交互式影像教学系统的设计与实现

王晓敏张雪君李林枫郭 丽

交互式影像教学系统的设计与实现

王晓敏①张雪君①李林枫①郭 丽①

网络信息技术以及PACS的成熟为实现丰富的影像诊断学教学方式提供了机遇，本课题与PACS相结合，开发基于Internet的web页面式医学影像远程教学系统，使DICOM图像不再仅限于专用工作站浏览，实现web页面的DICOM影像查询、浏览、处理、病例讨论以及在线授课功能。使教学与学习过程突破时间空间的限制，为远程教学提供一种新思路。

远程教学；影像医学; 因特网；DICOM；PACS

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

前 言

远程教学（Distance Education）概念于19世纪70年代在国际教育界开始流行，在80年代初引入我国。远程教育的本质特征是“教的行为与学的行为在时空上是分离的”。远程教学不仅打破了传统的时空限制,也能充分利用高质量的教育资源,最大限度地发展教育功效,所以是现在也是未来重要的教育手段[1-2]。

近年来医学影像技术实现了数字化革命，基于DICOM（医学数字成像和通信标准）的PACS（医学图像存储于传输系统）逐渐为医疗机构采用。借助PACS，诊断医师在医院PACS网内实现了MR、CT、DR等不同影像信息共享，大大提高了医学影像诊断技术水平[3]。PACS作为影像信息的整合为远程教学提供了优质的数字资源支持，PACS如何与远程应用（远程诊断、远程教学等）完美结合是目前研究的重点。但是，目前PACS系统多以局域网形式在单个医院或几个医院间联网，只能在局域网内提供固定IP、固定区域内图像查询及图像传输服务，限制了该项技术的广域应用。

互联网技术的出现在改变了人类日常生活的同时，也给教学提供了新思路。远程教育应该是开放的、分布式的。在数字影像领域，PACS与互联网的对接已经实现[4]，这样实现基于Web技术的远程教学系统成为可能。由此，本文从充分利用现有的互联网资源着手，提供了一种基于互联网与PACS相结合医学影像远程教学的解决方案。本文的研究目标是为学生提供随时可获得影像学习资源，同时提供教师与学生异地进行沟通交流的平台。

1 材料和方法

在Microsoft的VS.NET2003 平台下使用ASP. NET技术采用MVC设计模式完成系统设计与实现，利用Java开发嵌入网页的图像APPLET,利用Windows自带的IIS5.0构建Web服务器，数据库采用Microsoft SQL Server2000。

2 系统总体设计

系统采用B/S（即Browser/Client）结构，目前国内绝大多数的远程教学系统都是基于C/S模式构架的。具有软件过于庞大、负载太重，影响效率; 客户机数目激增，服务器的性能下降；维护和升级不方便等缺点。为了解决C/S所面临的问题，引入了B/S结构，包括：客户机、应用服务器和数据库服务器。系统架构图（如图1）所示。系统数据库服务器与PACS服务器相连，将病人资料整理归档建立数据库以为学生检索使用，这个过程需要编写一套接收程序。

系统具体实现采用MVC（模型－视图－控制器Model-View-Controller)架构[3]，采用分层的设计思想，系统中实现不同逻辑功能的组件归属于不同的层，实现Web系统的职能分工,主要用于代码复用、缩短应用系统的开发周期。为了生成健壮的、可维护的和可复用的应用程序，系统由表现层、业务逻辑层、数据服务层组成。表现层中包含了与用户交互的页面，即通常所看到的网页；业务逻辑层包含了系统中的业务逻辑实现,包括数据集(DataSet)、业务实体对象、业务逻辑组件和数据访问组件结构模型；数据层包含系统对数据进行操作的所有方法[5]。

3 系统的主要功能

3.1 基于PACS的图像数据库的建立。接收从PACS系统传输过来的图像，根据类型进行归类存储，方便以后查询检索。

图1 系统设计图

3.2 医学图像的远程传输、查看和处理。通过将APPLET嵌入网页，实现在网络上对DICOM图像的浏览与处理。APPLET为JAVA运行在客户端的小程序，通过嵌入APPLET程序可以直接读取DICOM图像，并对图像做平滑、放大、窗宽窗位调整、文字标识、局部放大、三维可视化等处理。系统登录界面如图2所示，病例查询页面如图3所示，图像处理界面如图4所示，三维可视化页面如图5所示。

3.3 讨论交流平台。为了让师生之间彼此更好地交流经验，本文利用AJAX技术提供了一个交流平台和一个资料传输平台。师生可进入不同的讨论区针对图像进行讨论，并可相互之间传递医学资料。在线讨论界面如图6所示。

图2 登录界面

图3 病例查询界面

图4 影像处理界面

图5 三维可视化界面

4 结束语

传统的医学影像远程教学是基于现有的通信手段：如BBS讨论平台、QQ、MSN等，只进行简单的交流，无法实现针对影像的个体处理、相互讨论以及教学功能. 互联网技术为教学服务的全球化提供了最适宜的平台基础[6]。本课题通过互联网技术与PACS实现影像远程教学，无需安装任何软件，只要具备上网条件，就可以实现对医学图像的无失真显示和处理，以及教师指导功能，突破了时间和空间的限制，可作为学院内部交流平台，也可在广域网上使用，为未来远程教学的发展提供了一种新思路。

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[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]刘伟,谢晋东,王鹏程,等.基于Web技术的医学图像发布系统[J].中国医学物理学杂志,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]吴政光,榻浩纯,等. 基于PACS的交互式CR影像教学系统的创建与应用研究[J].中国CT和MRI杂志，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，罗志娟.基础医学教学方法的浅析与改革思考[J].医学教育探索，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

王晓敏,女,(1984- ),山东临沂人，现就职于天津医科大学医学影像学系，助教。

2009-11-15

①天津医科大学医学影像学系 天津 300203

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