计算机技术在放射影像远程查看应用研究

计算机技术在放射影像远程查看应用研究

朱佳辉 周妍妍 江思源

山东英才学院 邮编： 250104

摘要：通过计算机技术可以创建先进且丰富的基于Web的应用程序，使放射科医生能够轻松访问远程放射学系统并远程查看医学图像。与需要专用硬件和软件的图片存档和通信系统或其他成像工作站相比，基于Web的应用程序易于设置且成本较低，这些应用程序几乎可以在所有个人计算机上运行，而无需客户端的强大设备。

关键词：计算机技术；放射影像；远程查看；影像研究

前言：目前，有3种主要的计算机技术，Oracle Java、Adobe Flash和HTML5，来创建这些应用程序。在过去的几十年里，这3项技术已被用于医学成像领域；然而，每种技术都有其自身的缺点。例如，Java 和 Flash 需要插件，关于 HTML5，支持程度和预期性能因浏览器而异。因此，很难平衡这些互联网技术的优缺点，并为医学影像应用程序的开发找到最佳解决方案。由于远程放射学和基于网络的放射学子专业培训的显着增长，需要对医学成像领域的不同互联网技术进行定量和定性评估。

一、计算机技术在放射影像远程查看研究原因分析

Oracle Java、Adobe Flash 和 HTML5 分别用于开发基于Web的综合医学成像应用程序，该应用程序连接到医学图像服务器并提供放射学解释所需的若干功能（例如，导航、放大、窗口化），基于Java、Flash和HTML5的医学成像应用程序在局域网和广域网的不同操作系统上进行了测试。最近，现代技术使使用医疗设备生成数字图像成为可能，与传统的基于电影的图像相比，这些类型的图像有几个优点（例如，它们易于共享、传输和处理）。这些优势促进了数字成像系统在世界各地医院的普及，并为远程查看和处理提供了可能，然而，远程放射系统的成功实施需要快速的网络和便捷的访问，如果系统不满足这些要求，放射科医师可能不愿意使用远程放射学系统^[1]。

二、Oracle Java、Adobe Flash和HTML5放射影像远程查看应用研究

目前，基于 Web 的医学影像应用程序的开发主要有 3 种技术，即 Oracle Java、Adobe Flash 和 HTML5。大约在 2000 年代，Oracle Java 是医学成像领域中一种流行的互联网技术，自2010年以来，由于Flash Player无处不在且体积小，出现了基于 Flash 的图像应用程序。自2014年万维网联盟HTML5推荐发布以来，HTML5在医学影像应用程序开发中的应用呈增长趋势。麦克劳克林等人 开发了一个基于 HTML5 的放射影像解读数字化培训平台，他们的平台有 2 个工具，一个搜索策略训练工具和一个眼动追踪工具，用于阐明图像解释过程，Gorgbjerg展示了一个基于 HTML5的Web应用程序，可以像在图片存档和通信系统中一样进行操作。使用 HTML5 开发的客户端应用程序创建了一个基于网络的医疗数据渲染和共享系统，此客户端应用程序能够在Web上提供实时可视化。此外，相关领域得学者对研究医学影像应用程序提供了HTML5的评估，并证明HTML5可以提供出色的远程访问医学影像体验。

基于 Java 和基于Flash的应用程序都需要浏览器插件，尽管Flash Player 长期以来一直是最受欢迎的浏览器插件之一，但Apple于2010年决定停止在macOS中捆绑Flash Player。因此，对于这群用户，为了能够运行基于Flash的应用程序，他们必须首先安装Flash Player。同样为了能够运行Java，必须安装Java虚拟机，HTML5没有这个问题，因为它是所有浏览器使用的本地语言。因此，HTML5 不需要预安装，是一种独立于平台的技术，可提供高水平的可访问性。然而，与HTML5相关的优势仅存在于最新版本的浏览器中。较旧的浏览器版本，例如 Microsoft Internet Explorer 8（或较旧版本）、Mozilla Firefox 3.5（或较旧版本）和 Google Chrome 10（或较旧版本），与HTML5不兼容。在这些情况下，用户需要更新浏览器，否则无法在浏览器中启动基于HTML5的应用程序。此外，浏览器对HTML5标准的支持程度各不相同，因此会导致用户体验不一致，如鼠标得滚轮Internet Explorer、Chrome、Safari和Firefox之间是不同的。在Chrome的情况下，当鼠标滚轮滚动时，该值会增加，但在Firefox中，该值会减少，较旧的浏览器版本，例如 Microsoft Internet Explorer 8（或较旧版本）、Mozilla Firefox 3.5（或较旧版本）和 Google Chrome 10（或较旧版本），与 HTML5 不兼容。在这些情况下，用户需要更新浏览器，否则无法在浏览器中启动基于 HTML5 的应用程序；此外，浏览器对 HTML5 标准的支持程度各不相同，因此会导致用户体验不一致，例如，鼠标滚轮在 Internet Explorer、Chrome、Safari和 Firefox之间是不同的。在Chrome的情况下，当鼠标滚轮滚动时，该值会增加，但在 Firefox 中，该值会减少，较旧的浏览器版本，例如 Microsoft Internet Explorer 8（或较旧版本）、Mozilla Firefox 3.5（或较旧版本）和 Google Chrome 10（或较旧版本）与 HTML5 不兼容。在这些情况下，用户需要更新浏览器，否则无法在浏览器中启动基于 HTML5 的应用程序，此外，浏览器对 HTML5 标准的支持程度各不相同，因此会导致用户体验不一致，例如，鼠标滚轮事件的实现在 Internet Explorer、Chrome、Safari 和 Firefox 之间是不同的

^[2]。

在功能方面，这3种技术都可以实现放射影像远程查看所需的功能。所有平台上的所有3种技术都可以提供图像处理，例如缩放和窗口化。但是，3D 可视化的实现比图像处理的实现复杂，尤其是对于 Oracle Java，Oracle Java依靠Java3D API实现3D表面渲染。但是，该API自 2008 年以来一直没有更新。因此，在最近的Java3D实现中出现了一些问题（例如，Java3D 应用程序无法在 macOS 中启动）。无论平台如何，Adobe Flash和 HTML5的3D可视化都可以成功实现。不过需要注意的是，Adobe 在2020年底终止了对Flash的支持，Flash 3D API和FlashPlayer将不会更新。在这种情况下，只有HTML5具有高级 API，因此可以提供更高级别的功能（与 Oracle Java 和 Adobe Flash相比）。

在可用性方面，实验结果表明，3种技术都可以在所有平台上提供2D图像处理。但是，这些技术的3D性能是不同的。在这些技术中，HTML5在渲染时间和帧率方面呈现出最好的表面渲染性能，在体绘制方面，HTML5并不擅长基于软件的体绘制。然而，当与GPU集成，HTML5能提供快速的基于硬件的体绘制^[3]。

在互操作性方面，Oracle Java、Adobe Flash和HTML5专为开发丰富的Web 应用程序而设计。因此，所有3个应用程序都可以连接到大型远程放射系统并作为客户端组件放置。此外，HTML5的源代码在线公开，因此可以轻松评估图像数据集的位置。Java和Flash的源代码是隐藏的（分别在 .JAR 和 .SWF 文件中），防止未经授权访问图像数据集。因此，Java 和Flash在数据隐私方面优于HTML5。

近来，云计算已被用于医学影像领域，用于大容量存储、共享和密集计算任务。在这个基础设施中，图像数据和复杂的处理任务从用户计算机转移到云端，然后用户启动一个应用程序来访问云。在这种情况下，放射科医生可以从任何位置使用个人计算机执行基于云的医学图像分析，此外，Web 技术支持在基于云的系统中开发客户端应用程序。随着它的发展，客户端应用程序可以变得比以前更强大。在这些Web技术中，HTML5可以开发零占用空间的Web查看器，它需要零插件、零延迟、零维护。因此，大多数基于商业网络的 DICOM（医学数字成像和通信标准）查看器，例如 Ambra、medDream和boxDicom ，最近切换到基于HTML5 的解决方案，所有这些都可以集成到任何图片存档和通信系统系统中。此外，medDream在浏览器中提供3D功能，例如最大强度投影和3D渲染，他们的HTML5 解决方案可以在客户端浏览器中以令人满意的性能实现必要的解释工具，例如 2D图像处理和3D可视化。

尽管网络技术可以轻松高效地远程查看放射影像，但仍有4个问题影响当前基于网络的医学影像应用程序。首先，当数据通过互联网传输时，安全性是最大的挑战，这促使许多研究寻找保护医学图像安全和机密的方法。其次，放射影像的远程查看在很大程度上依赖于网络，当互联网连接缓慢或不可用时，我们的网络应用程序无法正常工作；因此，网络条件是远程放射学设置中的一个重要因素。第三，个人计算机的规格通常不如专用工作站的规格，因此无法在个人计算机上执行诸如体绘制之类的密集计算任务。在我们的体渲染实现中，减少了渲染区域以提供快速的体渲染。因此，一些解释工具需要在基于Web的应用程序中进行定制和简化。此外，典型的医学图像尺寸范围从512×512×8位到1024×1024×12位，对于某些成像应用程序，分辨率甚至更高。

3. 结束语

计算机技术可以创建先进且丰富的基于 Web 的应用程序，使放射科医生能够轻松访问远程放射学系统并远程查看医学图像。然而，每种技术都有其自身的缺点，很难平衡这些互联网技术的优缺点，并为医学影像应用程序的开发找到最佳解决方案，本本旨在比较不同的远程查看放射影像的互联网平台技术，并分析它们的优缺点，如有不正之处，还望批评指正。

参考文献：

1. 姜成宇. 现代医学影像技术中计算机影像处理技术的应用[J]. 临床医药文献电子杂志 2020年7卷89期, 131,135页, 2021.

2. 张双军. 一种远程医学影像数字化仪:, CN213129898U[P]. 2021.

3. 刘鑫. 基于机器学习的小目标检测算法研究及其在医学影像中的应用[D]. 重庆理工大学, 2020.