医学图像数据存储与语义检索研究

论文摘要

医学影像在临床诊断和治疗中必不可少。数字化医疗影像设备的广泛应用使得医学影像数据日益增加。如何利用快速发展的网络技术实现海量医学影像存储,分布式安全共享这些医学图像资源,并快速有效地检索感兴趣的图像是目前亟待解决的问题。传统的医学影像系统为PACS。这样的系统基于集中式的服务器和封闭式的体系结构,可以对有限图像工作站提供服务。PACS系统医学影像检索主要是依据应用病例号,日期等,不能按病理类型,医生诊断,图像特征等进行检索,其系统容量扩展性不强。研究从三个方面着手进行。其一是研究海量医学影像分布式存储。其二是研究网格环境下医学图像安全共享。其三是应用MPEG-7技术构建医学影像数据库,并实现医学图像高级语义信息如病理类型,图像异常等的检索。本研究对照传统的PACS系统构架,从分布式数据存储构架着手,引入网络存储技术特别是iSCSI技术,研究了大容量的影像共享存储中心的构建。本研究提出了利用Globus技术实现医学信息安全共享方案,并在此基础上实现了基于GridFTP协议的医学图像共享系统,讨论了Globus环境下的安全问题。本研究对符合医学图像存档和通信标准DICOM3.0的图像数据进行了研究。作为DICOM标准的扩展,基于内容的图像检索（Content-Based Image Retrieval,CBIR）技术,可以利用图像的低级特征如颜色、纹理和形状等从图像数据库中检索感兴趣的图像,通过引入MPEG-7技术,对医学图像的高级语义信息如病理类型和图像异常结构进行注释,实现了医学图像的高级语义信息检索。本研究利用iSCSI技术,在局域网环境下实现了容量易于扩展的医学图像存储系统,架设了Globus网格实验平台,在广域网环境下成功实现了安全地医学信息的传输。本研究以乳腺X线影像为例,应用MPEG-7对医学图像高级语义信息进行注释,建立了符合医学影像特征要求的数据库。本研究工作可以大幅度地提高数据库的性能,可以实现医学图像高级语义信息如病理特征、异常结构及其位置关系等的检索。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外进展
• 1.3 本论文的主要内容
• 第二章 医学信息存储系统构建及性能测试
• 2.1 测试硬件和软件环境
• 2.2 测试结果及其分析
• 2.3 实验讨论
• 2.4 本研究海量医学信息存储解决方案
• 2.5 小结
• 第三章 网格环境下医学图像共享
• 3.1 GridFTP及特点
• 3.2 Globus网格环境平台的架设与调试
• 3.3 GridFTP网格环境安全医学图像共享实现
• 3.4 小结
• 第四章 应用MPEG-7建立医学影像数据库
• 4.1 材料和方法
• 4.2 结果
• 4.3 小结
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 文献综述: 网格计算在生物医学工程中的应用
• 发表论文: 应用MPEG-7建立乳腺X线影像数据库
• 其他工作（研究生阶段本课题外完成的其他项目）
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 附录D
• 附录E
• 致谢