社區(qū)醫(yī)院DR設備遠程拍片系統(tǒng)研究

唐穎，劉國慶

1.中國人民解放軍第181醫(yī)院 信息科，廣西 桂林 541002；2.南方醫(yī)科大學 生物醫(yī)學工程學院，廣東 廣州510515

社區(qū)醫(yī)院DR設備遠程拍片系統(tǒng)研究

唐穎1，劉國慶2

1.中國人民解放軍第181醫(yī)院 信息科，廣西 桂林 541002；2.南方醫(yī)科大學 生物醫(yī)學工程學院，廣東 廣州510515

0 前言

我國正在大力建設社區(qū)醫(yī)療服務體制，社區(qū)醫(yī)院可為居民提供低價、就近、方便、快捷的醫(yī)療衛(wèi)生服務，以分流常見病、輕微病病人，合理配置有限的醫(yī)療資源，解決居民看病難、看病貴的難題[1]。但是社區(qū)醫(yī)院仍面臨著門可羅雀的尷尬境地，缺錢、缺資源、缺信任、缺人才[2]。社區(qū)醫(yī)院醫(yī)生通常人數(shù)較少，而且一般是全科醫(yī)生，要完成從檢測到診斷等一系列工作，這就對醫(yī)生的素質(zhì)提出了較高的要求，但由于待遇及社會影響等各方面原因，素質(zhì)高的醫(yī)生不愿到社區(qū)醫(yī)院工作，而在社區(qū)醫(yī)院工作的醫(yī)生很多都素質(zhì)不足。

隨著現(xiàn)代化醫(yī)學影像技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字X線攝影（DR）因其圖像質(zhì)量和工作效率高等優(yōu)勢已得到廣泛普及。目前，不少社區(qū)醫(yī)院也配置了DR設備，并且隨著國家對社區(qū)醫(yī)院投入的增加以及DR設備價格的降低，DR設備正逐漸成為社區(qū)醫(yī)院的基本設備[3]。

由于一些社區(qū)醫(yī)院醫(yī)生對DR拍片操作不熟練，所得到的影像質(zhì)量往往不高[4]。常見的解決方法是中心醫(yī)院放射科派技師到社區(qū)醫(yī)院拍片，但卻會增加人力成本與時間開銷，病人也不能得到及時診治。如果社區(qū)醫(yī)院接收病人后，中心醫(yī)院放射科技師能遠程控制其DR設備對病人進行拍片，社區(qū)醫(yī)院只需護士或當班醫(yī)生配合，就可以較好地解決上述問題，使社區(qū)醫(yī)院真正起到分流的作用。

本研究開發(fā)了一套可遠程控制DR設備的遠程拍片系統(tǒng)，能使中心醫(yī)院通過網(wǎng)絡對社區(qū)醫(yī)院的DR設備進行操作，完成對病人的拍片工作，并能自動將所得影像上傳到中心醫(yī)院放射科，供?？漆t(yī)生進行診斷。

1 設計過程

由于DR設備的控制主機上不能安裝其他軟件，以免影響控制軟件的正常運行，因此只能通過研究外圍設備實現(xiàn)對DR設備的遠程控制。本研究開發(fā)了一個社區(qū)醫(yī)院控制主機并將其接入網(wǎng)絡；并開發(fā)了中心醫(yī)院的控制系統(tǒng)軟件，可通過網(wǎng)絡接收社區(qū)醫(yī)院控制主機發(fā)來的數(shù)字信息，如視頻、音頻等，并可發(fā)送中心醫(yī)院的操作指令到社區(qū)醫(yī)院控制主機，從而實現(xiàn)對社區(qū)醫(yī)院DR設備的遠程控制。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，見圖1。

圖1 遠程拍片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.2 硬件開發(fā)設計

硬件開發(fā)的主要內(nèi)容是社區(qū)醫(yī)院控制主機，主要由主控模塊、通信模塊和功能模塊組成，結(jié)構(gòu)框圖，見圖2。

圖2 社區(qū)醫(yī)院控制主機結(jié)構(gòu)框圖

此控制主機可實現(xiàn)如下功能：① 遠程獲取DR設備電腦主機的控制權(quán)，即輸入設備（鍵盤與鼠標）的操控權(quán)，在接收到中心醫(yī)院控制系統(tǒng)發(fā)出的操作指令后，輸入相關(guān)數(shù)據(jù)；② 遠程獲取DR設備電腦主機的輸出VGA/DVI信息，即顯示屏上的顯示畫面；③ 遠程獲取病人在DR設備上的身體姿態(tài)，即對病人的身體姿態(tài)進行遠程監(jiān)控；④ 可將遠程操作的醫(yī)生的聲音指令下傳到社區(qū)醫(yī)院DR室，同時可將DR室里的聲音信號傳達給遠程操作的醫(yī)生，使社區(qū)醫(yī)院當班醫(yī)生或護士與遠程操作的醫(yī)生之間進行快捷的交流，以解決復雜病癥、復雜角度的擺位問題和拍片模式選擇問題等。

1.2.1 主控模塊

主控模塊用于實現(xiàn)對各通信接口及功能接口的控制與數(shù)據(jù)IO處理。綜合考慮功能需求以及硬件成本，控制主機CPU采用三星ARM Cortex-A8芯片S5PV210，主頻1 GHz，功耗低、速度快，可為要求苛刻、成本敏感的嵌入式應用提供可靠的高性能和靈活性，且其擴展豐富，成本也低[5]。

S5PV210芯片的接口豐富：支持100 M以太網(wǎng)卡；支持AC97、I2S接口以及兩個獨立的視頻接口；支持MPEG-4/ MPEG-2、H.264/H.263、VC-1、DivX的視頻編解碼和JPEG硬件編解碼，支持1024×768分辨率；支持14×8矩陣鍵盤接口、板載鍵盤以及RS232串口。

1.2.2 功能模塊

功能模塊包含視頻處理模塊、音頻處理模塊及鍵盤鼠標處理模塊。

視頻處理模塊用于采集并數(shù)字化視頻輸入，采用基于Ti的多核多媒體處理器TMS320DM8168，能滿足高清視頻處理及應用需求；具有兩路視頻輸入，一路為DR室監(jiān)控視頻，另一路為DR設備電腦的VGA信號。此模塊可將視頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并實現(xiàn)H.264編碼壓縮，以利于網(wǎng)絡傳輸。

音頻處理模塊用于采集并數(shù)字化音頻信號輸入，采用Cirrus Logic公司的CS5330A模/數(shù)芯片，可將音頻模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并壓縮為MP3格式，以減小體積，便于傳輸。

鍵盤鼠標處理模塊用于模擬輸出鍵盤與鼠標的操作，采用UI023芯片，可與DR設備上原有的鍵盤鼠標共同實現(xiàn)DR設備的輸入功能。

1.2.3 通信模塊

通信模塊包含USB通信模塊與RJ-45通信模塊。

USB通信模塊用于實現(xiàn)主機模塊與鍵盤鼠標處理模塊的數(shù)據(jù)通信，采用CH372芯片。CH372芯片具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到中心控制器（MCU）的系統(tǒng)總線上。

RJ-45通信模塊用于實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸，采用Realtek 8169芯片，可實現(xiàn)千兆網(wǎng)接入，遵循PCI2.2總線規(guī)范，兼容性好。

1.3 軟件開發(fā)

1.3.1 中心控制軟件

此軟件在中心醫(yī)院放射科運行，運行環(huán)境是Windows XP或Windows 7，用于接收并顯示社區(qū)醫(yī)院DR室里由系統(tǒng)主機發(fā)送的DR設備電腦主機顯示圖像，以及DR室病人監(jiān)控影像，同時發(fā)送放射技師發(fā)出的鍵盤、鼠標操作指令；還可接收并播放社區(qū)醫(yī)院DR室發(fā)來的聲音信號，以及發(fā)送中心醫(yī)院放射技師的聲音信號。采用微軟的Microsoft Visual Studio 2010軟件進行開發(fā)，開發(fā)語言為C#。

1.3.2 DICOM圖像接口系統(tǒng)

此接口用于接收社區(qū)醫(yī)院DR設備所拍影像，并將其上傳到中心醫(yī)院的PACS。此接口基于DICOM3.0標準開發(fā)，可將社區(qū)醫(yī)院的影像設備接入到中心醫(yī)院的PACS，采用開源的DCMTK3.6.0開發(fā)包完成。此接口還可實現(xiàn)DICOM圖像的JPEG2000無損壓縮，大大減少圖像文件的讀取時間[6-8]。

1.3.3 診斷提醒即時通訊系統(tǒng)

基于此系統(tǒng)，當社區(qū)醫(yī)院的DR影像上傳到中心醫(yī)院PACS后，放射科醫(yī)生電腦上會收到提醒信息，提醒其及時進行診斷并書寫影像報告。在影像報告發(fā)布后，社區(qū)醫(yī)院相關(guān)醫(yī)生也會收到提醒信息，提醒其及時查看報告，診斷病情。該即時通訊軟件獨立于PACS，在中心醫(yī)院運行服務端，在社區(qū)醫(yī)院運行客戶端?；谖④浀臄?shù)據(jù)通信的應用程序開發(fā)接口Windows Communication Foundation（WCF）開發(fā)，支持HTTP、TCP、Named Pipe、MSMQ、Peer-To-Peer TCP等協(xié)議[9-10]。開發(fā)平臺采用Visual Studio 2010，開發(fā)語言為C#。

2 結(jié)果

采用三星芯片S5PV210開發(fā)了嵌入式控制主機，并帶有必備的輸入輸出接口，包括MIC輸入口、網(wǎng)口、鍵盤輸出口、鼠標輸出口、DR設備控制電腦的VGA視頻信號輸入口、監(jiān)控視頻信號輸入口、音頻輸出口等。其中，鍵盤鼠標口通過PS/2一拖二轉(zhuǎn)接線接入DR設備控制電腦，實現(xiàn)與后者電腦鍵盤鼠標的共同操作。

在VS2010環(huán)境下，采用C#開發(fā)了中心醫(yī)院的控制系統(tǒng)軟件：在主界面上可以大、小兩種畫面同時顯示DR設備畫面及拍片室里的監(jiān)控畫面，兩畫面間可以相互切換，雙擊其中一個畫面可以直接將其放大至全屏狀態(tài)，便于操作者觀看；當DR設備控制電腦畫面為全屏顯示時，會同步發(fā)送鍵盤鼠標的移動數(shù)據(jù)，此時可實時操控DR設備。

3 實驗測試及實際應用效果

在100 M局域網(wǎng)內(nèi)對系統(tǒng)各功能模塊進行測試：將其接入兩臺電腦（CPU2.8 G，內(nèi)存2 G，NVIDIA GeForce顯卡，Windows XP操作系統(tǒng)），將攝像頭、麥克風接入控制主機，控制主機上接出鍵盤鼠標控制線，與電腦的鍵盤鼠標并接，測試視頻傳輸、音頻通訊、鍵盤鼠標的遠程操控性、DCIOM圖像文件的壓縮與上傳等功能。測試結(jié)果表明，在局域網(wǎng)的網(wǎng)速有保證的條件下，視頻同步實時性較好，聲音沒有延遲，各項操作均能及時正常完成。

目前已在順德區(qū)北滘中心醫(yī)院安裝了該系統(tǒng)。該中心醫(yī)院下設碧江分院、莘村分院等幾個社區(qū)醫(yī)院，其網(wǎng)絡都直接接入到中心醫(yī)院局域網(wǎng)，以解決網(wǎng)速和保密問題（網(wǎng)速為100 Mbps）。拍片完成后，系統(tǒng)可自動將DICOM影像上傳到中心醫(yī)院PACS，同時放射科當班醫(yī)生的電腦會彈出窗口，提醒其及時查片并寫報告；影像報告發(fā)布后，社區(qū)醫(yī)院當班醫(yī)生電腦會彈出窗口，提醒其及時查看報告。整個工作流程順利完成，當兩路視頻信號同時傳輸時，畫面仍流暢，沒有出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象；聲音信號與鍵盤鼠標的遠程操作實時性也很好；1幅DR影像文件大小約為15 M，進行JPEG2000無損壓縮后大小約為6 M，壓縮前社區(qū)醫(yī)院到中心醫(yī)院傳輸1幅影像至少需10 s，壓縮后則不到5 s，大大節(jié)省了時間；基于此系統(tǒng)，社區(qū)醫(yī)院當班醫(yī)生或護士在中心醫(yī)院放射科醫(yī)師的指揮下，可迅速調(diào)整好病人的拍片體位，快速完成病人的拍片操作。

但由于影像拍攝與圖像上傳過程均需額外消耗一定時間，該系統(tǒng)仍不能滿足對實時性要求高的病例的需求，但這通常屬于緊急情況，病人或是被直接送到中心醫(yī)院救治，或是在社區(qū)醫(yī)院經(jīng)簡單處理后馬上轉(zhuǎn)到中心醫(yī)院。一般來說，在社區(qū)醫(yī)院治療的病人并不需要快速得到放射診斷結(jié)論，所以該系統(tǒng)的應用基礎還是比較好的。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)的應用能使社區(qū)醫(yī)院利用中心醫(yī)院放射科高水平的影像診斷專家資源，既可解決基層社區(qū)醫(yī)院的醫(yī)學影像診斷專家缺乏的難題，又可使患者得到及時、準確的診治；且基層醫(yī)院無須進行大的投資，就能提高本地的醫(yī)療服務質(zhì)量，擴大醫(yī)療業(yè)務，增加社會效益和經(jīng)濟效益；患者在社區(qū)醫(yī)院就可進行疾病診治，可節(jié)省看病時間與金錢開支。此外，該系統(tǒng)也為遠程影像診斷提供了一條可行思路，具有良好的社會效益、經(jīng)濟價值和推廣前景。

[1] 陳起坤,孫毅明,郭小聰．城市社區(qū)衛(wèi)生服務和社區(qū)醫(yī)療的新審視-城市社區(qū)醫(yī)療及其就診問題系列研究[J]．中國衛(wèi)生事業(yè)管理,2012,29(10):738-739．

[2] 陳起坤,楊陽,何嘉敏,等．城市社區(qū)醫(yī)療及其就診影響因素調(diào)查[J]．現(xiàn)代醫(yī)院管理,2012,10(6):20-23．

[3] 楊得勤,杜彥濤,崔方勝．基于普通PC機組建PACS/RIS的構(gòu)想及實現(xiàn)方法[J]．中國醫(yī)療設備,2013,28(5):47-48．

[4] 徐弋文．初探社區(qū)醫(yī)院影像信息資源區(qū)域共享[J]．健康必讀, 2013,1(1):226-228．

[5] 王茜．基于ARM的平板電腦硬件平臺設計[J]．微型機與應用, 2012,31(22):29-31．

[6] Scott E Ziegler．Development of a Next-Generation Automated DICOM Processing System in a PACS-Less Research Environment[J]．Journal of Digital Imaging,2012,25(5):670-677．

[7] 李德振,孫健永,譚斌,等．基于GPU的JPEG2000醫(yī)學圖像壓縮方法研究[J]．中國數(shù)字醫(yī)學,2013,8(2):83-86．

[8] 李玉峰,吳蔚,王愷,等．基于GPGPU的JPEG2000圖像壓縮方法[J]．電子器件,2013,36(2):163-168．

[9] 董袁泉．基于WCF和對等網(wǎng)絡的即時通信軟件的設計與開發(fā)[J]．微型機與應用,2013,32(22):4-6．

[10] 朱文．基于WCF與GIS的便攜式網(wǎng)絡視頻服務發(fā)布與集成研究[J]．現(xiàn)代測繪,2014,37(3):63-64．

Research on the Remote Filming System for Digital Radiography Equipment in Community Hospitals

TANG Ying1, LIU Guo-qing2
1.Department of Information, The 181stHospital of PLA, Guilin Guangxi 541002, China; 2.School of Biomedical Engineering, Southern Medical University, Guangzhou Guangdong 510515, China

目的 開發(fā)能遠程控制數(shù)字X線攝影（DR）設備的遠程拍片系統(tǒng)。方法 采用嵌入式技術(shù)開發(fā)控制主機，利用廣域網(wǎng)將社區(qū)醫(yī)院DR室的影像、聲音信息等傳輸?shù)街行尼t(yī)院，并將中心醫(yī)院的控制指令下傳到社區(qū)醫(yī)院的DR設備。結(jié)果 應用結(jié)果表明，該系統(tǒng)實現(xiàn)了中心醫(yī)院對社區(qū)醫(yī)院DR設備的遠程控制。結(jié)論 該系統(tǒng)能滿足DR設備遠程拍片的需求，有較大的社會應用價值。

社區(qū)醫(yī)院；DR設備；遠程控制；嵌入式技術(shù)

Objective To develop a filming system that can remotely control digital radiography (DR) equipment. With the system, central hospitals can remotely control the DR devices of community hospitals. Methods The embedded technology was applied to develop the control mainframe. Then, various information including images and voice can be transferred via wide area network (WAN) from the DR room in community hospitals to central hospitals. Meanwhile, the control commands also can be transferred from central hospitals to the DR equipment in community hospitals. Results With the application of the system, central hospitals can remotely control the DR equipment in community hospitals. Conclusion The system that can meet the requirements of remote filming of DR equipment is worth to be promoted.

community hospitals; digital radiography equipment; remote control; embedded technology

TP391

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.009

1674-1633(2015)02-0038-03

2014-08-05

2014-11-19

本文作者：唐穎，副主任醫(yī)師。

劉國慶，博士。

作者郵箱：lieut@163．com