數(shù)字病理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

袁靜，張華2，劉長興

1.濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院 信息科，山東 濟(jì)南250031；2.山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，山東 濟(jì)南 250062

數(shù)字病理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

袁靜1，張華2，劉長興1

1.濟(jì)南軍區(qū)總醫(yī)院 信息科，山東 濟(jì)南250031；2.山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所，山東 濟(jì)南 250062

本文主要介紹了數(shù)字病理系統(tǒng)的總體架構(gòu)與工作流程，并對(duì)其中關(guān)鍵問題的解決方法進(jìn)行了重點(diǎn)分析。數(shù)字病理信息系統(tǒng)通過圖像的數(shù)字化采集，使病理資源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)了可視化數(shù)據(jù)的永久儲(chǔ)存和不受時(shí)空限制的同步瀏覽處理。該系統(tǒng)與圖片存檔及通訊系統(tǒng)（PACS）、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）的集成應(yīng)用，也取得了良好的運(yùn)行效果。

數(shù)字病理信息系統(tǒng)；數(shù)字化醫(yī)院；病理系統(tǒng)；醫(yī)院信息系統(tǒng)

0 前言

病理學(xué)研究疾病發(fā)生的原因、機(jī)理、患病時(shí)機(jī)體的形態(tài)變化與功能障礙以及疾病的轉(zhuǎn)歸結(jié)局，并聯(lián)系臨床表現(xiàn)，闡述疾病的本質(zhì)，為疾病的診斷與防治提供理論基礎(chǔ)。因此，病理診斷水平是一個(gè)醫(yī)院技術(shù)水平的標(biāo)志之一，病理科作為重要的輔診科室成為數(shù)字化醫(yī)院的主要組成部分[1]；另一方面，圖像數(shù)字化以及存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展使得對(duì)病理科設(shè)備及信息系統(tǒng)進(jìn)行集成成為可能。通過對(duì)病理科的工作流程進(jìn)行優(yōu)化與標(biāo)準(zhǔn)化，可大大地提高臨床病理工作的效率，提升病理科乃至全院的總體管理水平[2-3]。

國內(nèi)現(xiàn)有的病理信息系統(tǒng)都是功能單一的病理圖文報(bào)告系統(tǒng)，一般只有患者的個(gè)人基本信息和送檢醫(yī)生的初步診斷信息，不能與現(xiàn)有醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）和圖片存檔及通信系統(tǒng)（PACS）的信息互聯(lián)及資源共享，無法為病理診斷提供足夠的輔助決策支持。針對(duì)這種情況，本研究開發(fā)了集患者基本信息、病程、檢驗(yàn)結(jié)果、影像檢查結(jié)果（X光、CT、MR等）、病理圖像等于一身的數(shù)字化病理系統(tǒng)，使病理科醫(yī)生在進(jìn)行診斷的時(shí)候能夠得到全面的信息支持，為病理學(xué)診斷、教學(xué)、科研工作提供定量化、精細(xì)化的技術(shù)平臺(tái)。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)與工作流程

系統(tǒng)設(shè)計(jì)重在突破現(xiàn)有病理信息系統(tǒng)的功能局限，實(shí)現(xiàn)大影像概念。病理影像工作站不僅能查看病理影像，而且可以查看CR、DR、CT、MR、超聲等所有接入全院PACS的設(shè)備所產(chǎn)生的影像。以我院HIS數(shù)據(jù)庫、PACS醫(yī)學(xué)影像庫為基礎(chǔ)，建立各系統(tǒng)間的接口，以獲取患者的病歷資料。

將病理科現(xiàn)行的事務(wù)處理流程進(jìn)行拆分與重組，建立病理工作流程模型，并實(shí)現(xiàn)與PACS和HIS的集成。系統(tǒng)總體架構(gòu)與工作流程，見圖1～2。

圖1 總體架構(gòu)圖

圖2 工作流程示意圖

1.1 申請(qǐng)預(yù)約

通過申請(qǐng)預(yù)約工作站實(shí)現(xiàn)與HIS連接，從HIS數(shù)據(jù)庫中得到患者的基本信息（姓名、年齡、性別）及相關(guān)檢查和初步診斷信息等。

1.2 視頻采集與病理影像處理

病理影像工作站通過數(shù)字切片掃描裝置將傳統(tǒng)的玻璃病理切片通過全自動(dòng)顯微鏡或光學(xué)放大系統(tǒng)掃描采集得到高分辨數(shù)字圖像，再應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)得到的圖像自動(dòng)進(jìn)行高精度多視野無縫隙拼接和處理，獲得優(yōu)質(zhì)的可視化數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)可與多種型號(hào)的胃鏡、腸鏡、宮腔鏡、膀胱鏡、耳鼻喉鏡、支氣管鏡、胸腔鏡、DSA、內(nèi)窺鏡、病理等設(shè)備相聯(lián)接，支持非DICOM設(shè)備的影像和視頻采集，并提供豐富的報(bào)告書寫工具和報(bào)告模板。模板庫可以修改和添加，報(bào)告書寫支持所見即所得功能，并可定制圖文報(bào)告。視頻采集時(shí)針對(duì)不同的設(shè)備嵌入不同的功能模塊，靈活適應(yīng)醫(yī)院各類設(shè)備。醫(yī)師可以根據(jù)自己的習(xí)慣選擇采集方式，以減少學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和操作難度。系統(tǒng)支持VHS、RGB和S端子等視頻接口；支持最高達(dá)1K×1K視頻和靜態(tài)影像采集；支持黑白和彩色影像采集；支持腳踏開關(guān)設(shè)備。系統(tǒng)圖像歸檔快速、安全，還提供錯(cuò)誤檢測及報(bào)告發(fā)布。

1.3 圖像存儲(chǔ)

圖像存儲(chǔ)服務(wù)器是連接醫(yī)療設(shè)備和臨床醫(yī)師之間的橋梁，是獲取、存儲(chǔ)（歸檔）和管理影像的工具。通過擴(kuò)展病理標(biāo)本圖像的屬性和采用圖像分層處理的辦法，實(shí)現(xiàn)DICOM存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，將影像文件長期保存在圖像存儲(chǔ)服務(wù)器中，為診斷和科研提供實(shí)時(shí)查詢和調(diào)閱服務(wù)。

2 關(guān)鍵問題的解決

2.1 數(shù)據(jù)庫規(guī)劃

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫使用與HIS一致的的Oracle9i數(shù)據(jù)庫，便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)院整體業(yè)務(wù)的集中、統(tǒng)一規(guī)劃和整合。通過建立全院的數(shù)據(jù)中心，對(duì)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)概念，使數(shù)據(jù)能統(tǒng)一發(fā)揮最大價(jià)值。Oracle9i高效率的負(fù)載均衡功能，使系統(tǒng)具有更靈活的可擴(kuò)展性，能夠容易地在已有系統(tǒng)中增加硬件設(shè)備，提高HIS的計(jì)算能力，以更低的成本為未來業(yè)務(wù)發(fā)展提供隨時(shí)可擴(kuò)展的發(fā)展空間，全面滿足醫(yī)院業(yè)務(wù)發(fā)展的高性能需求；即使是對(duì)于海量數(shù)據(jù)庫，也能夠確保極高的系統(tǒng)性能和用戶訪問效率，無須停機(jī)就能進(jìn)行日常維護(hù)工作，全面支持24×7 h的業(yè)務(wù)模式。

2.2 存儲(chǔ)庫規(guī)劃

影像存儲(chǔ)庫（服務(wù)器）是專門用于存儲(chǔ)DICOM影像的專用存儲(chǔ)設(shè)備，根據(jù)影像數(shù)據(jù)量估算預(yù)留合理的擴(kuò)展空間，一般要求預(yù)留能夠存儲(chǔ)2年在線的影像。

2.3 與HIS和PACS的接口

采用開放式數(shù)據(jù)庫連接（ODBC）方式，建立與醫(yī)院HIS、PACS數(shù)據(jù)庫的連接；運(yùn)用聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）技術(shù)從現(xiàn)有HIS中提取相應(yīng)患者的病歷資料。

2.4 與病理設(shè)備的接口

借助病理設(shè)備廠商的二次開發(fā)DLL庫或通用視頻采集卡進(jìn)行病理圖像捕捉，將視頻設(shè)備所產(chǎn)生的影像轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)DICOM影像，并對(duì)數(shù)字化的視頻信號(hào)進(jìn)行后期編輯處理，如剪切畫面、添加濾鐿、字幕和音效、設(shè)置轉(zhuǎn)場效果以及加入各種視頻特效等。將編輯完成的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的DICOM或流媒體等格式、以數(shù)據(jù)文件的形式保存在影像存儲(chǔ)服務(wù)器中，供醫(yī)師調(diào)閱。

3 運(yùn)行效果分析

通過圖像的數(shù)字化采集使病理資源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)了可視化數(shù)據(jù)的永久儲(chǔ)存和不受時(shí)空限制的同步瀏覽處理，特別是與PACS、HIS的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的概念，取得良好的運(yùn)行效果，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 提高了病理診斷金標(biāo)準(zhǔn)的含金量

患者的診斷報(bào)告通常需要在病理診斷這一階段被最終確定。數(shù)字病理系統(tǒng)的應(yīng)用使病理醫(yī)師可方便地調(diào)閱所檢查患者的各種信息（如門診申請(qǐng)單、醫(yī)囑、X線診斷結(jié)果等）以輔助診斷。數(shù)字病理系統(tǒng)通過建立常規(guī)和疑難病例的可視化資源數(shù)據(jù)庫，將各種病理病例的數(shù)字影像存儲(chǔ)起來，并通過標(biāo)準(zhǔn)化分析和統(tǒng)計(jì)軟件將病理切片影像分類，為典型病例的確診提供數(shù)據(jù)分析與支持，增加了診斷的準(zhǔn)確性，極大地方便了臨床上重大病例診斷的遠(yuǎn)程會(huì)診與咨詢。開展聯(lián)合診斷，這對(duì)于缺乏優(yōu)秀病理醫(yī)生的基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)尤為重要。

3.2 有利于病理醫(yī)生培訓(xùn)

病理教師和學(xué)生可以通過計(jì)算機(jī)調(diào)取感興趣的數(shù)字病理圖像，在分屏或者是聯(lián)網(wǎng)的顯示器上共同觀看，擺脫傳統(tǒng)顯微鏡看片的局限。另外數(shù)字病理系統(tǒng)支持便攜設(shè)備，如ipad、智能手機(jī)等。學(xué)生可以隨時(shí)隨地登錄查看，享受原來在實(shí)驗(yàn)室才能進(jìn)行的讀片功能，大大提高了學(xué)習(xí)效率。

3.3 多玻片掃描集中讀片

采用先進(jìn)技術(shù)的數(shù)字病理掃描儀可達(dá)到高通量切片掃描，如日本濱松光子學(xué)株式會(huì)社系統(tǒng)可一次性全自動(dòng)連續(xù)掃描210張切片，減少了病理醫(yī)生等待玻片的時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)集中讀片診斷，大大提高了工作效率。

3.4 存儲(chǔ)調(diào)閱方便節(jié)省儲(chǔ)存空間

經(jīng)數(shù)字掃描形成數(shù)字圖像后就不再需要保存玻片，只需要將數(shù)據(jù)保存在硬盤中，節(jié)約存儲(chǔ)空間。利用超大容量的數(shù)字病理切片庫，保存珍貴的病理切片資料，解決了玻璃切片不易儲(chǔ)存保管、易褪色、易損壞、易丟片掉片和切片檢索困難等問題，并實(shí)現(xiàn)了同一張切片可在不同地點(diǎn)被不同人進(jìn)行同步瀏覽。

4 發(fā)展方向

數(shù)字病理系統(tǒng)在病理學(xué)教學(xué)、臨床診斷以及科研領(lǐng)域?qū)?huì)占據(jù)越來越重要的位置，但其深層應(yīng)用還需要進(jìn)一步的挖掘和完善[4-7]。首先，通過提高掃描圖像的準(zhǔn)確性，建立起更加科學(xué)完善的數(shù)字病理切片系統(tǒng)的可視化數(shù)據(jù)庫，如果在掃描過程中出現(xiàn)污點(diǎn)、裂縫等與玻片實(shí)際情況不符合的現(xiàn)象對(duì)病理診斷是致命的，所得到的圖像必須沒有任何外在的因素干擾，能真實(shí)反應(yīng)玻片是病理醫(yī)生明確診斷的必要保證。其次，完善數(shù)據(jù)庫的檢索功能，以幫助用戶從包含大量信息的病理資源中快速方便地找到目標(biāo)數(shù)據(jù)。數(shù)字病理系統(tǒng)目前可按日期、特征、疾病、癥狀、解剖部位、圖像類型等進(jìn)行布爾檢索；逐步實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)庫中各種圖像內(nèi)容的模式識(shí)別檢索，使數(shù)字病理系統(tǒng)可視化數(shù)據(jù)庫的檢索功能更加完善并且人性化。

[1] 鈕羅涌,汪覺民．醫(yī)院病理信息系統(tǒng)與全院PACS信息交換設(shè)計(jì)[J]．醫(yī)療裝備,2006,19(4):14-16．

[2] 陶瑜,鄧寶瓊,李潤梅,等．病理信息管理系統(tǒng)的編碼設(shè)計(jì)[J]．醫(yī)學(xué)信息,2002,15(11):640-641．

[3] 李向紅．病理信息系統(tǒng)在質(zhì)量管理中的作用[J]．中國腫瘤, 2007,16(6):399-401．

[4] 葉美華,盛弘強(qiáng),王怡棟,等．?dāng)?shù)字病理切片系統(tǒng)可視化數(shù)據(jù)應(yīng)用簡介[J]．中華病理學(xué)雜志,2012,41(1):66-68

[5] 李桂祥,陳蜀虎．病理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換設(shè)計(jì)[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(9):33-36．

[6] 梁智星．病理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．蘭州:蘭州大學(xué),2012．

[7] 顧寶潮．基于．Net平臺(tái)的病理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．南京:南京理工大學(xué),2011．

Design and Implementation of Digital Pathology Information System

YUAN Jing1, ZHANG Hua2, LIU Chang-xing1
1.Department of Information, Jinan Military General Hospital, Jinan Shandong
250031, China; 2.Institute of Basic Medicine, Shandong Academy of Medical Sciences, Jinan Shandong 250062, China

This paper mainly introduces the overall architecture and workflow of digital pathology system, and analyzes the solutions of key issues in the system. Through digital acquisition of images with this system, pathology resources can be digitized and networked so that the visual data can be stored permanently and the co-browsing processing can break through the limitations of time and place. In addition, the application effect of the integration of this system, PACS and HIS is also good.

digital pathology information system; digital hospital; pathology system; hospital information system

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.012

1674-1633(2013)09-0036-03

2013-03-31

劉長興，副主任技師。

作者郵箱：uanjing0520@163．com