王曉敏張雪君李林楓郭 麗

交互式影像教學系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王曉敏①張雪君①李林楓①郭 麗①

網(wǎng)絡信息技術以及PACS的成熟為實現(xiàn)豐富的影像診斷學教學方式提供了機遇，本課題與PACS相結合，開發(fā)基于Internet的web頁面式醫(yī)學影像遠程教學系統(tǒng)，使DICOM圖像不再僅限于專用工作站瀏覽，實現(xiàn)web頁面的DICOM影像查詢、瀏覽、處理、病例討論以及在線授課功能。使教學與學習過程突破時間空間的限制，為遠程教學提供一種新思路。

遠程教學；影像醫(yī)學; 因特網(wǎng)；DICOM；PACS

[First-author's address]Medical Imaging Department, Tianjin Medical University, Tianjin 300203, China.

前 言

遠程教學（Distance Education）概念于19世紀70年代在國際教育界開始流行，在80年代初引入我國。遠程教育的本質特征是“教的行為與學的行為在時空上是分離的”。遠程教學不僅打破了傳統(tǒng)的時空限制,也能充分利用高質量的教育資源,最大限度地發(fā)展教育功效,所以是現(xiàn)在也是未來重要的教育手段[1-2]。

近年來醫(yī)學影像技術實現(xiàn)了數(shù)字化革命，基于DICOM（醫(yī)學數(shù)字成像和通信標準）的PACS（醫(yī)學圖像存儲于傳輸系統(tǒng)）逐漸為醫(yī)療機構采用。借助PACS，診斷醫(yī)師在醫(yī)院PACS網(wǎng)內實現(xiàn)了MR、CT、DR等不同影像信息共享，大大提高了醫(yī)學影像診斷技術水平[3]。PACS作為影像信息的整合為遠程教學提供了優(yōu)質的數(shù)字資源支持，PACS如何與遠程應用（遠程診斷、遠程教學等）完美結合是目前研究的重點。但是，目前PACS系統(tǒng)多以局域網(wǎng)形式在單個醫(yī)院或幾個醫(yī)院間聯(lián)網(wǎng)，只能在局域網(wǎng)內提供固定IP、固定區(qū)域內圖像查詢及圖像傳輸服務，限制了該項技術的廣域應用。

互聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)在改變了人類日常生活的同時，也給教學提供了新思路。遠程教育應該是開放的、分布式的。在數(shù)字影像領域，PACS與互聯(lián)網(wǎng)的對接已經(jīng)實現(xiàn)[4]，這樣實現(xiàn)基于Web技術的遠程教學系統(tǒng)成為可能。由此，本文從充分利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)資源著手，提供了一種基于互聯(lián)網(wǎng)與PACS相結合醫(yī)學影像遠程教學的解決方案。本文的研究目標是為學生提供隨時可獲得影像學習資源，同時提供教師與學生異地進行溝通交流的平臺。

1 材料和方法

在Microsoft的VS.NET2003 平臺下使用ASP. NET技術采用MVC設計模式完成系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，利用Java開發(fā)嵌入網(wǎng)頁的圖像APPLET,利用Windows自帶的IIS5.0構建Web服務器，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server2000。

2 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)采用B/S（即Browser/Client）結構，目前國內絕大多數(shù)的遠程教學系統(tǒng)都是基于C/S模式構架的。具有軟件過于龐大、負載太重，影響效率; 客戶機數(shù)目激增，服務器的性能下降；維護和升級不方便等缺點。為了解決C/S所面臨的問題，引入了B/S結構，包括：客戶機、應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器。系統(tǒng)架構圖（如圖1）所示。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器與PACS服務器相連，將病人資料整理歸檔建立數(shù)據(jù)庫以為學生檢索使用，這個過程需要編寫一套接收程序。

系統(tǒng)具體實現(xiàn)采用MVC（模型－視圖－控制器Model-View-Controller)架構[3]，采用分層的設計思想，系統(tǒng)中實現(xiàn)不同邏輯功能的組件歸屬于不同的層，實現(xiàn)Web系統(tǒng)的職能分工,主要用于代碼復用、縮短應用系統(tǒng)的開發(fā)周期。為了生成健壯的、可維護的和可復用的應用程序，系統(tǒng)由表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)服務層組成。表現(xiàn)層中包含了與用戶交互的頁面，即通常所看到的網(wǎng)頁；業(yè)務邏輯層包含了系統(tǒng)中的業(yè)務邏輯實現(xiàn),包括數(shù)據(jù)集(DataSet)、業(yè)務實體對象、業(yè)務邏輯組件和數(shù)據(jù)訪問組件結構模型；數(shù)據(jù)層包含系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行操作的所有方法[5]。

3 系統(tǒng)的主要功能

3.1 基于PACS的圖像數(shù)據(jù)庫的建立。接收從PACS系統(tǒng)傳輸過來的圖像，根據(jù)類型進行歸類存儲，方便以后查詢檢索。

圖1 系統(tǒng)設計圖

3.2 醫(yī)學圖像的遠程傳輸、查看和處理。通過將APPLET嵌入網(wǎng)頁，實現(xiàn)在網(wǎng)絡上對DICOM圖像的瀏覽與處理。APPLET為JAVA運行在客戶端的小程序，通過嵌入APPLET程序可以直接讀取DICOM圖像，并對圖像做平滑、放大、窗寬窗位調整、文字標識、局部放大、三維可視化等處理。系統(tǒng)登錄界面如圖2所示，病例查詢頁面如圖3所示，圖像處理界面如圖4所示，三維可視化頁面如圖5所示。

3.3 討論交流平臺。為了讓師生之間彼此更好地交流經(jīng)驗，本文利用AJAX技術提供了一個交流平臺和一個資料傳輸平臺。師生可進入不同的討論區(qū)針對圖像進行討論，并可相互之間傳遞醫(yī)學資料。在線討論界面如圖6所示。

圖2 登錄界面

圖3 病例查詢界面

圖4 影像處理界面

圖5 三維可視化界面

4 結束語

傳統(tǒng)的醫(yī)學影像遠程教學是基于現(xiàn)有的通信手段：如BBS討論平臺、QQ、MSN等，只進行簡單的交流，無法實現(xiàn)針對影像的個體處理、相互討論以及教學功能. 互聯(lián)網(wǎng)技術為教學服務的全球化提供了最適宜的平臺基礎[6]。本課題通過互聯(lián)網(wǎng)技術與PACS實現(xiàn)影像遠程教學，無需安裝任何軟件，只要具備上網(wǎng)條件，就可以實現(xiàn)對醫(yī)學圖像的無失真顯示和處理，以及教師指導功能，突破了時間和空間的限制，可作為學院內部交流平臺，也可在廣域網(wǎng)上使用，為未來遠程教學的發(fā)展提供了一種新思路。

[1]Adker J, Yu Chris. The changing face of radiology: from local practice to global network [J]. Med J Australia, 2009, 190(1):20-23.

[2]Costa Carlos, Oliveria JL. Design, development, exploitation and assessment of a Cardiology Web PACS [J]. Computer Methods Programs in Biomed, 2009, 93(3):273-282.

[3]劉偉,謝晉東,王鵬程,等.基于Web技術的醫(yī)學圖像發(fā)布系統(tǒng)[J].中國醫(yī)學物理學雜志,2007,24(5):335-337.

[4]Cornfeld Daniel. A step-by-step solution for embedding user-controlled cines into educational web pages [J]. Am J Roentgenol, 2008, 190(3):218-221.

[5]吳政光,榻浩純,等. 基于PACS的交互式CR影像教學系統(tǒng)的創(chuàng)建與應用研究[J].中國CT和MRI雜志，2007,5(3):83-85.

[6]Balance Dennis. The network and its role in digital imaging and communications in medical imaging [J]. Vet Radiol Ultrasound, 2008,49(1):S29-S32.

[7]曹寓佳，方定志，羅志娟.基礎醫(yī)學教學方法的淺析與改革思考[J].醫(yī)學教育探索，2005(5).

Design and implementation of interactive radiology teaching system

Wang Xiaomin Zhang Xuejun

Maturity of network information technology and PACS provides opportunities to achieve diverse teaching methods of diagnostic radiology. We developed Internet-based web-style medical imaging distance teaching system combined with PACS, which allows DICOM images no longer limited to dedicated workstations, making DICOM images query, browse, processing, case discussion and online teaching on web page come true. Lifting the restrictions in time and place of Teaching and learning process, this paper provided a new thought for remote learning.

Remote learning; Radiology; Internet; ICOM; PACS

1672-8270(2010)01-0012-03

R 197

B

王曉敏,女,(1984- ),山東臨沂人，現(xiàn)就職于天津醫(yī)科大學醫(yī)學影像學系，助教。

2009-11-15

①天津醫(yī)科大學醫(yī)學影像學系 天津 300203

Li Linfeng, et al China Medical Equipment,2010, 7(1):12-14.