病理切片智能辅助诊断系统需求分析和设计

[青春苦瓜]

 

• 项目背景

  现在，随着社会的不断发展，医疗水平也在不断的提高，与此同时，人们的生活质量也一直在改善。就在大家将更多注意力投向胃癌、肝癌等严重危害人们身心健康疾病的同时，前列腺癌正逐渐成为威胁中老年男性健康的头号杀手。

  病理医生在这种高强度、长时间的阅片过程中，容易出现判断错误的情况。另外，这种高度过度依赖人为因素的诊断过程具有主观差异性。这些因素都增加了医患纠纷的发生几率。

  设计一个病理切片智能辅助诊断系统，可以减少病理医生的出错率，给病理医生阅片过程中提供高价值参考性。

  需求分析

  前端具体需求：

  上传一张病理切片图片，用户可以缩放和拖拽，当鼠标悬浮在癌化区域时，鼠标变成可点击样式，然后点击可以显示该区域，并且有左右箭头，点击左右箭头可以显示其他癌化区域。

  支持搜索图片，后台存放已上传图片及处理结果，用户可通过搜索查看指定图片及处理结果，也可通过浏览列表选择文件。

   

  后端数据库需求：

  保存已上传图片及其处理结果

   

  后端模型需求：

  输入一张前列腺病理切片图片，得出癌化等级，并且分割出大致区域，给出局部区域癌化等级。

   

  后端web服务器需求：

  协同控制各部分模块运行工作。

   

  1.系统用例图

  

   

   

  系统流程分析

  本系统医生账号不对外开放注册功能，新增加账户需通过管理员注册。

  登录后首先系统进行权限认证判断是管理员还是医生。

  管理员可以增加和删除医生账号。

  医生可以查看病理切片图像列表，上传病理切片。

  系统流程图如下图所示：

  

   

  系统概要设计

  系统层级设计采用传统的MVC模型，如图：

  

   

  View就是前端界面，这里view通过http协议与后端进行通信。Controller接收到请求后进行处理，如果请求带有数据将会对收到的数据进行校验。Service会对来自Controller的数据进行处理然后通过Model写入数据库或者通过Redis层写入缓存中。同时Service也会负责协调MySQL和Redis之间的关系。

  处理完请求之后，Service将通过Model或者Redis从MySQL或缓存冲获取数据，经过业务处理然后通过Controller发送给View。

   

  系统框图

• 

   

  ngnix：做反向代理

• UserController：用户信息相关功能

• ImageController：图像相关功能

  CommentController：评语相关功能

  ResultController：切片处理结果集

  MySQL：数据库

  Redis：缓存数据库

  数据库设计

  数据库结构图如下图:

   

  

   

  对于本系统，需要存储用户信息，图片信息，评语信息，结果集。数据库能实现配置管理系统的数据持久化，是系统的重要组成部分。本系统将选用MySQL数据库进行后台数据库开发、建立各部分数据表。

  各个表的功能与结构设计如下：

   

  user表用来存储用户的信息，在本系统中，用户是指管理员和医生，医生是主体。user表数据如下表：

  字段	类型	内容
  id	varchar	医生id
  username	varchar	用户名
  password	varchar	密码
  name	varchar	姓名
  deleted	tinyint	逻辑删除 1（true）已删除， 0（false）未删除
  gmt_modified	datetime	创建时间
  gmt_create	datetime	更新时间

  表1 user表字段

   

  image表用来存储当前上传的图片信息，包括图片链接和状态，以及对应的上传用户信息，image表如下表：

  字段	类型	内容
  id	varchar	图片id
  doctor_id	varchar	医生id
  url	varchar	图片地址
  deleted	tinyint	逻辑删除 1（true）已删除， 0（false）未删除
  gmt_modified	datetime	创建时间
  gmt_create	datetime	更新时间

                                表2  image数据库字段

   

     comment表用来存储医生对当前区域的格里森评级评级与评语，包括当前区域号，格里森评级以及相应的评语，comment表如下表：

    

  字段	类型	内容
  id	varchar	评语id
  image_id	varchar	图片id
  doctor_id	varchar	医生id
  url	varchar	图片地址
  area_number	int	区域编号
  content	text	批注文本内容
  grade	int	格里森评级
  deleted	tinyint	逻辑删除 1（true）已删除， 0（false）未删除
  gmt_modified	datetime	创建时间
  gmt_create	datetime	更新时间

                                表3 comment数据库字段

   

  result表用来存储机器模型对相应图片的处理结果，其为一个对应的json数组，包含点坐标，格里森评级，区域宽高的信息，result表内容如下：

   

  字段	类型	内容
  id	varchar	结果集id
  image_id	varchar	图片id
  content	text	处理结果json数组
  deleted	tinyint	逻辑删除 1（true）已删除， 0（false）未删除
  gmt_modified	datetime	创建时间
  gmt_create	datetime	更新时间

  表4 result数据库字段

   

  系统所涉及的设计模式

   

  1.单例设计模式

   

  在我们的系统中，有一些对象其实我们只需要一个，比如说：线程池、缓存、对话框、注册表、日志对象、充当打印机、显卡等设备驱动程序的对象。事实上，这一类对象只能有一个实例，如果制造出多个实例就可能会导致一些问题的产生，比如：程序的行为异常、资源使用过量、或者不一致性的结果。

  使用单例模式的好处:

• 对于频繁使用的对象，可以省略创建对象所花费的时间，这对于那些重量级对象而言，是非常可观的一笔系统开销；
• 由于 new 操作的次数减少，因而对系统内存的使用频率也会降低，这将减轻 GC 压力，缩短 GC 停顿时间。

Spring 中 bean 的默认作用域就是 singleton(单例)的。 因此本系统中后端各种bean都是单例的

2.代理设计模式

AOP(Aspect-Oriented Programming:面向切面编程)能够将那些与业务无关，却为业务模块所共同调用的逻辑或责任（例如事务处理、日志管理、权限控制等）封装起来，便于减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可拓展性和可维护性。

Spring AOP 就是基于动态代理的，如果要代理的对象，实现了某个接口，那么Spring AOP会使用JDK Proxy，去创建代理对象，而对于没有实现接口的对象，就无法使用 JDK Proxy 去进行代理了。

本系统使用AOP实现了记录日志的功能，故涉及了代理模式。

作者：480

[码农孟宁]

用例图画的不规范