TWI753361B - 用於醫療影像存取系統與輔助診斷的整合系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了可將醫學影像存檔與通信系統(Picture Archiving and Communication System，以下簡稱PACS)與電腦輔助診斷(Computer Aided Diagnosis，以下簡稱CAD)整合在一起的整合系統，讓使用者透過整合應用程式、遠距瀏覽閘道器或遠距瀏覽網頁提供的使用者介面來進行登入帳號、資料庫檢索/預覽/下載、影像處理、影像配置、輸入操作指令、執行同步/會議功能等，透過直覺與用戶友善的操作介面，可提升使用者對於PACS與CAD的使用意願。此外，整合系統結合了PACS與CAD系統的功能而可應用於癌症或腫瘤篩檢，以促進醫療診斷的進步並凸顯PACS與CAD系統的可能貢獻與潛在價值。

Description

用於醫療影像存取系統與輔助診斷的整合系統
本發明係指一種整合系統，尤指一種用於醫療影像存取系統與輔助診斷整合的整合系統。
醫學影像存檔與通信系統(Picture archiving and communication system，以下簡稱PACS)是一種專門用來儲存、取得、傳送與展示醫療影像的電腦或網路系統。PACS可以由多種醫學影像器材取得影像，例如：超音波影像(Ultrasound Image)、核磁共振造影(Magnetic Resonance Imaging，MRI)、正子斷層掃描(Positron Tomography，PT)、電腦斷層掃描(Computed Tomography，CT)、***攝影(Mammography，MG)數位放射攝影(Digital Radiography，DR)、電腦放射攝影(Computed Radiography，CR)與X光攝影(X-ray plain film，PF)。
PACS所使用的醫療數位影像傳輸協定(Digital Imaging and Communications in Medicine，以下簡稱DICOM)是一組通用的標準協定，專門用來處理、儲存、列印與傳輸醫療影像，其規範了DICOM格式檔案的定義及網路通訊協定。DICOM是以傳輸控制協定(Transmission Control Protocol，TCP)與網際網路協定(Internet Protocol，IP)(簡稱TCP/IP協定)為基礎來進行主機(例 如：伺服器)與多個終端機(例如：醫療儀器、工作站)之間的通訊。例如，兩個能接收DICOM檔案的工作站與醫療儀器可根據TCP/IP協定來交換DICOM檔案(其包含醫療影像與病患資料等)。
另一方面，電腦輔助診斷(Computer Aided Diagnosis，以下簡稱CAD)是用來協助醫師解釋醫學影像的系統，例如CAD所建立的人工智能(Artificial Intelligence)模型可進行AI影像辨識，以在醫學影像中標示出疑似腫瘤組織或是非典型細胞組織，以提供醫學專業人員進行診斷。
然而，由於PACS與CAD為獨立的兩套系統，因此使用者必須分別學會如何使用兩種系統的操作方式，如此導致使用者對於PACS與CAD的使用意願低落，白白浪費了PACS與CAD對於醫療診斷的可能貢獻與潛在價值。
因此，為了善用PACS與CAD的功能來促進醫療診斷的進步，實有必要提供一種可將PACS與CAD整合在一起的整合系統。
因此，本發明的主要目的即在於提供一種用於整合醫療影像存取系統與輔助診斷的整合系統，以促進醫療診斷的進步。
本發明揭露一種整合系統，用於整合醫學影像存檔與通信系統(Picture archiving and communication system，以下簡稱PACS)以及電腦輔助診斷(Computer Aided Diagnosis，以下簡稱CAD)，包含：一PACS資料庫，用來儲存一醫療數位影像傳輸協定(Digital Imaging and Communications in Medicine，以下 簡稱DICOM)影像、一病患資料及一網內使用者帳號；一CAD資料庫，用來儲存對應該DICOM影像的一CAD檔案以及一人工智能(Artificial Intelligence，以下簡AI)影像辨識模型參數；一整合介面，耦接於該CAD資料庫，用來根據一篩檢需求、該CAD檔案以及該AI影像辨識模型參數，執行一AI影像辨識模型，以產生對應該篩檢需求的一篩檢結果；一網內行動載具，用來執行一整合應用程式以提供一網內使用者介面給對應該網內使用者帳號的一網內使用者，該網內使用者透過該網內使用者介面來輸入一檢索條件、一服務需求以及該篩檢需求中的至少一者，且該整合應用程式根據該檢索條件產生該檢索參數；以及一PACS伺服器，耦接於該PACS資料庫、該整合介面並連線於該網內行動載具。該PACS伺服器用來傳送該篩檢需求給該整合介面，並將該整合介面產生的該篩檢結果回傳給該網內行動載具；根據該檢索參數，從該PACS資料庫讀取對應該檢索參數的該DICOM影像；以及根據該服務需求，從該PACS資料庫中儲存、取得、傳送與展示該DICOM影像、該病患資料及該網內使用者帳號中的至少一者。
1:整合系統
10:PACS伺服器
11:PACS資料庫
12:CAD資料庫
13:整合介面
14:網內行動載具
141:整合應用程式
15:網外行動載具
16:遠距瀏覽閘道器
17:遠距瀏覽網頁
18:區域網路
19:廣域網路
第1圖為本發明實施例一整合系統的示意圖。
第2圖為本發明實施例一整合系統的系統功能架構圖。
第1圖為本發明實施例一整合系統1的示意圖。整合系統1適用於醫學研究機構、醫療院所以及照護機構等，用來整合醫學影像存檔與通信系統(Picture Archiving and Communication System，以下簡稱PACS)與電腦輔助診斷(Computer Aided Diagnosis，以下簡稱CAD)，使得相關醫護人員可透過系統整合平台1來讀 取、儲存及傳送PACS架構下所使用的醫療數位影像傳輸協定(Digital Imaging and Communications in Medicine，以下簡稱DICOM)格式以及***攝影掛片協定(Mammography Hanging Protocol，以下簡稱MAMMO)格式的醫療影像，並將醫療影像進行格式轉檔，再將轉檔後的醫療影像輸入到CAD來進行相關醫療診斷行為。
如第1圖所示，整合系統1包含一PACS伺服器10、一PACS資料庫11、一CAD資料庫12、一整合介面13、至少一網內行動載具14、至少一網外行動載具15、一遠距瀏覽閘道器16以及一遠距瀏覽網頁17。PACS資料庫11耦接於PACS伺服器10，用來儲存PACS架構所使用的DICOM及MAMMO格式的醫療影像，其中PACS伺服器10可直接存取PACS資料庫11儲存的資料。CAD資料庫12耦接於整合介面13，用來儲存轉檔後的醫療影像，其中整合介面13可直接存取CAD資料庫12的資料，且PACS伺服器10可透過整合介面13來間接存取CAD資料庫12的資料。 PACS伺服器10可透過有線或無線通訊來連線到整合介面13、網內行動載具14、網外行動載具15、遠距瀏覽閘道器16以及遠距瀏覽網頁17。
於本實施例中，整合系統1是以客戶端/伺服器架構(Client-Server model)搭配一區域網路(Local Area Network，LAN)18以及一廣域網路(Wide Area Network，WAN)19架構來建置，其中網內行動載具14與網外行動載具15為客戶端，且PACS伺服器10可根據客戶端發出的服務來提供相對應的服務。網內行動載具14及網外行動載具15可以是一電子裝置(例如：平板電腦、智慧型手機、筆記型電腦、桌上型電腦等)，使用者(例如：醫師、護理師、照護員等相關醫療從業人員)可於電子裝置操作一整合應用程式141、遠距瀏覽匝道16或遠距瀏覽網頁17所提供的使用者介面(User Interface，UI)來發出服務需求給PACS伺服器 10。PACS伺服器10用來實現PACS系統可提供的服務(例如：儲存、取得、傳送與展示DICOM檔案物件，其中DICOM檔案物件包含醫療影像及病患資料)。
舉例來說，在網內行動載具14安裝有整合應用程式141的前提下，當網內行動載具14經由醫療院所內的區域網路18連線到PACS伺服器10時，可透過整合應用程式141提供的網內使用者介面來發出服務給PACS伺服器10。具體來說，網內使用者可透過整合應用程式141提供的網內使用者介面來輸入檢索條件，讓整合應用程式141根據檢索條件來判斷相關檢索參數，並將相關參數轉換為網路傳輸封包來傳送給PACS伺服器10；接著，PACS伺服器10可接收網路傳輸封包來讀取相關參數，並根據相關參數來進行運算，或是控制整合介面13來進行運算，以取得對應的運算結果(例如至少一張醫療影像以及有關的資料組合)；再者，PACS伺服器10可將運算結果進行壓縮並將之轉換為網路傳輸封包來回傳給網內行動載具14；最後，整合應用程式141可根據運算結果來控制網內行動載具14顯示至少一張醫療影像給網內使用者。於一實施例中，網路傳輸封包是根據傳輸控制協定(Transmission Control Protocol，TCP)與網際網路協定(Internet Protocol，IP)協定(簡稱TCP/IP協定)所產生。如此一來，所有加入醫療院所內的區域網路18的網內行動載具14，可統一透過整合應用程式141來使用整合系統1，以確保操作一致性；此外，封閉型的區域網路18也有助於降低醫療影像外洩的風險來維護病患隱私。
另一方面，在網外行動載具15沒有安裝整合應用程式141的前提下，當網外行動載具15經由廣域網路19連線到區域網路18時，可透過遠距瀏覽閘道器16或遠距瀏覽網頁17提供的網外使用者介面來發出服務給PACS伺服器10。具體來說，以遠距瀏覽網頁17為例，使用者可透過遠距瀏覽網頁17提供的網外使用者 介面來輸入檢索條件，讓遠距瀏覽網頁17根據檢索條件來判斷相關參數，並將相關參數轉換為網路傳輸封包來傳送給PACS伺服器10；接著，PACS伺服器10可接收網路傳輸封包來讀取相關參數，並根據相關參數來進行運算，或是控制整合介面13來進行運算，來取得相對應的運算結果(例如至少一張醫療影像)；再者，PACS伺服器10可將運算結果進行壓縮並將之轉換為網路傳輸封包來回傳給網外行動載具15；最後，遠距瀏覽網頁17可根據運算結果來控制網外行動載具15顯示至少一張醫療影像給使用者。如此一來，由於網外行動載具15可透過遠距瀏覽閘道器16或遠距瀏覽網頁17來連線到區域網路18，因此整合系統1的服務不侷限於網內行動載具14，讓網外使用者可進行遠端醫療影像檢視與檢索，以實現遠端醫療診斷。
值得注意的是，整合系統1可進行多種操作功能，包含用於單一使用者的資料庫檢索、預覽、下載、影像處理及影像配置功能，以及用於多位使用者的同步功能與會議功能，但不限於此。於一實施例中，影像處理功能包含旋轉、鏡像翻轉、螢幕截圖、連續播放多張影像、暫停播放影像、查看前一張影像、查看下一張影像、自動判讀環境光源與顯示灰階校正等操作，但不限於此。 其中，自動判讀環境光源與顯示灰階校正操作的目的是為了讓行動載具所顯示的DICOM醫療影像可符合DICOM灰階曲線，以取得美國食品藥物管理局(Food and Drug Administration，FDA)之DICOM顯示器認證，並且取得DICOM顯示器認證的行動載具也有助於提升醫療影像診斷的準確性。於一實施例中，影像處理功能是根據ActiveX ControlTM及DirectXTM等技術來提升影像處理的效能，使行動載具能更加平順地顯示高畫質的靜態或動態影像。
於一實施例中，影像配置功能包含設定同時顯示多張影像、設定同 時顯示多張影像的平面配置、測量影像中的興趣區(Region of Interest，ROI)的長度以及使用掛片模式來查看MAMMO格式的醫療影像，但不限於此。進一步地，使用同步功能與會議功能的每一個使用者也可使用資料庫檢索、預覽、下載、影像處理及影像配置等功能。
於一實施例中，使用同步功能時，當某一個行動載具(其可以是網內行動載具14或網外行動載具15)要求與另一個行動載具進行影像同步時，整合應用程式141、遠距瀏覽閘道器16或遠距瀏覽網頁17可傳送含有同步請求的網路傳輸封包給PACS伺服器10；PACS伺服器10根據同步請求對應的同步載具名稱(例如：應用實體名稱(Application Entity Title，AET))傳送給另一個行動載具；PACS伺服器10在取得另一個行動載具的同步確認的情況下，可傳送相同的網路傳輸封包(例如相同的醫療影像及病患資料)給兩個行動載具來實現同步顯示。 於一實施例中，網內或往外使用者可設定其中一個行動載具具有主持(Host)身分，並設定另一個行動載具具有來賓(Guest)身分。
具體來說，DICOM標準制定了C-ECHO服務，又稱驗證服務(即Verification)，用來驗證欲傳送DICOM檔案兩端的裝置是否能夠通暢地進行交流。舉例來說，當PACS伺服器10欲傳送檔案給某一個行動載具時，PACS伺服器10會先發送C-ECHO訊息給欲傳送檔案的行動載具來測試其是否已成功連線，若成功連線設置則記錄確認連線的相關參數並進行檔案傳送。若其它行動載具欲連線到PACS伺服器10時，則其它行動載具將其應用實體名稱(Application Entity Title，AET)、連接埠(Port)序號、網際網路位址(IP Address)等資訊傳送給PACS伺服器10，然後PACS伺服器10根據應用實體名稱、連接埠序號及網際網路位址來發送C-ECHO給該行動載具，在確認成功連線後即可進行檔案傳送。此外， DICOM標準也制定了C-STORE服務，又稱存儲服務，用來將DICOM檔案儲存到PACS中(例如，PACS資料庫11)。當行動載具或醫療影像設備成功連線到PACS伺服器10時，行動載具或醫療影像設備可傳送存儲請求(C-STORE request)給PACS伺服器10，PACS伺服器10根據存儲請求來將DICOM檔案儲存在PACS資料庫11，並回傳存儲回應(C-STORE response)給行動載具或醫療影像設備。或者，PACS伺服器10可使用查詢/檢索(Query/Retrieve)服務，從行動載具或醫療影像設備來撈取DICOM檔案或其他資料。
於一實施例中，使用會議功能時，當某一個行動載具(其可以是網內行動載具14或網外行動載具15)要求與另一個行動載具進行會議時，整合應用程式141、遠距瀏覽閘道器16或遠距瀏覽網頁17可傳送含有會議請求對應的會議載具名稱(例如：應用實體名稱)的網路傳輸封包給PACS伺服器10；PACS伺服器10據此將會議請求傳送給另一個行動載具；PACS伺服器10在取得另一個行動載具的會議確認的情況下，可傳送相同的醫療影像、病患資料與操作指令給兩個行動載具來實現同步顯示。例如，當具有主持(Host)身分的行動載具進行影像處理(例如：手動繪圖、放大或縮小影像和調整視窗位置等)操作時，PACS伺服器10可將影像處理功能對應的操作指令傳送給具有來賓(Guest)身分的行動載具，讓具有主持與來賓身分的行動載具可顯示相同的畫面。
於一實施例中，整合介面13可包含一人工智能(Artificial Intelligence，以下簡AI)影像辨識模型，用來實現電腦輔助診斷(CAD)。由於AI影像辨識模型所支援的影像格式可能是非PACS所使用的DICOM及MAMMO影像格式，因此整合介面13需先將DICOM及MAMMO影像轉換為一AI影像(AI影像的格式例如是聯合影像專家小組(Joint Photographic Experts Group，JPG)格式或可攜式網路圖 形(Portable Network Graphics，PNG)格式)，才可進行AI影像辨識。因此，在整合PACS與CAD的情況下，整合系統1可應用於癌症或腫瘤篩檢需求；舉例來說，當使用者發出癌症或腫瘤篩檢需求時，PACS伺服器10可從PACS資料庫11讀取多張DICOM醫療影像(包含有疑似與確診為惡性腫瘤與良性腫瘤組織的醫療影像)以及欲判讀的DICOM醫療影像給整合介面13；整合介面13將收到的多張DICOM醫療影像轉檔為JPG或PNG影像並將之儲存在CAD資料庫12；整合介面13將儲存的JPG或PNG影像輸入到AI影像辨識模型，以產生篩檢結果給PACS伺服器10。篩檢結果例如是在醫療影像中標示出興趣區域以及興趣區域的尺寸等資訊(例如：標示出疑似為腫瘤組織的區域及對應尺寸)。如此一來，PACS伺服器10可將疑似為腫瘤組織的興趣區域及對應尺寸回傳給行動載具以供醫師進行診斷。
關於整合系統1的系統功能架構可歸納為第2圖，如第2圖所示，PACS伺服器10的功能至少包含：管理使用者帳號、設定通訊狀態、設定PACS資料庫、設定影像壓縮與傳送以及校正資料；PACS資料庫的功能至少包含：儲存DICOM檔案、病患及使用者帳號；整合介面13的功能至少包含：檔案格式轉換、系統介面轉換、存取轉檔後的影像、執行AI影像辨識模型、打包DICOM檔案物件以及儲存CAD檔案；CAD資料庫12的功能至少包含：儲存轉檔後的JPG/PNG影像檔案以及AI影像辨識模型參數；整合應用程式141、遠距瀏覽閘道器16或遠距瀏覽網頁17的功能至少包含：提供使用者介面來登入帳號、資料庫檢索/預覽/下載、影像處理(包含旋轉、鏡像翻轉、螢幕截圖、連續播放多張影像、暫停播放影像、查看前一張影像、查看下一張影像、自動判讀環境光源與顯示灰階校正、手動繪圖、放大或縮小影像以及調整視窗位置)、影像配置(包含設定同時顯示多張影像、設定同時顯示多張影像的平面配置、測量影像中的興趣區的長度以及使用掛片模式來檢視醫療影像)、輸入操作指令、執行同步/會議功 能。但不限於此，本領域具通常知識者可根據實際應用需求來擴增整合系統1的附加功能。
綜上所述，本發明提供了可將PACS與CAD整合在一起的整合系統1，讓使用者透過整合應用程式141、遠距瀏覽閘道器16或遠距瀏覽網頁17提供的使用者介面來進行登入帳號、資料庫檢索/預覽/下載、影像處理、影像配置、輸入操作指令、執行同步/會議功能等，透過直覺與用戶友善的操作介面，可提升使用者對於PACS與CAD的使用意願。此外，整合系統1結合了PACS與CAD系統的功能而可應用於癌症或腫瘤篩檢，以促進醫療診斷的進步並凸顯PACS與CAD的可能貢獻與潛在價值。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1:整合系統
10:PACS伺服器
11:PACS資料庫
12:CAD資料庫
13:整合介面
14:網內行動載具
141:整合應用程式
15:網外行動載具
16:遠距瀏覽閘道器
17:遠距瀏覽網頁
18:區域網路
19:廣域網路

Claims (8)

  1. 一種整合系統，用於整合醫學影像存檔與通信系統(Picture archiving and communication system，以下簡稱PACS)以及電腦輔助診斷(Computer Aided Diagnosis，以下簡稱CAD)，包含：一PACS資料庫，用來儲存一醫療數位影像傳輸協定(Digital Imaging and Communications in Medicine，以下簡稱DICOM)影像、一病患資料及一網內使用者帳號；一CAD資料庫，用來儲存對應該DICOM影像的一CAD檔案以及一人工智能(Artificial Intelligence，以下簡AI)影像辨識模型參數；一整合介面，耦接於該CAD資料庫，用來根據一篩檢需求、該CAD檔案以及該AI影像辨識模型參數，執行一AI影像辨識模型，以產生對應該篩檢需求的一篩檢結果；一網內行動載具，用來執行一整合應用程式以提供一網內使用者介面給對應該網內使用者帳號的一網內使用者，該網內使用者透過該網內使用者介面來輸入一檢索條件、一服務需求以及該篩檢需求中的至少一者，且該整合應用程式根據該檢索條件產生該檢索參數，其中該服務需求包含一同步請求或一會議請求；以及一PACS伺服器，耦接於該PACS資料庫、該整合介面並連線於該網內行動載具，用來：傳送該篩檢需求給該整合介面，並將該整合介面產生的該篩檢結果回傳給該網內行動載具；根據該檢索參數，從該PACS資料庫讀取對應該檢索參數的該DICOM影像；以及根據該服務需求，從該PACS資料庫中儲存、取得、傳送與展示該DICOM 影像、該病患資料及該網內使用者帳號中的至少一者其中，當該整合系統的一第一行動載具透過該整合應用程式、一遠距瀏覽閘道器或一遠距瀏覽網頁發出該同步請求或該會議請求給該PACS伺服器時：該PACS伺服器將該同步請求對應的一同步載具名稱或該會議請求對應的一會議載具名稱傳送給一第二行動載具；以及在該PACS伺服器取得該第二行動載具的一同步確認或一會議確認的情況下，該PACS伺服器傳送相同的網路傳輸封包給該第一行動載具以及該第二行動載具。
  2. 如請求項1所述的整合系統，其中該網內行動載具透過一區域網路連線到該PACS伺服器，該PACS伺服器用來根據傳輸控制協定(Transmission Control Protocol，TCP)與網際網路協定(Internet Protocol，IP)協定(以下簡稱TCP/IP協定)，接收並傳送該篩檢需求、該篩檢結果、該服務需求、該DICOM影像、該病患資料及該網內使用者帳號對應的網路傳輸封包。
  3. 如請求項1所述的整合系統，其中該PACS資料庫用來儲存一網外使用者帳號，且該整合系統另包含：一網外行動載具，連線於該PACS伺服器，用來透過一遠距瀏覽閘道器或一遠距瀏覽網頁提供的一網外使用者介面給對應該網外使用者帳號的一網外使用者，該網外使用者透過該網外使用者介面來輸入該檢索條件、該服務需求以及該篩檢需求中的至少一者，且該遠距瀏覽閘道器或該遠距瀏覽網頁根據該檢索條件產生該檢索參數給該PACS伺服器。
  4. 如請求項3所述的整合系統，其中該網外行動載具透過一廣域網路連線到該PACS伺服器，該PACS伺服器用來根據該TCP/IP協定，接收並傳送該篩檢需求、該篩檢結果、該服務需求、該DICOM影像、該病患資料及該網外使用者帳號對應的網路傳輸封包。
  5. 如請求項1所述的整合系統，其中該服務需求另包含：資料庫檢索、預覽DICOM檔案、下載DICOM檔案、影像處理功能及影像配置功能；該影像處理功能包含：旋轉、鏡像翻轉、螢幕截圖、連續播放多張影像、暫停播放影像、查看前一張影像、查看下一張影像、自動判讀環境光源與顯示灰階校正等操作；以及該影像配置功能包含：設定同時顯示多張影像、設定同時顯示多張影像的平面配置、測量影像中的興趣區的長度以及使用掛片模式查看影像。
  6. 如請求項1所述的整合系統，其中在該PACS伺服器取得該第二行動載具的該同步確認的情況下，當該第一行動載具執行該影像處理功能時，該PACS伺服器將該影像處理功能對應的一操作指令傳送給該第二行動載具。
  7. 如請求項1所述的整合系統，其中該影像處理功能另包含手動繪圖、放大或縮小影像以及調整視窗位置等操作，當該第一行動載具執行該影像處理功能時，該PACS伺服器將該影像處理功能對應的一操作指令傳送給該第二行動載具。
  8. 如請求項1所述的整合系統，其中該整合介面用來：從該PACS伺服器接收對應該篩檢需求的該DICOM影像；將該DICOM影像轉換為一AI影像並將該AI影像儲存到該CAD資料庫，其中該AI影像的格式包含聯合影像專家小組(Joint Photographic Experts Group，JPG)格式或可攜式網路圖形(Portable Network Graphics，PNG)格式；將該AI影像輸入到該AI影像辨識模型，以產生對應該篩檢需求的該篩檢結果給該PACS伺服器，其中該篩檢結果包含在該DICOM影像中標示出一興趣區域以及該興趣區域的尺寸的資訊；以及輸出標示出該興趣區域以及該興趣區域的尺寸的該資訊的該DICOM影像至該PACS伺服器。
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