数字病理信息系统的设计与实现

袁静，张华2，刘长兴

1.济南军区总医院 信息科，山东 济南250031；2.山东省医学科学院 基础医学研究所，山东 济南 250062

数字病理信息系统的设计与实现

袁静1，张华2，刘长兴1

1.济南军区总医院 信息科，山东 济南250031；2.山东省医学科学院 基础医学研究所，山东 济南 250062

本文主要介绍了数字病理系统的总体架构与工作流程，并对其中关键问题的解决方法进行了重点分析。数字病理信息系统通过图像的数字化采集，使病理资源数字化、网络化，实现了可视化数据的永久储存和不受时空限制的同步浏览处理。该系统与图片存档及通讯系统（PACS）、医院信息系统（HIS）的集成应用，也取得了良好的运行效果。

数字病理信息系统；数字化医院；病理系统；医院信息系统

0 前言

病理学研究疾病发生的原因、机理、患病时机体的形态变化与功能障碍以及疾病的转归结局，并联系临床表现，阐述疾病的本质，为疾病的诊断与防治提供理论基础。因此，病理诊断水平是一个医院技术水平的标志之一，病理科作为重要的辅诊科室成为数字化医院的主要组成部分[1]；另一方面，图像数字化以及存储技术的发展使得对病理科设备及信息系统进行集成成为可能。通过对病理科的工作流程进行优化与标准化，可大大地提高临床病理工作的效率，提升病理科乃至全院的总体管理水平[2-3]。

国内现有的病理信息系统都是功能单一的病理图文报告系统，一般只有患者的个人基本信息和送检医生的初步诊断信息，不能与现有医院信息系统（HIS）和图片存档及通信系统（PACS）的信息互联及资源共享，无法为病理诊断提供足够的辅助决策支持。针对这种情况，本研究开发了集患者基本信息、病程、检验结果、影像检查结果（X光、CT、MR等）、病理图像等于一身的数字化病理系统，使病理科医生在进行诊断的时候能够得到全面的信息支持，为病理学诊断、教学、科研工作提供定量化、精细化的技术平台。

1 系统总体架构与工作流程

系统设计重在突破现有病理信息系统的功能局限，实现大影像概念。病理影像工作站不仅能查看病理影像，而且可以查看CR、DR、CT、MR、超声等所有接入全院PACS的设备所产生的影像。以我院HIS数据库、PACS医学影像库为基础，建立各系统间的接口，以获取患者的病历资料。

将病理科现行的事务处理流程进行拆分与重组，建立病理工作流程模型，并实现与PACS和HIS的集成。系统总体架构与工作流程，见图1～2。

图1 总体架构图

图2 工作流程示意图

1.1 申请预约

通过申请预约工作站实现与HIS连接，从HIS数据库中得到患者的基本信息（姓名、年龄、性别）及相关检查和初步诊断信息等。

1.2 视频采集与病理影像处理

病理影像工作站通过数字切片扫描装置将传统的玻璃病理切片通过全自动显微镜或光学放大系统扫描采集得到高分辨数字图像，再应用计算机对得到的图像自动进行高精度多视野无缝隙拼接和处理，获得优质的可视化数据。本系统可与多种型号的胃镜、肠镜、宫腔镜、膀胱镜、耳鼻喉镜、支气管镜、胸腔镜、DSA、内窥镜、病理等设备相联接，支持非DICOM设备的影像和视频采集，并提供丰富的报告书写工具和报告模板。模板库可以修改和添加，报告书写支持所见即所得功能，并可定制图文报告。视频采集时针对不同的设备嵌入不同的功能模块，灵活适应医院各类设备。医师可以根据自己的习惯选择采集方式，以减少学习环节和操作难度。系统支持VHS、RGB和S端子等视频接口；支持最高达1K×1K视频和静态影像采集；支持黑白和彩色影像采集；支持脚踏开关设备。系统图像归档快速、安全，还提供错误检测及报告发布。

1.3 图像存储

图像存储服务器是连接医疗设备和临床医师之间的桥梁，是获取、存储（归档）和管理影像的工具。通过扩展病理标本图像的属性和采用图像分层处理的办法，实现DICOM存储标准，将影像文件长期保存在图像存储服务器中，为诊断和科研提供实时查询和调阅服务。

2 关键问题的解决

2.1 数据库规划

系统数据库使用与HIS一致的的Oracle9i数据库，便于实现数字化医院整体业务的集中、统一规划和整合。通过建立全院的数据中心，对数据和业务进行集中管理，实现大数据概念，使数据能统一发挥最大价值。Oracle9i高效率的负载均衡功能，使系统具有更灵活的可扩展性，能够容易地在已有系统中增加硬件设备，提高HIS的计算能力，以更低的成本为未来业务发展提供随时可扩展的发展空间，全面满足医院业务发展的高性能需求；即使是对于海量数据库，也能够确保极高的系统性能和用户访问效率，无须停机就能进行日常维护工作，全面支持24×7 h的业务模式。

2.2 存储库规划

影像存储库（服务器）是专门用于存储DICOM影像的专用存储设备，根据影像数据量估算预留合理的扩展空间，一般要求预留能够存储2年在线的影像。

2.3 与HIS和PACS的接口

采用开放式数据库连接（ODBC）方式，建立与医院HIS、PACS数据库的连接；运用联机分析处理（OLAP）技术从现有HIS中提取相应患者的病历资料。

2.4 与病理设备的接口

借助病理设备厂商的二次开发DLL库或通用视频采集卡进行病理图像捕捉，将视频设备所产生的影像转换成标准DICOM影像，并对数字化的视频信号进行后期编辑处理，如剪切画面、添加滤镱、字幕和音效、设置转场效果以及加入各种视频特效等。将编辑完成的视频信号转换成标准的DICOM或流媒体等格式、以数据文件的形式保存在影像存储服务器中，供医师调阅。

3 运行效果分析

通过图像的数字化采集使病理资源数字化、网络化，实现了可视化数据的永久储存和不受时空限制的同步浏览处理，特别是与PACS、HIS的集成应用，实现了大数据的概念，取得良好的运行效果，其优势主要体现在以下几方面。

3.1 提高了病理诊断金标准的含金量

患者的诊断报告通常需要在病理诊断这一阶段被最终确定。数字病理系统的应用使病理医师可方便地调阅所检查患者的各种信息（如门诊申请单、医嘱、X线诊断结果等）以辅助诊断。数字病理系统通过建立常规和疑难病例的可视化资源数据库，将各种病理病例的数字影像存储起来，并通过标准化分析和统计软件将病理切片影像分类，为典型病例的确诊提供数据分析与支持，增加了诊断的准确性，极大地方便了临床上重大病例诊断的远程会诊与咨询。开展联合诊断，这对于缺乏优秀病理医生的基层医疗机构尤为重要。

3.2 有利于病理医生培训

病理教师和学生可以通过计算机调取感兴趣的数字病理图像，在分屏或者是联网的显示器上共同观看，摆脱传统显微镜看片的局限。另外数字病理系统支持便携设备，如ipad、智能手机等。学生可以随时随地登录查看，享受原来在实验室才能进行的读片功能，大大提高了学习效率。

3.3 多玻片扫描集中读片

采用先进技术的数字病理扫描仪可达到高通量切片扫描，如日本滨松光子学株式会社系统可一次性全自动连续扫描210张切片，减少了病理医生等待玻片的时间，可实现集中读片诊断，大大提高了工作效率。

3.4 存储调阅方便节省储存空间

经数字扫描形成数字图像后就不再需要保存玻片，只需要将数据保存在硬盘中，节约存储空间。利用超大容量的数字病理切片库，保存珍贵的病理切片资料，解决了玻璃切片不易储存保管、易褪色、易损坏、易丢片掉片和切片检索困难等问题，并实现了同一张切片可在不同地点被不同人进行同步浏览。

4 发展方向

数字病理系统在病理学教学、临床诊断以及科研领域将会占据越来越重要的位置，但其深层应用还需要进一步的挖掘和完善[4-7]。首先，通过提高扫描图像的准确性，建立起更加科学完善的数字病理切片系统的可视化数据库，如果在扫描过程中出现污点、裂缝等与玻片实际情况不符合的现象对病理诊断是致命的，所得到的图像必须没有任何外在的因素干扰，能真实反应玻片是病理医生明确诊断的必要保证。其次，完善数据库的检索功能，以帮助用户从包含大量信息的病理资源中快速方便地找到目标数据。数字病理系统目前可按日期、特征、疾病、症状、解剖部位、图像类型等进行布尔检索；逐步实现基于数据库中各种图像内容的模式识别检索，使数字病理系统可视化数据库的检索功能更加完善并且人性化。

[1] 钮罗涌,汪觉民．医院病理信息系统与全院PACS信息交换设计[J]．医疗装备,2006,19(4):14-16．

[2] 陶瑜,邓宝琼,李润梅,等．病理信息管理系统的编码设计[J]．医学信息,2002,15(11):640-641．

[3] 李向红．病理信息系统在质量管理中的作用[J]．中国肿瘤, 2007,16(6):399-401．

[4] 叶美华,盛弘强,王怡栋,等．数字病理切片系统可视化数据应用简介[J]．中华病理学杂志,2012,41(1):66-68

[5] 李桂祥,陈蜀虎．病理信息系统的数据交换设计[J]．中国医疗设备,2010,25(9):33-36．

[6] 梁智星．病理信息系统的设计与实现[D]．兰州:兰州大学,2012．

[7] 顾宝潮．基于．Net平台的病理信息系统的设计与实现[D]．南京:南京理工大学,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

刘长兴，副主任技师。

作者邮箱：uanjing0520@163．com