医学信息化技术与应用

本书主要简述医学信息化相关基础知识和技术，并介绍医学信息化系统的应用。本书包括三大部分：第一部分（第1～2章）涉及医学信息化概述和基本协议，阐述DICOM标准、HL7标准和IHE框架等相关内容；第二部分（第3～4章）涉及医学信息系统构建和电子病历，介绍医院信息系统对人财物和医疗活动各阶段数据进行管理的过程；第三部分（第5～6章）涉及医学影像传输、存储与处理系统，介绍医学信息化过程中对医学影像系统的构建和应用。本书可作为信息处理、模式识别和生物医学工程等相关专业的教材，也可作为相关领域研究人员的参考书。

前言
第1章 医学信息化概述 1
1.1 医学信息化历史与现状 1
1.1.1 PACS 2
1.1.2 RIS 3
1.1.3 数字化成像设备 3
1.1.4 国外发展状况 4
1.1.5 国内发展状况 4
1.2 医学信息化趋势 5
参考文献 6
第2章 医学信息化协议 8
2.1 概述 8
2.2 DICOM标准 8
2.2.1 DICOM 3.0标准概述 9
2.2.2 DICOM 3.0标准主要概念 10
2.3 HL7标准 11
2.3.1 HL7标准的背景 11
2.3.2 HL7标准体系结构 12
2.4 IHE 框架 13
参考文献 14
第3章 医学信息系统构建 15
3.1 医学信息概述 15
3.1.1 医学信息的分类 15
3.1.2 医学信息的作用与意义 16
3.1.3 医学信息与建设和谐健康社会 17
3.2 医学信息系统概述 18
3.2.1 医学信息系统的分类 18
3.2.2 医学信息系统的特点 19
3.2.3 医学信息系统处理流程 20
3.3 IHE框架下医学信息系统的构建 25
3.3.1 IHE简介 25
3.3.2 IHE的历史、发展和应用需求 27
3.3.3 IHE框架下系统基本流程和方法 30
3.4 简单信息系统构建案例 36
3.4.1 开发工具介绍 36
3.4.2 医学影像工作站 43
3.4.3 医学影像存储系统 48
3.4.4 医学影像获取与传输系统 57
3.4.5 基于IHE的RIS架构研究 70
3.4.6 基于IHE结构化报告的研究与实现 77
3.4.7 远程医疗信息医学图像的压缩系统 98
3.4.8 医学图像三维可视化软件简介 103
3.5 医疗信息系统相关安全技术研究与实现 110
3.5.1 信息安全隐患及安全措施 110
3.5.2 密码学与PKI证书管理 113
3.5.3 基于角色访问控制的权限分配系统 117
3.5.4 DICOM标准下TLS安全传输、选择性数字签名和选择性加密 121
3.5.5 PKI证书管理 129
参考文献 132
第4章 医院信息系统与电子病历 135
4.1 医院信息系统 135
4.1.1 网络的设计方案 135
4.1.2 系统硬件的设计方案 136
4.1.3 系统软件的设计方案 140
4.2 数据交换原理及实现 141
4.2.1 基于HL7 V2.X标准实现数据交换 142
4.2.2 基于HL7 V2.X标准的HL7传输及处理系统设计 146
4.2.3 基于HL7 V3标准实现数据交换 148
4.2.4 基于HL7 V3标准中MLLP和JMS方式验证 153
4.3 基于HL7 CDA标准的电子病历构建 155
4.3.1 HL7 CDA标准 155
4.3.2 基于HL7 CDA标准的电子病历模型设计及技术研究 159
4.3.3 结构化电子病历构建技术研究 162
4.3.4 结构化电子病历解析技术研究 169
4.3.5 结构化电子病历验证技术研究 170
4.3.6 结构化电子病历显示技术研究 171
4.3.7 结构化电子病历构建系统实现 171
4.4 医院信息系统实现 179
4.4.1 医疗数据库系统设计 179
4.4.2 数据库系统构架 181
4.4.3 数据归档设计 185
4.4.4 备份修复功能实现 187
4.4.5 医学影像显示总体构架 189
4.4.6 医学影像及相关信息的显示 191
4.4.7 集成平台 192
4.4.8 医学影像与电子病历结合归档 194
4.4.9 用户管理 196
4.4.10 系统实现实例 200
参考文献 203
第5章 医学影像传输和存储系统 212
5.1 DICOM消息的组成结构 212
5.1.1 命令集 213
5.1.2 数据集 213
5.1.3 专享标识符(UID) 215
5.1.4 传输语法 216
5.1.5 上层协议数据单元 217
5.2 DICOM医学影像传输协议 221
5.2.1 DICOM上层协议 221
5.2.2 上层协议的实现 222
5.2.3 DICOM消息 223
5.3 基本工作列表管理服务类 224
5.4 DICOM存储服务类的设计与实现 227
5.5 DICOM查询/检索服务类 229
5.6 IHE集成模型 239
5.6.1 IHE SWF集成模型的基本内容 240
5.6.2 IHE CPI集成模型 241
5.6.3 IHE SINR集成模型 242
5.7 结构化报告 244
5.7.1 结构化报告的背景 244
5.7.2 SR 模块的报告结构设计 245
5.7.3 结构化报告的XML形式 246
5.8 医生工作站 247
5.8.1 数据库的设计 248
5.8.2 结构化报告的设计 248
5.8.3 流程图设计 249
5.8.4 医生工作站的功能实现 250
参考文献 253
第6章 医学图像构建及处理 261
6.1 医学图像获取及构建 261
6.1.1 模拟图像和数字图像 261
6.1.2 数字医学图像的获取技术 261
6.1.3 所有仪器接入PACS中捕获图片过程 264
6.1.4 数字医学图像获取的发展历史 264
6.2 DICOM医学影像相关标准及技术 266
6.2.1 DICOM医学影像相关标准 266
6.2.2 DICOM医学影像信息模型定义 267
6.2.3 DICOM图像的文件格式分析 268
6.2.4 VTK类库框架结构 269
6.2.5 VTK运行原理 269
6.2.6 在用户界面中集成VTK 270
6.3 医学图像配准与融合 271
6.3.1 医学图像配准的发展历史 271
6.3.2 图像配准在医学领域中的应用 271
6.3.3 医学图像配准的国内外研究现状及面临的问题 272
6.3.4 医学图像配准算法研究 274
6.3.5 医学图像配准具体步骤 275
6.3.6 医学图像配准分类 281
6.3.7 医学图像配准结果评估 283
6.3.8 医学图像配准常用方法 285
6.4 三维可视化 287
6.4.1 科学计算可视化简介 287
6.4.2 医学图像可视化简介 289
6.4.3 国内外研究现状 290
6.4.4 医学图像三维重建 292
6.4.5 面绘制方法简介 292
6.4.6 体绘制方法简介 298
6.5 医学图像处理系统 303
6.5.1 心脏的四维可视化系统应用背景 303
6.5.2 心脏的四维可视化系统效果分析 309
6.6 基于多分辨率优化和Mattes互信息结合的三维图像配准研究 311
6.6.1 三维配准体数据的常用格式及获得方式 311
6.6.2 三维医学图像所涉坐标系 316
6.6.3 以Mattes互信息为相似性测度 316
6.6.4 实验结果与分析 323
参考文献 332