（生物医学工程专业论文）多功能彩超图文管理系统的研究与开发.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t l l i sp a p e ra n a l y z e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so ft h ee x i t i n gu l t r a s o u n d m a c h i n em a n a g e m e n ts y s t e m ，a tt h es a m et i m e ，c o m b i n e d 嘶mt h ee x p e r i e n c eo ft h e d o c t o r sw h ou s et h ec o l o rd o p p l e ru l t r a s o u n d ，r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fas e to f m u l t i f u n c t i o np h o t om a n a g e m e n ts y s t e mo ft h ec o l o ru l t r a s o u n d n l es y s t e ma c h i e v e d i m a g ea c q u i s i t i o n ，p r o c e s s i n g ，p r e s e r v a t i o na n do p e r a t i o no ft h em e d i c a lr e c o r d sr e l a t e d t ol i b r a r y i nt h es y s t e m sd e s i g n ，u s et h ep r o f e s s i o n a lc a p t u r ec a r d s ，c o l l e c tv i d e o s i g n a l s u s et h ea g r e e m e n to fd i c o m 3 0 ，d e s i g nt h ei n t e r f a c eo fd i c o m ，t oa c h i e v e m u l t i - m o d ea c q u i s i t i o n t h es y s t e mh a v es e v e ni m p o r t a n tm a i nc o n t e n t s ： 1 1 1 1 es y s t e mi sb a s e do nt h ev c h 6 0p l a t f o r ma n dt h ed a t a b a s eo fs q ls e r v e r 2 0 0 0 t h em a i nf r a m ea c c o r d e da st h ew i n d o w ss t y l ew i t hc h i n e s ei n t e r f a c e ，c o n v e n i e n t o p e r a t i o n ，a n di th a sag o o df r i e n d l y 2 m u l t i - m o d ei n p u t i n c l u d i n gt h ev i d e op o r ta n dt h ed i c o m p o r t t h ed i c o mp o r t p r o v i d ee n t i r ed i g i t a li m a g e ，t h ed a t a st r a n s m i s s i o nw i t h o u ta n yl o s so fi m a g e i n f o r m a t i o n u s et h ed i c o m i n t e r f a c e ，c o n n e c tt h eh o s p i t a l sm a n a g e m e n ts y s t e m a n do t h e r i m a g ee q u i p m e n t s ，a l s oc o m p o s et h es y s t e mo fp a c s ，r e a l i z et h e t r a n s m i s s i o n , p r o c e s s i n g ，s h a r i n go ft h eu l t r a s o u n di m a g ed a t a , a c h i e v et h em e d i c a l i n f o r m a t i o nn e t w o r k 3 i m a g ea c q u i s i t i o na n dp r o c e s s i n g u t i l i z et h ep r o f e s s i o n a lc a p t u r ec a r do ft i a nm i n s d k - 2 5 0 0 ，c o l l e c tt h ed a t ao ft h eu l t r a s o u n d si m a g ei n t ot h ec o m p u t e r , s h o wi m a g e 谢t 1 1s t a t i cm o d ea n dm o v i n gm o d e , a tt h es a m et i m e ，t h es y s t e mc a l lf r e e z ea n d p l a y b a c kt h ee x i t i n gi m a g e 1 1 1 ep i x e lo fc o l o ri m a g ec a nr e a c h2 7b i t s a c h i e v e f r e q u e n t l yi m a g ep r o c e s s i n g ，t h i sc a nh e l pd o c t o r sm a k et h ec o r r e c td i a g n o s i s 4 r n l em a n a g e m e n to ft h eb a s i cp a t i e n ti n f o r m a t i o n i n c l u d i n gt h ee n t r yo fm e d i c a l r e c o r d s ，s t o r a g e ，q u e r y , d i s e a s ei n f o r m a t i o n ，a n ds oo n 5 p r i n tm o d u l ec a ns t o r ea n dp r i n tt h er e p o r to fs i n g l e - c o l o ri l l u s t r a t i o n s t h e t e m p l a t e sp r o v i d eaw i d er a n g eo ff o r m a t s ，a n dt h ed o c t o r sc a l la m e n dt h er e p o r t i n g f o r m a tc o m f o r t a b l y a b s t r a c t 6 t h ee o n t r a s t i v em a n a g e m e n ts y s t e mb e t w e e nu l t r a s o u n di m a g e sa n dp a t h o l o g y i m a g e s ，i nf a v o ro ft e a c h i n ga n di n t e r n s h i p c o m p a r e d 谢t l lt h et y p i c a lm e s c a l c a s e s ，i m p r o v et h ed i a g n o s t i ca c c u r a c y 7 t h es t a n d a r d i z e dd i a g n o s t i ct e m p l a t e s d o c t o r sn ol o n g e rh a v et of i l lo u tt h er e p o r t s o ft h ed i a g n o s i st h e m s e l v e s ，o n l yn e e dt of i l lo u tt h eb a s i cm e d i c a ld a t a t h e p r o f e s s i o n a ld a t a b a s eo fd i a g n o s t i ct e r m i n o l o g yh a v er i c hc h o i c e sf o rt h eu l t r a s o u n d d o c t o r s ，t h ed o c t o r sa l s oa l l o wt oa d dt h e i ro w nd i a g n o s t i ct e r m i n o l o g y k e y w o r d s ：i m a g ea c q u i s i t i o nc a r d , i m a g ea c q u i s i t i o n , i m a g ep r o c e s s i n g , m e d i c a l r e c o r d sm a n a g e m e n t , d i c o m i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：墓旺一一 日期： 卫叩年岁月纠日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：毒雪啦l 导师签名：二鑫幽 日期：丑听年钥叫e l 第一章绪论 1 1 课题简介 第一章绪论弟一早三百t 匕 近1 0 年来，随着临床医学的发展和科学技术的进步【l 】，超声影像技术在成像 方法、探头开发、信号检测与处理方法及临床应用软件等方面都得到了长足的进 步，使图像质量和分辨率越来越高。医学超声诊断技术从2 0 世纪6 0 年代开始进 入临床应用，直到2 0 世纪8 0 年代在成像原理上并没有太多的突破，无论是a 超、 b 超及m 超，都是利用声阻抗信息成像。此后最大的突破是2 0 世纪8 0 年代的彩 超技术，利用回波信号的频移而获取血流的运动信息，使超声诊断技术大幅提高。 在超声技术实现的手段上，学术界从未停止过进步，其中，d s c ( 数字扫描变换器) 和数字波束形成技术是超声影像系统发展过程中的两个里程碑，标志着超声诊断 设备发展过程中的3 个时代，即模拟时代、模拟数字混合时代和全数字时代。这 一进展使超声诊断范围和信息量不断扩充，当前超声诊断已从单一器官扩大到全 身、从静态到动态、从定性到定量、从二维到四维。多普勒彩色血流显像代替了 创伤性导管检查，超声内窥镜的发展和多普勒彩色血流显像促进了介入超声学的 发展，使超声技术从诊断向治疗的方向发展。超声诊断设备是一种高科技产品， 代表着一个国家的某个领域的科技水平。超声诊断设备生产国主要有美国、日本、 荷兰、德国、法国、以色列、瑞典、韩国、中国等。但高端超声诊断仪主要集中 在美国、日本和荷兰( 约占世界超声诊断设备的7 0 ) ，中国生产的超声诊断设备主 要集中在中低档产品。超声诊断设备大致可分为通用型、心脏型、小器官血管型。 超声医学正在发展成为- i q 独立的学科【1 1 。超声诊断以其无创，图像直观，实 时动态，诊断准确性高，检查方便，价格相对低廉，报告快捷等优点，是其他影 像诊断技术所不能比拟的。超声诊断在实时显示人体脏器解剖结构和功能的基础 上，还可以显示全身各个部位的血流动态变化，可进行定性和定量的分析，从而 对各种疾病的病理与生理演变规律有更深入、更全面的了解，已得到医患人员的 公认和欢迎，成为临床工作中，不可缺少的诊治方法。 传统的数字波束形成器使用a s i c 集成电路器件来实现，研发及制造成本高， 世界上仅有少数几个厂家拥有该技术，只应用于高档彩超中。随着微电子技术的 高速发展，利用大规模f p g a 器来实现数字波束形成器已成为现实，其优异的性 电子科技大学硕士学位论文 价比和便利的升级能力，使得医学超声诊断系统全数字化成为潮流。 全数字化超声诊断仪是在数字波束形成的基础上，包括数字图像管理和数字 图像传送，无失真的图像存储和调用，采用p a c s ( 影像存储与通讯系统) 的d i c o m 界面，运算快、容量大，无失真图像传送【l 】。2 0 0 0 年美国g e 公司发明的数字编码 超声技术是对超声脉冲进行编码和解码，从而将数字化超声进一步前推到超声波 束，达到了将有用的微弱信号提升放大，抑制不需要的超声回波信号。多方面改 善了超声波图像的质量，更为编码二次谐波( c o d e dh a r m o n i c s ) 等一系列临床应用 技术提供了基础。总之，全数字化技术保证了超声诊断设备图像的清晰度和准确 度，分辨率更高，大大提高了超声诊断的准确率，直接决定着超声诊断设备的整 体质量。 超声诊断技术的发展很快，但在定量分析方面还很落后，还必须利用最新技 术来提高设备的整体性能，如探测深度、空间分辨力、时间分辨率等指标。结构 成像和运动成像是目前应用最广泛的两项技术，除此之外，超声医学成像的方法 与诊断治疗一体化，促进了超声介入医学的发展。 目前，普遍使用的彩超图文管理系统主要包括以下几个部分： 1 病历的管理：包括：查询，统计，报表，数据备份四个子系统，可以存 储上万幅图像，并刻录成光盘。 2 ：病理的诊断：软件自带诊断模板，诊断字库以及常用的快捷字符，方便 医生的诊断，快速完成病人的诊断报告。 3 报告样式：可以根据医生的习惯、科室的性质以及医院的形象等，自行 设计美观得体的报告样式。 4 图像的采集和处理：可以对视频图像进行正、负像、区域、伪彩采集等 多种采集方式。还可以对图像进行图像的分割、提取等处理。前提是保 证图像的重要信息不能丢失，否则会造成疾病的误诊，给医院和病人带 来不必要的麻烦。 5 报告的打印：取代传统的手写病历报告，。降低了医生的工作强度。而且 自动生成精美的图文并茂的报告单，方便随时调阅。 超声诊断技术已经成为与c t 、m 砒等大型医学影像设备并列的一种主流影像 诊断技术，需求越来越大，对现有的彩超图文管理系统提出了更高的要求。现阶 段对彩超图文管理系统的研究和开发也正沿着这些方向发展。这主要体现在1 、彩 超图文管理系统数据的多样化、复杂性。彩超图文管理系统可产生多种复杂的图 像及相关数据。并且，处于医学影像网络中的彩超图文管理系统还要处理与其他 2 第一章绪论 医学影像设备及系统之间的互连数据。 彩超图文管理系统接口功能的复杂性。未来的彩超图文管理系统将是处于复 杂的医院信息系统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，h i s ) 放射信息系统( r a d i o l o g y i n f o r m a t i o ns y s t e m ，r i s ) 及图像归档和通讯系统( p i c t u r ea r c h i v i n ga n d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，p a c s ) 中，这就要求彩超图文管理系统与医疗信息系统之 间进行复杂的功能交互。 彩超图文管理系统接口的标准化要求。目前国际上，医学影像界事实上的工 业标准就是医学数字图像通讯标准( d i g i t a li m a g i n ga n dc o m m u n i c a t i o ni nm e d i c i n e ， d i c o m ) ，因此，新型的彩超图文管理系统遵循d i c o m 协议是必然的。由于d i c o m 标准的复杂性，彩超图文管理系统要做到对d i c o m 兼容，需要许多复杂的工作， 导致了彩超图文管理系统接口的复杂性。 网络的扩展。通过预约登记、网络查询( 会诊) 工作模块配合工作站，实现 诊断报告的网络存储和传输及病人信息的共享。图像存储与通讯系统p a c s 基于 计算机技术，利用大容量的存储技术，以数字方式存放、管理、传送、显示医学 影像和病历信息。在现代医疗中医学图像的诊断占有极为重要的地位。p a c s 是实 现医学图像信息管理、数据存储交换和输出的数字化系统。同时也是医院迈向数 字化信息时代的重要标识之一，是医疗信息资源达到充分共享的关键，是从“以 医院为中心 的医院信息系统管理模式走向“以病人为中心 的临床信息系统和 远程医疗系统服务模式不可缺少的重要组成部分。 1 2 国内外的发展现状 目前，国内外市场上，已经有各种类型的超声图文管理系统，这些系统基本 上可以和各种型号的b 超、彩超连接，实时显示，采集，处理，打印，存储超声 图像，提高了临床医生的工作效率，为医院带来了良好的社会效益和经济效益。 现有的超声图文管理系统，一般情况下，在采集数据时，只有视频端口或者 视频端口和s v i d e o 两种端口。在这种情况下，可以完成超声图像基本数据的采 集、处理和显示。但是这两种端口，都无法实现与p a c s 系统进行互连，也不能与 整个医院的信息系统互连，限制了数据的传输和共享。目前，国内外的一些公司 正在加大这方面的研究力度，使得d i c o m 接口更加完善，更加具有实用性。 国外一些大型超声公司，例如s i m e n s 等，都有自己独立专用的超声图文管 理系统，这些系统无论是数字化视频信号的采集，还是将采集的图像数据进行后 电子科技大学硕士学位论文 处理，都已经做的相当的成熟，而且正在向超声图文管理系统网络化的方向发展。 国内一些公司、厂家也都研制出了自己的彩超图文管理系统，而且种类、型 号繁多。例如c s 3 0 0 0v 1 6 ，超声医学工作站x pv 8 0 ，u s ，燎星超声影像系统工作站 7 0 等，虽然都能完成超声图文管理系统的基本功能，但是与国外超声图文管理系 统在一些方面还存在着一定的差距，如操作步骤的多少，工作流程的简洁与否， 人机界面的友好度等。在数字化图像的捕捉、图片的清晰逼真、实时影像的同步 显示等方面也有一定的差距。 当然，不同的医疗机构可能会选择不同型号的图文管理系统。在一些条件比较 好的机构，由于资金雄厚，且对成像的速度、图像的清晰度有特殊的要求，会选择 级别较高、功能较全的管理系统。而一些医疗设备比较落后的医疗机构，资金有一 定的限制，而且根据自己的实际诊断需要，选择低型号的超声图文管理系统，只要 满足自己的实际诊断需求就可以了。不同型号的超声图文管理系统可以满足不同医 疗机构的需要。 1 3 本文完成的主要工作 本文主要详述如何使用v c + + 6 o 和s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库 2 1 作为软件平台， 实现一套多功能彩超图文管理系统。该系统具有良好的人机交互性和灵活的界面。 本课题的主要研究内容有： 1 、病人基本信息管理模块：包括病历录入、存储、查询、统计、修改、删除。 2 、图像采集和图像处理模块：采用专用视频采集卡，实现对超声视频的静态和动 态的采集，并保证采集到的视频信号的高分辨率。对采集到的有诊断价值的图 像进行相关处理，比如图像的增强、锐化等，同时还具有对病灶区域进行测量 的功能。 3 、d i c o m 接口模块：根据国际通用的d i c o m 3 0 协议，实现彩超图像的全数字 化采集、处理、保存以及传输，有利于医学图像的共享和医学信息的网络化。 4 、打印模块：医师根据自己的需要，可以打印多种格式的图文并茂的病历报告单。 5 、系统及用户管理模块：提供对系统的安全管理以及用户的相关操作，保证系统 的安全性和可靠性。 6 、数据库模块：包括数据库的连接、查询、统计、插入、更新、删除。该模块具 有很好的通用性，可以在不同的系统中方便的移植。 4 第二章系统硬件 2 1 硬件的组成 第二章系统硬件 弟一早 系z 冗臼殳1 牛 系统的硬件主要由带有d i c o m 接口的超声设备、图像采集卡、网卡、计算机、 彩色打印机等部分组成。系统的硬件框图如图2 1 所示。 普通视频信号 il 刊视频采集卡i 带d i c o m 接口的彩 高速p c 超设备 d i - ， 一一， i ， 网卡 2 2 硬件的选型 i 显示器、打印机、存储设备等 图2 - 1 系统硬件框图 在本系统中，硬件的选型是非常重要的，主要考虑图像采集卡的分辨率和功 能、d i c o m 接口的输出频率、计算机系统的性能以及打印机的性能等。 下面介绍对各重点器件的选型： 1 、彩超设备：带有视频输出和d i c o m 输出两种输出端口的彩超。一些国际 知名医疗设备公司比如g e 等生产的彩超设备都是带有两种端口的。现在 国内的一些厂家生产的超声设备也是带有两种接口的。 2 、网卡：采用计算机通用的网卡即可。 3 、视频采集卡：该部件的选择在整个设计中是非常重要的，其直接关系到源 电子科技大学硕士学位论文 图像质量的好坏，要非常慎重。通过在网上查阅大量资料，衡量其功能及 性价比，最终选用的是一款专业图像采集卡天敏s d k 2 5 0 0 ，带有内嵌滤 波器，色彩丰富艳丽，图像采集的实时性能强，高清晰、高品质，功能完 善，开发简单方便。其像素的单色分辨率可达9 位。它的一些特点和性能 如下： 接口类型：p c i 系统平台：兼容w m d o w s 即插即用 允许用户设置视频的输出尺寸。 允许用户设置视频源的属性：亮度、对比度、饱和度、色度。 图像采集显示分辨率：最大可达7 6 8 * 5 7 6 ；显示画面流畅，最大采集 速率可达3 0 帧秒。 提供y u y 2 视频格式的抓图，图片存储为j p e g 格式文件或b m p 格式 文件。视频通道可以实现高速切换。 标准视频输入( v i d e o 信号p a l 、n t s c ) 采样位数：彩色方式r g b 每位各9 位。 提供两路a v 及一路s 端子输入。 提供w i n d o w s 环境下的函数库和标准的接口驱动程序。 二次开发包支持v b 、v c 等多种环境进行二次开发，提供详细的二次 开发包使用说明，可以方便快速的开发自己的应用系统。 4 、计算机系统：采用通用计算机即可，对其没有很特殊的要求。 5 、打印机：支持彩色打印。 在本系统的设计中，主要使用视频采集卡的二次开发包来完成图像采集的功 能，并将视频在显示设备上进行实时显示。 6 第三章软件系统 第三章软件系统 在本系统的开发中，主要是以v c + + 6 0 作为软件开发工具，以s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为数据库来构造整个软件系统。 3 1v o + + 6 0 简介 v c + + 是微软公司推出的开发w i n 3 2 应用程序( w i n d o w s 9 5 9 8 2 0 0 0 x p n t ) 的、 面向对象的可视化集成工具【3 1 。主要特点有：可视化、通用性、可移植、结构化等。 它最大的优点就是提供了功能强大的m f c ( m i c r o s o f lf o u n d a t i o nc l a s s e s ) 类。 使用v c + + 开发应用程序大体上有两种方法。一种就是使用w i n 3 2a p i 函数开 发软件系统，使用这种方法的不便之处在于要求开发人员对w i n 3 2 的底层a p i 函 数相当的熟悉，开发人员花一定的时间关注这些函数，自然而然的就会加大开发 的难度和开发的周期。另一种方法是使用m f c 编程【4 】。使用这种方法时，程序员 所要做的就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入m f c 框架，这将 简化编程工作，大大的减少程序员编写的代码数量，使得编程工作变得轻松容易。 m f c 为用户提供了面向对象的程序开发界面。在m f c 中封装了大量的类， 包括w i n d o w s a p i 函数。用户在使用m f c 的同时，还可以调用w i n d o w $ a p i 函数。 一些基本的工作m f c 已经为我们做好了，这样就会缩短开发周期，使代码具有很 好的重用性和移植性，将一些复杂的工作变的容易实现。m f c 自身封装了大量的 a c t i v e x 控件，同时在m f c 中还可以使用第三方的控件【5 】，因此某些功能实现起 来很容易。使用消息映射机制让用户可以方便的操作底层驱动，大大的提高程序 的运行效率。 m f c 的基础类库【6 】包括：应用程序框架结构类、窗口类、图形和打印类、集 合类、文件和数据库类、网络类、调试和异常类等。在本系统的设计中，将会大 量的使用应用程序框架结构类、文件和数据库类、网络类。 3 2s o ls e r v e r 2 0 0 0 简介 m i c r o s o f t 自带的s q ls e r v e r 2 0 0 0 是一个关系型数据库系统，支持查询、搜索、 7 电子科技大学硕士学位论文 添加、更新、删除等各种强大的功能；具有高度的可扩展性和可靠性，能够方便 的实现客户机i j j l 务器模式；对计算机硬件和软件的要求比较低，可以有效地分配 可用资源，比如内存、硬盘、f o 口等；兼容性好。因此被广泛的使用，深受程序 开发人员的喜爱。 3 2 1s o ls e r v e r 2 0 0 0 数据库的连接 在v c + + 6 0 程序设计中，实现与m i c r o s o f ts e r v e r 2 0 0 0 数据库的连接，实质上 分为三种情况：通过d bl i b r a r y 接口连接、通过o l e d b 接口连接、通过o d b c 接口连接。如何选择数据库接口以及程序采用什么样的连接对象，是与系统的要 求和用户的需要紧密相关的，具体问题具体解决。 为了使用户的应用程序可以访问s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库，s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据 库本身提供了三种连接接口： 1 d bl i b r a r y 接口：该接口允许用户直接处理s q ls e r v e r 2 0 0 0 ，是s q ls e t v e r 特有的接口。采用这种接口，数据的存取速度最快，但是其操作完整性不 是很好。 2 开放式数据库接e l ( o d b c ) ：该接口是位于应用程序和数据库系统之间的 一个抽象层。这个层允许用户使用一个s q l 语句，并让这个语句在任何 支持s q l 语言的数据库上运行。通过o d b c 也可以直接访问s q ls e r v e r 数据库。 3 o l ed b 接口：该接口为底层编程接口。可以处理任何类型的数据，而不 必考虑它们的格式和存储方法。采用c o m 组件，用来隐藏创建数据访问 服务过程中的具体细节。 在v c h 6 0 开发平台中，封装了最新的数据库访问对象a c t i v e x 数据对象 ( a c t i v ed a t ao b j e c t ) ，该对象属于应用程序层的一个接口。考虑到s q ls e r v e r 数据 库接口的复杂程度和v c + + 6 0 自身的特点，在系统设计中，我们采用a d o 7 】来实 现应用程序与s q ls e r v e r 2 0 0 0 之间的连接。具体的连接框图如图3 1 所示。 从图3 1 中，我们可以看出采用a d o 结构实现应用程序和数据库的连接有两 条途径：其一，在计算机操作系统o d b c 管理器中建立s q ls e r v e r 数据库的d s n 数据源，也就是说应用程序通过o d b c 数据源间接访问数据库。其二，通过a d o 直接访问s q ls e r v e r 数据库【8 】，而不需要通过o d b c 数据源。两种方法途径相比 较而言，后者的访问速度较快，中间访问步骤，不用自己建立o d b c 数据源【9 】。 8 第三章软件系统 在程序发行包装时，直接打包即可。而前者虽然说代码的编写简单，但是在后期 的打包安装和处理过程中，要增加相应的步骤。 图3 - 1a d o 连接结构图 综上所述，并考虑到在该系统中统计查询的需要和方便，在设计系统时，采 用上面的两种连接途径1 0 1 。直接访问数据库是通过数据库通用连接类来实现的。 间接访问数据库即通过o d b c 数据源访问数据库是通过m f c 自带的a d o 控件来 实现的。 3 2 2 数据库通用连接类 根据系统设计过程中的实际需要，同时考虑代码的重用性和可移植性，我们 创建一个通用的数据库连接类c a d o c 0 1 1 1 1 。该类不仅可以在其他的应用系统 中使用，而且可以连接任何支持s q l 语言的数据库，比如s q ls e r v e r 2 0 0 0 、a c c e s s 等经常使用的数据库，为其他应用系统的开发打下一定的基础。 c a d o c o n n 类是一个最基本的类，没有继承任何m f c 自带的类。在 c a d o c o n n 类中封装了成员函数和成员变量。成员函数包括初始化函数、执行函 数、获取数据函数、以及数据库关闭函数。成员变量包括r e c o r d s e t p t r 对象 mp r e c o r d s e t 、 c o n n e c t i o n p t r 对象m 。其中初始化函数就是数据库_pconnection 的连接函数，部分代码如下： h r e s u 【t l l r = s o k ； t r y h r = - m _ p c o n n e c t i o n c r e a t e l n s t a n c e ( ”a d o d b c o n n e c t i o n ”) ； _ b s t r _ t s t r c o n n e c t = ”p r o v i d e r = s q l o l e d b ；s e r v e r = d i a n z i k e - c 6 8 2 5 3 n i h a o ； d a t a b a s e = h o s p i t a l ；u i d = l u a n ；p w d = l u a n ；”；直接访问数据库 i f ( s u c c e e d e d ( h r ) ) h r = m _ p c o n n e c t i o n - o p e n ( ”d s n = h o s p i t a l d b ；u i d = s a ；p w d = l u a n ；”，t - t ，t t t t ，a d m o d e u n k n o w n ) ； 9 电子科技大学硕士学位论文 c a t c h ( _ c o r n _ e r r o r e ) 捕捉异常 3 2 3a d o 控件访问数据库 在程序的设计过程中，将m f c 自带的连接控件a d o 放入程序的窗体上，并 将属性选择为在程序运行时隐藏，a d o 的属性设置时将连接服务的提供者设为 m i c r o s o f to l e d bp r o v i d e rf o rs q ls e r v e r ，连接选项选择连接到操作系统中与要访 问数据库相关联的d s n 数据源，该数据源必须由用户自己创建，与要操作的s q l s e r v e r 数据库相关联。建立联系，并且测试连接成功后便可以通过该控件访问相应 的数据库了。 3 2 4s o ls e r v e r 2 0 0 0 数据库的相关操作 1 初始化：在s t d a f x h 头文件中导入a d o 类型库即：# i m p o r t “c ：w r o g r a m f i l e s c o m m o n f i l e s s y s t e m a d o k m s a d o15 d 1 1 r e n a m e ( “e o f ”，”a d o e o f ) r e n a m e ( “b o f ”，”a d o b o f ) 2 插入一条记录 b s t r _ _ tv s q l ； v s q l = i n s e r ti n t ob i n g r e nv a l u e s ( ) ”； 3 更新一条记录 b s t r _ _ tv s q l ； v s q l _ u p d a t eb i n g r e ns e t w h e r ep i d = ”+ p i d + ”； 其中p i d 为要更新记录的关键码。 4 删除一条记录 _ _ b s t r _ tv s q l ； v s q l = ”d e l e t ef r o mb i n g r e nw h e r ep i d = ”+ p i d ； 其中p i d 为要删除记录的关键码。 5 获取一条记录的数据 _ b s t r _ tv s q l ； v s q l = ”s e l e c t 事f r o mb i n g r e nw h e r ep i d = ”+ p i d ； 其中p l d 为要获取记录的关键码。 上面的s q l 语句仅仅是要执行的动作语句，要完整的进行每一次操作，都必 1 0 第三章软件系统 须要首先连接数据库，再执行上面的s q l 语句，然后关闭数据库。这三步缺一不 可，必须配套组合使用。这样可以保证数据库的安全性和可靠性，同时避免了多 个进程在同一时间访问同一数据库造成的访问冲突。 3 2 5 数据库的构建和实现 本系统需要对病人的基本资料、医师的诊断报告、系统用户的管理资料、采 集到的图像等大量的数据进行管理。为了方便数据的管理，使数据的层次更加清 晰明了，在s q ls e r v e r 数据库中采用多表存储的方式。在数据库中创建了下面几 个表： 1 、病人基本信息表：包含病人的基本信息，如检查编号、姓名、性别、年龄、检 查医师、检查部位等；医师的诊断信息，如影像所见、医师诊断、医师相关建 议等相关信息。如表3 1 所示。 表3 1 病人基本信息表 列名数据类型 数据长度允许空 p i d i n t4主键非空 p n a m e v a r c h a r5 0非空 p s e x c h a r1 0允许 p a g e i n t4允许 p z h e n b i e v a r c h a r5 0允许 p f e i b i e v a r c h a r5 0允许 p t i m e r c h a r1 0允许 p k e b i e v a r c h a r5 0允许 p y i s h i v a r c h a r5 0允许 p z h e n d u a n v a r c h a r5 0允许 p x l a n g m u v a r c h a r5 0允许 y s u o l l a n v a r c h a r1 0 0 允许 y z h e n d u a n v a r c h a r5 0允许 y j l a n y l v a r c h a r5 0允许 2 、医学图像数据表：包含采集到的超声图像的数据信息。医学图像在数据库中的 存储方法和存储策略的研究是非常必要的，要充分考虑医学图像数据的安全 性、存取速度、数据维护方便等各方面因素的要求。 电子科技大学硕士学位论文 3 、系统用户管理信息表：在该表中存储系统用户的基本信息，包括用户名、用户 密码、用户权限。这些信息用来识别用户的登录和不同用户的操作权限。用户 管理信息表的基本格式与病人基本信息表相同，只是字段名、数据类型、数据 长度不同。 4 、诊断模板数据表：在该表中存储了大量通用的诊断模板，这些模板都是典型的 疾病模板，医师在诊断的过程中可以直接使用该表中的模板数据，不需要自己 一步一步的编写诊断报告。诊断模板数据表中的数据，医师可以根据自己的诊 断风格，添加自己的专用诊断模板。采用诊断模板的方式，可以使整个诊断过 程方便快捷，减少医师的工作量，提高医师的工作效率。由于诊断模板具有一 定的通用性，这样就会使诊断报告更加标准化和规范化。 在构建和设计诊断模板数据库的时候，一定要注意每个字段的数据类型和数 据长度。具体的数据模板数据表如表3 2 所示。 表3 - 2 诊断模板数据表 列名数据类型数据长度 允许空 i di n t4主键非空 玎a m et e x t1 6允许 p a r e n t i t e m t e x t1 6允许 m i a o s h u t e x t1 6允许 3 2 6s o ls e r v s r 医学图像存储策略的研究与分析 目前，对于数据库中图像数据的存取主要有两种方法：间接存取法和直接存 取法。 间接存取法：即表+ 图像文件名的方法，在数据库表中只反应图像数据文 件的存储路径，图像数据以文件形式存放在指定的计算机目录下。 直接存取法：即直接将图像数据存储在数据库关系表中。这是目前数据库 存储技术发展的主流。不仅可以保证图像数据的安全性和一致性，还可以 提高图像数据的可用性和可伸缩性。但是这种方法也有一些不足，如有些 数据库不支持图像数据的直接存储，要使用第三方的控件。在技术的实现 上要比间接存取法复杂的多。在数据的维护上没有间接存取法方便等等。 无论是存储方面，还是应用方面，图像数据和文本数据存在着本质的区别， 超大数据量是图像数据最显著的特点。在数据库中处理文本数据的成功技术，应 1 2 第三章软件系统 用到图像数据的处理中通常是无效的。因此，如何有效地存储和管理数据库中的 图像数据是目前数据库研究的主要方向。 直接存取法中在数据库中存储图像数据的字段类型为b l o b ( b i n a r yl a r g e o b j e c t ) 类型。为巨大的不定的二进制或者字符型数据，是在数据库中存放文档和 图像数据的常用数据类型。 b l o b 数据类型在数据库中的存储方式不同与普通的数据类型，对于普通的数 据类型，系统直接在用户定义的字段上存取数据值，而对于b l o b 类型的数据， 系统开辟新的存储页面来存储这些数据，表中b l o b 类型数据字段存放的仅是一 个1 6 个字节的指针，该指针指向存放记录的b l o b 数据的页面。 b l o b 数据是数据量很大的数据类型，它会占用大量的硬盘、内存和网络资源， 因此在数据库中合理的使用b l o b 数据，对于提供存储速度、提供查询效率有很 大的影响。对于数据库中字段类型的选择要根据实际存储的数据量的大小。如果 数据不超过8 k ，就使用v a r c h a r 或者v a r b i n a r y 数据类型。如果数据超过8 k ，可以考 虑使用t e x t 或者n t c x t 等其他的数据类型。 同样的客户端从数据库中调用同样大小、同样数量的图像( 5 0 万张，2 0 至5 0 k 的图片) ，使用间接存取法需要的时间大约为4 0 秒，而使用直接存取法需要的时 间大约为2 8 秒，从这些数据可以看出使用间接存取法图像的调阅速度就足以满足 我们的需求。况且使用间接存取法对计算机硬件的要求较低，对图像数据的维护 比较方便。 考虑个方面的因素，在系统的设计中，对图像数据的存储我们采用间接存取 的方法即表+ 实体的方法。因此在s q ls e t v e r 数据库中创建图像数据表，如表3 3 所示。 表3 3 医学图像数据表 列名数据类型数据长度允许空 t u i di n t4主键非空 t u p a t h v a r c h a r 5 0允许 t u c o u n ti n t4允许 数据库中各个表的主键是相互关联的，实现不同表之间的连接。 电子科技大学硕士学位论文 第四章系统功能模块 根据超声诊断的需求以及医师的需要，我们创建了几个系统模块，主要有： 系统信息模块、病人信息管理模块、图像采集模块、图像处理模块、打印模块以 及d i c o m 模块，各个大的模块中又包含了一些小的具体的模块。将整个系统模块 化，不仅有利于开发过程中的代码调试，更有利于系统运行中的维护以及系统使 用过程中的升级。系统整体模块结构图如图4 1 所示。 图4 一i 系统模块结构图 将整个系统划分为七大模块后，下一步就进入了编码阶段，实现各个模块的 具体功能。我们使用面向对象的编程语言v c + + 6 0 作为开发平台，将模块的具体 功能转化为相对应的类，然后将编写好的各个模块根据它们之间的相互关系进行 集成，最好还要进行相应的测试和优化。不仅要单独的测试某一个模块，而且各 个模块之间的配合也要进行重点测试，提高系统的一致性，改善系统的整体性， 各个模块相互配合，完成我们需要的功能。 下面的章节将具体介绍各个模块的实现过程和实现的效果，并给出了系统实 际运行时的界面。界面是用户和计算机之间进行信息交互的媒介，用户通过操作 界面向系统发送指令，系统按照用户的需要完成指定的工作，并将执行的