计算机应用研究
APPLICATION RESERCH OF COMPUTERS
2000  Vol.17　No.1　P.104-105




基于PACS的B超数字影像采集工作站
刘聚卑　庄天戈
摘 要 介绍了一种基于PACS的B超数字影像采集工作站。此系统通过多媒体视频卡采集和显示B超视频影像，结合有关的信息资料，建立一个图文信息库，实现了B超影像文档的采集、显示、处理、编辑、管理、存储、查询、打印和网络传输等一系列功能。这个系统是医院图象存档及通讯系统(PACS)的一个重要组成部分。
关键词 PACS B超 图象采集 多媒体视频卡 计算机网络 工作站
1 引言
　　为了解决医学图象难以保存和维护，不利于查阅和共享等问题，以及适用医院信息现代化管理的需要，早在70年代就有人提出以数字图象代替胶片图象，建立医院图象存档及通讯系统(Picture Archive and Communication System，PACS) [1,2]的方案。PACS是一种应用现代计算机技术、网络技术、大容量存储技术等现代信息技术将各种数字医学图象安全存档和快速提取的分布式计算机信息管理系统。通常由大容量存储器(光盘库)、高速计算机网络以及各种医学影像采集、处理、管理工作站组成。各种影像采集工作站把医学成像设备获取的影像变成数字化图象，临时保存在本地设备中，或通过网络送入中央光盘库长期保存。需要时，各种显示工作站对图象进行查询、显示、处理、管理等工作。
　　本文介绍的B超数字影像采集工作站是PACS系统的一种重要的子系统。多媒体计算机通过视频卡采集B超诊断仪的视频影像，结合相关的图文信息一道存档，实现图文资料的采集、管理、编辑、通讯、处理、打印、查询和传输等一系列功能。
2 B超数字影像采集工作站的设计思想 [2]
　　为了实现医院信息的现代化管理，上海静安中心医院投巨资建立了一个医学影像存档和通讯系统(PACS)。其影像采集和处理部分包括六个工作站：一个CT工作站、两个X光工作站、一个B超工作站、一个DSA工作站、一个内窥镜工作站。每一个工作站又是一个功能相对独立的子系统。另外包括中央光盘库和ATM高速计算机网络。静中医院PACS系统影像采集框图见图1。

图1　静中医院PACS系统影像采集框图
　　其中，B超数字影像采集工作站是PACS系统的一个重要组成部分。其软硬件的设计要实现下列功能：B超影像动态和静态采集、显示、存储；基本的图象处理如数据压缩、图象增强、去噪声、病理信息标记等；基于网络的影像数据发送、提取和查询；有关病人信息和诊断报告等图文数据的建立、归档、显示、查询、打印等；影像资料系统的建立、查询及维护；计算机显示器与B超监视器同步显式影像，以便于医生实时监视B超诊断过程；实现标准化，以方便系统功能的扩充、交换、移植和维护；为系统的操作、管理、维护提供实时帮助功能。
3　B超数字影像采集工作站的硬件配置
其硬件配置如图2所示。

图2　静中医院B超数字影像采集工作站硬件配置
　　彩色B超诊断仪：一台HP Color B-Model Ultrasound彩色B超影像诊断仪，作为工作站的影像源，使用它的视频输出端口采集影像信号。具有彩色和黑白两种工作模式。
　　多媒体视频卡：一块Multimedia Video Editing Card。基本性能：音频和视频同步，静态和动态图象采集，图象分辨率、采集速率、数据压缩率可调，最大图象分辨率768*576，最大动态图象采集速率30帧/秒，最大数据压缩率l:30，最大数据流量10MB/秒。
　　计算机：PII350，64 M内存，6.4 G硬盘，17英寸显示器。作为影像采集工作平台，提供控制视频采集、处理视频图象、编辑和管理图文资料、网络通讯、显示和输出图文信息等功能。
　　计算机网络连接：10 M高速网卡一块。连接到PACS高速ATM网络系统，为影像数据的中央光盘库存储以及同其它信息系统的连接提供通道。
　　打印机：一台HP LaserJet Printer。打印诊断报告、查询结果、图文信息以及其它文字资料。
　　录像机：普通录像机一台。录制长时间的B超动态视频影像。因为数字影像的数据量特别大，最大数据率可达到10 M/秒，所以为了节省磁盘存储空间，要对影像的采集时间加以限制，一般为10~60秒。如果需要记录长时间的动态影像，可以用录像机录下来，需要时，回放录像，供医生诊断作参考。还可以从录像影像中采集图象数据。
　　声卡：Creative 64 bit Sound Card一块。记录医生的语音诊断信息。
　　监视器：SONY监视器。显示B超视频和回放B超影像，可以同计算机同步显示。
4 B超数字影像采集工作站的软件设计
　　整个软件系统基于结构化程序设计思想，把采集、控制、通讯、存储、管理、处理、显示、输出等功能，设计成多个功能性模块。这些模块在功能上是相互独立的，在结构上又是相互补充的，它们有机地结合在一起，形成一种紧凑高效的软件处理系统。图3给出了其软件体系结构。

图3　静中医院B超数字影像采集工作站软件结构
　　各个功能模块如下：
　　系统设置：初始化设置各种参数：视频信号制式(NTSC或PAL)；图象采集模式(动态采集或静态采集)；视频采集时间(范围：1~60秒)；屏幕显示方式(全屏或半屏)；影像采集速率(范围1~30帧/秒)；图象数据压缩率(压缩率1~30倍)；图象存储方式(动态图象为AVI，静态图象为BMP)；操作过程提示等。系统提供缺省设置。不过用户可以根据需要进行选择。
　　视频采集：通过MV-300多媒体视频卡动静态采集B超视频影像，以文件形式保存在本地硬盘中，同时在计算机屏幕上显示采集过程。医生控制采集的起始、暂停、结束等过程。医生操纵B超探头，看到病区出现后可以随时进行冻结屏幕、动静态采集、存储图象等操作。
　　影像浏览：通过查询从影像数据库中提取所需要的影像文档，以动画的形式显示在计算机屏幕上。医生操纵显示的开始、停止、定位、速度等状态，观察影像信息，了解病人以往的检查结果，分析病情的发展状态，为准确诊断提供参考。
　　音频采集：记录医生的语音诊断信息。声音数据与影像数据一起按AVI格式编码存储。
　　图象处理：对采集到的图象数据进行压缩、增强、去噪、病理标记等处理，以便于数据存储和病理诊断。此项功能可根据需要进行增减或修改。
　　信息录入：包括病人信息(姓名、性别、年龄、身高、体重、诊断日期、检号等)，病情信息(以往病历、临床诊断、其它方法诊断结果等)，B超影像诊断结果等。
　　影像归档：采集了影像后，结合其它的图文信息，用特定的格式编码成文档，经网络发送到PACS影像数据库(中央光盘库)。
　　数据库管理：安排数据库的存储方式，接受并处理客户查询、图片浏览、影像维护等一些应用请求。
　　信息打印：打印B超诊断报告以及其它图文信息。可以对B超彩色图象进行黑白或彩色图象打印。如果配置有彩色图象打印机，就可以打印彩色图象，如果只配置有黑白打印机，通过二值化处理，也可以把彩色B超图象用黑白模式打印出来。
　　连机帮助：为使用者的操作、管理、查询、解疑等提供各种联机帮助信息。
　　软件系统全部中文化，适用于Windows 95或Windows 98操作环镜。使用VC++5.0编程语言实现。
5 结论
　　上海静安中心医院PACS系统是国内第一个大型实用性的PACS系统。B超数字影像采集工作站是它的一个重要的影像采集子系统，集成了B超图文资料的采集、编辑、处理、管理、通讯、打印、查询和传输等多种功能。这种B超数字影像采集工作站既可以同其它影像采集工作站一起组成医院PACS系统，也可以形成一体化的独立运行的B超数字影像采集处理系统，具有很高的实用价值。
刘聚卑（上海交通大学生物医学工程系 上海 200030）　
庄天戈（上海交通大学生物医学工程系 上海 200030）
参考文献
1，Williamson Byrn, Picture Archiving and Communication System Activities at the Mayo Clinic Rochester, Journal of Digital Imaging, 1998; 11(4): 12～15
2，Terae Satoshi, et al. Hospital-Wide PACS:7 Years Experience And New Development, Computer Methods and Programs in Biomedicine, 1998; 57(2): 5～12
收稿日期：1999年7月4日
