（信号与信息处理专业论文）病历及医学图像管理系统.pdf

摘要 摘要 医院信息管理系统的开发与建设已成为医院改善医疗环境的重要手 段。电子病历依附于医院信息系统，克服了传统病历被动、静态、孤立 的特点，具有主动、动态、关联的特性。由于传统病历纸介质条件的限 制，使x 光胶片等其他一些病案资料脱离病案，被保存在病案之外。多 种病案资料的分散管理给医院管理和医生查阅带来了很大的麻烦和不 便。电子病历可以全面管理各种信息资料，是医院信息化进程中的必然 趋势。 近年来，国内医院逐步引入了医学图像处理系统，传统的打印胶片 正在被数字化的医学图像所取代。医学图像处理有效地改善病灶图片模 糊不清的情况，改变以往依照胶片凭经验推断的弊端，使诊断标准更科 学。因此医学图像处理系统的研究与实现，具有重要的应用价值。 本文设计并完成了一个病历及医学图像管理系统，实现了多种病案 资料的计算机管理及多种医学图像处理功能。系统包括了病案资料管理 和图像处理两大部分，一共包括病历管理模块、查询模块、图像处理模 块、图片显示模块和用户管理模块。 系统的病历管理模块按照病人一科别一病历一图片的管理方式，实 现了多种病案资料的统一管理。图片显示模块提供了多种显示方式，使 病历管理模块通过不同的显示方式过渡到图像处理模块。图像处理模块 为医学图像提供了多种常用的图像处理功能。此外加上查询模块和用户 管理模块的有机整合使本系统集电子病历与医学图像处理系统于一体， 具有重要的实用意义。 本系统主要有两大特点： ( 1 ) 系统的病历资料管理不仅包括传统的文字病历资料，还包括相 关的图片资料。系统建立了病历与图片之间关联，图片成为病历的其中 一部分。系统实现了多种病案资料的统一管理，结束了传统x 光图片脱 离病案资料的局面，大大方便了医护人员的管理和查阅。 ( 2 ) 系统利用v c 高效执行的特点，提供了一个医学图像处理平台， 广东t 业大学硕十学位论文 该平台拥有丰富的图像处理功能。经实验证明，能很好地改善医学病灶 图片曝光不足、边缘模糊的情况，给医生的i 临床决策提供了帮助。 最后，本文演示了系统两大部分的实现效果，给出了多个用户界面 和图像处理效果图，对系统运行时间进行了测试并作出了效益分析。 关键词：电子病历；病历管理；图像显示；图像处理：医学图像 a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n ta n dc o n s t r u c t i o no fh o s p i t a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m h a sb e c o m ea ni m p o r t a n tm e a s u r et oi m p r o v eh e a l t hc a r ee n v i r o n m e n t e l e c t r i c a l m e d i c a lr e c o r d ( e m r ) 、) ，i 廿1t h ec h a r a c t e ro fa c t i v e ，d y n a m i ca n da s s o c i a t e dl e e c h e so n t ot h eh i s i to v e r c o m e st h ed i s a d v a n t a g eo f t r a d i t i o n a lm e d i c a lr e c o r d ，w h i c hr e f e r st o p a s s i v e ，s t a t i ca n di s o l a t e d b e c a u s eo ft h ec o n f i n eo ft h et r a d i t i o n a lp a p e rm e d i c a l r e c o r d ，xr a yi m a g ea n do t h e rm e d i c a lr e s o u r c eh a sb e e nd i s e n g a g e df r o mm e d i c a l r e c o r d ，w h i c hh a st ob es t o r a g eo u t s i d et h em e d i c a lr e c o r d s e p a r a t em a n a g e m e n to f m u l t i p l em e d i c i n er e s o u r c eh a sb r o u g h tg r e a tt r o u b l ea n di n c o n v e n i e n c et od o c t o r s e m rc a nm a n a g ea l li n f o r m a t i o nr o u n d l ya n dc o n f u t nt h ei n t e g r a l a n dr e l e v a n c yo f t h ed a t a i ti st h et r e n do fh o s p i t a li n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n r e c e n ty e a r s ，d o m e s t i ch o s p i t a l sb r i n gi nm e d i c a li m a g ep r o c e s ss y s t e ms t e pb y s t e p t r a d i t i o n a lp r i n t e df i l mw a sb e i n gr e p l a c e db yd i g i t a lm e d i c i n a li m a g e m e d i c a l i m a g ep r o c e s s i n gc a ni m p r o v et h ef a i n t n e s so ft h em e d i c a li m a g ea n do v e r c o m et h e d e f e c tw h i c hi sb r o u g h ti nd i a g n o s i n gb ye x p e r i e n c e 。m e d i c a li m a g ep r o c e s s i n gm a k e s t h ed i a g n o s i sm o r es c i e n t i f i c a sar e s u l t , t h er e s e a r c ha n da c h i e v e m e n to fm e d i c a l i m a g ep r o c e s s i n gh a si m p o r t a n ta p p l i c a t i o nv a l u e a c c o r d i n gt ot h em a n a g e m e n tw a yo fp a t i e n t s - d i v i s i o n s - m e d i c a lr e c o r d s i m a g e s ，m e d i c a lr e c o r d sm a n a g e m e n tm o d u l ea c h i e v eu n i f i e dm a n a g e m e n to fav a r i e t y o fm e d i c a lr e c o r di n f o r m a t i o n i m a g ed i s p l a ym o d u l ep r o v i d e saw i d er a n g eo fd i s p l a y w a y , s ot h a tm e d i c a lr e c o r d sm a n a g e m e n tm o d u l ec a nt r a n s f e rt ot h ei m a g ep r o c e s s i n g m o d u l et h r o u g hd i f f e r e n td i s p l a yw a y s i m a g ep r o c e s s i n gm o d u l ep r o v i d e saw i d e r a n g eo fi m a g ep r o c e s s i n gf u n c t i o n sf o rm e d i c a li m a g e s b e c a m eo ft h eo r g a n i c i n t e g r a t i o nw i t ht h eq u e r ya n du s e rm a n a g e m e n tm o d e l ，t h i ss y s t e mb e c o m e saw h o l e s e to fe l e c t r o n i cm e d i c a lr e c o r d sa n dm e d i c a li m a g ep r o c e s s i n g ，w h i c hh a sp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e t h es y s t e mh a st w om a i nc h a r a c t e r i s t i c s ： ( 1 ) m e d i c a lr e c o r dd a t am a n a g e m e n ti n c l u d e sn o to n l yt h em e d i c a lr e c o r d so ft h e t i t 广东工业大学硕士学位论文 t r a d i t i o n a lt e x t , b u ta l s ot h er e l e v a n ti m a g ei n f o r m a t i o n s y s t e me s t a b l i s h e dal i n k b e t w e e nm e d i c a lr e c o r d sa n dp i c t u r e s ，s ot h a ti m a g e sb e c o m ep a r t so fm e d i c a lr e c o r d s y s t e mr e a l i z e sau n i f i e dm a n a g e m e n to fm u l t i p l em e d i c i n er e s o u r c ea n dp r o v i d e s g r e a tc o n v e n i e n tf o rh e a l t hc a r ew o r k e r si nt h ea s p e c to f t h em a n a g e m e ma n da c c e s s ( 2 ) t h es y s t e mu s e sh i g h - p e r f o r m a n c ei m p l e m e n t a t i o no ft h ec h a r a c t e r i s t i c so f v ct op r o v i d eam e d i c a li m a g ep r o c e s s i n gp l a t f o r m ，w h i c hh a saw e a l t ho fi m a g e p r o c e s s i n gf u n c t i o n s t h ee x p e r i m e n tp r o v e dt h a ti tc a ni m p r o v et h ec o n d i t i o no f u n d e r e x p o s u r ea n df u z z ye d g eo ft h em e d i c a li m a g ea n dp r o v i d eh e l pf o r t h ed o c t o r s c l i n i c a ld e c i s i o n - m a k i n g f i n a l l y , t h es y s t e md e m o n s t r a t e st h er e a l i z a t i o ne f f e c to ft w om a j o rp a r t sa n d g i v e san u m b e ro f u s e ri n t e r f a c ea n di m a g ep r o c e s s i n ge f f e c td i a g r a m s y s t e mr u n - t i m e w i l lh a v eb e e nt e s t e da n db e n e f i ta n a l y s i sw i l lb em a d ea tl a s t k e yw o r d s ：e l e c t r i c a lm e d i c a lr e c o r d ( e m r ) ；m e d i c a lr e c o r dm a n a g e m e n t ；i m a g e d i s p l a y ；i m a g ep r o c e s s ；m e s c a li m a g e i v 独创性声明 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，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，不包 含本人或其他用途使用过的成果。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，并表示了谢意。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论 文成果归广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 5 9 论文作者签字：讨良，1 1 雪 燧字：蕊 吐i ：0 0 ：? “ 一二二：三二泣t 勿叩年厂月2 二日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文选题的背景及意义 在信息时代，充分利用信息推动社会经济发展已势在必行，信息已经成为知 识经济的重要组成部分。从事电子病历开发多年的大桥克洋认为：“所谓电子病历， 绝非简单地从纸病历向电子媒体的转移，而是将纸病历所不具备的多角度看法、 自动处理、治疗支援等成为可能，是必不可少的电子秘书。”大体上笼统概括为： 在电子媒体上保存病人一生的健康状况和医疗记录【1 】。 我国也正在使信息与信息技术在经济体制改革中发挥重要作用，共同推动社 会的进步。面对提高人类健康水平，医院如何在国家经济体制改革中促进和适应 医疗体制改革，是摆在每一位医院管理者面前的重要选择1 2 。医疗信息管理是医 院发展的重中之重，电子病历系统是医院信息系统的发展趋势，是医院信息化较 高级阶段所要执行的功能。电子病历已成为医院信息化的重要部分，电子病历信 息系统的研究越来越受到人们的重视。 另一方面，传统方式对病人图片的管理带来了巨大的麻烦，也是信息化管理 的重点推广部分。传统的图像数据是以x 片、c t 片等形式保存，一方面这种保 存方式与病人的病历信息分离，不便于使用。随着时间的推移，再好的底片也会 出现褪色、发黄，造成数据的流失。此外，医师在使用图像数据分析时，只能凭 借医师的眼睛和经验来判断，无法应用当前的数字图像处理技术提高对图像的识 别能力，这也限制了图像信息的利用率【3 】。 1 2 电子病历概况 1 2 1 电子病历的概念和特点 电子病历( c o m p u t e r - b a s e dp a t i e mr e c o r d 简称为c p r ) 是记录有关病人健康和 医护状况的终身电子信息的载体，它由医务人员记录疾病诊疗过程，客观、完整、 连续地记录了病人的病情变化及诊疗经过，是临床进行科学诊断治疗的基础资料 1 4 。它并不只是目前的纸质病历向电子媒体的移植，它采用信息技术将文本、数 广东t 业大学硕士学位论文 字、图像和声音结合起来，因而含有医史记录、当前的药物治疗、化验检查单、 x 线图像、b 超图像等各种媒体形式的健康信息，能进行声音、图形、照片等有 关病人的多媒体综合信息处理，提供电子存储、查询、统计、交换数据等，因此 亦可称为多媒体电子病历( m u l t i m e d i a p a t i e n t r e c o r d ，m p r ) 。c p r 是以病人d 连 接起来的病人信息，是病人的信息链。电子病历是在计算机系统中逐渐形成的， 病人挂号时即将标识部分输入计算机中，然后在相应部门及时输入各种相应的医 疗和管理信息，逐渐形成完整的病历。c p r 能把一个病人在医院的任何时间、任 何科室和各个信息系统中的不同记录组合成一套完整的记录。 电子病历相对于传统的手工记录方式有以下的特点【5 】。 ( 1 ) 实现病案无纸化，减少空间不足的压力，电子病历采用磁带、磁盘、光 盘等电子存储介质，相对于传统存储介质，占用空间小，易于保管，保存时间长： 同时电子病历存储容量大，可以完整的记录病历信息。由于图像技术的使用，使 得电子病历具有传统病历无可比拟的丰富多样性、形象直观性和可复制性。 ( 2 ) 提高医师对病人医疗决策的效率与正确性。通过计算机网络可以在很短 的时间内把数据传送到需要的地方。随访系统的使用有利于在准确的时间内对不 同的病人进行随访并有明确医嘱的用药准确性。 ( 3 ) 增强病历信息共享性。现在使用的常规病历有很大的封闭性。一个医院 诊治病人的记录只保存在这个医院中，如果病人到其他医院就诊则需要重新进行 检查，这不仅浪费了宝贵的医疗资源也使病人增加了不必要的痛苦。而采用电子 病历后，病人在各个医院的诊治结果可以通过医院之间的计算机网络实现共享。 电子病历可以同时为多人服务。医师、中心主任、录入员等，无论是谁只要权限 得当，在规定限内都能很方便地使用。 ( 4 ) 电子病历，在病人入院时录入病历，其余各种记录与病历相同处都可以 从输入病历的相应处自动生成，只需少量添加或修改其余缺少内容，缩短了病历 的录入及书写时间。同时新型数据化病历具有自动统计分析功能，节约了检索统 计的时间。 ( 5 ) 解决图像比如c t 图片等的存储和管理问题，电子病历不仅是文字纪录 还能把照片、图像等有关患者的数据保存。在电子病历系统中，这些都是以图形 文件的形式保存在数据库中的，医生随时可以方便的调阅。通过数字图像处理手 段，更有利于医师进行病情诊断。 2 第一章绪论 1 2 2 电子病历国内外发展状况 电子病历与普通病历相比有着无可比拟的优点，电子病历的推行也是医院信 息化的重要内容之一，可有力促进医院管理水平和医疗服务质量的提高【6 】。 作为医疗信息化建设的重要组成部分，电子病历的使用正成为一种趋势。在 6 0 年代末，随着计算机技术的广泛应用，国外特别是一些发达国家逐步开始建立 “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 ，简称h i s ) ，早期的h i s 是以管理 信息的计算机处理为主，对医院的管理特别是病人的住院费用、医疗结算的管理 发挥了相当大的作用。7 0 年代以后，国外一些大医院的h i s 开始把研究的重点转 移到管理病人的诊断和治疗计划等临床核心问题上。8 0 年代，计算机化病历管理 成为h i s 的主要方向，并产生了一些较好的系统。 在英国，政府已投入五十五亿英镑做电子病历信息系统，计划用1 0 年时间做 完，让所有医院去用。 自2 0 0 4 年4 月1 日起，新加坡卫生部( m i n i s t r yo fh e a l t h ) 开始实施住院病人 出院电子病历摘要的共享。新加坡的电子病历共享网实现了公共保健集团之间共 享医院住院病人出院病历摘要的可能为医疗保健的一项基本技术，1 9 9 2 年国际成 立了c p r 学会，其目的是使c p r 完全取代现在的低效率、占库存的纸质病历， 为医疗保健的全球化提供更多的帮助。基于“病历电子化不推进，医院综合信息 系统的利用必然会推迟 这一共识，目前，世界许多国家正积极进行着研究开发 【7 】o 我国h i s 已初具规模，给医院管理带来了新的生机和活力。但是，我国c p r 的开发应用起步较晚，同时由于现实因素和传统模式的制约，尚未得到完善。卫 生部提出“希望到2 1 世纪初期，我国将有若干家医院能够真正实现完整的c p r 系统”。c p r 已经作为重要研究课题之一。国内成立了c p r 专业委员会，对c p r 的发展起到了引导作用。与国外相比较，就整体而言我国的c p r 研究仅仅是处于 起始阶段，我国医院信息化水平基本处于比较初级的阶段i s 】。我国有3 万多所医 院，5 万多个防疫站，在财务管理方面，由于发展的时间久，医院的需求成熟， 产品比较丰富，在财务会计的应用可以达到助手级别，目前大多数医院采用的还 只有财务管理系统，而在临床信息化应用方面则比较初级。国内尚未形成一套成 熟而完善的c p r 系统，电子病历属于医院信息化水平的高级阶段，它的建立要依 广东t 业大学硕士学位论文 靠基本的医院信息管理系统、临床信息系统、医生工作站、护士工作站。尽管基 础系统、基础数据还不完善，我们在前期开发的时候依然可以面向未来电子病历 时代的需求，一步一步做好工作f 9 】。 患者复诊是医院占了很大比重的看病形式，如何方便医生及时查阅患者以往 的所有病历，是现实中亟需解决的问题。目前，部分医院的根据手工翻阅病历来 确定的病人情况，操作麻烦，容易遗漏，且纸质记录共享性较差，不利于及时传 递到。电子病历结合图像管理系统，能够使医生方便及时地查阅患者不同时期的 病历和治疗图片，免去手工翻阅x 光胶片图带来的不便。医生通过清晰有序的管 理方案，能够对比病人的治疗情况，作出及时调整用药方案i l o 。 1 3 医学影像信息化管理 随着现代医学的发展，医院的诊疗工作和医生的诊断水平越来越多地依赖现 代化的检查结果。例如x 光检查、c t 、m r i 、超声、胃肠镜、血管造影等影像学 检查的应用也越来越普遍。在传统的医学影像系统中，影像的存储介质是胶片、 磁带等，这在使用中显露出越来越多的问题。按每人次在医院存放两个胶片计算， 深圳蛇口某诊所每月就会为病入存储将数百的胶片【1 1 1 。按照为病人保存胶片1 5 年 计算，依此下去，该诊所将为病人保存将近数万张的医学胶片。如此大的胶片量， 诸如图像存储占用空间、影像资料借阅困难、胶片的丢失等问题就变得非常突出。 因此，建立p a c s 己经成为该诊所非常迫切的需要。 医院信息管理( h i s ) 系统已经在很多医院收到了很好的效果。由于历史的 原因，国外已经有医学影像图片系统不能与其他信息系统交换信息的教- i ) l l 。虽然 我国的医院信息系统发展较晚，但是医院管理系统中子系统信息相对孤立，互相 不能或难以交换信息现象一直是困扰研究人员非常突出的问题，随着计算机技术 飞速发展，这些问题也将得到了较好的解决和缓解【刁。本文将要探讨的电子病历 管理系统也已经得到网络技术、信息平台的支持，此外还需关注的工作是做好电 子病历与胶片管理图像的无缝连接，使这两者成为一个整体，达到尽善尽美，更 好地为医院信息化建设服务。 4 第一章绪论 1 4 可行性研究 可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够 解决。首先需要进一步分析和澄清问题定义。一般说来，应从三方面研究每种解 法的可行性：技术可行性、经济可行性、操作可行性 1 3 1 。 本系统是针对深圳蛇口某诊所开发的病历及图像管理信息系统。目前该诊所 没有相应的管理信息系统，其病历信息主要依靠传统的纸质病历记录，由现代医 学影像技术，如x 线透视和摄像、x 线计算机断层技术( x r a yc o m p u t e dt o m o g r a p h y , x - c t ) 、数字减影血管造影术( d s a ) 、核医学( n 旧、核磁共振成像( m a g n e t i c r e s o n a n c ei m a g i n g ，m p d ) 等获得的病灶图像大部分显示在胶片上，这对于图像资 源的高效利用是极其不利的。一方面，随着信息量的增大，人工检索速度慢，而 且不利于各科室内部、科室之间、医院之间，甚至地区之间的信息共享。传统的 病历管理方式在查询有关信息时，只能采取“一份病历只供一人查询”的借阅形 式，不能多人同时查阅，且借阅手续复杂，信息流通慢，影响了病案信息的利用 效率。 从技术角度出发，该系统主要完成病历的电子化，并增加图像处理功能。因 此，基于w i n d o w s2 0 0 0 操作系统，利用s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库管理系统 ( d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，d b m s ) 进行系统数据管理，采用vc + + 6 o 集成开 发环境进行系统开发实现系统所需的功能是完全可行的。 从经济可行性角度出发考虑，由于诊所没有完善的管理信息系统，所有的病 历信息都记录在纸质病历上，一方面，纸质病历由患者自己保管，无法保证病历 的安全性，即患者有可能丢失病历，或者在下一次治疗时未携带先前的病历，这 将导致医生无法从全局的角度判断病情和治疗效果；另一方面，由于骨刺的阶段 性特点，诊所通常要跟踪病人治疗后的详情。医生通常把病人的多个病历、多个 附图、多个胶片图进行对比，了解病人的康复情况。 从操作可行性的角度出发，该系统具有良好的图形用户接口界面，操作人员 只需使用鼠标和键盘即可完成操作，经简单的系统功能培训，即可轻松完成系统 操作【1 4 】。 广东t 业大学硕士学位论文 1 5 课题主要研究内容和本文框架 1 5 1 课题主要研究内容 本文从方便医生对病人资料管理、提高诊断效率和准确率、有效跟踪病人康 复情况的角度出发，结合系统设计理论和具体医院的需求分析，在阅读大量相关 文献的基础上，较为系统地研究了病历及复诊系统的设计。系统除了实现了电子 病历外，还兼顾了病人图片管理、图片处理的特性。医生能快速方便地把病历和 病人不同时期的图片联系起来，更准确了解病人的病情，从而做出诊断。 为提高医院管理水平、提高医疗服务质量，根据该诊所的需求，建设以患者 的病案为主线的c p r 及图像处理系统，以先进的网络化信息管理和成熟的图像处 理技术为方法，实现信息共享、数据实时处理、医疗图像增强等，并保证数据安 全可靠【1 5 】。以满足医院病案管理需求为目标，从实际出发，开发应用软件系统。 要求能通过这套系统实现病人病历信息的管理、病人以后复诊可以方便进行病情 查询对比、病人病灶图像数据的存储和处理，提高医师的诊断能力。由于病历信 息既是病人病情的描述，直接影响医师对病情的诊断，同时也是病人的隐私，因 此要确保病历信息的安全，实现快速的信息查询，并根据要求提取或打印出病人 病历。本系统主要实现以下功能： 病人基本信息管理，如病人姓名、年龄及通讯联系方式等。 病人病历信息管理，如不同时期的病历、症状、病历的治疗情况、该次病历 附属的胶片图和病历图( 以图片形式存放的病历) 。 病人图像管理，包括病人的胶片图、病历图、附图。它们按照病历为单位进 行管理存放。 图像处理和分析功能，对病灶图像提供基本的图像处理，包括图像的平滑、 增强、锐化、d c t 变换等，还能针对x 光图片模糊的特点运用特定的图像处理算 法对图像进行操作，以便于医生观察诊断。 用户管理。系统用户分为系统管理员、医师和物理师、浏览者三个级别。设 置不同的操作权限，并具有良好的安全性和数据保密性。 病历信息数据库，实现病历检索和统计。提供病历索引、科别、患者多种方 式进行查询，实现患者全套病历资料查询，准确及时地提供有关患者的各类信息。 系统能够对患者的所有病历清晰汇总，方便医生对患者不同时期的治疗情况进行 6 第一章绪论 对比。此外操作人员浏览病历信息时，也可以方便快速地浏览和处理病人的图像 信息，对治疗前、中、后期的医学对象进行对比。系统还提供按各种指定格式打 印输出的功能。 1 5 2 论文研究的框架 本论文共分五章： 第一章是绪论部分，主要介绍了论文的研究背景和意义、研究方法、论文框 架、研究的主要内容。 第二章对病历及医学图像处理给出了总体设计，结合需求分析，设计了系统 的总体结构和系统功能，描述了系统的各大功能模块。在此基础下，定义了系统 的活动者和用例图。 第三章详细设计了病案资料管理部分。此部分包括三个功能模块：病历资料 管理、查询病历和用户管理。其中病历管理模块包含内容较多，均给出了详细的 设计。 第四章介绍图片显示和图像处理部分的详细设计，包括多种方式显示图片模 块、图像处理模块。在处理模块中，对x 光胶片图进行了实验，在边缘提取和图 像增强方面获得了良好的改善效果。 第五章进行了系统实现分析，对系统实现的情况、系统运行时间以及系统带 来的效益进行了分析。 7 广东工业入学硕士学位论文 第二章病历及医学图像管理系统的总体设计 本章提出了整体系统设计的总体目标和原则，根据该诊所的具体需求，确定 系统的各模块功能和活动者。系统以电子病历和图像管理结合为特色，包括多种 病历资料管理、图片显示、图片处理、查找病历及图片、用户管理多种功能。本 章提出了系统的总体框架和功能设计，给出了系统的雏形。 2 1 系统设计的原则和总体目标 病历及医学图像管理系统的开发是面向医院病历及医学图像管理的一项应用 软件工程。为了使开发工作顺利进行，使开发出来的系统达到实用可靠、高效先 进的目的，系统开发应遵循如下的原则旧。 系统性原则。按照系统工程的观点，始终从总体目标出发，服从总体要求， 在总体方案设计中，经过对局部的调查、分析、综合形成总体方案，局部应服从 全局，使方案成为一个有机的整体。 实用性原则。系统必须满足用户管理上的要求。既保证系统功能的正确性 又方便实用，需要有友好的用户界面、灵活的功能调度、简便的操作和完善的系 统维护措施。为此，系统的开发必须采用成熟的技术，认真细致地做好功能和数 据的分析，并充分利用代码技术、菜单技术及人机交互技术，力求向用户提供良 好的使用环境与信心保证，不应过于追求大而全。另外应用从技术、设备、用户、 管理者的实际考虑，不应追求硬件设备的先进化。 安全性原则。在开发病历及医学图像管理系统时，要重视安全性问题，如 计算机软硬件的故障可能造成的数据丢失，数据共享带来的失密等，在设计阶段 要采取必要的防范措施。 规范性原则。病历及医学图像管理系统的开发是一项复杂的应用软件工程， 应该按照软件工程的理论、方法和规范去组织与实施。无论采用的是哪一种开发 方法，都必须注重软件表现工具的运用、文档资料的整理、阶段性评审，以及重 视项目管理。 为了贯彻这个原则。开发工作应该先有一个总体的规划，然后分步实施。系 第二章病历及医学图像管理系统的总体设计 统的功能结构及设备配置方案，都要考虑日后的扩充和可兼容程度，使系统具有 良好的灵活性和可扩充性。 病历及医学图像管理系统是为提高医院管理水平、提高医疗服务质量，以患 者的病案为主线、先进的网络化信息管理为方法，实现设备共享，信息共享，数 据实时处理和实时传输，保证数据安全可靠，并为病案的决策支持分析提供支持， 以满足医院病案管理需求为目标。 病历及医学图像管理系统主要目标旧： 提高管理效率。实现病案的电子化管理，方便实现病历信息的存储及快速 查询，病历信息的共享及输出。由计算机自动判别某些信息的合法性，降低出错 的概率，保证后续工作，如复诊等的顺利进行。病灶图像的电子化管理，避免了 病历信息与图像信息分离存储及因图像介质损坏而导致的图像信息丢失。 提高决策能力。提供统一格式的病案信息，结合复诊特点管理，方便对同 一或相近病案的情况进行比较和分析，方便实现对疑难病症的异地会诊，不断提 高诊断和决策能力。图像处理技术进一步提升医师对病灶图像的诊断能力。 提高经济效益。大大降低病历管理和医疗图片管理的成本。随着病案信息 完善存储及查询速度的提高，医师的诊断速度提高，一个医师单位时间内诊断的 病例数也相应增加，同时提高医院的竞争力及吸引力。 2 。2 需求分析 2 2 1 需求分析原则 需求分析用来描述系统和它与周围环境( 例如用户、工作过程以及其他系统) 的交互作用，其基本任务是准确地回答“系统必须做什么”这个问题，即对目标 系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。 需求的提出需要开发人员、客户和用户为定义一个新系统进行交流。需求提 出的方法主要是改善客户、开发人员和用户之间的交流。开发人员通过在用户的 工作环境中观察用户( 例如任务分析) ，建立应用域模型。开发人员选择一种能被 客户和用户理解的表示法( 例如场景) ，通过建立简单用户界面的原型和从潜在用 户处收集反馈信息( 例如，快速建模、可用性测试) 确定应用域模型。 系统分析的综合要求有下述四个方面【1 8 】：( 1 ) 系统功能要求：即应该划分出 9 广东工业大学硕士学位论文 系统必须完成的所有功能：描述环境和系统之间的交互而不考虑系统实现。环境 包括用户以及任何与系统交互的外部系统。( 2 ) 系统性能要求：指与系统功能行 为没有直接关系但用户可见的系统部分，如联机系统的响应时间，系统需要的存 储容量以及后援存储及安全性等方面的考虑。( 3 ) 运行要求：即系统运行时所处 环境的要求。如运行系统所需的系统软件，采用的d b m s 及所需的数据通信接口 等。( 4 ) 将来可能提出的要求：应该明确地列出那些虽然不属于当前系统开发范 畴，但是据分析将来很可能会提出要求。这样做的目的是在设计过程中对系统将 来可能的扩充和修改做准备，以便一旦需要时能比较容易地进行这种扩充和修改。 2 2 2 系统需求 以深圳蛇口某诊为例，该诊所以显著的疗效吸引了全国各地的患者前往就医。 该医疗机构0 7 累计病例8 0 0 余人，各种资料图片5 0 0 0 余张。但其病历及图片管 理仍处于较初期阶段，病历管理主要是通过装订、索引、排架、借还等手工操作 流程来完成，图片资料没有分类，主要通过经验来翻阅查找。所需工作人员多， 费时费力且不准确。医院病历不能多人同时查阅，且借阅手续复杂，信息流通慢， 影响了病案信息的利用效率。 该诊所以骨科治疗效果显赫著名，其库存患者大量的图片资料。包括在其他 医院诊疗的病历图、医疗x 光图、生活中附图等。x 光图片按照不同侧位、不同 治疗期所拍的分开管理。一个患者往往就存有好几十张图片，随着诊所声誉越来 越好，传统的排架方式的存放、人工翻阅的查找已经不能适应呈几何倍数增长的 图片资料。 医院管理的信息化是医院发展的必然需求，也是医院现代化管理和高效运行 的需要。面对不同形式资料的大量管理，任何个人和团体都很难通过手工理出头 绪，获得有用信息。只有通过信息化建设，才能富有成效地用于支持医院的可持 续发展，提高医院综合效益和运行效率。 随着提高临床工作效率的要求，医疗工作者需要一种更为可靠的病历管理系 统，以便在诊断患者疾病时可以帮助他们更容易、更直接地获得需要的信息。 在以病人为中心，以病人病历为核心的思想指导之下，病历及图片系统的需 求为： 病人基本信息管理，如病人姓名、年龄及通讯联系方式等。 l o 第二章病历及医学图像管理系统的总体设计 具体病历情况记录，如主诉、医嘱、病史、诊断、检查记录等。 图片资料管理和查看，实现病人图像数据的数字化存储。该诊所的图片资料 包括医疗图、以图片形式存在的病历、生活附图三大类图片。其中医疗图和病历 图以具体某次病历为单位存放，生活附图按照不同的患者分类存放。医疗图的属 性除了拍照医生、主管医生、拍照日期，还包括其特有的属性，如治疗期、拍照 侧位。在操作人员浏览病历信息时，可方便快速地浏览和处理病人图像信息。 图像处理功能，对病灶图像提供基本的图像处理和有针对性的图像处理算 法。基本图像处理内容很多，包括图像的平滑、锐化、增加、变换、分割等。软 件支持常规的数字图像格式，如b m p 、j p g 、j p e g 、p n g ，、p e t 、t i f , e m f , p c x 、 g i f 等。有针对性的图像处理算法，是指针对骨科图像的特点研究专门针对性的算 法，去除图像中医生不关心的部分，增强x 光图像不清晰的关键部分，使医疗图 像更加清晰有助于医师作出诊断。 病历信息的快速查找。根据病历信息中的科别、病人姓名、日期快速准确查 找病人详情、病历具体信息、以外就诊记录、相关图片等。此外，还可以对不同 的版面和指定的格式打印输出。 用户管理。系统用户分为系统管理员、医师、浏览者三个级别。系统管理员 具有所有的操作权限，包括对病历资料的打印、增删改操作，还能对系统用户进 行管理。医生对病历和图像具有查看、打印、录入的权限，但删除资料病历。浏 览者只能浏览病历，不具备打印、修改、录入、删除等功能。不同级别的用户管 理使得系统具有良好的安全性和数据保密性。 系统应具有一个大规模、高效率的数据管理系统，从而支持诊所大量、快速、 动态增长的信息量。系统应保证在就诊高峰期有良好的时间响应，确保系统2 4 小时不问断，具有安全可靠的备份、装载及恢复机制【1 9 】。 系统应有良好的用户界面，输入应简便、高效、快速，使那些年龄大、对计 算机不熟练的医师也能使用。 系统应有较高的性能价格比，无论从效率还是经济角度，都应大大优于原有 的基于人工的管理模式。 系统应尽量采用先进技术，位于计算机技术的开放平台上，并具有较好的可 扩充性和可连接性，能够为医院远程医疗的建立，奠定个较好的技术基础。 系统运行环境和体系结构要有较强的灵活性和可扩展性。能支持不同计算机 广东工业大学硕十学位论文 应用水平的医院要求，保护用户对病历系统过去的、现在的和未来的投资。 文档：提供用户使用手册、各种技术手册，包括程序技术说明、使用说明等。 2 3 系统的总体设计 2 3 1 系统总体结构 图2 1 系统总体结构图 f i g u r e2 - 1t h eo v e r a l ls t r u c t u r eo ft h es y s t e m 根据病历及医疗图像管理中应着重解决的问题，系统的总体结构包括病历管 理、病历查找、图像处理以及用户管理，如图2 1 。电子病历管理与传统病历管 理不一样，能够把多种图片资料加入到病案管理中，突破了纸质病历的限制，病 案资料等到有效的整合。用户除了可以在病历查找模块中查找到病历的文字信息， 还能查阅图片信息，并以多种方式进行查看图片。 系统将病人病历、病灶图像实现计算机管理，对病人图像以多种方式进行查 看并运用图像处理技术，在确保病历信息的安全性及私密性的前提下，能以较低 1 2 第二章病历及仄学图像管理系统的总体设计 的成本及时采集、统计、汇总及信息共享，方便医护人员快速、及时掌握病人历 次治疗的详情及效果，处于异地的专家进行疑难病症会诊，统计分析结果为病症 的治疗决策提供依据。 2 3 2 系统的功能 根据系统的总体结构，我们把整个系统划分为五个功能子系统： 病历管理子系统，其中病历管理子系统包括病人基本信息管理、具体病情记 录、检查信息记录、多种图片资料管理四部分，图片资料包括病历图、医疗图、 附图，分治疗前、治疗中、治疗后多个时期。实现的主要功能有信息的增加、修 改、删除和查询。对病历的各种增、删、改操作可以是针对病人基本信息、病历 信息、图片资料信息等多种不同的情况。多种图片按病历为单位进行管理，体现 了电子病历信息完整性的特点。 查询功能，根据病人的信息，如病历号、姓名、年龄、科别等多种组合查找 特定的病人信息，用户不但可以查找到病人基本信息和病历信息，还可以根据病 历查找到相关的各种图片信息。查找功能被经常调用，因为进行对病人信息的修 改和删除前，必须先通过查询。即根据病人特征先找到病历记录，再执行相应的 操作。 图像显示子系统提供多种方式对图片进行显示，方便医生对不同时期、不同 侧位的图片进行比较。包括四种不同的显示方式：嵌入在病历中的缩略图显示、 对指定图像进行分屏对比显示、多窗口显示以便切换查看、单副图全图放大显示 以便于图像处理操作。针对多种图片资料的分期、分类地显示图片，是本系统特 色之一。 图像处理子系统提供多种常用的数字图像处理功能，包括空域、频域、形态 学处理，具有强大的图像处理功能【2 0 】。对x 光图片提供有效的增强、边缘检测处 理，能改善病灶图片模糊不清、曝光不足等缺点，使病灶更加清晰，有助于决策 诊断。 用户管理子系统主要管理系统用户，包括用户的新建、用户权限及用户基本 信息的修改( 为确保安全，管理员不允许修改其他用户的用户密码) 、用户的删除。 本系统用户分为系统管理员、医师、浏览者三个级别，不同级别具有不同的操作 权限。此外用户管理系统还记录了日常的操作信息，当用户发生误操作时，能够 追溯并纠正。 各自系统划分及其功能如图2 2 ： 患者病情跟踪 多种资料整合 图文并茂 7 病历管理 病人基本信息 娶体病情记录：主诉、病史、医嘱等 检查信息：专科检查、普通检查 图像管理：分治疗前、中、后期管理患 、者的病历图、医疗图、附图 查询 7 7 7 、 姓名、科别、病历日期组合查询 查询结果：包含文字信息和图片信 息的病历记录 图像显示方式 多窗口切换显示 缩略图显示 萎茎薹荽量柔 病灶更加清晰全国放大显示 卜、 提高诊断精度 ，”一图像处理一。盟2 、 常用图像处理功能 增强与平滑、分割、几何变换、 频域处理、形态学等) x 光图像处理效果演示 ( 轮廓提取、图像增强) 图2 2 五大功能子系统 f i g u r e2 - 2f i v em a j o rf u n c t i o n a ls u b s y s t e m s 2 4 系统活动者与用例定义 2 4 1 系统活动者确立 活动者是人或与系统进行交互的外部系统，根据病历及随访信息管理信息系