PAGE5醫(yī)學(xué)圖像可視化處理系統(tǒng)需求分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u22908醫(yī)學(xué)圖像可視化處理系統(tǒng)需求分析概述 1128621.1系統(tǒng)概述 1244851.2系統(tǒng)可行性分析 232921.2.1醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)技術(shù)可行性分析 340061.2.2醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可行性分析 3102171.2.3醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)操作可行性分析 3321041.2.4系統(tǒng)方案的選擇 4249601.3醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)功能性需求分析 523461.3.1醫(yī)生信息管理模塊 6208061.3.2患者信息管理模塊 6191561.3.3數(shù)據(jù)展示模塊 7314771.3.4可視化展示管理模塊 773961.4醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)非功能性需求分析 81.1系統(tǒng)概述隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展以及人民對(duì)美好生活的不懈追求，我國(guó)在醫(yī)療水平上有了很大的提高，運(yùn)用電子設(shè)備對(duì)人體病變部分進(jìn)行監(jiān)察已經(jīng)早就普及完成，但讓人感到困惑的是，我們的儀器采納的是高水準(zhǔn)儀器，但病人對(duì)醫(yī)療水平的需求卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到滿足，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的人民依舊奔跑于各大型城市，要求專家會(huì)診，造成了大量的器械浪費(fèi)，更嚴(yán)重的是還會(huì)錯(cuò)過(guò)最佳治療時(shí)間。究其原因，是由于我們專業(yè)醫(yī)療人員的匱乏導(dǎo)致。一個(gè)好的圖像醫(yī)師需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的培養(yǎng)以及數(shù)以萬(wàn)計(jì)的圖像實(shí)操，若是希冀于用培訓(xùn)來(lái)解決這種困境，則要面臨培訓(xùn)難度大、培訓(xùn)周期長(zhǎng)、培訓(xùn)人員少等實(shí)際困難。隨著人工智能在各個(gè)學(xué)科上的應(yīng)用和可視化技術(shù)的不斷研究與完善，把人工智能算法以及可視化技術(shù)與醫(yī)學(xué)圖像相結(jié)合或可解決缺乏高水平醫(yī)師的困境。而我們現(xiàn)在要做的主要工作就是，運(yùn)用人工智能技術(shù)，搭建圖像分析可視化的系統(tǒng)，將患者圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)展示，更好地為醫(yī)生提供決策，確定是否給患者用新輔助化療以及怎樣使用，可以減少患者的經(jīng)濟(jì)壓力以及節(jié)約治療時(shí)間。本課題根據(jù)目前可視化系統(tǒng)的研究方案以及系統(tǒng)搭建方法，結(jié)合文獻(xiàn)研究以及實(shí)例考察，參考工作流程以及工作方式，以計(jì)算機(jī)理論為基礎(chǔ)，以Python腳本語(yǔ)言為核心，采用Django系統(tǒng)架構(gòu)，結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)以及PyMySQL可視化包，設(shè)計(jì)一個(gè)界面簡(jiǎn)潔、性能優(yōu)異的醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺癌醫(yī)療診斷水平的提升。首先制定系統(tǒng)的總體規(guī)劃，在搭建系統(tǒng)前期，明確的規(guī)劃是所有工作的開(kāi)始，在系統(tǒng)搭建前期沒(méi)有明確的系統(tǒng)規(guī)劃，那后面所有的工作也只能是徒勞無(wú)功，會(huì)大大增加系統(tǒng)搭建的時(shí)間，拖延系統(tǒng)搭建的進(jìn)度。明確系統(tǒng)搭建目標(biāo)，進(jìn)行資料搜集以及實(shí)例對(duì)比并結(jié)合實(shí)際需求明確系統(tǒng)要求和系統(tǒng)任務(wù)，最后進(jìn)行系統(tǒng)可行性分析；若系統(tǒng)可行性通過(guò)，就進(jìn)行系統(tǒng)功能功能需求分析以及系統(tǒng)功能模塊，最后進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。如圖1.1所示為系統(tǒng)總體規(guī)劃流程圖。搜集資料，制定系統(tǒng)搭建規(guī)劃搜集資料，制定系統(tǒng)搭建規(guī)劃明確系統(tǒng)搭建目標(biāo)方案可行？系統(tǒng)功能模塊測(cè)試系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能需求分析、非功能性需求分析系統(tǒng)可行性分析系統(tǒng)要求及任務(wù)取消圖1.1系統(tǒng)規(guī)劃流程圖1.2系統(tǒng)可行性分析提前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析就是希冀于用最基礎(chǔ)的思路來(lái)研究討論能否將我們?cè)谙到y(tǒng)構(gòu)建道路上所遇到的難題疑惑提前解決。系統(tǒng)可行性分析是醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)前對(duì)整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的搭建以及系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)起決定性作用的一環(huán)。該系統(tǒng)主要是運(yùn)用Python腳本語(yǔ)言來(lái)搭建Django框架，在Pycharm解釋器上實(shí)現(xiàn)對(duì)于患者和醫(yī)生數(shù)據(jù)庫(kù)的增加、刪除、更改、查詢，通過(guò)導(dǎo)入PyMySQL庫(kù)，就能實(shí)現(xiàn)Python與MySQL的互動(dòng)，再運(yùn)用Python中的Matplotlib可視化包就可以對(duì)患者數(shù)據(jù)庫(kù)中的異常數(shù)據(jù)做可視化處理。在開(kāi)發(fā)整個(gè)系統(tǒng)前，需要考慮我們現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備以及當(dāng)前的軟件互動(dòng)能否幫我們實(shí)現(xiàn)我們對(duì)于該系統(tǒng)的預(yù)期目標(biāo)，通過(guò)案例研究，明白系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提前提出解決問(wèn)題的措施以及改良優(yōu)化系統(tǒng)的方案，提前通過(guò)文獻(xiàn)研究以及個(gè)例的研究，發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)并規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，只有解決了上述所有的問(wèn)題，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面才能提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的效率。1.2.1醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)技術(shù)可行性分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)必須以成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及一定Python語(yǔ)言基礎(chǔ)做框架。如果沒(méi)有現(xiàn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)以及Pycharm開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)給予技術(shù)支撐，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)就不可能實(shí)現(xiàn)。在生活實(shí)踐中，我們存在著大量的成功技術(shù)案例可以借鑒參考。技術(shù)可行性涉及到系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，在本文中將分別從硬件要求以及軟件要求進(jìn)行研究分析。在硬件要求方面，醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)使用的是以Python語(yǔ)言為腳本的Django框架，在硬件配置上沒(méi)有較高的要求，一臺(tái)普通配置的電腦就可以滿足該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)；在軟件要求方面，軟件要求包括Windows10系統(tǒng)、Pycharm編輯器、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)以及Matplotlib可視化處理包等，這些軟件都可以在Python官網(wǎng)上免費(fèi)獲取，只需要下載到計(jì)算機(jī)完成環(huán)境配置即可。1.2.2醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可行性分析無(wú)論開(kāi)發(fā)任何系統(tǒng)，成本效益以及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)都是我們需要重要考慮的因素。必須要在軟件設(shè)備以及硬件設(shè)備的成本效益做重點(diǎn)考慮，盡量選擇免費(fèi)的框架以及軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)的硬件設(shè)備僅為一臺(tái)普通配置的電腦即可以完成系統(tǒng)的搭建，較為簡(jiǎn)單，成本也比較低。在軟件要求方面，所用到的Pycharm以及MySQL等軟件都是免費(fèi)開(kāi)源的，而且對(duì)于該系統(tǒng)后期的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)都是特別簡(jiǎn)單，在很大程度上降低了經(jīng)濟(jì)成本。1.2.3醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)操作可行性分析醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及圖像都是患者的個(gè)人隱私，要保障患者個(gè)人隱私的保密性能以及安全性能。其次，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要符合法律法規(guī)以及行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則，在應(yīng)用于市場(chǎng)時(shí)，要有自身的創(chuàng)新點(diǎn)以及特色功能。醫(yī)學(xué)可視化系統(tǒng)的操作可行性分析我們主要從社會(huì)規(guī)范和實(shí)際操作這兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行考慮和分析。從社會(huì)規(guī)范上來(lái)看，醫(yī)學(xué)可視化處理系統(tǒng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)不違背行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則和法律法規(guī)，還能在可視化領(lǐng)域?yàn)槲覈?guó)醫(yī)學(xué)研究開(kāi)辟新的發(fā)展方向，為后期將人工智能與醫(yī)學(xué)圖像深度結(jié)合篳路藍(lán)縷；從實(shí)際操作來(lái)看，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還秉持著界面多樣化和個(gè)性化、操作簡(jiǎn)單的基本原則，加之目前人工智能不斷與醫(yī)學(xué)相交融，互相促進(jìn)，在日常運(yùn)維以及后期維護(hù)等方面也是非常簡(jiǎn)單的。在當(dāng)前對(duì)于可視化系統(tǒng)的查詢中，將可視化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)并與醫(yī)學(xué)中的B超圖像相結(jié)合的系統(tǒng)搭建很少，該方案的研究也是很新穎的。1.2.4系統(tǒng)方案的選擇對(duì)待系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，要對(duì)各種方案進(jìn)行探討研究，設(shè)計(jì)多種方案，特別考慮時(shí)間和經(jīng)濟(jì)因素，這兩大重要因素會(huì)在很大程度上限制方案的實(shí)施。我們?cè)谶x擇方案時(shí)，必須將經(jīng)濟(jì)條件以及系統(tǒng)搭建時(shí)間做統(tǒng)籌安排。當(dāng)然在方案的選擇時(shí)，也必須考慮到自己的知識(shí)儲(chǔ)備概況。必須要將系統(tǒng)安全性以及系統(tǒng)可操作性作為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的重點(diǎn)?；趯?duì)可視化案例的研究以及文獻(xiàn)的參考，在本論文中，將MySQL與Python通過(guò)PyMySQL包進(jìn)行交互，緊接著運(yùn)用Python中的matplotlib可視化包設(shè)計(jì)一個(gè)基于Pycharm界面的醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)，具體的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)圖如1.2圖所示。圖1.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)圖由上述分析我們可以得出，該醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)無(wú)論從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)可行性還是操作可行性角度，抑或者方案的選擇等角度來(lái)思考，都是能通過(guò)的，該設(shè)計(jì)是完全可行的。1.3醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)功能性需求分析對(duì)于搭建醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)對(duì)系統(tǒng)功能性需求進(jìn)行分析考慮。結(jié)合該系統(tǒng)的主要功能以及實(shí)際需求，我們?cè)O(shè)計(jì)了醫(yī)生/患者信息管理模塊、數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)模塊以及數(shù)據(jù)可視化處理模塊等四大模塊。系統(tǒng)功能需求結(jié)構(gòu)如下圖1.3所示。醫(yī)學(xué)圖像可視化醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)醫(yī)生信息管理數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可視化患者信息管理圖1.3系統(tǒng)功能需求結(jié)構(gòu)圖關(guān)于系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)需求，在實(shí)際生活中，不同的用戶類型具有不同的權(quán)限操作，且各個(gè)用戶類型所展示的界面也不一樣，用戶權(quán)限也大相徑庭。處于社會(huì)實(shí)際意義以及開(kāi)發(fā)水平，在本系統(tǒng)中，用戶類型只有醫(yī)生模塊。醫(yī)生作為該系統(tǒng)的超級(jí)管理者，可以操作該系統(tǒng)中的所有功能模塊，即實(shí)現(xiàn)以下功能：1、醫(yī)生可以在患者信息管理模塊中操作增加、刪除、更改、查詢等權(quán)限功能。2、醫(yī)生可以在醫(yī)生信息管理模塊中操作增加、刪除、更改、查詢等權(quán)限功能。3、在數(shù)據(jù)展示模塊中對(duì)人工智能所分析出的數(shù)據(jù)作以展示。4、實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)展示模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理（餅狀圖)并進(jìn)行查詢。需要注意的是，我們?cè)跀?shù)據(jù)展示模塊中展示的數(shù)據(jù)是由人工智能進(jìn)行決策樹(shù)等算法算出來(lái)的，故不能進(jìn)行刪除、更改、增加等功能。由此，在數(shù)據(jù)可視化中，鑒于數(shù)據(jù)的不可更改，可視化圖也不能進(jìn)行刪除、更改、增加等功能。不同的用戶，他們的數(shù)據(jù)也會(huì)有很大的偏差，所展示的可視化圖也會(huì)有很大的不同，可視化結(jié)果完全取決于數(shù)據(jù)。我們會(huì)將圖像信息運(yùn)用人工智能中的決策樹(shù)、隨機(jī)森林等算法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，而這些預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)將保存在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。1.3.1醫(yī)生信息管理模塊每個(gè)醫(yī)生都有自己的賬號(hào)和密碼，憑借賬號(hào)和密碼就可以實(shí)現(xiàn)登錄功能。在該模塊中，醫(yī)生的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，還有注冊(cè)功能，即若是醫(yī)院有新報(bào)到的醫(yī)生可通過(guò)注冊(cè)功能實(shí)現(xiàn)自己的賬號(hào)密碼登錄；還能將其他醫(yī)生的信息注銷(xiāo)。醫(yī)生的權(quán)限在該系統(tǒng)中尤為重要，所有的數(shù)據(jù)以及圖像分析都是由醫(yī)生進(jìn)行操作。在該模塊中，無(wú)論是患者信息還是醫(yī)生信息，醫(yī)生都有查詢的權(quán)限操作，故對(duì)于該模塊我們要在安全性能上做重點(diǎn)考慮。我們醫(yī)生信息管理流程圖如圖1.4所示。輸入賬號(hào)密碼輸入賬號(hào)密碼登錄主頁(yè)面醫(yī)生信息管理信息查詢信息修改信息添加信息刪除主管醫(yī)生登錄主頁(yè)面注冊(cè)填寫(xiě)醫(yī)生信息信息查詢信息修改信息添加信息刪除主管醫(yī)生注冊(cè)如圖1.4醫(yī)生信息管理流程圖1.3.2患者信息管理模塊在患者管理模塊中，主要由醫(yī)生來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的所有信息管理工作以及信息登記工作，在本模塊中，醫(yī)生主要實(shí)現(xiàn)對(duì)患者信息的增加、修改、查詢、刪除等權(quán)限功能，要注意的是，雖然醫(yī)生擁有對(duì)該系統(tǒng)的絕對(duì)權(quán)限，但患者的信息以及患者所對(duì)應(yīng)的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)才是該系統(tǒng)的重點(diǎn)，患者管理流程圖如圖1.5所示。賬號(hào)密碼登陸主頁(yè)面患者信息展示信息查詢賬號(hào)密碼登陸主頁(yè)面患者信息展示信息查詢信息修改信息添加信息刪除主管醫(yī)生1.3.3數(shù)據(jù)展示模塊在數(shù)據(jù)展示模塊中，因?yàn)閿?shù)據(jù)的唯一性，所以主管醫(yī)生只能對(duì)所有患者的數(shù)據(jù)展示情況進(jìn)行查詢，不能進(jìn)行修改、添加、刪除等功能。數(shù)據(jù)展示模塊管理流程圖如圖1.6所示。賬號(hào)密碼登陸登錄賬號(hào)密碼登陸登錄主頁(yè)面患者信息查詢主治醫(yī)生數(shù)據(jù)展示1.3.4可視化展示管理模塊在患者數(shù)據(jù)可視化管理模塊中，因?yàn)閿?shù)據(jù)具有唯一性，不可更改，所以數(shù)據(jù)可視化圖像也具有唯一性，主管醫(yī)生只能實(shí)現(xiàn)查詢功能，醫(yī)生在該模塊中不能實(shí)現(xiàn)增加、修改數(shù)據(jù)等權(quán)限，當(dāng)患者的信息被刪除時(shí)，患者的數(shù)據(jù)以及可視化圖像也會(huì)相應(yīng)得被刪除。圖像可視化處理管理流程圖如圖1.7所示。登陸主頁(yè)面患者信息可視化展示主管醫(yī)生登陸主頁(yè)面患者信息可視化展示主管醫(yī)生數(shù)據(jù)查詢深度學(xué)習(xí)算法選擇1.4醫(yī)學(xué)圖像可視化系統(tǒng)非功能性需求分析（1）系統(tǒng)個(gè)性化界面設(shè)置該系統(tǒng)界面具有個(gè)性化以及美觀簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)，可以根據(jù)醫(yī)師個(gè)人習(xí)慣來(lái)更換界面。對(duì)于數(shù)據(jù)的展示應(yīng)該清晰明了，圖像生成應(yīng)該能夠生動(dòng)形象，易于理解，突出重點(diǎn)。（2）系統(tǒng)安全可靠性，運(yùn)行穩(wěn)定醫(yī)學(xué)圖像可視化處理系統(tǒng)涉及醫(yī)生個(gè)人的身份信息，患者的個(gè)人信息、患者圖像數(shù)據(jù)以及醫(yī)院組織架構(gòu)等，故該系統(tǒng)安全措施必