基于WADO的医学影像浏览系统研究与设计

梁炳进，郭文明，林国雄，蔡荣杰

1.广东食品药品职业学院 软件学院，广东 广州 510520；2.南方医科大学网络中心，广东 广州 510515；3.易联众信息技术股份有限公司，福建 厦门 361008

基于WADO的医学影像浏览系统研究与设计

梁炳进1,2，郭文明2，林国雄3，蔡荣杰2

1.广东食品药品职业学院 软件学院，广东 广州 510520；2.南方医科大学网络中心，广东 广州 510515；3.易联众信息技术股份有限公司，福建 厦门 361008

目的解决目前区域医疗、远程会诊和移动医疗等对Web下访问医学影像的需求问题。方法采用WADO技术（用于医学图像的传输和显示的技术）和URI（资源标志符）技术实现B/S架构的医学影像浏览系统。该系统基于DICOM标准，浏览器端通过HTTP方式请求要查看的医学影像，Web服务器端通过公共网关接口（CGI）技术实现医学影像处理并返回JPEG格式影像，客户端浏览器收到影像后进行显示。结果 通过在Windows的IE、Firefox、Google Chrome、Apple Safari等主流浏览器上进行测试，系统均可以顺利运行。结论 该系统与操作系统、浏览器版本无关，是跨操作系统、跨浏览器的医学影像浏览系统。

医学影像浏览系统；WADO技术；PACS；B/S架构；DICOM标准

0 前言

近年来，随着网络技术及医学信息技术的发展，越来越多的医院都建立了影像归档和通信系统（PACS）。PACS一般采用C/S架构，由专用的医学影像浏览软件把医疗医学数字图像通讯标准（DICOM）[1]影像下载到本地后再进行阅片等操作。随着网络技术快速发展，区域医疗[2]、远程会诊和移动医疗等对在Web下访问医学影像的需求越来越强烈，且异构的PACS间影像的调阅也越来越频繁[3]，传统C/S架构的PACS阅片工作站面临挑战，使很多厂家都在研究B/S架构下的阅片技术。目前对于Web方式访问医学影像一般是通过编写ActiveX控件内嵌到IE浏览器来解决影像调阅问题，但也存在很多问题，如控件的安装、更新、管理维护等问题。另外，ActiveX控件只能在IE浏览器应用，在移动平板、手机等设备无法应用。因此，我们研究用于医学图像的传输和显示（WADO）技术[4-5]，并利用Web前端技术实现跨浏览器、跨操作系统的医学影像阅片系统。

1 基于WADO的影像浏览系统

1.1 WADO原理简介

美国电气制造商协会（NEMA）和国际化标准组织（ISO）引入了WADO技术，为医学影像在Web中传输、交互与显示等提供了切实可行的技术方案。WADO技术规范定义了PACS、医院信息系统（HIS）、电子病历系统（EMR）等客户端，在DICOM服务器中获取影像数据的方法及相关的技术规范。WADO标准在DICOM标准2004版本第18章定义，在最新的DICOM标准2014版本中不断完善；同时在ISO国际标准ISO/WD1.14中也有定义。WADO已作为DICOM服务器与HIS、EMR等信息系统之间互通信息的标准接口的重要内容。WADO的数据通讯模型，见图1。

图1 WADO数据通讯模型

DICOM持久性对象，指的是单帧影像、多帧视频影像、文本对象及其他对象，DICOM标准2014版本主要定义了WADO-URI获取图像方式。本研究主要通过WADO-URI request方式获取影像，服务器端通过公共网关接口（Common Gateway Interface，CGI）程序方式，把DICOM影像影像转换后返回给客户端并显示影像。

1.2 WADO-URI介绍

我们设计的B/S架构阅片工作站，通过浏览器发起请求，并在浏览器端显示病人的检查影像，系统使用WADO-URI方式调阅影像。通用资源标识符（Uniform Resource Identifier，URI）在IETF RFC2396中有明确定义[6-7]，其语法如下：

＜scheme＞∶//＜authority＞＜path＞？＜query＞

query组件在URI请求中通过HTTP Get方法提出申请请求，具体语法在IETF RFC2396中同样有详细定义。

HTTP Get方法的请求和返回消息在IETF RFC2616等规范里面也有详细定义。WADO-URI通过不同的参数设置可以取回不同显示效果的影像：① contentType指定取回不同格式影像，可以是DICOM/JPEG/GIF/JP2等不同格式；② rows，columns指定影像的显示尺寸；③ region指定影像显示的区域；④ windowCenter，windowWidth指定影像显示的窗宽窗位；⑤ Annotation指定影像显示的注释信息；⑥ frameNumber指定动态影像的要显示的帧数；⑦imageQuality指定影像的压缩质量。

1.3 CGI原理介绍

本系统中，我们利用C++开发兼容WADO标准的CGI部署到Web服务器上。CGI是互联网交互技术中最重要的技术之一，由于其自身特点，在经历了十多年的发展仍受开发者青睐。CGI技术是外部CGI程序与Web服务器之间的接口标准，是两者之间传递信息的规范，其允许在Web服务器中执行外部CGI程序，并将它们的输出发送给Web浏览器并呈现[8-9]。CGI是用户和Web服务器进行交互的最基本的手段之一[10-11]。CGI程序处理步骤如下：① 用户通过浏览器把请求发送到Web服务器；② Web服务器接收用户请求后运行相应的CGI程序，并把请求交给CGI程序处理；③ CGI程序处理收到的请求，处理完成后把处理结果传送回Web服务器；④ Web服务器再把结果返回到客户端浏览器并呈现给用户。

2 软件系统架构介绍

基于WADO的医学影像浏览软件系统架构，见图2。系统软件在客户端浏览器运行，并兼容IE、FireFox、Google Chrome、Apple Safari等主流浏览器。用户在客户端浏览器上进行操作，浏览器发送相应的Ajax[12]请求到Web服务器，Web服务器收到请求后交给相应的CGI程序执行，随后返回要显示的影像。

图2 软件系统架构示意图

2.1 系统主要文件及功能

（1）WebImageViewer.htm文件，是系统展现的主要界面文件，部署在Web服务器，在浏览器中展现，包含相应的Javascript、CSS等文件。

（2）Query.cgi文件，主要负责查询数据库，获取影像列表和缩略图列表等信息，部署在Web服务器，由Javascript通过AJAX方式调用。

（3）WADO.cgi文件，负责获取PACS系统图像，并把图像转换为相应的格式返回，如JPEG、DICOM、AVI等，部署在Web服务器，由Html脚本的Img标签的src属性调用。在区域影像平台下，该服务可以由区域医学平台的WADO-URI服务提供。

2.2 医学影像浏览流程

（1）Web影像浏览系统通过区域影像平台或者院内临床系统调用，调用方式是HTTP Get方式；调用时需发送要显示检查的影像信息（如检查号等）。

（2）Web影像浏览系统被调用后，进行界面初始化，通过Javascript进行界面的动态调整，界面可以显示1×1、2×2、3×3等比例的效果诊断影像。

（3）Web影像浏览系统发送一系列的HTTP Get消息到WADO-URI，获取序列首张影像的JPEG影像。

（4）当点击缩略图时，系统左边区域显示检查诊断图像（JPEG图像），并按照列表中对应的每张图像信息发送请求到Web服务器，Web服务器把相关参数传送给WADO.cgi程序，获取影像的JPEG格式缩略图。

详细HTTP请求GET方法的描述，见图3。

图3 WADO请求串详解示意图

WADO.cgi程序收到HTTP Get请求后，解析请求串是否满足WADO-URI规范；分析URI的studyUID、seriesUID、objectUID等参数信息，从PACS服务器获取DICOM影像；成功获取DICOM影像后，WADO.cgi程序判断contentType 、imageQuality、windowCenter、windowWidth等参数，把DICOM影像转换为JPEG等格式影像，并回传给客户端浏览器进行显示，处理流程见图4。

图4 CGI程序处理流程图

（5）在诊断影像显示区域，医生可以按下鼠标左键上下或左右移动，当抬起鼠标后，系统将进行鼠标轨迹运算并发送新的窗宽、窗位参数，显示新的影像。如果是在移动终端，医生可以通过手指滑动实现窗宽、窗位调整。

3 系统应用情况

该医学影像浏览系统在Windows操作系统的IE、Firefox、Google Chrome、Apple Safari等主流浏览器上进行测试，并在Android、Linux、IOS等操作系统下的Firefox、Google Chrome等浏览器上进行测试，系统都可以顺利运行。其中，系统在Windows XP系统显示的效果图，见图5（a），浏览器为FireFox；系统在三星GALAXY S5手机的显示效果图，见图5（b），浏览器为系统内置的Chrome浏览器；系统在苹果iPhone 4S手机的显示效果图，见图5（c），浏览器为系统内置的Safari浏览器；在其他系统及浏览器显示的效果类似。

图5 医学影像浏览系统在不同操作系统显示效果图

该系统在中山大学附属第三医院、广州市妇女儿童医疗中心等医院进行使用，应用场景为移动平板、手机端PACS影像阅片。系统结合院内PACS临床系统使用，方便医生查阅临床病人影像检查。

4 结论

随着网络技术快速发展，区域医疗、远程会诊和移动医疗等对Web下访问医学影像越来越普及，研究Web下医学影像的图像调阅技术适合医学信息技术发展的需要，而WADO方式对医学影像的调阅正是网络技术发展而制定的标准。与传统调阅图像相比，本研究方案具有以下优点：

（1）基于浏览器的客户端技术，允许在Windows、Linux、IOS、Android等系统兼容使用，与操作系统无关。系统开发一次兼容多个平台，减少代码重构的时间，增加系统的利用率。

（2）WADO技术的影像调阅，基于DICOM标准的影像调阅技术，有利于增加不同PACS厂家系统兼容性。

（3）显示图像为JPEG图像，可以在院内PACS及区域影像平台使用[13]。图像转换为JPEG返回客户端，大大减少影像加载的时间，同时传回的非DICOM图像，对影像数据的安全有很好的保证。

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Study and Design of a Medical Image Viewing System Based on WADO

LIANG Bing-jin1,2, GUO Wen-ming2, LIN Guo-xiong3, CAI Rong-jie2
1.School of Software, Guangdong Food and Drug Vocational College, Guangzhou Guangdong 510520, China；2.Network Center, Southern Medical University, Guangzhou Guangdong 510515, China；3.YLZ Information Technology Co., Ltd, Xiamen Fujian 361008, China

Objective To cope with the regional medical, remote consultation and mobile medical problems in Web access to medical images.Methods With adoption of WADO-URI（Web Access to DICOM Objects- Uniform Resource Identifier）technology, a medical image viewing system was constructed based on the B/S（Browser/Server）architecture.In line with the DICOM（Digital Imaging and Communications in Medicine）standard, the request of viewing medical images was sent out by the client browser via HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）.Then, the Web server realized the medical image processing through CGI（Common Gateway Interface）technology and returned with the JPEG format images.The images would be displayed after receipt.Results According to the test results, the system had proven its successful operation in Windows IE, FireFox, Google Chrome, Apple Safari and other mainstream browsers.Conclusion Being independent with the operating system and browser version, the system was a medical image viewing system across multiple operating systems and browsers.Key words：medical image viewing system；web access to DICOM objects；picture archiving and communication systems；browser/server architecture； digital imaging and communications in medicine standards

TP393.092

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.07.027

1674-1633（2015）07-0085-04

2014-12-02

修回日期：2015-02-06

广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目（2012A010701013）；广州市产学研项目（2012Y5-00002）；广州市科技攻关项目（2013J4300072）。

本文作者：梁炳进，高级工程师，在读硕士研究生。

郭文明，教授，硕士研究生导师。

通讯作者邮箱：632740278@qq.com