 顺应时代的需要
过去的医学档案管理往往是手工作业的方式,以纸质档案为主要载体。近年来,随着数字化信息技术的飞速发展,其在人们的生活与工作中得到了更加广泛的应用,医学档案管理工作也开始朝着信息化的方向发展。即便是计算机在医学档案管理中已经有了非常普遍的应用,但其具体功能依旧集中于存储目录信息、档案检索等方面,没有真正实现用户自行使用计算机对档案信息进行检索或者提供其他相关服务的能力。所以为了顺应时展的要求,医学档案管理工作也要坚持与时俱进,大力推进数字化建设。
2.2 提高工作的质量
把医学档案从过去纸质的管理模式逐渐转化为现代的数字化管理模式,可以在很大程度上促进医学档案管理工作质量的提升。过去的医学档案管理一般是在档案管理人员根据相应的管理规范所进行的,这样的管理模式可能会由于工作人员自身业务水平和素质能力的差异,而造成医学档案管理工作的效率和质量存在差异。而借助于数字化技术,应用现代的信息管理模式,其最主要的工作内容可以说是计算机代劳,计算机根据已经编制好的程序完成相关工作,能有效避免人工作业时可能出现的失误。
2.3 提高档案利用率
应用数字化技术开展医学档案管理工作,和过去的管理模式相比,最大的优势在于促进医学档案管理工作效率的提升,进一步完善医学档案信息管理系统,提升医学档案的利用率。选择现代化的管理模式,让用户在查找所需档案材料的过程中更为便捷,对一部分保密文件也能够借助设置密码的办法来设置权限,进一步简化了授权与查找的流程,最终实现医学档案信息Y源的共享。
3 数字化技术在医学档案管理中的应用
3.1 融传统档案管理与数字化于一体
数字化技术应用于医学档案管理工作中,可以说是传统档案管理工作的一次创新与改革,过去的医学档案管理系统是数字化技术应用于医学档案管理的前提和基础。数字化医学档案管理能够极大地促进档案管理工作效率的提升,降低人力、物力的消耗。数字化管理模式和过去人工管理模式既有区别,也有联系,随着档案管理工作的改革,医院要意识到数字化技术与传统档案管理手段的融合是医学档案管理工作未来的主要发展趋势,把互联网环境和各种高效的数字化技术有机结合起来,让医学档案管理能够焕发出新的活力,在医院管理系统甚至于其他相关领域中发挥作用,最终实现医学档案管理工作的重组建设。
3.2 加强硬件设施的投入
数字化技术应用于医学档案管理工作,必须要拥有较为全面的硬件设施作为工作开展的前提与基础,医院方面要加强对硬件设施的资金投入,确保硬件设施的建设和完善具备一定的科学性与预见性,在医院发展的过程中要“一步一个脚印”的构建网络信息系统,为数字化技术在医学档案管理工作中的应用提供更大的发展空间。同时,还应对医学档案信息材料予以有效保存,对网络系统的设置与选择方面,必须要充分考虑其可维护性和先进性。在现代医院中已经建立了局域网,可在某一范围内实现信息共享,在这种形势下,数字化技术必然能够在医学档案管理中得以更加全面的应用。
3.3 整合医学档案数字化的原始资源
数字化技术在医学档案管理中的有效应用的基本前提是数字化资源,缺乏资源的医学档案信息化建设管理工作就如同无根之水,不能真正发挥出有效的作用。医学档案数字化管理工作必须要从两个方面出发:一是对医院医学档案资源的数字化管理,二是对社会化资源的开发管理。医院内部医学档案资源的信息化建设,是按照医疗机构的实际情况和发展方向所构建的全面数据资料库,并提供医学档案的检索查询功能,另外,对相应的病例和学术论文进行信息化处理。在这样的前提下,才能对所掌控的档案信息实施全面立体化的索引,进而提供更具有针对性的查阅与下载功能。社会化资源的开发管理,是对部分拥有较高学术价值的医学档案进行收集整理,尽可能地对医疗信息予以过滤、整合,确保医学档案资源更加高效的应用。
3.4 创新数字化档案管理的组织模式
现代社会的飞速发展和社会主义建设的逐渐推进,医疗机构、医学档案作为与现代人实际生活密切相关的一个重要因素也得到了发展,不管是从行政管理、学术研究亦或是确保普通百姓的合法权益等方面来说,医学档案管理工作都是至关重要的。要构建完善的数字化档案管理的组织模式,建立一个和现代社会发展相符合的医学档案管理新模式,必须要努力开展好下面几方面的工作:一是从数字资源、网络化存取和分布的角度进行创新;二是从档案需求者与使用者的查询、处理、检索系统等基础系统实施创新;三是站在社会组织机构的角度实施创新。唯有循序渐进的开拓发展,才能确保数字化技术更为有效地应用于医学档案管理工作中。
3.5 加强档案数字化的安全保障措施
近年来,数字化技术在医学档案管理工作中得到了更加广泛的应用,但与此同时,医院也必须要注重其安全防范。医院信息技术工作人员和档案管理人员必须要主动树立安全防范意识,通过有针对性的信息安全技术确保数字化医学档案在开发利用过程中的安全性,对医院内部网络系统给予充分的保护,如设置防火墙、数据加密或者设置登陆动态口令等方法有效避免医学档案信息资源的泄露。医学档案如果被泄露必然会引起非常严重的后果,因此,档案工作人员必须要主动学习数字化技术,掌握一定的安全防范技术措施,确保医学档案的高效利用。
4 结 语
随着现代科学技术的飞速发展,数字化技术在医学档案管理工作中的应用已成为医院档案管理工作的发展趋势。但数字化技术的应用,并非是短期内能够得以全面推广的,它还需要一个发展与延伸的过程,医院档案管理人员必须要主动树立信息化、数字化的管理理念,把数字化资源更加科学地应用到各项工作中去。唯有逐渐推进医学档案管理工作的数字化建设,才能真正提升医学档案管理工作的实效性,并开辟出一条具有自身特色的数字化医学档案管理之路。
主要参考文献
中图分类号:TP391.41 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2007)18-31717-01
A Method of Receiving Medical Digital Imaging
LIANG Yu-en,SHEN Jian-gang
(Computer Application Engineering,Zhejiang Institute Mechanical &Electrical Engineering, Hangzhou 310053,China)
Abstract:According to the Digital Imaging and Communications in Medicine(DICOM) Network Architecture, this paper proposes a method of receiving medical digital imaging based on message processing and library function (DCMTK) call, and of their components.
Key words:Medical Image;Message;Component
1 引言
医学数字影像与通信(DICOM)标准是美国放射学会和全美电子制造商协会联合制定的。该标准共分十三章,从1985年1.0版发展到现在的3.0版,已成为医学影像信息的国际通用标准。DICOM标准涵盖了有关医学数字影像的采集、通信、显示及查询等方面的信息交换协议,大大简化了医学影像信息的交换。如今,大部分医学影像设备(如CR,CT,DR,US,MRI等)出厂时都配备有标准DICOM端口,通过DICOM端口获取医学影像信息是医学应用系统的一项基本而重要的工作。本文阐述了DICOM通信原理,给出了一种实用的影像接收方法和实验结果。
2 基本原理
2.1 DICOM通信原理
DICOM网络体系结构如图1所示。最底层物理网络(同轴电缆、双绞线、集线器、分布式光纤接口等)是应用广泛的TCP/IP协议。在这之上是DICOM上层协议(Upper Layer) 。它利用OSI模型的表示层和联合控制服务元素(ACSE)对上层消息交换提供通信支持;另一方面,DICOM上层协议又是构建在TCP/IP协议之上,这赋予DICOM标准良好的兼容性和可扩展性。DICOM应用消息交换(Message Exchange)是DICOM网络中消息交换的规则。消息是由单条或多条命令组成的命令流,其后可跟数据流。消息是信息的载体,DICOM网络通过消息交换实现信息互通。医学影像应用(Medical Imaging Application)处于最顶层,是医学影像信息的使用者或提供者。
图1DICOM网络体系结构
在DICOM标准中,通信活动发生在应用实体(Application Entity)之间,而应用实体包含消息交换及部分上层协议功能。应用实体根据角色的不同分为两类,一类是服务类用户(SCU);另一类是服务提供者(SCP),这类似客户/服务器结构。SCU与SCP配对使用,相互通信过程如下:
(1)SCU向SCP发出连接请求,SCP确认并响应连接。
(2)SCU与SCP之间进行消息交换。DICOM把这些消息称为DICOM服务单元(DICMSE),例如C-Store消息(影像存储用)、C-Find消息(按属性查询用) 、N-Set消息(修改信息用)等。
(3)消息交换完成后,SCU发出连接释放请求,SCP确认并响应后释放连接,整个通信
活动结束。
步骤(1)和步骤(3)使用DICOM上层协议,步骤(2)涉及消息交换。
2.2 应用框架
在DICOM标准中,把发送影像的一方即医学影像设备称为SCU,接收影像的一方如医学影像工作站称为SCP。根据通信原理可知,实现DICOM影像的接收功能,实际上就是对SCP应用实体的实现。SCP的实现途径,一是直接根据协议文本编码,其优点是能完整实现DICOM标准,可维护性好,但工作量大;二是购买商用DICOM接口软件,经过二次开发实现所需功能,其优点是能显著缩短开发周期,不要求使用者对DICOM标准有很深了解,但要付出一定的经济代价,所购的接口软件不一定能与应用系统完全兼容,所提供的功能也不能完全满足特定的使用要求。本文提出的方法是:设计消息处理算法,DICOM消息交换和上层协议则调用的DCMTK函数库.这样既避免了大量的协议编码工作,又可灵活修改满足不同场合的使用要求,且较经济。图2是影像接收的应用框图。为了便于使用,用VC++将C-Store消息处理算法和DCMTK函数库封装在动态链接库Dcm.dll中,然后,用Borland C++ Builder 6.0写成一个VCL组件StorageSCP,调用Dcm中的函数,医学影像应用再调用组件,从而完成影像文件的接收工作。
图2应用框架
3 实现方法及结果
3.1 影像接收处理算法
由DICOM通信原理可知,要接收DICOM格式的医学影像文件需要完成三个步骤:TCP/IP通信;DICOM上层协议;C-Store消息处理。TCP/IP通信通过Windows Sockets API实现,后两项调用DCMTK库函数实现。Dcm.dll中的函数RunStroageSCP是影像接收的具体实现,算法如下:
(1)启动Windows Sockets,初始化网络。
TCP/IP初始化调用Windows Sockets API函数执行,函数原型为:
int WSAStartup(WORDwVersionRequested,LPWSADATAIpWSAData);
DICOM网络初始化调用DCMTK库函数,其原型为:
OFCondition ASC_initalizedNetwork(T_ASC_NetworkRole role,
int acceptorPort,
int timeout,
T_ASC_Network * * network);
其中,第一项参数指定应用实体所承担的角色,SCP 是接收者,所以应填NET_ACCEPTOR;第二项参数设置监听端口号。
(2)SCU连接请求处理。判断是否支持请求数据包中所列的通信条件(传输语法、编码顺序、压缩算法等),若支持就返回连接确认,否则拒绝连接。接收连接请求用如下函数完成:
OFCondition ASC_receiveAssociation(T_ASC_Network * network,
T_ASC_Association * * association,
long maxReceivePDUSize,
void * * associatePDU=NULL,
unsigned long * associatePDULength=NULL,
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OFBool useSecureLaye=OFFalse,
DL_BLOCKOPTIONS block=DUL_BLOCK,
int timeout=0);
(3)处理C-Store消息。监听是否收到影像存储请求C-STORE-RQ消息,若收到则调用DIMSE_sotreProvider函数接收并存储影像文件。函数原型为:
OFCondition DIMSE_storeProvider(T_Assocation*assoc,
T_ASC_PresentationContextID presIdCmd,
T_DIMSE_C_StoreRQ* request,
Const char* imageFileName,
Int writeMetaheader,
DcmDataset * * imageDataSet,
DIMSE_StoreProviderCallback callback,
Void * callbackData,
T_DIMSE_BlockingMode blockMode,
Int timeout);
接收完成后向父窗口(通常是StorageSCP组件)发送自定义消息DICOM_STORAGE_RECEPTION,产生通知事件.重复执行步骤(3),直至应用结束再转步骤(4)。
(4) 关闭连接。调用的函数原型为
OFCondition ASC_dropSCPAssociation(T_ASC_Association * association);
3.2 StorageSCP组件
将接收影像的功能封装成VCL组件主要是为了便于使用。组件中利用线程技术实现对接收功能函数RunStorageSCP的调用,因此,该组件在与SCU进行的同时不影响其他任务的执行。组件主要属性、成员函数和事件如下:
属性StorageSCPOptiom Option;SCP参数
成员函数 Run();运行SCP
事件 OnReception;单幅影像接收完成
OnEndOfStudy;一组影像接收完成
成员函数 Run启动影像接收SCP,过程如下:
(1)载入Dcm.dll库,注册RLE/JPEG解码器,因为因为发送DICOM影像像素部分可能是以压缩格式存储的。
(2)创建StorageSCPThread线程。
(3)启动线程,调用Dcm.dll库中的RunStroageSCP影像接收函数,监听网络,接收影像。
(4)收到影像,触发事件函数。
成员函数ConfigStoreSCP对 StoreSCP的属性进行配置,如监听端口号、传输语法、编码顺序等,如果存入ini文件,每次组件启动时读入这些参数,并对组件进行初始化设置。
3.3 结果
StoreSCP组件作为医学影像应用的一部分,在医院放射科进行了测试,接收到计算X线成像设备(CR)发送的数字化胸片影像。图像完整清晰,无信息丢失;接收过程耗时符合要求,无明显迟滞;组件工作稳定,与应用系统兼容性好,可维护性强。测试中发现,组件因调用Dcm.dll库函数,对内存需求相应要大一些。
4 结论
本文所讨论的基于DCMTK函数库调用的DICOM影像接收方法,经医学应用证明是可行的、有效的。DICOM标准中的其他信息交换可以用类似于本文所提方法实现,可对StoreSCP进行功能扩充,或者构建新的SCU、SCP组件,并在Dcm.dll库中增加与之相应的消息处理算法。
参考文献:
[1]DICOMPS3-2004Digital Imaging and Communications in Medicine[S].
[2]John M,Tom C, Harold H. Borland C + + Builder编程指南[M].北京:电子工业出版社,1998.420-517.
目前,网络化和数字化越来越渗透到我们的工作和生活中,而且影响力在不断增强。作为学术科研信息及成果、传播、交流和推广平台的科技期刊,同样也进入到数字化发展的新阶段。借助于网络信息技术的成熟发展和急速扩张,整个科技期刊的编辑出版工作模式和流程已经发生了根本改变[1]。目前,科技期刊的出版虽然仍是传统模式占据主流,但数字出版的发展趋势已不可逆转[2]。2014年中国新闻出版研究院了《2013—2014中国数字出版产业年度报告》,2014年我国的数字出版产业收入为3387.7亿元,比2013年增长了33.36%;数字出版产业收入在新闻出版产业收入中的占比由2013年的13.9%提升到了17.1%[3]。医学期刊是医学学术交流的重要平台,同时也是医学发展的重要组成部分。医学期刊登载内容专业性强,信息更新及时,受众群众教育程度较高,能更好地适应医学期刊的数字化出版,数字化出版是医学期刊发展的必然趋势。
1医学期刊数字出版目前存在的问题
1.1版权保护难度大
数字技术使作品的复制、整合、传播更加简便,导致版权保护较为困难。目前,我国保护数字化出版产权的法律、法规尚不健全,导致作者、期刊的利益无法保障,知识产权的纠纷日益增多,引起了公众的普遍关注。
1.2期刊数字化破坏了期刊的特色
期刊数字化后,读者应用网络对文献进行浏览、下载的是单篇、零散的文章,期刊特色不能得到体现。而期刊的学术特色是期刊编辑工作的创造性所在,是期刊的生命所在。
1.3期刊出版网络化程度参差不齐
国内各医学期刊数字化出版的程度各不相同。大多数医学期刊数字出版的主要方式是将纸质期刊的内容简单地数字化后以PDF等文件格式进行网上的陈列与阅读,缺乏对其内容的深度加工及延伸开发。目前,大部分期刊与中国知网、万方数据库、维普数据库等信息服务商合作,进行期刊的二次出版发行;部分期刊自建网站,采用开放存取的方式将纸质期刊内容网络化,供读者阅读下载;仅极少数期刊自创网络杂志,实现了一定程度的期刊出版网络化[4]。
1.4网站建设不完善
国内医学期刊自建网站日益增多,但有不少网站疏于管理和维护,内容不能及时的更新。网站功能也较局限,缺乏对作者和读者的个性化服务,无法进行读者—编辑—作者间的实时交流和信息反馈。
1.5复合型人才短缺
医学期刊数字出版对编辑部人员提出了更高的要求,既要拥有传统出版技能,又要拥有数字技术,同时还要懂得经营和市场运作。而大多数医学期刊编辑部人员学习的是医学专业或生物学专业毕业,缺乏相关的信息化知识,未能完全实现无纸化编辑出版,不能满足期刊数字出版的要求,阻碍了医学期刊数字化出版的进程。
2医学期刊数字化出版的对策及建议
2.1健全保护知识产权的法律、法规
目前,数字版权保护标准的建设正在有序推进。2014年9月开始实施的《使用文字作品支付报酬办法》提高了原创作品的基本稿酬,并将适用范围从出版领域扩大到了数字网络等领域[5]。只有保护好了数字版权,才能兼顾作者、医学期刊和数字出版商的合法利益,建议签订授权许可或转让协议合同,以此来协调三方的数字出版利益,保证数字版权不受侵犯。
2.2加快医学期刊数字化出版的进程
积极加入中国知网、万方数据库、维普等技术提供商的数据库,努力做到优先数字出版,有研究[6]表明,优先数字出版能将期刊影响因子提高15%。目前,大部分医学期刊建设有自己的网站,并多与采编系统相结合。自建网站可以保留并突出期刊的特色,能与读者、作者及时互动,但需要一定的物力、财力的支持,并由专人维护管理。期刊社应加大力度,完善网站建设,加快期刊的数字化出版的进程。开放获取(OA)是上个世纪末发展起来的一种全新的出版发行模式,目前我国已有5个开放存取数据库[7]。这种模式促进了资源共享,扩大了期刊影响力,有利于期刊的发展,应积极加入。有研究[8]显示,全媒体出版是医学期刊出版的发展趋势。移动出版是全媒体出版的形式之一,读者可以通过手机、平板随时查询需要的文献。医务工作者在临床工作中遇到罕见或棘手的病例,可以随时随地通过手机、平板等移动设备查询相关文献,使患者得到及时正确的诊治。同时,可以充分利用微博、微信等平台宣传期刊,目前仅个别医学期刊有微信公众平台订阅号[9]。
2.3注重培养、引进适应期刊网络化发展的复合型人才
医学期刊的数字出版对编辑的能力提出了更高的要求,急需熟悉或精通传统出版流程、数字技术及经营管理的应用型、实践型、复合型人才。一方面可以建立有计划的培训机制,安排编辑人员参加短期培训学习数字出版技术,提高业务能力;另一方面,可以引进相关的复合型人才,使期刊能满足网络数字化出版的要求[10]。综上所述,作为综合性医学期刊的编辑出版工作者,要有开阔的视野,抓住数字出版的新趋势,自觉学习数字出版化技术知识,提高数字化出版专业技能,一定能做出高质量的精品期刊。
【参考文献】
[1]龙玲.网络时代期刊数字出版的现状及对策[J].科技传播,2013,5:17-18.[2]李禧娜,何以平,郑巧玲.期刊网络化的现状分析[J].编辑学报,2011,23(Sup.1):12-14.
[3]龙亮,郭建秀,冷怀明.科技期刊数字出版及相关问题的思考[J].2014,26(6):517-520.
[4]陈华,巩倩.医学期刊文献优先数字出版模式[J].中国出版,2010,10:69-71.
[5]朱佩玲,邬加佳,吴秋玲,等.国内外医学期刊优先数字出版现状分析[J].韶关学院学报:自然科学版,2012,33(4):95-97.
[6]陈志贤.期刊数字化版权问题[J].编辑之友,2011(7):99-101.
[7]高美凤,李谦,王研.我国科技期刊的网络化运营方式探讨[J].出版科学,2010,18(1):57-59.
[8]马英,胡永成.国内医学期刊的全媒体出版任重而道远[J].编辑之窗,2011,38(1):94-96.
【文章编号】:1004-597X(2007)10-0065-02
【摘要】医学影象技术从70年代进入数字时代,二十多年来先后有了MR、B超、DR、DSA、ECT、CR等数字化影像设备投入使用。对医学影像诊断起了很大的推进作用。在客观上促使各种成像技术凭借自身的优势竞相发展。取长补短,综合利用,使疾病的早期诊断率有明显提高。
【关键词】数字图象;医学影像;应用
Digital image in medicine image application
Rao Tianquan
【Abstract】medicine phantom technology enters the Digital Age from the 70's,20 for many years successively have had MR,B ultra,digitized image equipment and so on DR,DSA,ECT,R put into the use. Diagnosed the very big advancement function to the medicine image. In on is objective urges each kind of imagery technology to rely on own superiority unexpectedly to develop. Makes up for one's deficiency by learning from others' strong points,the comprehensive utilization,enable the disease the early diagnosis rate to have the distinct enhancement.
【key word】digital image; Medicine image; Using
图象是周围客观世界的一种印象,数字图象是60年代出现的一种全新的,科技含量极高的产物。它的出现使传统的模拟图象受到了极大的挑战。数字图象和模拟图象相比,二者的区别在于:一:模拟图象是以一种直观的物理量的方法来连续地表现我们期望得知的另一种物理场的特征。而且数字图象则完全以一种规则的数字量的集合来表达我们面对的物理图象。二:用模拟图象的方法来显示图象具有直观,方便的特点,一旦设计出一种图象的处理方法则具有全场性与实时处理等优点。但是模拟图象亦有抗干扰性差,重复精度差,处理功能有限,处理灵活性差的缺点。而数字图象具有很好的抗干扰性,图象处理方便,适应性能强等优点,特别是随着计算机技术的发展,数字图象处理的速度也变得越来越快,越来越显示它的发展潜力和优势。三:数字图象和模拟图象相比,它的图象更清晰、无失真,更便于储存和传输。
从70年代末期开始,医学影像技术进入了数字时代。二十多年来先后有了MR、B超、DR、DSA、ECT、CR等数字化影像设备投入使用。对医学影像诊断起了很大的推进作用。这一些进展无一不是从根本上破除了原有信息载体形式和成像原理的束缚,开创新径而取得的。同时这也在客观上促使各种成像技术凭借自身的优势竞相发展。它们之间不仅没有相互代替,而是取长补短,综合利用,使疾病的早期诊断率有明显提高。
1 数字X线图象的形成
X线透射成像是基于人体内不同结构的脏器对X线吸收的差异。一束能量均匀的X线照射到人体不同部位时,由于各部位对X线吸收的不同,透过人体各部位的X线的强度亦不同,这些穿透过人体的剩余X线就携带着人体被照射部分的组织密度和厚度的信息。这些信息投影到一个检测平面上,即形成一幅人体的X线透射图象。如果这个检测平面是荧光屏,那么我们就得到一幅模拟的图象了。再将这幅图象用不同的方法采集下来(如摄影,录像,拍照等方法)。检测器也可以是其它,如电离室、光电管、晶体压电等等。然后将收集到的信号进行模数转换就形成了一组由不同数字代表X线强弱排列的数字信号了。最后将该组信号交计算机处理经数模转换即成为清晰、无干扰、无变形、无失真的数字X线图象。
2 数字图象技术在X线检查中的运用
2.1 X线电视系统:主要由影像增强器和X线闭路电视系统组成,影像增强器把X线像转换成可见光像,而且图象的亮度得到很大的增强,然后通过电视系统进行观察和分析图象,它是实现X线图象数字化的基础。
2.2 数字摄影:(DR)对影像增强器所得到的电视信号,用摄像机拾取的高信噪比的电视信号进行数字化,然后再进行各种计算机处理,得到不同效果的图象,这种技术多用于胃肠透视和血管造影成像。该种检查拍摄后立即可以得到图象。不必等待冲洗,还可以动态的观察。
2.3 计算机摄影:(CR)它是用影像板(IP)代替胶片暴光,然后将存储在IP板上的X线潜影用激光扫描拾取并转换成电信号,再经计算机处理得到一幅X线数字图象,最终用激光像机把X线图象记录在胶片上。这种方法灵敏度高、敏感范围大、图象清晰。
2.4 数字减影:(DSA)用于血管造影,原理是将检查部位于造影前后用摄像机各采集图象,然后将图象数字化后存储在计算机里,用计算机进行处理,将两次采集的图象进行对应像素逐个相减,减影后的图象只留下充盈的血管图象,这样去掉了组织的重叠干扰,可以清楚地观察血管情况。
2.5 计算机横断体层装置:(CT)X线对人体横断面的各个方向进行照射,检测器采集到体层各个面对X线的吸收曲线后,用计算机处理所得数据最后以数字矩阵的形式表示横断面上个点的密度值,这样断面上的各点的密度都用确定的数值表示出来,这种对组织密度的量化,可以从数值上来区分健康组织和病变组织,大大提高了诊断的科学性。
此外;数字图象还应用于MIR、ECT、B超等医学影象学科,在我们的日常生活中都离不开数字图象。
参考文献
[1] 王容泉. 《医用大型X线机系统》
[2] 梁振声. 《医用X先机结构与维修》
90% 西班牙心脏病学专家指出,心血管疾病的高危人群对这种疾病的控制权掌握在自己手中,90%的风险都在人们可以改变的范畴内。数据显示:心肌梗死患者的死亡数量超过癌症,已成为头号健康杀手,是交通事故致死人数的65倍。
美国加利福尼亚大学伯克利分校的一项研究显示,睡眠与身体质量指数(BMI)息息相关,青少年如果平均每晚少睡1个小时,他们的BMI就会在5年间增长2.1。而且体育锻炼和使用各种移动设备的时间等因素无助于抑制指数的增长。(青少年平时建议睡眠时间每天9个小时。)
德国糖尿病研究中心的Schulze教授及其团队进行了一项研究,调查哺乳与产妇患2型糖尿病风险之间的关系。研究发现,受试者哺乳时间每增加6个月,其发生糖尿病的风险比为0.80,哺乳时间与糖尿病风险之间的相关性减弱。该研究提示,延长哺乳时间或许可降低糖尿病风险。
澳洲迪肯大学研究人员分析了多年积累下来的美国国家健康检查和营养调研数据,发现61%的受调查者有抑郁症状;他们同时表示,在过去的1年里牙齿有疼痛不适感,其中又有超过57.4%的人自认为牙齿健康状况不好。结论是:牙齿好坏与抑郁症存在关联,牙齿越差,心情越不好。
美国威斯康星大学医学和公共卫生学院的研究者发现,经常锻炼有助于保护视力。研究人员选取了近5000名年龄在43~84岁的成年人,对他们进行了为期20年的追踪随访调查。结果显示,在控制了年龄因素之后,与久坐的人相比,每周锻炼三次或以上的人,视觉受损的可能性下降了58%。
德国一项旨在研究自身免疫性甲状腺炎(AIT)对卒中的影响的研究发现,AIT患者中卒中风险轻度增高,且在AIT诊断1年后影响最为显著。
关键词:
计算机图像数字化;医学影像学;技术运用
伴随计算机技术的创新,信息技术以及分子生物学技术呈现出高速发展的运行理念,并在计算机辅助放射成像技术运用的基础上,实现生物学技术的全面发展。通过对计算机辅助放射技术的研究,可以实现分子生物学以及现代生物学中影像学产业的稳定结合,构建经典医学影像技术,并在临床诊断及技术运用的基础上,进行试验的有效探究。而且,在当前社会科学技术不断提升的背景下,计算机图像数字化与医学影像学之间呈现出稳定性的发展变化。通过图像的数字化处理,可以实现计算机信息资源的储存,处境格式的优化及参考资料的提升,从而为计算机图像与医学影像的运用提供稳定支持,实现医学影像学的全面发展。
1计算机图像数字化与医学影像的关系分析
对于计算机图像数字化处理技术而言,是在计算机图像处理结束之后进行的数字化处理,在这种数字化资源运用的过程中,可以将计算机的数据资源进行储存及后期处理。通常情况下,在图像数字化资源过程分析的过程中,基本的过程会分为采样及量化两个最基本的步骤,其中采样的是指就是需要通过多个点的描述进行图像的绘制,而采样的结果也就是通常所说的图像分辨率。而量化主要是在图像采样之后,通过不同点的使用,可以运用大范围的数据值进行内容的表示,该范围包含了颜色总数、量化结果以及图像,通过对这些元素的有效运用可以实现系统颜色的容纳等。对于最初的影像资料而言,其获取患者的资料都是模拟信号图像,并将x线系统作为基础,患者的影像资料以及模拟信号中的表现形式会在胶片中进行展示,但是,在这种图片图像调节的过程中,应该对影像图像进行模拟分析,对于图像中不可调节的资料进行后续处理,由于与计算机软件系统中的储存空间相对较大,患者影像资料在长期储存的过程中存在难度较大的问题,这些问题的出现都会在某种程度上对影像资料的储存造成制约。
2计算机图像数字化在医学影像运用中的问题分析
2.1计算机图像数字化中原始数据的问题分析
对于计算机图像数字化的技术形式而言,当其运用在影像学之中时,虽然其技术内容会提高医学影像的数字处理水平,但是,在数字图像显示率较高的状态下,计算机图像中的数据分析也就会呈现出复杂、信息量大的问题。这种原始数据处理技术的存在也就在某种程度上为计算机图像数字化处理技术的运用造成了一定的制约。
2.2计算机图像数字化处理技术较难控制
在计算机图像数字化技术处理的过程中,由于图像数字化处理中的技术涉及范围的广泛性,在资源控制中面临着较难的局面,这种控制较难的问题也就成为医学影像技术运用中出现的较难问题之一。对于计算机图像数字化处理技术而言,其设计的范围相对较广,而且一些数据资源在运用的过程中存在难以控制的问题,主要是由于计算机图像处理中,会涉及到很多专业知识及技术内容,这种现象的出现在某种程度上为计算机图像数字化的处理产生了一定的负面影响。
3计算机图像数字化及其在医学影像学中的运用
3.1医学数字成像技术
CR数字摄影技术已经发展了多年,其技术成为较为熟悉的数字化x线成像技术,其具体的项目优势可以体现在以下几个方面:
3.1.1成像板的技术改进
IP板在结构设计的过程中主要会采用新感线材料形式,在现阶段针状结构的荧线物质作为基础,使荧线散射的现象在某种程度上呈现出降低的现象,逐渐提升了税力度以及细节项目的分辨能力,使图像的整体质量得到了明显的改善。随着技术的优化及发展,一些厂家通过技术的研究及优化,推出了双面读出IP的技术形式,并采用透明基板进行信息数据的扫描及分析,通过这一技术的运用,可以使NEQ提高30%-40%,通过技术和的不断优化,IP板也逐渐发展到第七代柔性IP影像板。
3.1.2扫描方式的技术改进
对于CR技术而言,在运用的过程中通常会采用飞点扫描的技术方法,通过对点状激光IP板的信息分析,实现图像的重建及扫描处理,但是,在改技术运用的过程中,由于扫描速度以及图像空间分辨率不足问题的出现,会为CR技术的发展造成一定的制约,因此,在技术优化的过程中,为了有效解决这一问题的限制,线扫描技术就得到了广泛性的运用。同时,在每次读出图像信息的过程中,会提升信息扫描的整体时间,并在此基础上,实现图像质量的稳定提升。
3.1.3后处理软件加强技术及改进
由于计算机技术的发展及处理方式的改进,不同厂家在软件分析的过程中提出了不同的技术优化形式,同时也推出了多种软件设计形式。在组织均衡软件处理的过程中,其软件可以通过对不同部位自动幅度的分析,进行图像资源的优化处理,在自动消除原曝光图像中,可以降低图像细节损失的问题,有效提升图像细节中的对比度,充分满足计算机图像结构设计的协调性及稳定性。而且,在计算机软件处理集成固化分析的过程中,图像卡制作方法在某种程度上有了长足性的发展,在统计中可以发现,图像卡采样矩阵在某种程度上可以达到4096×4096像素,灰度的分辨率也可以达到12bit。
3.1.4CR工作流程的发展方向
对于传统CR技术而言,主要将片盒式操作以及集中图像的读数操作作为基础,通过对DR直接的接触,可以发现CR技术存在的不同。但是,由于CR技术的不断改进及其成本下降问题的限制,CR技术克服了很多潜在性的问题,导致技术得到了明确提升,并在某种程度上拉近了CR技术与DR技术之间的差异。首先,盒式IP板技术系统得到了优化。在该系统设计的过程中,需要技术人员将IP板送到中央处理室进行图像信息的处理,由于现阶段CR盒式读片器的体积逐渐降低,而且运用成本也逐渐降低,所读取信息资源的速度不断增加,使每个X线摄片室或是操作台都可以安装一个完善的读片器资源,完善系统的工作流程,实现资源的优化处理。其次,五盒式x线系统会将二次扫描接收器直接接入到摄影系统之中,实现自动化的图像扫描及图像重建,这种中间与DR系统中图像自动生成技术相一致。最后,在便携式x线机会安装集成CR读片器,床边摄片后也就呈现出图像的读数,从而获得与DR相似的功能技术。但是,在IP板技术操作的环境下,DR探测器轻薄、操作方便以及节约人力等方面会明显低于DR系统。
3.2DR技术的研究分析
3.2.1非晶硅及非晶硅平板的成像探测技术
在非晶硅以及非晶系平板探测技术运用的过程中,其技术探测本身发生了结构性的改进,而且,在目前技术研究的过程中,能够有效减少x线散射的问题,全面提高图像的锐利度及清晰度。在DR系统结构设计及软件技术改进的过程中,一些系统的结构设计应该充分满足市场上的双板结构、C形架结构以及悬吊式x线管组件,通过这种配单端固定升降浮动式平穿及可移动当班探测器的运用,可以提供单板多用的项目功能,实现X线摄影技术的有效优化。同时,在软件技术设计的及运用的过程中,通过DR影像处理以及相关软件工程的运用,可以均衡图像处理功能,通过分层摄影实现软件的拼接,从而为DR影像质量及功能的优化提供完善的支撑技术。
3.2.2CMOS平板探测器技术
对于CMOS平板探测器而言,其荧线层在运用的过程中可以产生于入射线x线束相对应的荧线,充分保证芯片在电信号之间的稳定转换。并在此基础上,通过转换器实现像素探测的合理性。同时,在平面空间分辨达到最高的状态时,由于系统成像速度较慢,这会使医疗诊断图像从曝光到完成经过120秒,对于这种成像速度而言,其平板探测器成为发展中的瓶颈问题。
3.2.3CCD数字成像技术
由于科学技术及信息技术的不断创新及发展,计算机图像数字测量技术会随着材料、结构以及图像的处理和实现新技术的不断创新,而且,在CCD平面数字成像技术优化设计的过程中,由于技术的创新,使数字成像技术呈现出全面的改进。在CCD数字成像技术运用中,可以为医学影像技术的优化提供稳定支持,因此,在技术优化中,应该做到以下几点创新内容:(1)通过针状结构的X射线运用,可以提升烁体材料,减少X线的散射问题,并逐渐提升图像处理中相关内容的清晰度。(2)在高清晰高倍光学组合镜运用的过程中,在某种程度上会逐渐提高成像的灵敏度及可靠性,从而为技术的优化提供稳定支持。(3)在CCD数字成像技术运用中,通过充填系数为100%CCD芯片的运用,可以有效缩短小像素点并在某种程度上增大物体的接收面积,提高空间的分辨率,使所获得的图像信噪比得到稳步加强,从而为图像数字测量技术的优化提供良好依据。对于DR成像技术而言,在运用的过程中具有X射线剂量小、辐射低以及图像清晰的系统优势性,在现阶段技术优化的过程中,DR技术得到了稳定的拓展及优化,并在医学影像学中,将其运用在了远程发射学、三维立体学以及低剂量的透视摆位技术中,实现了多平面图像资源的稳步优化。同时,在医学影像学技术优化设计的过程中,DR成像机器本身的技术含量就相对较高,而且曝线条件也会呈现出自动检测的最终目的,这一项目的出现也就对专业技术人员的要求相对较高。所以可以发现,该种技术在某种程度上具有较为明显的推广意义,但是存在的唯一不足就是价格过高,加大了医学影像学的成本支出。
4结束语
总而言之,在当前医学及科学技术创新发展的环境下,通过对现代医学影像技术的优化,可以为整个行业的运行提供稳定性的技术支持,并通过计算机图像数字化与医学影像之间的技术优化运用,可以使医学影像在原技术运用的基础上得到稳步创新。同时,在计算机完善处理技术应用中,也应该在提高医学影像发展水平,提升医学检测技术的精准性,实现医学影像数字化转换的有效性,从而为社会经济的运行及医学影像学的啊发展提供稳定支持。
参考文献
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中图分类号:TP391.41 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)10-0115-02
在医院医疗工作中,医学影像技术是现代医学中的重要组成部分,医学影像技术水平对医院医疗工作的开展情况产生重要影响,这就要求相关人员在工作中,能密切关注有关医学图像质量问题,为提高医疗工作水平奠定基础。医学图像噪声一直是影响图像质量的重要因素,这就要求相关人员在处理医学图像中,能积极采用先进的技术,以进一步提高医学图像质量。本文将以此为背景,对数字滤波技术在医学图像去噪中的应用方法进行研究。
1 医学图像与图像噪音研究
1.1t学成像噪音的含义与分类
在有关医学成像噪音问题的研究中,可以从以下两方面对其进行分析,一方面以人的感官角度为核心,在充分了解人感官特征的基础上,强调了图像噪音是影响人感觉器官所造成的影响,最终导致对图像化的判断出现误差;另一方面主要是从数学角度进行分析,这种方法将图像信息定义为空间函数f,则图像噪声就是会使该图像退化的因素,就是受噪音的影响图像退化为f,其表达关系式为:
在上述关系式(1)中,n代表噪音系数。
按照噪音产物的物理因素进行划分后,可以对其做进一步划分,如表1所示。
1.2 典型医学图像噪音分析
(1)超声图像噪声。超亨图像噪声的产生主要受到超声波的脉冲回波原理影响,在超声波在人体体内进行传播时,其在人体内的不同组织所产生不同的折射与反射,最终导致出现不同强度的回波信号,并且在收集这些回波信号后,能转化为不同强度的电信号参数,最后在显示电路的作用下成为灰度不同的图像信号。同时在超声成像过程中,由于散斑噪声广泛存在,这些都会对成像产生不良影响。这是因为在医学成像过程中超声波会相互作用、干涉,导致散斑噪声现象无法得到彻底的控制。同时,超声成像的噪音还与成像组织表面粗糙程度存在密切关系,表面越粗糙,成像噪音现象越明显。
(2)磁共振图像噪声。磁共振成像技术充分利用了磁共振的原理,通过构建一个磁场,并持续向人体内施加交变频电磁波,在这种情况下,被探查的质子将会发振,并在振动的同时持续性的传播共振信息信号,并接收线圈电动势资料。人体部位不同,所产生的质子共振频率也存在明显差异。从物理学角度来看,常见的磁共振图像主要包括随机噪声与噪声。其中随机噪音主要产生于线圈电容器的阻抗效应,受高频电磁影响,物体表面将会出现不规则的感应电流,并对电磁波强度造成影响,导致出现噪音。而热噪音主要来源与电子热运动,受接收线圈电阻、城乡物体电阻等因素影响,随着运动深入,其产生的噪声也会越来越明显。
2 数字滤波技术研究
2.1 数字滤波技术原理
一个数字系统用系统函数的表达方法为:
在上述关系式(2)中,代表输入;代表输入;、代表多项系数。
从上述关系式(2)中可以看出,该系统是先将输入序列以特定的运算方法转变为输出序列。而数字滤波技术就是根据这一原理发展而来的。因此可以判断,在一般的工作状态下,数字滤波器所需要的基本运算单元主要包括单位延时、乘法器、加法器等。
在一般情况下,数字滤波技术主要的实现方法包括无限冲激响应与有限冲激响应,两种过滤器之间的比较:(1)在相同的技术条件下,无限冲激响应滤波器由于存在对输入的反馈,因此可用比有限冲激响应滤波器较少的阶数来满足指标要求。这种方法的经济性较好,因此也能得到相关人员的认可。(2)有限冲激响应滤波器由于冲激相应时间是有限的,因此能用于快速FFT,这种方法的运算速度进一步提高,而无限冲激响应则无法达到这种要求。
2.2 具体技术研究
2.2.1 小波变换对图像去噪的基本原理
根据小波变化技术的实际情况来看,其对图像去噪的方法可以分为两种,主要体现在图像信号与计算分析上。其中一方面专门处理图像信号,在经过小波变化后,在不同规律特征的基础上,信号所要展示的信息也存在明显的差异;之后相关人员通过调整小波系数,在不同分辨率基础上确定阀值门限,完成去噪。另一方法通过计算,以小波变化多边形的特点,以大量的计算确定图像恢复要求,再按照计算结果进行处理。一般在小波技术进行图像去噪处理中,其主要分为三个步骤:
(1)对图像进行二维离散小波变化,进而获取不同状态下的小波系数,包括、、。(2)分析小波系数,并进行相应的调整;也可以根据具体的使用要求,对其进行传统的处理。(3)对图像进行小波逆变,最后获得想要的图像信息。
2ULP提供的服务
ULP提供的4种服务及对应的服务对象.A-ASSOCIATE服务用来在对等应用实体间建立关联,它是一个证实.在关联建立阶段,双方需要交换包括应用上下文、表示上下文、DIMSE特定的用户信息等初始化信息,因此建立关联也是个协商过程.一旦关联建立,则双方应用实体对本次关联中的应用层服务项目的范围及相关的参数就有了约定,这样就保证了后继DIMSE消息交互的顺利进行.A-RELEASE服务用来在对等的应用实体间正常有序地结束关联,它也是一个证实.使用A-RELEASE结束关联不会造成任何应用层数据的丢失,因此是一种优雅的中止方式.A-ABORT服务用来异常中止应用实体关联,它是一个非证实.A-ABORT拥有3个服务使用者,这意味着应用实体、DIMSE或ULP这3个层次中的任何实体一旦遇到异常情况都可利用A-ABORT强行中止应用关联,本服务可能造成各层待传数据与暂存数据的丢失.P-DATA-TF服务用来向对等应用实体传送DIMSE命令流与数据流,它是一个非证实.P-DATA-TF服务是应用实体获取网络传输服务的逻辑接口,应用实体的某一方一旦使用该服务把DIMSE消息流传送出去,就可以认为对方应用实体能准确无误地接收到此消息.3ULP的协议数据单元(PDU)及其实现ULP一共提供了7个PDU来实现上述4种服务.DICOM的所有通信最终就是依靠上述7个PDU来完成的[4].PDU承担实现ULP的任务,而PDU本身必须依赖下层网络提供的服务接口.虽然DICOM标准提供了基于OSI与TCP/IP两种可能的实现方式,实际中,一般都采用基于TCP/IP的4层模式,因此首先必须充分了解TCP/IP提供的网络服务和获取这些服务的调用接口.在此基础上,本文给出了有代表性的PDU实现实例.
3.1TCP/IP协议及套接字接口
TCP/IP是应用最广泛的传输层/网络层协议,也是事实上的工业标准[5].TCP是一种面向连接的可靠协议.在复杂的互联网上,它完全屏蔽了任意两个端点间进行通信的细节,提供了端对端有序、无差错流式的数据传输功能.获取TCP服务的编程接口是套接字.套接字锁定了网络层地址(IP地址)与传输层地址(端口号),它是对一个通信端点的抽象[6].ULP所有的PDU数据交互最终需要借套接字来实现.
3.2PDU实现实例
ULP中使用最频繁的PDU是P-DATA-TF,所有的DIMSE消息都是通过它进行传送和接收,P-DATA-TFPDU的最大长度必须符合应用关联建立时双方的协商结果.如图3所示,每一个PDU封装了若干个表示数据值(PDV),每一个PDV由一个字节的表示上下文ID、一个字节的消息控制头与一个DIMSE命令或数据片段组成.表示上下文ID在关联建立协商时确认,因此只在某次特定的应用关联内有效,它指示本PDV所载DIMSE消息所属的服务类.控制头用来指示本PDV是命令还是数据,以及是否是本类型PDV(命令或数据)中的最后一个.一个DIMSE消息包可能被分为若干片段,每个P-DATA-TFPDU可以携带一个或若干个片段(受PDU最大长度值限制).表示上下文ID与消息控制头保证了对方ULP实体能准确无误地重组DIMSE消息包.
4ULP的实现
ULP借助于ULP的PDU来实现,而PDU依靠套接字来完成实际的网络数据传输,这只是静态的描述.在一定的上下文环境下,ULP实现还包括对PDU的解释以及在解释基础上PDU之间的交互,所有的服务功能通过解释与交互体现出来.ULP负责把PDU中的连续字节流解释成为有意义的协议控制信息,并分离出DIMSE流(如果存在的话).以处理应用关联请求为例,该服务涉及的PDU中没有DIMSE负载,实际上只有P-DATA-TFPDU中才包含ULP不能解释的DIMSE流,因此需要向DIMSE层递交.显然,A-RELEASE与A-ABORT的实现要比A-ASSOCIATE简单,因为它们本层的控制信息很少,且不需要向邻接上层递交数据.如图4所示,一旦请求DICOM服务的客户端完成TCP连接,它立即发送A-ASSOCIATE-RQPDU,该PDU是一个有序的数据流块,按照ULP规定存放着各种协商数据,服务器端从该PDU数据流中取出相关内容获得语义解释,就可决定是否接受本次关联请求以及本次关联中的服务内容.表示上下文表征应用层协议中定义的抽象语法和能满足抽象语法的传输语法之间的联系,每个抽象语法和能对它进行编码的传输语法组合起来就构成一个表示上下文.用户信息包括最大PDU长度、实现类UID、实现版本名称等.
5ULP实现的优化
1."学术"、"教育"、"大众"并举,全面拓展数字业务
在研究国际数字出版成熟模式、借鉴互联网界运营方式的基础上,人卫社不断学习创新,自主研发了一系列数字产品,尝试了多种数字化经营方式,奠定了较为坚实的业务基础。人卫社的数字出版业务涉及专业、教育和大众三大方面。
1.1专业出版领域
专业出版是人卫社的立社之基。在专业数字出版领域,人卫社主要开展了数据库、在线服务、电子书形式的数字出版。
2011年,人卫社依托全部专业出版资源,基于自主开发的医药学语义技术,推出了"西医图书数据库"、"临床病例数据库”"医学诊疗指南数据库"、"临床药物数据库"、"医学视频数据库"、"医学图表数据库"等系列数据库。数据库包括各类专着3000多种,诊疗指南200多种,临床病例5万多例,专业视频近1万段,医学图表70多万幅,并且保持每年更新图书500本以上。目前,数据库系列产品已经在100多家医院和医学院校试用,预计2013年销售收入超过200万元,并将保持较快的增长速度。"人民卫生出版社西医图书数据库"还荣获第五届中国数字出版博览会最佳作品奖。
2013年,人卫社开发了"在线参考书"出版平台,平台支持多媒体内容对纸书内容的拓展,实现实时内容更新,将图书阅读的模式更新成为在线服务。该平台近期将上线,相关图书陆续推出。
针对海外用户,人卫社基于已出版的中医英文图书,开发了一款电子书架和数种APP电子书产品。目前用户分布于全球30多个国家和地区,能够实现一年内盈利。
1.2教育出版领域
人卫社的医学教材和医学考试用书一直处于市场绝对领先地位。面对数字化浪潮,人卫社重点在E-learning、教学资源库、网络增值服务三大领域扎实开展了数字出版业务。
2008年起,人卫社开始实践E-learning在医学考试服务领域的应用。作为国家医学考试中心唯一官方合作出版机构,人卫社依靠各方资源,搭建了"护士资格考试培训"、"执业医师资格考试培训"及"医学职称考试培训服务"平台。这一平台集权威名师授课、独有核心题库、在线精准答疑、最新考试资讯四大特点于一体,大幅提高考试辅导效果,使考试通过率超越平均水平30%?40%,受到广大考生和医学院校的广泛欢迎。截至2013年9月,累计服务用户超过130万人,年度付费用户超过5万人,年收入达600万元。
2010年,人卫社推出了"医学教学素材库"。这是一款集优质、海量医学素材和强大、便捷管理系统为一体的数字化产品。它整合了人卫社多年积累的、丰富的医学教学资源,得到了政府部门的有力支持和20多所医学院校的积极参与,形成了资源海量、内容权威、形式多样、功能强大的数字化教学服务。"医学教学素材库"提供本科与中高职两种版本,内容覆盖基础医学、临床医学、护理学、口腔医学、医学影像、医学检验、康复医学、药学等重点学科,共收录素材10万多条,包括图片、视频、动画和音频类型素材。截至2013年9月,素材库已累计应用于100多家医学院校,年收入近300万元。"医学教学素材库"的成功运营,标志着人卫社的电子音像业务率先完成了数字化转型。
早在2000年,人卫社即开始尝试多媒体出版与传统出版的结合,为纸质教材编制配套光盘,帮助教师和学生更好地利用数字多媒体教学和学习资源,到2011年,实现了人卫社规划教材配套光盘全面覆盖。自2013年起,以全国高等医药院校五年制本科临床医学专业规划教材为起点,依托政府资助项目一一"中国医学教育数字出版平台"项目,开发建设了"图书网络增值服务平台”全面开展教材的立体化出版尝试。增值服务将读者与教材、数字资源_对_绑定,实现读者随时随地获取知识信息,为教师、学生提供更加完善的学习服务;贯彻"早临床、多临床、反复临床"的基本原则,推出教学课件、临床技能操作示教、案例教学等十二大类型资源,帮助教师更好地准备教学素材,提高教学效率与效果,帮助学生更好地利用数字学习方式,提高学习效率;利用网络载体,实现纸质教材与数字资源无缝对接,助力立体化数字课堂建设,帮助教师、学生扩展知识视野,丰富知识储备,完善知识结构,提升教学效率,推动医学专业教育改革数字化建设新发展。
1.3大众出版领域
在大众出版领域,人卫社主要围绕健康科普开展健康网站、在线百科数据库和电子书方面的数字出版。
人卫社在"人卫医学网"开设有"健康频道”,围绕常见疾病和热点健康话题向大众介绍健康科普知识。"人卫医学网"健康频道作为国家卫生计生委官方微博"健康中国"的重要内容支撑,为其提供健康科普内容信息。另外,人卫社依托专着资源和数据库平台,建设了"人卫医学百科数据库”为公众免费提供医学科普知识,该平台将于2014年10月份上线。我们还与亚马逊等多家电子书平台合作,将科普图书进行多渠道。
2.从电子音像到"人卫云〃的三大历史发展阶段
需要强调的是,数字出版必然基于传统出版,脱离了传统出版,数字出版也就成了无源之水、无根之木,“数字化转型升级"更加无从谈起。人民卫生出版社实质性的数字出版业务开展只有短短5年多的历史,但其基础则是20年来的电子音像出版和60年来的传统图书出版。基于此,可将人民卫生出版社的数字化历程归纳为三个阶段,即:电子音像出版阶段、数字出版起步阶段和数字出版转型升级阶段,而2013年9月,人卫社刚刚进入了"数字出版转型升级阶段"这一关键阶段。
2.1电子音像出版阶段
第一个阶段自1995年至2007年,为电子音像出版阶段。在这12年当中,人卫社承担了全部"卫生部医学视听教材"和"卫生部医学CAI课件"的出版工作,所出版的1000多种视听教材和数百种CAI课件全部列入了国家"九五""十五""十一五"和"十二五"音像和电子出版物出版规划,先后荣获"国家音像制品奖""中国出版政府奖"等多项国家级出版奖项。
2.2数字出版起步阶段
第二阶段自2008年至2013年,为数字出版起步阶段。人卫社加大了配套光盘的出版力度,启动了E-learning、数据库、网络增值服务、数字教材、电子书、APP、健康网站等众多数字出版项目,研发了一批有影响力的数字产品和服务,培养了一支富有经验的数字出版队伍,数字出版营业收入持续快速增长。"中国医学数字出版和国际化信息平台建设"项目入选2011年国家新闻出版总署新闻出版改革发展项目库入库项目,并获2012年财政部文化产业发展专项资金2000万元资助“"中国医学教育数字出版平台"项目入选2013年国家新闻出版和广播电视总局新闻出版改革发展项目库入库项目,并已申报2013年财政部文化产业发展专项资金。
2.3数字出版转型升级阶段
从2013年9月起,人卫社的数字出版进入了一个新的历史阶段,即数字出版转型升级阶段。目前,人卫社已制定《人民卫生出版社数字出版战略规划》,确立了2020年前出版社数字出版的战略目标、战略措施、重大工程和领域布局;理顺社内机制,推动全员参与;成立"人民卫生电子音像出版社有限公司”创新机制体制,搭建发展平台,全面提速数字出版的发展进程。
"人民卫生电子音像出版社有限公司"的成立和"国家医学数字教材?高等学校本科五年制临床医学专业国家卫生计生委’十二五’规划数字教材"的启动编写是人卫社进入数字出版转型升级阶段的两个重要标志。"人民卫生电子音像出版社有限公司"是在人卫社原有"人民卫生电子音像出版社"副牌的基础上实化而成的自主经营、自负盈亏的全资子公司,它的成立标志着人卫社探索通过调整机制体制促进数字出版业务发展方面迈出最关键的—步“"高等学校本科五年制临床医学专业国家卫生计生委’十二五’规划数字教材"在被我国老一辈医学大家誉为医学"干细胞"教材的"全国高等学校五年制临床医学专业规划教材"基础上启动编写,标志着人卫社数字出版进入深水区,开始触及占人卫社整体营收60%以上的教材出版领域,是人卫社推动数字出版业务的最重大举措。同时,作为国内第一套国家级医学数字教材,该套数字教材启动编写也是顺应医学教育数字化变革趋势,符合教改和医改总体方向的重大事件,将对国家医药卫生人才培养模式和医学教育模式产生重要影响,是中国医学教育发展史上一个重要的"里程碑"。
3.直面全新出版业态,着力解决六大问题
数字出版是一类新兴业态,在实践中会碰到各种各样的新问题,持续探索和创新是发展数字出版的必由之路。基于人卫社自身经验的总结,笔者认为,要实现数字出版转型升级就必须要解决六大方面的核心问题。
3.1机制体制问题
只有理顺整个业务运行的机制和体制,数字出版才能真正发展。人卫社将"全领域战略、整体转型战略、公司化战略和持续创新战略"作为数字出版发展四大战略,其中两项"整体转型战略"和"公司化战略"两个战略着力解决的就是机制体制问题。数字出版转型升级的核心是出版企业全体员工拥有数字出版意识和数字内容策划能力,在现有条件下,通过成立自主经营和自负盈亏的全资子公司,一方面利用公司化优势促进数字出版业务快速发展,另一方面给传统出版起到示范作用,引领和带动出版企业整体参与数字出版业务,逐步理顺业务流程和传统出版与数字出版的业务合作关系,是数字出版转型升级的必然路径。
3.2目标定位问题
给数字出版业务一个准确的目标定位对业务发展有极大的指导作用,不仅要有国内定位、国际定位,也要结合出版企业整体发展战略制定企业内部目标定位。"国内领先,国际有影响"是人卫社数字出版业务的国内和国际目标定位,“431111"结构战略是人卫社整体目标定位,其中,数字出版要占到其中一个“1”即达到人卫社整体业务的10%。
3.3资金投入问题
数字出版投入较大,通过各种途径筹集资金是可行方式。以人卫社刚刚启动的首套国家级医学数字教材为例,其启动经费主要来源包括:人卫社申报的国家级项目资助、人卫社提供的配套资金、医学院校为发展数字教育提供的配套支持,同时,人卫社也在积极探讨社会资本投入的可能性与可行性。
3.4版权保护问题
数字盗版是整个出版行业的死敌,一些成规模、系统化的盗版行为对出版业务发展造成了极其严重的影响,获得第五届中国数字出版博览会最佳作品奖的"人民卫生出版社西医图书数据库"所面临的最大的市场竞争就来源于盗版产品。尤其是人卫社近期启动的国家级医学数字教材依靠的内容平台,就是人卫社历经60年出版积累、35年国家级规划教材建设成就、几代我国医学专家共同打造的53种临床医学五年制本科教材,是经过临床医学综合改革、课程体系科学创新、教材体系优化整合而形成的适合中国国情的国家级精品教材工程,是具有自主知识产权和原创成果的教材体系,被老一辈医学科学家、教育家誉为中国特色的医学"干细胞"教材。但是这套教材也被有的出版商为了恶意竞争而作为故意模仿甚至粗拙仿造的内容资源。数字出版要发展就必须解决版权保护问题,首先要加强自身数字产品设计和功能服务,在功能上打败盗版产品,其次要加强版权保护技术的开发与应用,更重要的是充分利用法律武器和技术武器,对数字盗版商进行有针对性的打击。
3.5作家维护问题
作家资源是出版业务的核心资源,对传统出版如此,对数字出版也是如此。随着国家对出版行业管理的逐步放开,竞争格局加剧,除了原有出版社之间的竞争,部分销售商甚至也开始加入竞争,而作家资源的争夺成了竞争的焦点。为了保护作家资源,除了传统的加强作家服务,针对国内图书出版同质化的问题,利用各种方式提高作家版权意识,防止一稿两出甚至多出现象的出现,是十分重要的补充措施。
1背景和基本情况
电子资源评价是对电子资源(数字资源)的内容质量、运行能力、服务效果等因素的综合考量,[1]图书馆通过访谈、调查问卷、利用率统计等方式对引进数字资源展开调查,了解数字资源的实际利用情况,学校师生和医务工作者对图书馆数字资源引进工作的满意度,听取用户数字资源的需求和意见,为科学、合理优化图书馆数字资源提供依据,为学校师生和医务工作者提供更加优质的服务。评价的目的在于对电子资源的使用情况进行分析,同时了解阅读群体对于高校图书馆电子资源占有、配置情况的满意度。与此同时,对于依赖于信息技术的电子资源而言,较传统意义上的文本式馆藏资源,可以使用依赖于对计算机硬软件技术的应用实现。[2]2018年5月,牡丹江医学院图书馆开展了数字资源用户满意度调查工作,调查对象为学校的教师、学生和医务工作者,问卷调查方式为随机抽样,共发放800份调查问卷,回收、去除无效问卷后共657份有效问卷。参与调查人员中教师和学生比例大,医务工作者较少(图1),本科和硕士学历占多数,博士学历人数较少。经过对所有问卷的汇总、统计和处理,文章将从以下4个方面分析本次调查的结果:教师数字资源满意度分析、学生数字资源满意度分析、医务工作者数字资源满意度分析、横向对比分析。
2调查结果分析
数字资源用户满意度调查结果分析分为客观选择和主观意见填写两部分。客观选择7个题目,分成5个主要调查项目,分别是用户使用数字资源的主要目的和用途,用户对经常使用数字资源类型,现有数字资源使用频率,使用数字资源主要途径,以及对现有数字资源的信息满意度。主观意见为开放性问题,经过汇总和分析调查结果,用户对图书馆引进数字资源工作满意情况总结如下。
2.1教师数字资源满意度分析
2.1.1使用数字资源主要目的学生使用数字资源主要目的集中在专业学习、辅助考试、阅读和写论文四个方面(图2),信息需求主要围绕日常学习、考试复习、论文写作和休闲娱乐方面展开。
2.1.2数据库使用统计从问卷调查来看,教师目前集中使用的数字资源有三个阶梯(图3),第一阶梯为高频使用资源,有中国知网、万方数据库和维普数据库,第二阶梯为中频使用资源,有Springer数据库、外文医学信息资源数据库和超星电子书数据库,第三阶梯为低频使用资源,馆内引进其他数字资源。
2.2学生数字资源满意度分析
2.2.1使用数字资源主要目的学生使用数字资源主要目的集中在专业学习、辅助考试、阅读和写论文四个方面(图4),信息需求主要围绕日常学习、考试复习、论文写作和休闲娱乐方面展开。
2.2.2数据库使用统计从问卷调查来看,学生使用数字资源集中在中国知网和万方数字资源上,其他数字资源使用也较高。
2.3医务工作者数字资源满意度分析
2.3.1使用数字资源主要目的医务工作者使用数字资源主要目的集中在医疗、教学、科研、阅读和写论文方面,信息需求较为多元。
2.3.2数据库使用统计从问卷调查来看,医务工作者目前集中使用的数字资源为中文数字资源,主要有中国知网、万方数据库和维普数据库,其他数字资源使用较少(图5)。
2.4横向对比分析
2.4.1经常使用图书馆数字资源类型对比(1)不同职业经常使用中文学术论文数字资源横向对比。由表1可以看出,教师组、学生组和医务工作者组对图书馆中文学术论文数据库数字资源使用情况有差别。经过卡方分割得出:教师使用中文学术论文数据库数字资源情况明显高于学生;医务工作者使用中文学术论文数据库数字资源情况与教师、学生没有明显差异(相同)。(2)不同职业经常使用图书馆外文学术论文数字资源横向对比。由表2可以看出,教师组、学生组和医务工作者组在使用图书馆外文学术论文数据库数字资源情况比较无统计学差异,即三种职业使用外文学术论文数据库情况基本相似。(3)由表3可以看出,教师组、学生组和医务工作者组对图书馆电子图书数据库数字资源使用情况有差别。经过卡方分割得出:学生组使用图书馆电子图书数据库数字资源情况与教师组比较差别有统计学意义。即学生使用图书馆电子图书数据库数字资源情况要高于教师组。医务工作者使用图书馆电子图书数据库数字资源情况与教师组、学生组比较均无统计学差异。即医务工作者组使用电子图书数据库数字资源情况分别与学生组、教师组相似。
2.4.2满意度对比由表4可以得出,三种职业利用手机使用数字资源情况有统计学差别。经过卡方分割得出:学生利用手机使用数字资源明显高于教师和医务工作者;教师利用手机使用数字资源与医务工作者无明显差异(相同)。
3图书馆引进数字资源工作存在的问题和改进措施
3.1存在的问题
3.1.1数字资源数量不足随着数字出版技术和信息资源加工技术的发展,以及计算机网络在图书馆应用的深入,研究数据、原生资源、开放获取等新型资源逐步增多,图书馆所收集、加工的电子资源种类不断丰富。同时,图书馆联盟或个体图书馆的电子资源建设模式也发生变革,促使数据管理的任务逐渐细化,个体图书馆数字资源建设日趋自主化。[3]本校现有数字资源围绕医学专业核心建设,然而随着学校科研实力逐渐增强,科研团队逐渐形成,外聘专家、院士来校工作,教师的科研文献需求日益迫切;研究生招生工作逐年顺利开展,高层次教学的文献需求逐渐上升;学校有计划增设新学科,新学科文献保障需求紧迫;学校向综合型大学发展,多门类数字资源需求增加。本校数字资源已经无法满足学校的快速发展。
3.1.2宣传有待进一步加强尽管图书馆通过多种途径对图书馆数字资源进行宣传,从问卷调查结果来看,依然存在着用户对新引进的数字资源知之甚少的尴尬局面,图书馆电子资源的宣传需要多层次、多场次广泛进行宣传。
3.2改进措施
3.2.1增加数字资源数量和种类为适应学校中长期发展规划,紧紧围绕学校高水平教学科研建设的工作重心,坚持以用户信息需求为中心,切实优化文献信息资源配置与整合,为学校的发展建设提供文献资源保障支持,增加数字资源数量和种类,增加非医类中文数字资源、医学类外文数字资源、外语学习资源,以及引进远程访问系统,实现数字资源的丰度和泛在化使用。
一、提高临床工程师的综合素质能力,是提高仪器设备使用率的重要保证。
临床工程师的综合素质表现在具有严谨的工作态度,吃苦耐劳,有较强的协调工作能力。不计个人得失,有善于学习的工作作风、主动工作的心态是一个称职的临床工程师的必备条件之一。我们认为,不断提高临床工程师的综合素质,是做好仪器设备管理和维修的基础。由于临床工程师不断提高自身的综合素质,通过在日常维修工作及时有效的维修、维护工作,降低了医院仪器设备的维修费用,达到了提高仪器设备的使用率的目的。
二、建立健全仪器设备的技术资料的管理制度,是提高仪器设备使用率的必要条件。
要及时修复一台仪器设备,没有相关的图纸、技术资料是相当困难的,尤其是大型数字化仪器设备更为重要。临床工程师在安装调试时就要将随机所带的原始技术资料、安装手册和维修说明、线路分析及电路图等,给予分类、归档并妥善保管。这些资料是临床工程师工作的基础,也是日后维修仪器设备的必要条件。另外,经常在一台设备的随机资料中无法找到一些关键核心技术资料,这是因为仪器设备的生产厂家,出于技术保密等原因,一般不会将一些关键技术资料给用户。而这些资料对先进的仪器设备的维修、维护工作来说至关重要,要解决此类问题,通过国内同行技术信息的交流,做好工作日志及详尽维修记录,并将此也作为资料加以保存。高度重视建立健全仪器设备的资料管理制度,是仪器设备管理和维修工作的重要环节。对提高仪器设备使用率有着非常重要的实质性意义,这是管理、维修现代化先进仪器设备不可缺少的必要条件。
三、正确的维修与保养是提高仪器设备使用率的基础。
任何一台仪器设备,如果不能正确使用,没有有效地维护、保养,那么它的使用率是难以保证的,也无法保证医院的社会效益和经济效益。由于现代科技的发展,大型精密仪器设备日益数字化、集成化、智能化,要求临床工程师通过在维修实践中,提高自己的专业理论水平和实际工作能力,才能保证仪器设备的使用率。在维修实践中,要坚持正确维修,所谓正确维修的界定标准应当是:用最短的时间、花最少的费用、获得最高维修质量,这需要临床工程师平时加强计算机、英语的学习,在维修工作通过细致的观察,积累经验,并且做好详尽的工作日志或维修记录。这样当故障出现时,临床工程师才能够迅速判断出故障类别、大小,及时维修及决定损坏零件的更换途径、基本费用、有无修复价值等,并及时与主管上级部门汇报,做出决定后,实施维修。一般日常故障应迅速排除,及时交付科室使用。这是对临床工程师的要求,更是提高仪器设备使用率的基础。
仪器设备的维护、维修是由使用者和操作者和临床工程师共同完成的。为了不断提高仪器设备的使用率,更好地维修、维护好医院的仪器设备,医学工程科的临床工程师分为不同的专业组,根据科室、仪器设备的分类,采取专人划片管理、维修、维护,遇到重大维修任务组内协作、多方支持,及时有效地保障医院仪器设备的正常运行,确保医院一线临床的日常工作。
在维修实践中,为了取得较好的效果,临床工程师必须做到对仪器设备的原理、性能、特点详尽了解,对仪器设备及时有效维修、维护、保养,尤其是重视预防性维修,这是保证临床医疗工作、提高仪器设备使用率、减少费用的必要措施;临床工程师必须做到对仪器设备定期保养,如有不能自主维修的故障和更换零件,则请生产厂家维修,有效地控制医院的仪器设备维修费用。对仪器设备的软、硬环境予以密切关注;对仪器的软件要做备份,经常清理软件垃圾,经常注意对机房的温度、相对湿度、电源电压等的监控。同时临床工程师应有责任、义务协助操作人员详细了解操作程序、开发仪器设备的全部功能、严格按照操作规程使用。只有临床工程师与操作者密切合作,才能有效地使用、维护好仪器设备,提高仪器设备的使用率。正确的维修和维护是提高仪器设备使用率的基础。