医学图像数据库及其在重离子治癌治疗计划软件系统中的应用

2022-09-12

随着医学成像技术和计算机技术的不断提高, 医学图像在临床诊断、科学教研中发挥着越来越重要的作用。而医学图像数据管理的研制任务就是要提供管理医学图像图形的科学模型和交互处理的方法, 利用现代医学设备的数字化信息, 抓住对大量医学图像数据进行管理的核心问题, 进行医学图像存储、查询和管理的相关技术研究, 建立一个集成图像处理与管理的医学图像信息系统。

1 医学图像数据管理及开发平台

医学图像数据管理是医学图像存档和通信系统 (Picture Archiving and Commu nication System, PACS[1]) 的一个关键部分即图像的存档和管理部分, 主要用来存储和管理医学成像设备产生的各种DICOM格式的数字图像。

本文从可视化角度出发, 在Windows XP操作平台下, 以放疗系统为背景, 利用VC++6.0开发平台、VTK[2] (Visualization Tool Kit) 工具包和Microsoft SQL Server2000开发工具对Dicom标准、CT图像的识别以及放射治疗数据管理系统等内容进行了深入研究。

2 医学图像数据库[3]的建模

在重离子放疗计划系统中, 我们根据医学图像的特点, 提出采用“对象关系数据库[4]+面向对象编程”的面向对象的数据库管理系统作为本文的医学图像数据管理的系统原型。此种数据库管理是将影像数据存储在二进制变长字段中, 然后应用程序通过数据访问接口来访问数据库中的影像数据, 同时影像数据的元数据信息也存放在关系数据库的表中, 二者可以进行无缝管理。它具有以下一些优点: (1) 所有数据集中存储, 数据安全, 易于共享;不通过数据库驱动接口不可能访问影像信息, 有利于数据的一致性和完整性, 数据不会意外地被随意移动、修改和删除。 (2) 支持事务处理和并发控制, 有利于多用户的访问与共享。 (3) 由于关系数据库管理系统具有良好的数据共享机制, 可以使影像数据得到充分的共享。 (4) 可以方便地将影像数据和元数据集成到一起, 进行交互式的查询。 (5) 可以方便地管理多数据源和多时态的数据。它直接在对象关系数据库上添加面向对象的接口, 形成对象至对象关系转换器, 将顶层的面向对象模式转换为对象关系存贮模式, 然后存入对象关系数据库。目前大多数面向对象数据库都采用这种模式, 它的特点是底层的对象关系存贮模型对用户是可见的, 用户可以利用面向对象的程序语言对数据进行操作。

3 医学图像数据库在重离子治癌治疗计划软件系统中的实现

在重离子放射治疗系统中, 主要是针对医学图像进行处理, 医学图像的数量多、本身所包含的信息量大且数据类型复杂, 因而在数据库管理系统中, 对数据的输入输出、数据的归类、筛选和存储等相关操作的性能好坏, 将极大影响放射治疗系统的综合性能。

3.1 数据及操作控制

项目中主要针对医学DICOM格式图像进行研究和讨论。

运行系统和执行业务操作过程请参考图1。

其中登录模块可以使系统集中建立起数据和操作两方面的权限控制。

3.2 数据管理模块

目前应用ADO数据库访问技术结合VTK实现了医学图像数据的读取、显示、存储以及图像的放大、缩小和窗宽窗位的调整, 并且能同时提供图像和数据库表 (图表内容保持一致) , 可以动态显示多张Dicom图片并能将其信息添加至数据库中, 还能提取出Dicom图片当中的相关信息为二维分割和三维重建作准备。

4 结语

本文提出了一种“对象关系数据库+面向对象编程”的面向对象的数据库管理系统, 同时应用ADO数据库访问技术结合VT K建立了一个整合了医学图像数据的读取、显示和存储等功能的数据库管理系统, 使医生能够更有效的共享和利用这些放疗信息。该数据库还支持多个事务同时访问数据库时对资源的开发要求, 支持系统在出现故障时的事务恢复, 保证数据的一致性。同时利用Visual C++的强大功能制作了一个界面友好的、更容易为广大用户所接受的数据库管理系统, 从而有效地提高了数据库的实用价值。

摘要：本文采用SQL (结构式查询语言) 、面向对象模型和多媒体数据库等技术, 提出了一种“对象关系数据库+面向对象编程”的面向对象的数据库管理系统, 实现了现实世界到模型世界, 再到机器世界的数据转化过程, 为高效的基于可视化的重离子放射治疗系统创建了一套行之有效的数据管理系统。

关键词：医学图像数据库,DICOM对象关系数据库,面向对象编程