%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%收稿日期：2009-04-11基金项目：广东省科技计划重点项目（2008A030102011）作者简介：张祖进（1963年 7月 -），男，E-mail:%zzj_303@126.com

基于 CORBA分布式技术的 PACS系统对象设计与封装

张祖进 1，孙安玉 2（1解放军 303 医院医学工程科，广西 南宁 530021；2南方医科大学生物医学工程学院，广东广州 510515）

摘要：大量信息孤岛的存在使得区域化成为当前 PACS系统发展的一个主要趋势。传统 PACS结构多是基于 C/S体系，无法满足区域信息系统维护管理的需求。 针对该结构局限性，本文提出了基于 CORBA 技术的分布式区域性 PACS 结构，并对 PACS对象进行了设计与封装。通过将一系列逻辑独立、功能相关的 PACS服务对象挂载于 ORB软总线上，可

方便地组建不同规模的 PACS系统。 该方法突破了传统结构的瓶颈，具有良好的兼容性和可扩展性。关键字：PACS；CORBA 技术；分布式；区域性；对象设计；封装

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1673-4254(2009)10-2021-03

CORBA-based design and packaging of picture archiving and communication system objectZHANG%Zu-jin1,%%SUN%An-yu2

1Department%of%Medical%Engineering, %303%Hospital%of%PLA, %Nanning%530021, %China; % 2Institute%of%Biomedical%Engineering, %Southern%Medical%University,%Guangzhou%510515,%China

Abstract: Regionalization% has% become% one% of% the% most% important% trends% in% the% development% of% picture% archiving% and%communication%systems% (PACS) %due% to% the%existence%of% large%amounts%of% information% islands. %The% conventional%PACS%designed%according%to%the%DICOM%standard%on%the%basis%of%the%C/S%structure%fails%to%meet%the%demand%of%regional%information%system%maintenance. %A%regional%PACS%system%based%on%common%object%request%broker%architecture% (CORBA) %distributed%technology% is% therefore%proposed%and% implemented. %This%article%describes% the%design% and%packaging%of% the%PACS%objects. %When%mounting% a% series% of% separate% logical% and% related% functional% PACS%objects% on% the%ORB%bus, % the%multi-scale%PACS%systems% can% be% established. %This%method% eliminates% the% limitation% of% the%C/S% structure% and% offers% good% compatibility% and%scalability.Key words: picture% archiving% and% communication% systems; %CORBA% technology; % distributive; % regionality; % object% design; %package

医学图像归档与传输系统 (PACS) 将医院内的CT、MR、PET、US 等医学影像数字化以后，输入到计算机中进行归档存储， 实现医学影像信息的共享 ［1］。近年来，PACS 得到极大推广与应用， 但由于各医院PACS 系统开发标准不一致，医院成为基于地理分布的信息孤岛，并未利用 Internet 的巨大优势，造成极大的资源浪费。如何使区域内医院的 PACS系统可以更好共享医疗信息资源 ， 建立规模更大的区域PACS，以达到资源共享、院际会诊等目标，成为当前PACS系统研究的一个主要方向。

与此同时，中间件、分布式技术的发展，也为区域PACS的建设提供了技术支撑［2］。

1%%区域性 PACS整体结构介绍以通用对象请求中介结构(CORBA)等为代表的

分布式对象技术为基础的三层客户 / 服务器 (C/S)结构具有高度可伸缩性、可靠性、可管理性以及灵活性，

成为区域 PACS 系统设计的理想模式［3］。本文将 CORBA 分布式对象技术引入 PACS 系

统，将 DICOM 标准中的各种服务进行有效剥离以封装为服务对象挂载到 ORB 软总线上。

图 1 所示为 PACS 基于 CORBA 的三层体系结构，三层分别为 DICOM 数据层、中间服务层和应用层［4］。 客户层为 CORBA 前端和 Internet 用户；中间层为除 CORBA 前端以外的所有服务代理；数据层则为数据库和相关存储设备，DICOM 网络和其它的医疗信息系统 HL7 可视为中间层交换数据的外部系统，划分到数据层［5］。

图 1%%三层体系结构

2009;29(10)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%南方医科大学学报(J%South%Med%Univ) 2021· ·

表 1%%对象分类与模块设计对照表对象类别 对应模块名称（module） 备注

平台信息模块 RPACS_Basic_Flat 包含系统管理层面的信息对象

病人业务模块RPACS_Patient_

Operation包含病人在系统内的全部动作

及结果对象

影像检查模块 RPACS_Study 包含一次检查的产生，执行等过程及结论对象

影像信息模块 RPACS_Image 包含图像的归档，获取，显示，处理，打印等动作及图像对象

表 2%%Hospital_Inf 接口关键属性表属性 数据类型 说明

m_strHopitalUID string 医院在区域性信息系统内的唯一标识名

m_strHopitalName string 医院名称

m_nHospitalDistinction Unsigned%short 医院级别

…

这种结构相比传统 C/S 结构，可为 PACS 带来以下优势 ［6］：容易实现负载均衡、提高了 PACS 的开放互联性、提高了可靠性、维护和管理更加容易、安全性更高。

我们将以上结构进一步扩展，提出一种能满足大型区域性 PACS 需求的分布式体系，并将其应用于区域性 PACS的研制。如图 2所示，一个分布式 RPACS系统从物理结构上可以被定义为包含数字成像设备、DICOM 图像显示工作站、DICOM 服务器和 DICOM图像数据库，同时还有高速通信网络。

基于 CORBA 的分布式 RPACS 系统运行的基础在于分布在 ORB 总线上的各种服务对象。 因此DICOM 服务对象的设计是整个项目的重点与基石，这也是笔者在文章所涉项目所承担的主要工作。

2%%具体实现方案2.1%%对实体进行抽象及对象提取

结合 IDL 语言的特性， 将对象划分为以下 4 模块：（1）平台信息模块 包括区域信息对象，医院信息对象，医院科室信息对象，医院诊疗资源信息对象，医院衍生服务信息对象。（2）病人业务模块 包括病人基

本信息管理，病人历史记录管理，病人诊断跟踪管理，影像检查操作(申请，确认，执行，诊断等)。 （3）影像检查模块 包括一次检查的相关基本信息对象， 影像信息对象，诊断信息对象。 （4）影像信息模块 包括影像

相关信息对象；统计打印对象；医学影像对象；影像采集对象；影像压缩 /解压缩对象；影像存储对象。2.2%%对象设计原则

为保证设计工作有序性和可延续性，引入软件设计思想的同时，在对象设计过程中遵循以下原则：(1)%对象仅与表现逻辑、业务逻辑、数据处理逻辑中的一

个相关；(2)%结合相关管理科学与社会科学设计对象，注重管理及安全要求 ； (3) 设计对象尽可能沿用DICOM 标准中规定的数据结构， 确保与 DICOM 设备进行数据转换的正确性；(4) 文本数据传递采用XML 标准设计数据格式；另外，在获取远程对象数据时，可采用 XML 标准传递数据，在客户端完成数据分析及处理。这里仍旧延用了部分 C/S 模式的设计思想，可以避免大量的数据类型映射，同时可有效减轻服务器负载。当然这样的弊端也很明显增加了客户端设计的难度，笔者仅在病人(Patient)对象设计中使用该方式。2.3%%使用 IDL 设计 PACS 对象

接口定义语言 （interface% definition% language, %IDL）的设计目的是能让使用不同语言、机器环境、操作系统的对象之间可以进行通信。在对 PACS 对象分类的基础上， 使用 IDL 语言设计对应模块（module：IDL 语言中的 “模块” 类似 C++ 语言中的 “命名空间”）（表 1）。

分属不同模块的对象存在互相访问的可能，因此具体接口（Interface：IDL 语言中的“接口”类似 C++语言中的“类”的概念）的设计要注意命名的科学性。

在平台信息模块中，将医院看作对象，为此设计一个封装医院信息的接口。该接口属于平台信息模块内的对象，名称设定为 "Hospital_Inf"，表 2，3 对其关键属性及方法进行介绍。

图 3 是该对象对应的 UML 图（部分）。 另外，对于和 DICOM 密切相关的对象，只要参照相应的数据声明及要求设计即可。 以 Dicom%Structure%Repor 为例， 其设计要遵从 DICOM 及 IHE 的相关规定及约束。SR 对象拥有一个关键属性就是 SR%Modaity，其值固定为 SR； 同时可以衍生出 SR%Type， 其有 3 种取

图 2%%区域性 PACS 体系结构

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%南方医科大学学报(J%South%Med%Univ)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%第 29 卷2022· ·

表 3%%Hospital_Inf 接口关键方法表

方法名称返回值 参数

说明类型 意义 类型 意义

GetDeptmentUID Short 拥有科室的数量 Out%Array<string,string> 输出科室 UID序列 得到该医院对象拥有的科室标识序列

GetDepartmentAccordUID Boolean 是否具有存在该对象In%string%strDeptUID 特定科室的 UID 由科室标识号获得远程

的科室信息对象Out%Department_Inf 输出特定 UID对应的科室对象GetModalityUID 略 获得设备对象标识序列

GetModalityAccordUID 略根据特定设备标识，获得远程的设备信息对象

%

值 ， 分 别 表 示 ：Basic% Text% SR、Enhanced% SR、Comprehensive%SR。

同时 DICOM%SR 在工作流层面需要包含五个报告角色 ：报告生成者（SR%Creator）、报告管理者 （SR%Manager）、 报告仓库 （SR%Repository）、 报告阅读者（SR%Reader）、报告外部访问（SR%Ex_Access）等。 并且必须支持四个主要事务：报告提交（SR%Submission）、报告发布（SR%Issuing）、获取报告（SR%Retrieve）、查询报告 （SR%Query） 等 。 下面给出 DICOM%Structure%Report 对象的部分 UML 图（图 4）。

分布式 PACS对象的设计内容涉及面很大，既有工作流程，又有自然科学。 但其设计的基本思路如本节所叙述，其原理并不复杂。

在基于 CORBA 分布式对象技术的系统中，服务

的 提 供 者 和 使 用 者 之 间 是 通 过 IIOP （Internet%Inter-ORB%Protocol）实现通讯的。 而在小型的 PACS系统中,任何服务的实现都是围绕 DICOM 协议标准来进行的。 所以,任何不支持 DICOM 标准的系统都需要通过一个协议转换网关来与 DICOM 网络进行数据交换。

3%%结论在国内经济较发达地区，区域 PACS 系统建设已

逐步展开 ， 并呈现出巨大的市场需求 。 由于从DICOM 标准出发设计 PACS 系统结构无法摆脱 C/S结构的无法实现负载平衡、 不利于维护等等局限性，本文提出并实现了基于 CORBA 分布式技术的PACS 系统对象设计与封装方法，具有良好的兼容性和可扩展性，为 RPACS 带来技术优势。 本文仅对关键对象和关键接口进行了设计说明，对于各对象之间的交互因其复杂性未深入展开。

参考文献：［1］ 陈卫国 ,%张雪林 ,%黄信华 ,%等 .%国内 PACS%的现状和发展策略［J］.%

放射学实践 ,%2002,%17(4):%364-5.

［2］ Armando%JH,%Carlos%AC,%Rene%AM.%Minimum%PACS%system%based%on% DICOM% standard ［C］//Proceedings% of% the% 11th% WSEAS%International%Conference%on%COMPUTERS, %Greece. %Wisconsin, %USA: %World% Scientific% and% Engineering% Academy% and% Society, %2007:%234-40.

［3］ 常 武 ,%贾克斌 .%分布式对象技术与医学工业标准相结合的 PACS%体系结构研究［J］.%计算机工程 ,%2002,%28(1):%225-7.

（下转 2026 页）

图 3%%Hospital_Inf 接口的 UML 表示

图 4%%Study_DCM_SR 接口的 UML 表示

张祖进,%等.%基于 CORBA 分布式技术的 PACS系统对象设计与封装第 10 期 2023· ·

（上接 2023页）［4］ Jesse%C,%Edwards%J,%Stephen%W,%et%al.%Fred%prior%PACS%as%part%of%the%

enterprise: %Impact%of%CORBA ［C］//Proceedings%of%the%symposium%on% pacific% medical% technology. %Washington% DC, % USA: % IEEE%Computer%Society,%1998:%63.

［5］ 黎国民 ,%张 谦 ,%吴国华 .%基于 CORBA的分布式 PACS系统的设计与实现［J］.%杭州电子工业学院学报 ,%2003,%23(4):%20-23.

［6］ Gell%G. %PACS%development%in%Austria: %a%discussion%of%success%criteria% and% success% factors ［J］. %Methods% Inf%Med, % 2006, %% 45 (1): %102-7.

过真皮和表皮成分不断产生的分子信号调控的，以往文献已证实真皮成分在毛囊发育的诱导中起着主要

作用 ［8］，因此将皮肤真皮细胞和表皮细胞以 2∶1 的比例混合后注射移植到裸鼠皮下最终发育为成熟的毛

囊。但是移植细胞形成毛发所需要的时间长于正常的毛发形成。正常毛发形成至穿出表皮需要约 5~8%d［4］，我们首先观察到毛干形成是移植后 10~14%d，穿出表皮是移植后 3~4 周。 这可能是由于分散的细胞在体内需要重新聚集从而使毛发形成在初期遭到延迟。新形成的毛发脱落后能够再生说明新的毛发循环的形

成。 毛发循环现象是毛囊这一结构内在特有的，其出现证明了新生毛囊具有正常毛囊的生理特性。

目前毛囊生物工程所努力的目标是培养繁殖分

离的毛囊细胞，使其能够再生出完整的结构并具有功能的器官系统。毛囊细胞移植技术的最终目的就是将自体来源的毛囊细胞培养扩增后植入头皮诱导毛发

再生，以治疗雄激素性脱发或其它毛发缺失疾病。 而利用毛囊细胞移植治疗毛发缺失的关键在于有足够

的具有诱导能力的毛乳头细胞，并联合上皮细胞使其能够在体内再生出新的毛囊。但是细胞体内移植再生毛发尚未有明显进展，这可能是由于毛囊细胞在消化和再培养的过程中逐渐失去其诱导毛囊再生的活性。与以往文献中采用成体毛囊组织不同的是，本实验采用鼠胚胎皮肤作为毛囊细胞来源，经中性蛋白酶和胶原酶消化后易得到混合细胞悬液，并直接注射移植到裸鼠皮下，避免了细胞在培养过程中活性的丧失。 移植后两周镜下便可观察到毛囊及毛发纤维的形成，并有黑色毛干穿出皮肤。 由于移植的混合细胞取自于C57BL/6 鼠，黑染以及受者裸鼠是白化的，可得出如果发现黑色毛发则可以证明是由注射的细胞所形成。整个实验操作简单易行，并能在短期内观察到毛发发育的全部过程，为研究毛囊发育机制以及细胞分子间

的相互作用提供一种更为简单、快速且完整的毛发发育模型。

本实验虽然成功地通过注射细胞于裸鼠皮下发

育为毛干，并穿出皮肤，但是由于混合的细胞无法控制毛囊生长的方向， 所形成的毛干大多在皮下生长，仅个别向上生长的毛干最终穿出皮肤，提示毛干的成功穿出可能取决于细胞注射的深度和毛囊形成的方

向，因此该模型还有待进一步完善。 如果我们能从人头皮获得有活性的毛囊细胞， 采用毛囊细胞移植技术，并利用细胞支架材料控制毛干生长方向，这将为毛发缺失患者带来一种高效、便利的全新治疗手段。

参考文献：［1］ Cooley%J. %Follicular%cell%implantation: %an%update%on%"hair%follicle%

cloning"［J］.%Facial%Plast%Surg%Clin%North%Am,%2004,%12(2):%219-24.

［2］ Botchkarev%VA,%Paus%R.%Molecular%biology%of%hair%morphogenesis:%development%and%cycling ［J］. %J%Exp%Zool%PartB: %Mol%Dev%Evol,%

2003,%298(1):%164-80.

［3］ Millar % SE . % Molecular % mechanisms % regulating % hair % follicle %development［J］.%J%Invest%Dermatol,%2002,%118(2):%216-25.

［4］ Schmidt-Ullrich%R, %Paus%R. %Molecular%principles%of%hair% follicle%

induction%and%morphogenesis［J］.%Bioessays,%2005,%27(3):%247-61.

［5］ Inamatsu%M, %Tochio%T, %Makabe%A, % et% al. %Embryonic% dermal%condensation%and%adult%dermal%papilla%induce%hair%follicles%in%adult%glabrous%epidermis%through%different%mechanisms［J］. %2006,%48(2):%

73-86.

［6］ Stenn%KS,%Paus%R.%Controls%of%hair%follicle%cycling［J］.%Physiol%Rev,%2001,%81(1):%449-94.

［7］ Ito%M,%Kizawa%K, %Hamada%K, %et%al. %Hair% follicle%stem%cells% in% the%lower%bulge%form%the%secondary%germ, %a%biochemically%distinct%but%functionally%equivalent%progenitor%cell%population,%at%the%termination%of%catagen［J］.%Differentiation,%2004,%72(9-10):%548-57.

［8］ Zheng%Y, %Du%X, %Wang%W, % et% al. %Organogenesis% from%dissociated%cells: %generation%of%mature%cycling%hair%follicles%from%skin-derived%cells［J］.%J%Invest%Dermatol,%2005,%124(5):%867-76.

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