[发明专利]图像流传输模式的自适应选择

说明书

技术领域

本发明一般涉及医疗图像及视频的存储、存档、联网和检索，更具体地涉 及在具有不同的可能带宽的网络中运行的图片存档和通信系统(PACS)中的 改进。

背景技术

PACS是一种医疗图像的存储、检索和显示系统。PACS典型地由一个或 更多的联网计算机连同例如RAID(冗余廉价硬盘阵列)、磁带存储器或光盘形 式的大量半永久性数字存储器组成。PACS还典型地包括存储、检索和显示图 像的软件，以及用于数字介质的物理管理(例如，机器人磁带装载设备)、显 示和输入需要的硬件。

典型地把PACS连接到成像设备，例如能够提供数字形式的图像的CT(计 算机断层摄影)扫描器、MRI(磁共振成像)扫描器或X光机，所述数字形式 的图像通常包括适于DICOM(医学数字成像和通信)格式的图像。医生或其 他的医护人员使用该成像设备产生患者的数字图片用于诊断或治疗目的。通过 网络把该图像输送至PACS，在那里图像连同识别特殊患者的信息一起被存储。 该图像被立即在PACS上显示或以后被检索来显示。在存储之前对图像可选地 处理，或以原始的数字形式存储并在以后可选择的处理。

在开发PACS技术之前，医院典型地在胶片上存储必须手动编制目录和检 索的医疗图像。早期的计算机化医疗成像设备的缺陷在于这些机器典型地为独 立设备，没有或具有有限的存档能力和专有的文件格式。PACS，连同标准 DICOM和其他的文件格式，提供了快速的、电子检索、更方便备份地存储医 疗图像的便利的、标准化方式和远程电子分发的可能。

尽管它们的这些优点，传统的PACS还有一些缺点。首先，传统的PACS 可能关于各种不同的网络来运行，其中的每个网络具有不同的带宽，或甚至关 于一个单一网络来运行，该单一网络具有随开销需要而改变的有效带宽，并且 竞争来自使用同一网络的其他系统的数据业务量、等等。

已知的PACS配置为使用众多数据传输协议中的任何一种来流传输图像。 一些协议特别适于高带宽网络，而其他的典型地被优化与较低带宽网络中工 作。通常地，针对特定网络带宽优化协议需要一定的设计折衷。例如，高带宽 信道允许图像数据以非常少的预处理或后处理进行传输，因此在用于存储、检 索、打包、传输、接收和解码数据的设备上施加非常少的开销。其他通信信道， 例如无线信道，可能具有非常宽的带宽但是会遭受周期的网络故障，例如当设 备的无线通信路径被其他装置阻塞或设备不在其与之通信的节点范围内时。另 外其他的信道，例如依赖在电话网络上的传统调制解调器通信的网络，尤其是 老式的POTS(“普通老式电话业务”)网络，具有相当少的带宽。为了使用这 种低带宽网络获得满意的图像流传输，必须使用大量的数据压缩/解压缩，典型 地需要大量处理资源。

在很多情况中，可接受的是，选择适合的网络带宽用于PACS的实施，并 且选择被优化与这种期望的网络工作的通信协议。但是，经验表明在不同的网 络带宽下这种系统将会经常结束操作，并且有利的是有一个能够关于各种网络 带宽有效运行的PACS。

更详细地考虑该情况，跨越一个或更多的卫生组织共享的医疗图像通常以 DICOM格式存储，其支持各种数据表达，包括原始像素数据、基线无损压缩 (无损JPEG)和已知为JPEG2的渐进压缩标准。卫生组织网络的内部结构通 常遭受瓶颈、不足、不稳定及其他问题使得利用优选格式进行图像流传输成为 不可能的，例如因为在用户观察的工作站处不能足够快的检索和再现(render) 图像以实时出现。

简单的已知解决方法，例如增加网络带宽，并不总是可行的，这归因于从 成本到医院布线策略的各种因素。

另一种可能性是待流传输的图像数据的传统压缩。但是，在很多医疗应用 中，一些压缩类型，尤其是无损压缩，或者不受欢迎或者被彻底禁止。所关心 的是医疗诊断工作是非常重要并且精细的任务而不能负担可能由有意地从其原 始数量的像素、位深度和其他特性降低图像质量而导致的额外不确定性。无损 压缩技术，即使被允许时，也通常仅仅将图像文件大小降低一个数量级，这在 很多情况下不足以在低带宽信道上提供实时流传输。医疗图像特别地不适合无 损压缩，因为很多医疗成像模态例如CT或超声固有地产生具有巨大纯噪声成 分的图像，其使得它们本身不适合于使用已知的无损方法进行大量压缩。