论文部分内容阅读
放射治疗作为治疗肿瘤的三大手段之一,是典型的设备密集型的治疗方法。在整个治疗过程中需要跨部门、跨设备的对患者进行检查和治疗,因此它比外科手术治疗、内科化疗等更依赖于医学影像及其它医学信息。这种科室、设备间的分离,导致了信息间共享和传输的障碍。随着数字影像设备在医院的广泛应用以及DICOM标准的推广,越来越多的医院和医疗设备厂商都宣称支持DICOM标准,使得医院信息化不断加快,特别是PACS (?)勺推出,对医学图像的获取、传输、显示和管理进行了规范,推动了医院信息化的进程。DICOM标准即医学数字成像和通信标准。是由美国放射学会和全美电子生产商联合会共同制定的数据通讯标准,其目标是使不同生产商生产的各种成像设备间能够交换图像和相关信息以实现医疗信息的共享,从而满足PACS系统的远程放射学的需要。为了实现数据在不同影像设备间的传输和共享,DICOM标准中对影像及其有关的信息对象的格式和网络通讯做了严格的规定。以工业化的计算机网络为基础,建立DICOM通讯协议,可以更好地实现数字影像在设备间的传输,这些设备除常见的CT、磁共振和超声外,而且还包括CR、胶片数字化系统、视频采集系统和HIS/RIS信息管理系统、放射治疗计划系统等。但是在以放射治疗计划为中心的现代放射治疗体系中,目前还缺乏一个像PACS一样可以将不同成像、模拟和治疗设备间的数据进行统一管理和有效利用的信息系统。为此,国际上建立了专门的DICOM RT标准来规范放射治疗过程中的信息交换。作为DICOM标准的扩充,DICOM RT标准规定了9个放射治疗对象,分别是放射治疗图像对象、放射治疗剂量对象、放射治疗计划对象、放射治疗结构集、放射治疗记录(3个)对象和放射治疗离子束(2个)对象。这9个对象涵盖了放射治疗各个过程中的信息,使得建立一个规范、统一的放射治疗信息系统成为可能。目前在医院信息化的过程中,除使用到DICOM标准外,还涉及到HL7和IHE标准等,这些标准都在各自的领域发挥着重要的作用。特别是HL7标准的推广,使得电子病历取得了长足的发展。电子病历是医疗机构对门诊、住院患者(或保健对象)临床诊疗和指导干预的、数字化的医疗服务工作记录,是居民个人在医疗机构历次就诊过程中产生和被记录的完整、详细的临床信息资源。为了方便电子病历在医院信息化中的应用,HL7建立了一个基于XML的临床文档结构(Clinical Document Architecture, CDA)标准,它是一个完全的信息对象定义,包括文本、图像、声音和其它多媒体内容,其本身不对文档内容建模,只对需要交换的临床文档的结构和语意制定了标准。当然,DICOM标准并不是一个完全独立的系统,它可以很好地适应HL7和IHE,进而融合到医院信息化的大环境中。在转化过程中,需要了解电子病历的信息模型。由电子病历标准可知,电子病历信息模型的作用是为电子病历中来源于各类医疗服务活动的记录信息(数据元),建立标准化的数据表达模式和信息分类框架,使得不同的信息根据不同的特性,能够分别定位在相应的层级结构中,实现数据元的科学归档,并方便电子病历信息利用者的快速理解和共享。同时在融合过程中还需要对数据结构和数据属性进行转换,为此DICOM标准委员会提出了DICOM SR标准,并在2002年正式标准化。同时IHE也定义了相应的技术框架,使得DICOM SR可以应用于实际的医疗服务中。DICOM SR的主要目的是为了改善诊断图像文档报告的可表达性、精确性和比较性。使用SR有好多优点,如SR是流程相关的,能更好的支持临床工作流,实现管理任务自动化,更好地为医院管理服务;同时它又是结构化的,能更好的利用临床知识搜索,实现异地共享,同时宏观化医疗管理服务,是无胶片化到无纸化的桥梁。不过随着2011年DICOM标准新增的第二十部分:HL7与DICOM标准之间的转换的出现,将会极大的促进二者之间的融合,加速信息化的进程。放射治疗电子病历中包含文字、图像和图形等信息,比一般的电子病历更加复杂。目前对于DICOMRT和电子病历信息系统之间的转换国外已有部分研究成果,如香港理工大学和美国南加州大学,他们在PACS的基础上进行功能扩展,这样就可以保证很好地满足信息的传递和共享,同时还可以针对特定的肿瘤类型,建立一个知识库(knowledge base, KB)模块,这样当下一个类似患者接受治疗时,就可以调用模块中经验数据,减少计划设计时间,调高效率。但是国内在这块的研究很少,相关性比较近的包括电子科技大学和东南大学,不过二者的重点是DICOM RT的解析,几乎没有涉及到与HL7等标准的融合。基于以上特点,本文提出一种基于DICOM-RT模型的电子病历信息系统,该系统通过整合不同系统产生的DICOM RT对象文件,建立一个可扩展的电子病历,医生和物理师通过客户端即可以获取当前或者既往放疗患者的数据,为制定计划或者评价放疗提供便利。首先,本文对DICOM和DICOM RT标准的内容、原理及最新的进展进行了详细介绍。在对DICOM信息模型的介绍中,详细描述了信息对象定义的含义,以及DICOM信息对象的现实模型,这为接下来的数据库的创建和设计提供了理论依据。同时,还重点讨论了DICOM文件的存储结构和数据编码方式,这部分内容直接关系到电子病历系统中对DICOM医学图像和DICOM RT对象的解析和存储。其次,通过对国内外不同文献和资料的比较,本文设计了基于DICOM RT模型的电子病历信息系统的框架。分别设计了DICOM网关、DICOM RT存储服务器、DICOM RT应用服务器以及客户端GUI。DICOM-RT网关主要是接收各种RT对象,包括来自于PACS的图像数据,主要是对RT对象的数据完整性进行检查,由于网关上具有一个按照统一标准设计的小型数据库,它提供了从患者-检查-序列-对象层次的完整性定义。存储服务器主要是存储放射治疗患者的基本信息,以及放射治疗的七个对象文件,负责对所有进入信息系统的RT数据对象的位置进行统一管理和归档。DICOM RT对象经过DICOM RT网关后,解析出必要的信息存储于数据库中,同时建立与应用服务器之间的连接,方便应用服务器检索和获取。RT应用服务器是为了放射治疗工作流程中的临床应用而设计的,它可以辅助医生、放射技师和治疗操作人员制定放射治疗的计划和对病人实施放射治疗。DICOM RT应用服务器从DICOM RT存储服务器中获取对象文件,然后对对象文件进行相关解析,将解析出的数据保存在SQL2008数据库中最后,在理论研究的基础上,本文在Microsoft Visual Studio2008平台上编写了相应程序,DICOM数据解析时采用德国Offis公司开发的DCMTK开源代码。数据库使用的是Microsoft SQL Server2008。最终分别实现了存储服务器和客户端GUI功能。本系统共涉及9大主要模块和16个重点用户界面。同时为了方便,除了基本的对于DICOM RT对象处理的功能外,还包含有一些基本的附属功能,如数据库管理和权限设置等,这些都是一套软件系统应包含的部分,本文的另一个特色之处是添加了DICOM标准特有的DICOM打印功能,方便医护人员在客户端就可以对感兴趣的医学图像进行打印。并在实验室环境下完成测试了广州医学院附属肿瘤医院获取的15个病例,各项功能均运行完好。随着计算机技术、信息技术和医疗技术的不断发展,未来社会中医疗信息化的进程将不断加快,以病人为中心的数字化医院的发展也将势在必行。本课题把握了医院信息化发展的大方向,在放射治疗电子病历信息系统中做了初步尝试,在本文的最后也对课题中涉及的问题和接下来需要研究的方向作了说明。