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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:羅文斌
研究生(外文):Wen-Pin Lo
論文名稱:醫學影像資訊系統在眼科醫學上的應用
論文名稱(外文):A PACS Applied in Ophthalmology
指導教授:婁世亮
指導教授(外文):Shyh-Liang Lou
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:醫學工程研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:影像歸檔/傳輸系統醫學數位影像與通訊標準眼科影像
外文關鍵詞:Ophthalmic imagePACSDICOM
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中文摘要
影像歸檔/傳輸系統(Picture Archiving and Communication System, PACS)在世界各國已相當普遍地運用在日常醫療運作上。然而,環顧現今已建構PACS系統的醫院,鮮少包含眼科部門。根據我們文獻及網路搜尋的結果,至今唯一提供眼科(Ophthalmology) PACS的廠商僅僅只有美國眼科影像系統公司(Ophthalmic Imaging Systems, OIS),該公司的眼科 PACS還是與艾克發(AGFA)公司共同研發而成的。眼科 PACS的少有,其原因大致有二:一則是因為醫院使用數位化眼科造影儀器並不廣泛,再則是眼科的數位醫學影像傳輸(Digital Imaging and Communications in Medicine, DICOM)標準協定規範是最近幾年內才訂妥。因為眼科 PACS並不多見,它的功能效率如何是值得探討的。
本研究課題的目標是研發一眼科PACS,並探討其運作效率。系統的製作是以DICOM為基礎,以之設計製做檔案格式和網路傳輸。系統硬體包含資訊/影像擷取子系統(Information/Image Acquisition Subsystem)、資料管理子系統 (Data Management Subsystem)和影像顯示子系統(Information/Image Display Subsystem);藉區域網路將上述子系統鏈結成具功能性眼科的PACS。在軟體上,發展有七大模組:(1)檔案格式化、(2)網路傳輸、(3)資料庫存取、(4)歸檔/儲存、(5)搜尋/調檔、(6)影像顯示和(7)工作佇列模組(Queuing Module)。
眼科影像照相術包含有裂隙燈照相、眼底造影術(含眼底攝影、血管螢光攝影)、超音波照相等。其中以裂隙燈、眼底攝影、血管螢光攝影之影像最為普遍。裂隙燈影像平均每張約11 Mbytes (2,272 x 1,704 x 3 bytes),經影像壓縮成504 Kbytes;眼底攝影之影像約331 Kbytes (388 x 291 x 3 bytes);血管螢光攝影之影像約1 Mbytes (1,024 x 1,024 x 1 bytes)。系統傳輸效率的測試是分別以裂隙燈影像10張與眼底造影術(含20張眼底攝影和36張血管螢光攝影)為基準。量測的時間包括(1)影像經檔案格式化、(2)兩次傳輸服務、(3)兩次DICOM檔案資訊解析存入資料庫和(4)影像顯示。其過程於有線網路環境中,完成裂隙燈需要花費57.07±12.64秒;眼底造影需要花費118.08±27.01秒。在無線網路環境下,裂隙燈需要花費58.65±13.12秒;眼底造影則需要花費114.34±24.78秒。以同樣造影類別之影像數量進行病例影像調閱測試,由病患資料查詢、Study調閱、一次傳輸服務、一次資料解析至影像顯示。在有線網路環境,裂隙燈影像花費22.50±7.89秒、眼底造影(包含眼底攝影與血管螢光攝影)則需要57.15±8.15秒;在無線網路環境,裂隙燈影像花費22.43±7.92秒、眼底造影則需要花費57.11±8.01秒。
根據本課題的研究結果,我們認為眼科PACS模組的運作效能可以與眼科部門的造像及相關人工作業比擬。期望他日眼科PACS能應用於臨床之運作,以確切掌握其實際效能。

關鍵詞:影像歸檔/傳輸系統、眼科影像、醫學數位影像與通訊標準
Abstract
Picture archiving and communication system (PACS) has been a daily practice facility in hospitals worldwide. However very few ophthalmology PACS modules are available in the global. According to our literature and internet survey, the only ophthalmology PACS available is developed by the join effort of Ophthalmic Imaging Systems and AGFA. The main causes are two: (1) lacking digital imaging systems equipped in ophthalmology and (2) newly available of the DICOM protocols of digital ophthalmic images. The PACS operation performance in ophthalmology departments is thus not known.
The objectives of this thesis are (1) to implement an ophthalmology PACS module and (2) to study its operational efficiency by simulations. The system implementation was based on the DICOM standard including those newly addressed protocols specifically for ophthalmic images. This is to assure that the image file format and the network communication are fully DICOM compatible. The system includes an acquisition subsystem, a management subsystem, and a display subsystem which are linked by wire or wireless digital networks. Seven software modules were developed in this thesis. These include (1) file formation, (2) network transmission, (3) database transactions, (4) file archival, (5) query/retrieval, (6) image display, and (7) job queue.
Ophthalmic images may be obtained from several systems. Examples are slit lamps, fluorescein angiography, fundus cameras, sonography, etc. Particularly slit lamps, fluorescein angiography, and fundus cameras are commonly used. For these reasons, these types of images were chosen in the studies of the system operation performance. In the studies, ten slit-lamp images, twenty fundus images, and thirty six fluorescein angiograms were used to assess the performance. It must be noted that on average a slit-lamp image contains 12 Mbytes (2,288 x 1,732 x 3 bytes) which is generally compressed to 504 Kbytes. Fundus images and fluorescein angiograms are 331 Kbytes (388 x 291 x 3 bytes) and 1 Mbytes (1,024 x 1,024 x 1 bytes) per image on average, respectively.
The system operation performance was evaluated in two ways: (1) image delivery, and (2) image retrieval. The image delivery studies measured the elapsed time of all the developed software modules operated in the three subsystems and the network. These software modules include image formatting, image transmitting through the network, information extraction, database transactions, and image display. The image retrieval studies aimed on Study Query/Retrieve which summed the time spent in the database query transactions, image transmission over the network, information extraction, and image display. The study results show when the system linked with wire (wireless) networks on average it takes 57.07 (58.65) and 118.08 (114.34) seconds to deliver 10 slit-lamp images and 20 fundus images plus 36 fluorescein angiograms from an acquisition system to an image display system, respectively. For the same number of images, the PACS system is able to retrieve the images in about 22.50 (22.43) and 57.15 (57.11) seconds for the slit-lamp images and fundus/fluorescein angiograms, respectively.
Based upon the study results, we conclude that the operational efficiency of the PACS module developed in this thesis is comparable to the current practice in the ophthalmology department. However, to fully understand the operational performance of the PACS module, it is essential to integrate the system into the ophthalmologic practices.

Key words: PACS, Ophthalmic image, DICOM
目 錄
中文摘要 I
Abstract III
目 錄 V
圖 目 錄 IX
表 目 錄 XI
中英文縮寫全名對照 XIII
第一章 簡介 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機 3
1.3 研究目標 4
1.4 論文架構 4
第二章 研究原理 6
2.1影像歸檔與傳輸系統(PACS) 6
2.1.1 PACS系統的演進與定義 7
2.1.2 PACS之架構 8
2.2醫學數位影像與通訊標準(DICOM) 12
2.2.1 DICOM 檔案格式 12
2.2.2 DICOM 檔案結構內容 14
2.2.3 DICOM網路傳輸服務 16
2.3 文獻回顧 16
2.3.1. Tele-ophthalmic: 16
2.3.2. PACS: 17
第三章 研究設計與方法 20
3.1 眼科臨床環境 20
3.2 系統建構工具 23
3.3 研究方法 24
3.3.1 資訊/影像擷取子系統 27
3.3.2資料庫與資料管理子系統 28
3.3.3 影像顯示子系統 30
3.3.4 DICOM標準傳輸服務模組(網路傳輸模組) 31
3.3.4.1 儲存 31
3.3.4.2 查詢(Query)/調檔(Retrieve) 32
3.3.5 工作佇列模組/工作紀錄模組 33
3.4 系統測試 34
3.4.1 系統測試環境 34
3.4.2 系統測試項目 35
3.4.2.1 DICOM影像之驗證 35
3.4.2.2影像DICOM格式化之時間測定 35
3.4.2.3 DICOM傳輸服務模組傳輸測定 35
3.4.2.4 DICOM資訊解析模組測試 39
3.4.2.5 影像顯示系統模組測試 39
3.4.3 臨床效益評估 40
第四章 結果與討論 42
4.1 影像DICOM格式化 42
4.1.1 影像DICOM格式化之時間測試 42
4.1.1.1 BMP影像格式轉DICOM格式化 42
4.1.1.2 JPEG影像格式轉DICOM格式化 43
4.2 DICOM標準傳輸服務模組 45
4.2.1 資料傳輸模組之傳輸速率測定 45
4.2.1.1 有線網路環境下電腦傳輸測試 45
4.2.1.2 無線網路環境下電腦傳輸測試. 48
4.2.1.3 有線與無線網路環境下電腦同時傳輸測試 50
4.2.2 Query/Retrieve測試 51
4.2.2.1 有線網路環境下Query/Retrieve測試 51
4.2.2.2 無線網路環境下Query/Retrieve測試 52
4.3 DICOM資訊解析模組測試 53
4.4資訊/影像顯示子系統之影像顯示模組測試 54
4.5 全系統測試期間之成功率 55
4.6 討論 55
4.6.1. DICOM格式化驗證與歷時測試 55
4.6.2. DICOM傳輸服務模組傳輸速率測試 56
4.6.3. Query/Retrieve測試 58
4.6.4. DICOM資訊解析模組測試 58
4.6.5.資訊/影像顯示子系統之影像顯示模組測試 59
4.6.6. 全系統測試期間之成功率 59
4.6.7. 臨床效益評估 60
5.1 結論 64
5.2 未來展望 66
參考文獻 68
附錄A. 參考圖例 71
附錄B. OP DICOM檔頭內容 74

圖 目 錄
圖2-1 PACS系統架構圖 9
圖2-2 DICOM二種不同的編碼示意圖 13
圖2-3 Data Set與Data Element之間的關係圖及格式內容 14
圖2-4 Information Structure之各階層關係示意圖 15
圖3-1新竹馬偕醫院眼科部之平面分佈圖 21
圖3-2眼科看診流程圖 21
圖3-3眼科看診造影、建檔和歸檔流程圖 23
圖3-4各軟體模組與DICOM標準、病患資料結構示意圖 25
圖3-5 Ophthalmology PACS系統架構圖 25
圖3-6常見之眼科影像 26
圖3-7影像擷取程序示意圖 27
圖3-8資訊/影像擷取子系統各模組間之工作流程圖 28
圖3-9 Data Management Subsystem工作流程圖 29
圖3-10 眼科影像顯示工作站軟體模組架構與資料流程圖 31
圖3-11各電腦SCU與伺服器SCP資料傳輸示意圖 32
圖3-12 Display Workstation進行Query/Retrieve之示意圖 32
圖3-13網路環境硬體 35
圖3-14有線網路環境測試示意圖 36
圖3-15無線網路環境測試示意圖 37
圖3-16有線與無線網路環境測試示意圖 37
圖3-17 PC1,PC2和PC3有線網路環境Query/Retrieve示意圖 38
圖3-18 PC1,PC2和PC3無線網路環境Query/Retrieve示意圖 38
圖3-19臨床診斷造影、歸檔流程,以及與本系統規劃比較圖 40
圖3-20臨床檔案調閱流程,以及與本系統規劃比較圖 41
圖4-1各電腦儲存時間測定之結果 43
圖4-2檔案標準格式化之儲存時間比較 44
圖4-3比較單一模組執行和多模組運作資料傳輸時間的差異性 46
圖4-4有線傳輸環境下SCU傳輸數量測試 47
圖4-5有線網路環境伺服器之SCP資料接收測試 48
圖4-6無線傳輸環境電腦與無線AP距離對資料接收時間影響 49
圖4-7無線網路環境伺服器SCP資料接收測試 50
圖4-8有線與無線網路環境同時進行資料傳輸測試之結果 51
圖4-9有線網路環境下進行Query的結果 52
圖4-10無線網路環境下進行Query的結果 53
圖4-11各類型影像顯示所需時間之比較 54

表 目 錄
表3-1記錄模組之欄位定義 33
表3-2系統效能測試之測試環境 34
表3-3系統測試使用的影像類型與數量 39
表4-1檔案標準化測試環境 42
表4-2 JPEG影像格式化與網路傳輸效能測試之測試環境 43
表4-3檔案標準化之檔案大小與儲存時間 44
表4-4有線傳輸環境資料傳輸大小與儲存時間 46
表4-5有線傳輸環境SCU資料傳輸之大小與儲存時間 46
表4-6有線傳輸環境SCP對資料接收大小與儲存時間 47
表4-7無線傳輸環境下距離對SCP資料接收速率的影響 48
表4-8無線傳輸環境SCP對資料接收大小與儲存時間 49
表4-9有線與無線傳輸環境SCU對資料傳輸大小與儲存時間 50
表4-10有線網路環境下對伺服器資料庫Query測試 52
表4-11無線網路環境下對伺服器資料庫Query測試 52
表4-12資訊解析模組之時間測定 53
表4-13各類型影像開啟之時間測定 54
表4-14全系統執行測試之錯誤紀錄 55
表4-15系統測試所平均花費時間 61
表4-16本研究系統與實際臨床之比較 62
參考文獻
[1] J. K. Portello, “Chloroquine retinopathy and secondary trauma”, Clinical Eye and Vision Care, pp.161-165, 2000.
[2] D. N. Tomasini, “Varix of the vortex ampulla: a dynamic phenomenon”, Clinical Eye and Vision Care, pp.151-154, 2000.
[3] 行政院內政部,“94年底身心障礙者人數統計”,Internet site address: http://www.moi.gov.tw/stat/main_1.asp?id=2049,2006.
[4] 衛生署統計室,“民國87年至93年全民健康保險醫療統計年報”,Internet site address: http://www.doh.gov.tw/statistic/index.htm
[5] 國際奧比斯防盲救盲基金會,“失明社會成本暨致盲成因調查”,奧比斯會訊,pp.7-8,2005.
[6] NIDEK, Internet site address: http://www.nidek.co.jp/showroom.html
[7] A. Tuulonen, A. Ohinmaa, H. I. Alanko, P. Hyytinen, A. Juutinen, and E. Toppinen, “The application of teleophthalmology in examining patients with glaucoma: A pilot study”, Journal of Glaucoma, pp.367-373, 1999.
[8] K. Yogesan, I. J. Constable, W. Morgan, and D. Y. Soebadi, “International transmission of tele-ophthalmology images”, Journal of Telemedicine and Telecare, pp. 41-44, 2000.
[9] S. Stumpf, D. Verma, R. R. Zalunardo, and R. Chen, “Image quality sufficiency for grading sight threatening diseases online.”, Telemedicine Journal and e-Health., pp.69-75, 2003.
[10] D. Maberley, A. Cruess, R. LeBlanc, “Current state and future direction of tele-ophthalmology in Canada: First Canadian ophthalmic telemedicine symposium”, Canadian Journal of Ophthalmology, pp. 349-51, 2003.
[11] D. Shanit, W. Striebel, G. Michelson, “Telemedicine in the service of peace”, Journal of Telemedicine and Telecare, pp.76-77, 2002.
[12] H. K. Huang, “PACS Basic Principles and Applications.”, WILEY-LISS. Inc., pp.92, 2004.
[13] 李三剛、黃樹棍、溫嘉憲、楊晴雯,“醫院電腦化影像儲取與傳輸系統台中榮民總醫院的經驗談”,資訊與電腦,pp.39-46, 1994.
[14] 黃興進、彭振興、連俊瑋,“國內發展PACS 之回顧與展望”,國際醫學資訊研討會論文集,2000.
[15] K. Ludwig, “Selenium-based digital radiography in the detection of bone lesions preliminary experience with experimentally created defects.”, Radiology 216, pp.220-224, 2000.
[16] 黃樹棍, “對於台中榮總的PACS所做的評估與研究”,國立中正大學資訊管理研究所碩士論文,2003.
[17] S. Nissen-Meyer, L. Konig, M. Reiser, “Maintaining database consistency in an integrated, heterogeneous HIS–RIS–PACS environment”, Elsevier Science B.V., International Congress Series 1256, pp.855– 859, 2003.
[18] National Electrical Manufacturers Association, “Part 5: Data Structures and Encoding”, Digital Imaging and Communications in Medicine, 2004.
[19] National Electrical Manufacturers Association, “Part6: Data Dictionary”, Digital Imaging and Communications in Medicine, 2004.
[20] National Electrical Manufacturers Association, “Part8: Network Communication Support for Message Exchange”, Digital Imaging and Communications in Medicine, 2004.
[21] G. Hall, M. Hennessy, J. Barton, and M. Coroneo, “Teleophthalmology-Assisted Corneal Foreign Body Removal in a Rural Hospital”, Telemedicine and e-Health, Volume 11, Number 1, 2005.
[22] J. Pereira, A. Lamelo, I. M. Vazquez-Naya, “Design and implementation of a DICOM PACS with secure access via Internet”, Proceedings of the 23rd Annual EMBS International Conference, Istanbul, Turkey, pp.3724-3727, 2001.
[23] H. Muller, N. Michoux, D. Bandon, A. Geissbuhler, “A Review of Content-Based Image Retrieval Systems in Medical Applications - Clinical Benefits and Future Directions”, International Journal of Medical Informatics 73, pp.1-23, 2004.
[24] B. Schütze, M. Kroll, T. Geisbe, T. J. Filler, “Patient data security in the DICOM standard”, European Journal of Radiology 51, pp.286–289, 2004.
[25] S. H. Jang, W.Y. Kim, “Defining a new annotation object for DICOM image: a practical approach”, Computerized Medical Imaging and Graphics 28, pp.371–375, 2004.
[26] 蔡宗憲, “超音波診斷儀與Internet結合之研究”,中原大學醫學工程系碩士論文,2000.
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