社区医院DR设备远程拍片系统研究

唐颖，刘国庆

1.中国人民解放军第181医院 信息科，广西 桂林 541002；2.南方医科大学 生物医学工程学院，广东 广州510515

社区医院DR设备远程拍片系统研究

唐颖1，刘国庆2

1.中国人民解放军第181医院 信息科，广西 桂林 541002；2.南方医科大学 生物医学工程学院，广东 广州510515

0 前言

我国正在大力建设社区医疗服务体制，社区医院可为居民提供低价、就近、方便、快捷的医疗卫生服务，以分流常见病、轻微病病人，合理配置有限的医疗资源，解决居民看病难、看病贵的难题[1]。但是社区医院仍面临着门可罗雀的尴尬境地，缺钱、缺资源、缺信任、缺人才[2]。社区医院医生通常人数较少，而且一般是全科医生，要完成从检测到诊断等一系列工作，这就对医生的素质提出了较高的要求，但由于待遇及社会影响等各方面原因，素质高的医生不愿到社区医院工作，而在社区医院工作的医生很多都素质不足。

随着现代化医学影像技术的不断发展，数字X线摄影（DR）因其图像质量和工作效率高等优势已得到广泛普及。目前，不少社区医院也配置了DR设备，并且随着国家对社区医院投入的增加以及DR设备价格的降低，DR设备正逐渐成为社区医院的基本设备[3]。

由于一些社区医院医生对DR拍片操作不熟练，所得到的影像质量往往不高[4]。常见的解决方法是中心医院放射科派技师到社区医院拍片，但却会增加人力成本与时间开销，病人也不能得到及时诊治。如果社区医院接收病人后，中心医院放射科技师能远程控制其DR设备对病人进行拍片，社区医院只需护士或当班医生配合，就可以较好地解决上述问题，使社区医院真正起到分流的作用。

本研究开发了一套可远程控制DR设备的远程拍片系统，能使中心医院通过网络对社区医院的DR设备进行操作，完成对病人的拍片工作，并能自动将所得影像上传到中心医院放射科，供专科医生进行诊断。

1 设计过程

由于DR设备的控制主机上不能安装其他软件，以免影响控制软件的正常运行，因此只能通过研究外围设备实现对DR设备的远程控制。本研究开发了一个社区医院控制主机并将其接入网络；并开发了中心医院的控制系统软件，可通过网络接收社区医院控制主机发来的数字信息，如视频、音频等，并可发送中心医院的操作指令到社区医院控制主机，从而实现对社区医院DR设备的远程控制。

1.1 系统结构设计

系统结构框图，见图1。

图1 远程拍片系统结构框图

1.2 硬件开发设计

硬件开发的主要内容是社区医院控制主机，主要由主控模块、通信模块和功能模块组成，结构框图，见图2。

图2 社区医院控制主机结构框图

此控制主机可实现如下功能：① 远程获取DR设备电脑主机的控制权，即输入设备（键盘与鼠标）的操控权，在接收到中心医院控制系统发出的操作指令后，输入相关数据；② 远程获取DR设备电脑主机的输出VGA/DVI信息，即显示屏上的显示画面；③ 远程获取病人在DR设备上的身体姿态，即对病人的身体姿态进行远程监控；④ 可将远程操作的医生的声音指令下传到社区医院DR室，同时可将DR室里的声音信号传达给远程操作的医生，使社区医院当班医生或护士与远程操作的医生之间进行快捷的交流，以解决复杂病症、复杂角度的摆位问题和拍片模式选择问题等。

1.2.1 主控模块

主控模块用于实现对各通信接口及功能接口的控制与数据IO处理。综合考虑功能需求以及硬件成本，控制主机CPU采用三星ARM Cortex-A8芯片S5PV210，主频1 GHz，功耗低、速度快，可为要求苛刻、成本敏感的嵌入式应用提供可靠的高性能和灵活性，且其扩展丰富，成本也低[5]。

S5PV210芯片的接口丰富：支持100 M以太网卡；支持AC97、I2S接口以及两个独立的视频接口；支持MPEG-4/ MPEG-2、H.264/H.263、VC-1、DivX的视频编解码和JPEG硬件编解码，支持1024×768分辨率；支持14×8矩阵键盘接口、板载键盘以及RS232串口。

1.2.2 功能模块

功能模块包含视频处理模块、音频处理模块及键盘鼠标处理模块。

视频处理模块用于采集并数字化视频输入，采用基于Ti的多核多媒体处理器TMS320DM8168，能满足高清视频处理及应用需求；具有两路视频输入，一路为DR室监控视频，另一路为DR设备电脑的VGA信号。此模块可将视频模拟信号转换为数字信号，并实现H.264编码压缩，以利于网络传输。

音频处理模块用于采集并数字化音频信号输入，采用Cirrus Logic公司的CS5330A模/数芯片，可将音频模拟信号转换为数字信号，并压缩为MP3格式，以减小体积，便于传输。

键盘鼠标处理模块用于模拟输出键盘与鼠标的操作，采用UI023芯片，可与DR设备上原有的键盘鼠标共同实现DR设备的输入功能。

1.2.3 通信模块

通信模块包含USB通信模块与RJ-45通信模块。

USB通信模块用于实现主机模块与键盘鼠标处理模块的数据通信，采用CH372芯片。CH372芯片具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到中心控制器（MCU）的系统总线上。

RJ-45通信模块用于实现网络数据的传输，采用Realtek 8169芯片，可实现千兆网接入，遵循PCI2.2总线规范，兼容性好。

1.3 软件开发

1.3.1 中心控制软件

此软件在中心医院放射科运行，运行环境是Windows XP或Windows 7，用于接收并显示社区医院DR室里由系统主机发送的DR设备电脑主机显示图像，以及DR室病人监控影像，同时发送放射技师发出的键盘、鼠标操作指令；还可接收并播放社区医院DR室发来的声音信号，以及发送中心医院放射技师的声音信号。采用微软的Microsoft Visual Studio 2010软件进行开发，开发语言为C#。

1.3.2 DICOM图像接口系统

此接口用于接收社区医院DR设备所拍影像，并将其上传到中心医院的PACS。此接口基于DICOM3.0标准开发，可将社区医院的影像设备接入到中心医院的PACS，采用开源的DCMTK3.6.0开发包完成。此接口还可实现DICOM图像的JPEG2000无损压缩，大大减少图像文件的读取时间[6-8]。

1.3.3 诊断提醒即时通讯系统

基于此系统，当社区医院的DR影像上传到中心医院PACS后，放射科医生电脑上会收到提醒信息，提醒其及时进行诊断并书写影像报告。在影像报告发布后，社区医院相关医生也会收到提醒信息，提醒其及时查看报告，诊断病情。该即时通讯软件独立于PACS，在中心医院运行服务端，在社区医院运行客户端。基于微软的数据通信的应用程序开发接口Windows Communication Foundation（WCF）开发，支持HTTP、TCP、Named Pipe、MSMQ、Peer-To-Peer TCP等协议[9-10]。开发平台采用Visual Studio 2010，开发语言为C#。

2 结果

采用三星芯片S5PV210开发了嵌入式控制主机，并带有必备的输入输出接口，包括MIC输入口、网口、键盘输出口、鼠标输出口、DR设备控制电脑的VGA视频信号输入口、监控视频信号输入口、音频输出口等。其中，键盘鼠标口通过PS/2一拖二转接线接入DR设备控制电脑，实现与后者电脑键盘鼠标的共同操作。

在VS2010环境下，采用C#开发了中心医院的控制系统软件：在主界面上可以大、小两种画面同时显示DR设备画面及拍片室里的监控画面，两画面间可以相互切换，双击其中一个画面可以直接将其放大至全屏状态，便于操作者观看；当DR设备控制电脑画面为全屏显示时，会同步发送键盘鼠标的移动数据，此时可实时操控DR设备。

3 实验测试及实际应用效果

在100 M局域网内对系统各功能模块进行测试：将其接入两台电脑（CPU2.8 G，内存2 G，NVIDIA GeForce显卡，Windows XP操作系统），将摄像头、麦克风接入控制主机，控制主机上接出键盘鼠标控制线，与电脑的键盘鼠标并接，测试视频传输、音频通讯、键盘鼠标的远程操控性、DCIOM图像文件的压缩与上传等功能。测试结果表明，在局域网的网速有保证的条件下，视频同步实时性较好，声音没有延迟，各项操作均能及时正常完成。

目前已在顺德区北滘中心医院安装了该系统。该中心医院下设碧江分院、莘村分院等几个社区医院，其网络都直接接入到中心医院局域网，以解决网速和保密问题（网速为100 Mbps）。拍片完成后，系统可自动将DICOM影像上传到中心医院PACS，同时放射科当班医生的电脑会弹出窗口，提醒其及时查片并写报告；影像报告发布后，社区医院当班医生电脑会弹出窗口，提醒其及时查看报告。整个工作流程顺利完成，当两路视频信号同时传输时，画面仍流畅，没有出现卡顿现象；声音信号与键盘鼠标的远程操作实时性也很好；1幅DR影像文件大小约为15 M，进行JPEG2000无损压缩后大小约为6 M，压缩前社区医院到中心医院传输1幅影像至少需10 s，压缩后则不到5 s，大大节省了时间；基于此系统，社区医院当班医生或护士在中心医院放射科医师的指挥下，可迅速调整好病人的拍片体位，快速完成病人的拍片操作。

但由于影像拍摄与图像上传过程均需额外消耗一定时间，该系统仍不能满足对实时性要求高的病例的需求，但这通常属于紧急情况，病人或是被直接送到中心医院救治，或是在社区医院经简单处理后马上转到中心医院。一般来说，在社区医院治疗的病人并不需要快速得到放射诊断结论，所以该系统的应用基础还是比较好的。

4 结语

该系统的应用能使社区医院利用中心医院放射科高水平的影像诊断专家资源，既可解决基层社区医院的医学影像诊断专家缺乏的难题，又可使患者得到及时、准确的诊治；且基层医院无须进行大的投资，就能提高本地的医疗服务质量，扩大医疗业务，增加社会效益和经济效益；患者在社区医院就可进行疾病诊治，可节省看病时间与金钱开支。此外，该系统也为远程影像诊断提供了一条可行思路，具有良好的社会效益、经济价值和推广前景。

[1] 陈起坤,孙毅明,郭小聪．城市社区卫生服务和社区医疗的新审视-城市社区医疗及其就诊问题系列研究[J]．中国卫生事业管理,2012,29(10):738-739．

[2] 陈起坤,杨阳,何嘉敏,等．城市社区医疗及其就诊影响因素调查[J]．现代医院管理,2012,10(6):20-23．

[3] 杨得勤,杜彦涛,崔方胜．基于普通PC机组建PACS/RIS的构想及实现方法[J]．中国医疗设备,2013,28(5):47-48．

[4] 徐弋文．初探社区医院影像信息资源区域共享[J]．健康必读, 2013,1(1):226-228．

[5] 王茜．基于ARM的平板电脑硬件平台设计[J]．微型机与应用, 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,孙健永,谭斌,等．基于GPU的JPEG2000医学图像压缩方法研究[J]．中国数字医学,2013,8(2):83-86．

[8] 李玉峰,吴蔚,王恺,等．基于GPGPU的JPEG2000图像压缩方法[J]．电子器件,2013,36(2):163-168．

[9] 董袁泉．基于WCF和对等网络的即时通信软件的设计与开发[J]．微型机与应用,2013,32(22):4-6．

[10] 朱文．基于WCF与GIS的便携式网络视频服务发布与集成研究[J]．现代测绘,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 开发能远程控制数字X线摄影（DR）设备的远程拍片系统。方法 采用嵌入式技术开发控制主机，利用广域网将社区医院DR室的影像、声音信息等传输到中心医院，并将中心医院的控制指令下传到社区医院的DR设备。结果 应用结果表明，该系统实现了中心医院对社区医院DR设备的远程控制。结论 该系统能满足DR设备远程拍片的需求，有较大的社会应用价值。

社区医院；DR设备；远程控制；嵌入式技术

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：唐颖，副主任医师。

刘国庆，博士。

作者邮箱：lieut@163．com