计算机毕业设计47DELPHI某医院医疗B超图像处理系统的设计与实现.docx

1、计算机毕业设计47DELPHI某医院医疗B超图像处理系统的设计与实现分类号：TP319 U D C：D10621-408-(2007) 5804-0密 级：公 开 编 号：2003031176成都信息工程学院学位论文某医院医疗B超图像处理系统的设计与实现论文作者姓名：林 菁申请学位专业：计算机科学与技术申请学位类别：工 学 学 士指导教师姓名（职称）： 罗代升（教授）论文提交日期：2007年06月 09 日某医院医疗B超图像处理系统的设计与实现摘 要随着医疗事业的不断发展，人们对自身所受医疗保健环境的要求也越来越高。医院需要以高质量的服务提供给大众。早期的医疗管理系统已经不能完全满足新业务的需

2、要，因此要开发新一代的，适应业务发展要求的管理软件。针对这种情况，从医院对B超的需求出发，提出了一个B超图像处理系统的设计方案。在对图像的采集方面，通过对一帧图像的接收原理来将连续帧的动态图像显示出来，这是整个设计的基础。在对静态图像的捕捉方面，系统是从图像的高，宽等角度来捕捉生成多幅图像，并可以使一个病例对应保存多幅图像。在对图像的修改方面，系统利用了Delphi编写具有放大，缩小功能的函数来实现对图像进行放大，缩小，去彩的操作，并设计了放大，缩小的不同比例，有利于医生对图像的查看。所有的病人的基本信息和图像信息将会存入数据库。关键词：B超；B超图像；视频采集卡；捕捉；动态捕获；去彩 Des

3、ign and Implementation of a Medical B-Mode Ultrasound Image System in a HospitalAbstractWith the rapid development of the medical treatment technology, people asked for higher quality service by hospital. It is the truth that early management systems are not suitable for the modern hospitals. Manage

4、ment systems early are not suitable for the modern hospitals. To get the problem solved, new system should be developed to meet current hospitals demand. According to this situation, a new system solution to medical B-Mode ultrasound image system is presented in this paper. First of all, concerning

5、the image display, it is the basic of the system which to use the principle of receiving image frames to assemble the frames to display the dynamic images. Besides, with regard to the image capturing, it is a function designed in terms of the height and the width of the image to capture a couple of

6、pictures, and it can realize multi-pictures record for each patient. Moreover, corresponding to the image modification, it is implemented by using the functions provided in Delphi to enlarge and dwindle, and it can zoom in, zoom out and removing color from the image. The function of sliding scale is

7、 also included in the design, which is convenient to examine by doctors. Furthermore, both the information of patients and the information of images are stored in the database.Key words: B-Mode Ultrasound; B-Mode Ultrasound Image; Video Capture Card; Capture; Dynamic Capture; Remove Color目 录论文总页数：22

8、页1. 引言 11.1 开发背景 11.2 研究现状 11.3 本课题研究的意义 21.4 系统的设计目标 22系统开发工具和硬件的介绍 22.1系统开发工具的介绍 22.1.1 Delphi 7 的介绍 22.1.2 SQL Server 2000的介绍 42.2硬件的介绍 52.2.1 B超的介绍 52.2.2 视频采集卡的介绍 72.3 C/S模式的介绍 83.系统设计 103.1 系统的模块结构 103.2 模块的划分 113.3 系统网络拓扑图 113.4 开发环境和运行环境的介绍 123.4.1 开发环境的介绍 123.4.2 运行环境的介绍 123.5 数据库 133.5.1 数

9、据库ER图 133.5.2 数据表结构 134重要代码的实现 14结 论 20参考文献 20致 谢 21声 明 221. 引言1.1 开发背景作为社会组织的一个重要组成部分，医疗保健事业是和人民生活息息相关的领域。随着生活水平的提高，人们对自身所受医疗保健环境的要求也越来越高。医院需要以高质量的服务提供给大众。随着我国医疗体制的改革，医院自身的发展也需要不断提高自身的管理水平和竞争能力。而医院又是一个需要处理大量种类繁多、关系复杂的信息的机构，运用信息系统改进医院管理正所谓势在必然。为了适应中国医疗界的这一发展，促进医院管理的科学化、规范化、信息化，国务院卫生部在1997年先后颁布了医院信息系

10、统软件评审管理办法（试行）和医院信息系统（HIS）软件基本功能规范（试行）等一系列重要文件，对医院管理系统提出了具体的要求和实施规范。目前国内一些医院采用了部分中小型医疗管理系统，虽然满足了早期的医疗管理需求，但随着医院体制的不断改进和完善，早期的医疗管理系统已经不能完全满足新业务的需要，使得新一代全新的、适应业务发展要求的管理软件的开发迫在眉睫。 1.2 研究现状超声图象处理系统主要应用于医院B超仪器。以前，在医院尚未进行规范化、信息化建设的时候，主要是依靠医院的B超医生进行当场鉴定，B超图像无法保存，不便于在场医生事后修正。鉴定结果也主要依靠在场医生的个人经验和医术知识，其他医生无法进行监

11、督，更谈不上管理。早期的超声图象处理系统多为文件型系统，缺乏安全防备措施和数据备份措施。目前，大多数省级、市级医院都已经通过了国家医院等级鉴定，管理逐步走上了规范化、科学化、信息化的道路。但是目前在某些部门、某些环节还存在一些比较严重的问题，亟待解决。目前各医院的超声图象处理可能存在的问题主要如下： 1.鉴定结果的准确性得不到完全的保障B超操作平时都是由B超医生全权负责，鉴定结果也完全由医生的个人经验和医术水平决定，其他一切非在场人员无法核证。鉴定结果从主观和客观上都存在着错误隐患。2.系统安全可靠性相对较低大多数B超室的电脑系统没有实施完整彻底的容错方案，业务数据没有完全的安全备份，异地数据

12、备份只是制度规定，当遇到自然灾害等特殊情况发生时无法及时恢复正确的业务数据。在文件级B超图象处理系统中，因为医生的计算机操作水平普遍较低，可能会出现错误的文件操作，影响文件级系统的正常运行，甚至可能出现灾难性的错误操作。这是文件级系统不可能避免的安全隐患。3.缺乏技术手段建立有效严密的审核机制B超医生以报告的形式向住院部以及其他相关部门提交，医院管理层以及住院部的医生无法进行真正意义上的核查。鉴定基本上取决于信用和对医生的信赖度。因为没有获得原始数据的技术手段，影响医院其他部门相关人员的决策和审核的效率和科学性。4.操作人员对计算机知识有待提高该软件主要是由B超室的医生使用。由于他们平时主要是

13、负责医院的B超，对计算机、数据库及网络等的知识往往了解甚少，遇到一般性故障不能像专业电脑人员那样恰当地处理。1.3 本课题研究的意义医疗事业与我们的生活密切相关，希望能够完成一个实用的，功能较完善的图象处理软件，帮助医生管理信息。能够对捕捉到的图像进行查询，保存，修改（放大，缩小，去彩）等功能，系统应该具有友好的界面，操作简单等特点。有了比较先进的软件，医院将会更好地为社会大众服务。1.4 系统的设计目标本系统的设计目标是可以方便医生对B超图像的管理。医生输入病人的基本信息以后，可以显示动态B超图像，随后选择他所认为重要的图像通过抓图功能转变为静态图像保存下来。为了便于医生对病人病情的研究，一

14、名病人可以保存有多幅图像。根据医生的需求，可以对图像进行修改。系统将会提供图像的放大，缩小，去彩等功能，帮助医生对图像的研究。所有的病人信息和图像信息将会存入本机数据库中，方便日后的修改与查询。2系统开发工具和硬件的介绍2.1系统开发工具的介绍2.1.1 Delphi 7 的介绍Delphi这个名字源于古希腊的城市名。它集中了第三代语言的优点。以Object Pascal为基础，扩充了面向对象的能力，并且完美地结合了可视化的开发手段。Delphi自1995年3 月一经推出就受到了人们的关注，并在当年一举夺得了多项大奖。它有很多不同的版本，Delphi 7是用得比较广泛的一种。Delphi是全新

15、的可视化编程环境，提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具。它使用了Microsoft Windows图形用户界面的许多先进特性和设计思想，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言(Object-Oriented Language)、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术。对于广大的程序开发人员来讲，使用Delphi开发应用软件，无疑会大大地提高编程效率。一个Delphi程序首先是应用程序框架，而这一框架正是应用程序的“骨架”。在骨架上即使没有附着任何东西，仍可以严格地按照设计运行。所要做的工作只是在“骨架”中加入程序。缺省的应用程序是一个空白的窗体(Form)，可以运行

16、它，结果得到一个空白的窗口。这个窗口具有Windows窗口的全部性质：可以被放大缩小、移动、最大最小化等，但却没有编写一行程序。因此，可以说应用程序框架通过提供所有应用程序共有的东西，为用户应用程序的开发打下了良好的基础。Delphi已经做好了一切基础工作程序框架就是一个已经完成的可运行应用程序，只是不处理任何事情。现在所需要做的，只是在程序中加入完成所需功能的代码而已。Delphi的可视化编程环境包括：主窗口，对象监视器，窗体窗口和代码窗口。Delphi的主窗口位于屏幕的上端，包括Menu(菜单)、Speed Bar(加速条)和Component Panel(部件选项板)。Menu是下拉式主

17、菜单。Speed Bar位于主窗口的左下端，由两排共14个加速按钮组成。这些按钮是菜单功能的快捷方式，各种图标直观地表示了它能执行的动作。Component Panel由一行、若干页对象按钮所组成，利用它来选择需要的部件并将它放到窗体中去。Object Inspector（对象监视器）窗口含有两页：Properties页显示窗体中当前被选择部件的属性信息，并允许改变对象的属性；Events页列出了当前部件可以响应的事件。按动Object Inspector下端的“Events”页标签，使得Events页可见，这一定的事件后边的空白处，可以定义对象接受到相应事件时执行的动作。首次启动时，Obje

18、ct Inspector窗口显示的是当前窗体Form1的属性。Forms（窗体）窗口是开展大部分设计的工作区域。可以把部件放在窗体中，通过移动位置、改变尺寸等操作随心所欲地安排它们，以此来开发应用程序的用户界面。代码窗口一开始处于窗体窗口之下。当部件被放到窗体上时，Delphi会自动生成大部分的用户界面代码。我们所应做的只是在它生成的框架中加入完成所需功能的程序段而已。点动Form1的状态行使代码窗口可见。这个窗口中是代码编辑器。可以在其中书写Delphi应用程序的源代码。当程序中含有不止一个窗口时，会有几个库单元的源程序出现在代码编辑器中。代码编辑器的标题条中显示了当前正在编辑的库单元文件名

19、。Delphi里提供了大量可视化部件。常用的文本相关部件有Label(标签)、Edit(文本编辑)、MaskEdit(格式编辑)、Memo(备注)、List Box(列表框)、Combo Box(组合框)。除了MaskEdit在Additional页之外，其它的都在Standard页中。常用的按钮和检查框部件有Button和BitBtn部件，Speed Button部件，Check Box与Radio Button部件。常用的图形部件有Image部件，Shape部件，PaintBox部件等。 Delphi有很多的优势，在数据库方面的特长尤为突出：适应于多种数据库结构，从客户机服务器模式到多层数

20、据结构模式；高效率的数据库管理系统和新一代更先进的数据库引擎；最新的数据分析手段和提供大量的企业组件。而且它还可以用ADO组件或BDE组件来和数据库相连，实现对数据库的访问，这样为我们的操作带来很大的方便。总言之，Delphi是一款非常方便有用的工具，很容易上手，相信它会成为以后计算机编程工作者的一项重要技能。2.1.2 SQL Server 2000的介绍SQL Server 是一个关系数据库管理系统。它最初是由Microsoft Sybase 和Ashton-Tate三家公司共同开发的，并于1988 年推出了第一个OS/2 版本。在Windows NT 推出后，Microsoft 将SQL

21、 Server 移植到Windows NT系统上专注于开发推广SQL Server 的Windows NT 版本，Sybase 则较专注于SQL Server在UNIX 操作系统上的应用。SQL Server 2000是Microsoft 公司推出的SQL Server 数据库管理系统的新版本。该版本继承了SQL Server 7.0 版本的优点，同时增加了许多更先进的功能，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。SQL Server 2000 的常见版本有：1.企业版（Enterprise Edition）：支持所有的SQL Server 2000 特性，可作为大型Web站点、

22、企业OLTP（联机事务处理）以及数据仓库系统等的产品数据库服务器。2.标准版（Standard Edition）：用于小型的工作组或部门；3.个人版（Personal Edition）：用于单机系统或客户机；4.开发者版（Developer Edition）：用于程序员开发应用程序，这些程序需要SQL Server 2000 作为数据存储设备。此外，SQL Server 2000 还有桌面引擎（Desktop Engine） 和Windows CE 版。用户可以根据实际情况选择所要安装的SQL Server 2000 版本。一般来说，它包含三部分内容：数据库引擎，管理工具，数据库。在利用SQL

23、 Server的时候，我们首先建立一个概念模型，实体关系模型，即ER模型。实体关系方法中主要涉及三个概念；实体，属性和关系。实体是具有相同性质并且彼此之间可以相互区分的现实世界对象的集合，通常用矩形表示；属性是指实体所具有的特征，是描述实体或者关系的性质的数据项，通常用椭圆表示；关系反映为实体内部的关系和实体之间的关系，通常用菱形表示，有一对一，一对多，多对多三种关系。有了ER图，就可以根据其来建立表和数据库了。SQL提供了与关系数据库进行交互的方法，它可以与标准的编程语言一起工作。SQL Server 2000中的SQL语言是Transact-SQL语言。按其功能，可以将它分为以下几部分：数

24、据定义语言（DDL, Data Definition Language） ：实现定义，删除和修改数据库对象的功能；数据查询语言（DQL, Data Query Language）：实现查询数据的功能；数据操纵语言（DML, Data Manipulation Language）：实现对数据库数据的增加，删除和修改的功能，数据控制语言（DCL, Data Control Language），实现控制用户对数据库的操作权限的功能。在使用数据库时用的最多的就是数据操纵语言，它包含了最常用的核心SQL语句，即SELECT,INSERT,UPDATE,DELETE。有了这些语言，就可以对数据进行操作了。

25、当把数据添加到数据库以后，需要实施数据的完整性。可以指定主关键字，外关键字，唯一性约束等，还可以创建规则和默认值，来完成数据的精确性和可靠性。较之其他的版本，SQL Server 2000有这些新特性: 对XML支持的增强，服务器联盟 表可跨服务器存放，用户自定义函数，增加数据类型，触发器增强，安全性增强，简化数据库管理，数据库复制增强，索引化视图，分布式查询增强等等。至今为止，SQL Server是用途非常广泛的一款工具。2.2硬件的介绍2.2.1 B超的介绍B超的工作原理主要是利用的超声波，众所周知，人耳能听到的声音频率为20HZ-20KHZ，低于20KHZ的声波为次声波，人耳是听不到的，

26、高于20KHZ的声波就是超声波了，人耳也是听不见的。超声波之所以被广泛用于医疗领域是因为它有许多奇妙的特点：1.由于频率高，波长短，它可以像光那样沿直线传播，使得我们可能向某已确定方向上发射超声波；2.声波是纵波，可以顺利地在人体组织里传播；3.超声波遇到不同的介质交接面时会产生反射波，超声的传播速度快，成像速度快，每次扫描即产生一幅图像，快速地重复扫描。产生众多的图像组合起来便构成了实时动态图像。因而能够实时地观察心脏的运动功能、胎心搏动，以及胃肠蠕动等。 这些特点构成了今天超声仪器在医学领域广泛应用的基础。B型超声仪是由主控电路、发射电路、接收电路（高频信号放大器、视频信号放大器）、扫描发

27、生器、图像显示器（电子枪、偏转系统、荧光屏）和换能器构成的。 主控电路又称同步触发信号发生器，它周期地产生同步触发脉冲信号，分别触发发射电路和扫描发生器中的时基扫描电路。超声脉冲发射的重复频率是由它控制的，通常同步触发信号的重复频率就是超声脉冲发射的重复频率。 发射电路在受同步信号触发时，产生高频电脉冲激励换能器。 接收电路接收由人体受检组织反射的超声信息，有以下几个主要过程：对高频超声信号放大和对数压缩；对高频超声信号检波，转变为视频信号；对视频信号进行放大；把放大了的视频信号显示在显示器上。 换能器将回波信号转换成高频电信号后，被检波器检出的视频包络信号要经过视频信号放大器放大和处理，然后

28、加到显示器的栅极进行亮度调制。 扫描发生器产生扫描电压，使电子束按一定的规律扫描，在显示器上显示出切面图像。 B超成像的基本原理就是：向人体发射一组超声波，按一定的方向进行扫描。根据监测其回声的延迟时间，强弱就可以判断脏器的距离及性质。经过电子电路和计算机的处理，形成了现在的B超图像。B超的关键部件就是超声探头（Probe），其内部有一组超声换能器，是由一组具有压电效应的特殊晶体制成。这种压电晶体具有特殊的性质，就是在晶体特定方向上加上电压，晶体会发生形变，反过来当晶体发生形变时，对应方向上就会产生电压，实现了电信号与超声波的转换。一般B超的工作过程为：当探头获得激励脉冲后发射超声波（同时探头

29、受聚焦延迟电路控制，实现声波的声学聚焦）然后经过一段时间延迟后再由探头接受反射回的回声信号，探头接收回来的回声信号经过滤波，对数放大等信号处理，然后由DSC电路进行数字变换形成数字信号，在CPU控制下进一步进行图像处理，再同图表形成电路和测量电路一起合成视频信号送给显示器形成我们所熟悉的B超图像，这即是我们所知道的二维黑白超声图像。B型超声具有如下特点：它将从人体反射回来的回波信号以光点形式组成切面图像。此种图像与人体的解剖结构极其相似，故能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实质性、液性或含气性组织区分开来。 由于人体内组织的密度不同，相邻两种组织的声阻抗也不同，当声阻抗差达千分之一

30、时，两组织界面便会产生回声反射，从而将两组织区分开来。超声对软组织的这种分辨力是X射线的100倍以上。 此外，B型超声尚具操作简便，价格便宜、无损伤无痛苦，适用范围广等特点，因而已被广大患者和临床医师所接受。 不过B型超声也还存在下述问题：显示的是二维切面图像，对脏器和病灶的空间构形和空间位置不能清晰显示；由于切面范围和探查深度有限，尤其扇扫时声穿较小，对病变所在脏器或组织的毗邻结构显示不清；对过度肥胖病人，含气空腔（胃、肠）和含气组织（肺）以及骨骼等显示极差，影响显像效果和检查范围。 我们在日常生活中还经常会听到“彩超”这个词，即是彩色B超。它并不是看到了人体组织的真正颜色，而是在黑白B超图

31、像基础上加上以多普勒效应原理为基础的伪彩而形成的，当超声波碰到流向远离探头液体时回声频率会降低，流向探头的液体会使探头接收的回声信号频率升高。利用计算机伪彩技术加以描述，使我们能判定超声图像中流动液体的方向及流速的大小和性质，并将此叠加在二维黑白超声图像上，形成了所见到的彩超图像。2.2.2 视频采集卡的介绍视频采集卡是将模拟摄像机、录像机、LD视盘机、电视机输出的视频信号等输出的视频数据或者视频音频的混合数据输入电脑，并转换成电脑可辨别的数字数据，存储在电脑中，成为可编辑处理的视频数据文件。按照其用途可分为广播级视频采集卡，专业级视频采集卡，民用级视频采集卡。三者的区别主要是采集的图像指标不

32、同.广播级视频采集卡的最高采集分辨率一般为768X576(均方根值)PAL制,或720X576(CCIR-601值)PAL制25帧每秒,或640X480/720X480NTSC制30帧每秒最小压缩比一般在4:1以内.这一类产品的特点是采集的图像分辨率高,视频信噪比高.缺点是视频文件庞大.每分钟数据量至少为200MB.广播级模拟信号采集卡都带分量输入输出接口,用来连接摄/录像机.此类设备是视频采集卡中最高档的,用于电视台制作节目. 专业级视频采集卡的级别比广播级视频采集卡的性能稍微低一些.分辨率两者是相同的,但压缩比稍微大一些,其最小压缩比一般在6:1以内.输入输出接口为AV复合端子与S端子.此类产品适用于广告公司,多媒体公司制作节目及多媒体软件.民用级视频采集卡的动态分辨率一般最大为384X288,PAL制25帧每秒,320X240,30帧每秒,NTSC制.(个别产品的静态捕捉分辨率为768X576),输入端子为AV复合端子与S端子,绝大多数不具有视频输出功能.目前的视频采集卡