浅谈PACS系统

浅谈PACS系统 。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 摘要 PACS是医院走向信息化、数字化的重要标志之一，是医疗信息资源达到充分共享的关键。本文简要叙述了PACS的概念、历史与发展、组成部分、应用及现状、发展趋势，对PACS系统进行了讨论，并作出未来展望。 关键词 PACS;趋势;分级管理 1 PACS系统概念 医学图像存档与通信系统(Picture Archiving and Communication System，PACS)是在全面解决医学图像的获取、显示、存储、传送和管理的综合系统。它是随着计算机技术、网络技术和数字成像技术的进步而迅速发展起来的。PACS系统分为医学图像获取、大容量影像数据存贮、图像显示和处理、数据库管理及用予传输影像的局域网或广域网等5个 单元 初级会计实务单元训练题天津单元检测卷六年级下册数学单元教学设计框架单元教学设计的基本步骤主题单元教学设计 。按照接入影像设备的数量及网络的规模，一般可把PACS分为小型(科室级)PACS系统、中型PACS系统、大型(全院级)PACS系统。它以高速计算机设备为基础，以高速网络连接各种图像设备和相关科室，利用大容量磁、光存储技术，以数字化的方式处理医学图像及相关信息。具有图像质量高，存储、传输、复制不失真，传送迅速，图像资料可共享等突出优点，是对医学图像进行科学管理的最佳 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 2 PACS系统的历史与发展 PACS的思想是20世纪70年代末在欧洲提出来的。1982年在国际光学工程学会(The International Society for Optical Engineering，SPIE)医学图像处理年会上，PACS这个 【1】概念被明确表述为经通信网络获取、存储、管理和显示放射医学图像的集成信息系统。在日本，1982年7月JAMIT(Japan Association of Medical Imaging Technology)举办了第 【2】一次国际会议，这项会议与医学成像技术会议(Medical Imaging Technology meeting) 合并后，每年举办一次。在欧洲，自1983年以来，Euro PACS(Picture Archiving and Communication Systems in Europe)组织每年都举办会议讨论PACS。在美国，最早的与PACS相关的研究 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 是1983年由美国军方赞助的一个远程放射学研究计划。1985年，美国国家癌症中心(US National Cancer Institute)资助USLA(University of California，Los Angels)开始其第一个PACS相关的研究计划。1990年10月，NAT0 ASI(Advanced Study Institute) 在法国举行了一次关于PACS的国际会议，来自17个国家的大约100名科学家参加了会议。此次会议总结了当时在PACS研究开发方面的状况，并促使美国军方资助了一项名为MDIS(Medical Diagnostic Imaging Support Systems)的计划，该计划的目标是在美国建立一个大规模的军用PACS。PACS的发展可分为两个阶段。1982年至1991年是第一阶段，小型PCAS的研制期;1991年至今是第二个阶段，与HIS,RIS集成的大型PACS研制发展期。在PACS的研究、开发和应用领域，美国一直处于领先地位。美国的宾西法尼亚大学、华盛顿大学、IBM公司、HP公司等研究机构长期从事PACS及其关键技术的研究和开发，为PACS在临床医学的应用推广提供了大量宝贵的经验。目前，美国的许多PACS已与国家的通信网络相结合，成为许多大医院的必备系统。在欧洲，PACS与医院管理信息系统(Hospital Information Systems， 【3】HIS)相结合，形成医学信息网，且应用领域日趋扩大。截至至到l999年底，日本已有751套PACS系统用于研究和实用，其中613套为小型PACS系统、96套为中型PACS系统、42套为大型PACS系统。韩国在PACS应用方面发展很快，仅在过去两年里就有70多家医院全面采用PACS 【4-5】系统。随着时代和科技的进步，PACS系统在规模和复杂性上都在不断的扩大和增加，开始它只是放射科的一部分，也就是所谓的“Mini-PACS”。随后PACS开始利用CT、MRI系统及 其图像的数字特性，将MICU(Medical Intensive Care Unit，MICU)和放射科联系在一起，从而形成了目前临床上使用的PACS中的所有功能组件，即归档、网络、显示工作站以及RIS接口等。目前，PACS在发达国家己进入实际应用阶段。成为许多大医院提高图像诊断效率和节省成本的必备系统。科室内、科室间的小型PACS与医院内、医院间的大型PACS，同步交互发展，并与HIS,RIS集成，相互协同，将现代化医院推进至数字化、网络化和信息化水平。 3 PACS系统的组成 PACS系统是建立在成像技术、图像处理、工作站设计、数据库工程、通信工程和软件工程技术的综合之上的。一般来说，PACS分为以下几个子系统: (1)图像采集子系统 该系统把各种医疗设备中的图像信息采集到计算机中。根据系统设计的要求，采用数字传输、模拟信号数字化和图片扫描等几种采集方式。图像获取子系统由各种数字化医学成像设备、图片数字化仪和一些相关的接口组成。这些接口用于成像设备向中央数据库和存储系统传送数据。许多现代化的数字成像设备，如CT、MRI、PET、SPECT、DSA、CR等，都可以以数字形式输出图像信息，这些设备可通过DICOM、Ethernet等软硬件接口与PACS连接。而常规的胶片图像，如x片、B超图片等，必须通过图片数字化仪转化为数字形式，然后这些数据就被送到PACS数据库和存储系统中。对于一些只具备视频图象信号输出手段的设备，只能用视频信号数字化设备来完成图象信息的转换。 (2)图像数据库和存储子系统 图象数据要以数字方式及 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化的数据结构存入图象数据库。这样就能完成对图象数据的管理，如:增加、删除、检索、统计等。这个数据库的主要特点是数据量极大，比通常的数据库要高出几个数量级。它一般采用硬盘与后备存储设备相结合的方式工作。即用硬盘来实现高速的图象数据访问，用后备存储设备，如:光盘、磁带，来实现大存储容量。 (3)图像显示处理子系统 这个子系统是对计算机采集到的图像(包括三种方式)，根据需要进行分析和处理，帮助医生诊断，功能包括灰度,对比度调节、窗宽,窗位调节、单幅,多幅显示、放大,缩小、细部观察、定量计N(CT值、长度、角度和任意曲线面积等)、图像比例尺测量、图像旋转、图像打印和各种图像标注等。其中窗宽,窗位调节、CT值的测量与CT机的操作应该完全一样。 (4)通信和网络子系统 图象以数据通信的方式实现传输，由于它的数据量极大，对通信的速率有相当高的要求。对于本地的图象数据访问，基带的传输速率己可满足一般要求。当访问频繁时，需要借助于宽带网络。对于远程的图象访问，总是用尽通信带宽仍感不够，对于利用电话线路的远程传输，采用56kbps技术，传输一幅图象的时间大约也在1分钟的数量级上。随着远程宽带网技术的成熟和普及，远程图象传输上带宽的矛盾有望缓解。 (5) DICOM标准 DICOM标准(Digital Imaging Communication in Medicine):医学数字图像通讯标准是医学信息学领域中有关医学图像的国际标准，为解决医学影像学环境中不同来源的设备和系统问兼容和通讯而制定，由NEMA(National electronic manufacture association，美国国家电子制造业协会)和ACR(America college of radiology，美国放射学院)共同制定并于1993年正式发布。它可使医学图像设备的生产厂商和用户在标准网络上实现设备互连，简化各种类型的医学图像交换、共享和应用。应用这一标准，数字影像医疗设备以及PACS网络只需要进行一些简单的参数设置就可以交换医学图像及相关信息。目前，世界医学影像设备的主要供应商都宣布支持DICOM标准。 DICOM 是PACS 中医学图像格式所必须遵守的标准，是医学图像查询、获取、采集等通 信的基础。DICOM 主要针对PACS 系统的图像处理，远程医疗，医院信息化，图像归档和通信等功能的应用。本文主要论述了DICOM 在国内外的发展现状，并分类研究了DICOM 的目前应用，最后结合DICOM 和CORBA 技术的优点探讨了DICOM 的前景。随着医院信息化系统的发展和远程医疗的构建，基于DICOM的PACS 系统将朝着分布式网络结构、大容量医学图像压缩存储、快速渐进式传输、医学图像复杂的处理和诊断、高效化的数据访问、集成化通信的智能医院信息系统方向发展。 以上各部分由网络系统来连接。采用的网络技术要由PACS系统的规模和应用频繁程度来定。 4 PACS系统功能和应用范围 【6】4(1 PACS系统具有的功能 (1)将医院中己有的医学图像设备产生的图像通过直接或间接的方式转换为系统能够存储和处理的数字化形式。随着DICOM标准的逐步应用，未来的医学影像设备将统一使用DICOM标准接口，图像获取会更加方便。 (2)存储和管理检查所产生的图像数据，这是PACS系统最重要的功能。由于PACS系统中存储的图像数据量特别巨大，医院每天生成的图像总量可以从几百MB到几十个GB，需要有能够管理超大规模数据库的数据库管理系统，当前尚无很成熟的产品。受存储器容量的限制，PACS系统的数据通常要分级存储，常用数据存放在在线设备、过期数据存放在离线设备中，为减少存储容量，还要对数据进行压缩。 (3)图像显示和处理，这是医生接触和使用最多的功能。在显示工作站上的软件应能满足医生最常用的功能，包括查询数据库中的图像记录，显示图像并且对图像进行一些简单的处理，如缩放、旋转等，有些工作站还有生成和操作三维图像的能力。在某些情况下，医生还要在工作站上写出诊断报告、注释等文本信息。 (4)与HIS,RIS的接口。PACS系统在医院中不是独立存在于放射科信息系统(Radiology 【7-9】Information System，RIS)和医院信息系统(Hospital Information System，HIS)之外的。为了与其他系统互连，PACS系统应当遵循一个信息交换的标准。目前国际上的HL7(Health Level7)标准己为多数厂商认可。 4(2 PACS系统的应用范围 PACS可以指任何一种放射医学图像管理系统。在实际应用中，按应用可以把PACS划分为 【10】四类: (1)在整个医院内实施的完整的PACS系统。其目标是支持在医院内部所有关于图像的工作。系统集成了医疗设备、图像存储和分发，数字图像在重要诊断和会诊时的显示，图像归档，以及外部信息等部分。 (2)在医院某个部门内实施的PACS。其目标是提高部门内医疗设备的使用效率。 (3)在医院内部的图像分发系统。其目标是协助医院的其他部门，特别是急诊室(ER)和监护房(ICU)获得放射医疗部门生成的图像。 (4)远程放射医疗。其目标是支持远程图像传输和显示。 根据医院的实际要求，一个实用的PACS系统可能包含了上述四类应用中的一类或多类。完整的PACS系统应该包括图像获取、数据库管理、在线存储、离线归档、图像显示及处理、与外部信息系统的接口、胶片打印及用于传输数据的高速局域网络和支持远程数据传输的广域网。 5 PACS系统国内外研究现状 在80年代初期和中期，欧洲、美国等发达国家基于大型计算机的医院管理信息系统已经基本完成研究阶段，逐步转向为医疗服务，如临床信息系统、医学影像工作站等方面。在欧洲、日本和美国等相继建立起PACS的实验室和实验系统。随着技术的发展，到90年代初期已 【11】经陆续建立起一些实用的PACS。由于PACS系统是一个个性化的系统产品，要根据不同的医院，在采用标准DIOCM协议的基础上，对于工作流程进行必要的调整，以切实满足不同医院的需要，而国外的PACS产品大都无法满足个性化的需要，且其国外的工作流程、习惯、语言等与我国相差太远，稀有中文界面，无法生成实用的诊断报告，所以其PACS产品不完全适合我国的医院使用，同时，其产品价格昂贵，总体来说，PACS的市场主要由国外的厂商控制。目前国外PACS系统比较成功的厂家有:PICKER公司、GE公司、SIEMENS公司、HITACHI公司、AGFA公司，KODAK公司和ROGAN公司等等。1997年11月，美国军方宣布，将投资2(5亿美元，委托德国AGFA公司对美军基地和军舰的医疗单位进行PACS系统的一期建设，为期一年，全部系统建设预计耗资15亿美元。从80年代初提出PACS概念到90年代初欧美国家及日本建造一些实用的PACS，经历了10年。进入90年代末期，计算机性能的大幅提高以及网络通信技术的高 【12】速发展使得PACS终于可以建立在被多数医院接受的水平上。在美国，拥有许多医疗影像诊断与Internet相结合的PACS系统，随着网络IT技术的发展，实现了真正意义的远程会诊，并将实现无胶片化管理;在欧洲，PACS与医院信息系统融合，形成日趋爆炸的医学信息网，并产生了越来越多的应用方向:在亚洲一些发达国家，如日本、韩国、我国台湾地区，经过几年的发展，特别是在一些国家的政府大力扶持之下，PACS系统已经实用化。 【13】在我国，PACS概念的引入始于1989年。进入90年代，为了提高医院的现代化管理水平和工作效率，我国的各级医疗机构对数字化医院的建设给予了极大的关注，许多医院己经建立了不同规模的医院信息系统。就目前我国数字化医院信息系统发展而言，主要集中在针对医院人员和财务管理的医院信息系统，而同样是数字化医院重要组成部分的PACS的发展相对迟缓。直到l996年以后，PACS才逐步进入实施启动阶段，DICOM标准也在国内开始得到普及与推广。近几年，随着医学影像技术和网络技术迅速发展，对PACS的需求越来越大，PACS的应用前景十分诱人，实现彻底的无胶片放射科和数字化医院己经成为医疗现代化不可阻挡的潮流。因此不少医院纷纷启动HIS,RIS,PACS工程，不少厂商也开始PACS的研制开发。 【14】目前，国内具有国家、国际水平的PACS系统，并进入大中医院实际运行的很少。我国的PACS研究和应用因起步较晚，尚处于相对落后的局面，总体水平还不高。各个研究机构和开发公司的水平参差不齐。国内主要PACS生产厂家有东大阿尔派，其主要应用单位是北京天坛医院和中国医科大学一附院;北京天健，其主要应用单位是南京军区福州总医院;深圳安科公司，其主要应用单位是中山医科大学一附院;上海岱嘉，其主要应用单位是上海瑞金医院;珠海友通，其主要应用单位是广州医学院一附院;第一军医大学全军医学图像重点实 【15】验室，其主要应用单位是第一军医大学二附院和广州军区总医院。 6 实施PACS的意义及PACS的发展趋势 6(1实施PACS的作用和意义 (1)无胶片存储 据统计，一个500床位的医院一年中产生200万幅图像。其中一台CT年生成图像20万幅，每幅图像需500Kbytes容量，共计100Gbytes,年，这些数据远大于医院信息系统HIS的数据。这些图像经医生看过以后，除了用CD保存外，还须用胶片保存。目前我国传统X射线摄影装置生成的胶片占医院图像资源的很大部分(80,左右)。医院为此需要准备很大空间存储胶片。这就是问题所在。因为胶片存储，除了占空间外，还浪费时间和人力、共享困难、不能动态观察、不易对比病情发展。实施PACS就解决了这个关键问题。 (2)自动存储和管理图像数据 PACS可采用多级存储体系结构和大型数据库管理系统，实现图像数据存储管理自动化。 (3)高清晰图像显示和丰富的后处理功能 显示软件可以方便的查询数据库中的图像记录，对图像进行复杂的处理，采用不同的窗宽和窗位对图像进行高清晰度的显示，较为完善的医生工作站还可以生成和操纵三维图像，从而大大提高了医生的诊断效果。 (4)实现与HIS,RIS以及Internet的连接 PACS和HIS,RIS的互联，实现完整的医院信息系统。还可以通过网关接入Internet，实现远程医疗和远程会诊。可见，PACS可以尽可能大的提高医院的管理水平，这有利于提高医疗质量、缩短患者就医时间，从而带来显著的经济效益和社会效益。它是医院实现 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 化管理、进行质量控制的必备条件。 6(2 PACS发展趋势 (1)应用范围不断扩大 PACS最初是从处理放射科的数字图像发展起来的。然而随着PACS标准化的进展，PACS已扩展到所有的医学图像领域，如心脏病学、病理学、眼科学、皮肤病学、核医学、超声学以及牙科学等。 (2)多媒体技术引入 多媒体技术是计算机技术的一次革命。所谓多媒体技术，指的是计算机交互式综合处理文本、图形、图像和声音等多种媒体信息的技术。在多媒体技术中，视频、音频数据的压缩和解压缩是最关键的技术之一。随着话音识别技术的发展，已出现可直接将声音转化为文字的探索性系统，用于放射科报告的书写。 (3)IUS，HIS和PACS的融合 除了图像数据外，与医学图像同时产生的还有其它许多的信息，如患者数据、检查方式、诊断报告、图像来源和图像参数等;为防止图象数据的丢失和滥用，还对图像添加一些附加数据;另外，作为一个完整的PACS系统，在线帮助功能是不可缺少的部分。上述内容均为非图像信息。在DICOM标准中，非图像信息和图像信息之间的逻辑和功能联系是由其数据结构和协议来定义的。也就是说，它们常镶嵌于图像信息之中，并作为一个挨体来传递和存贮，必要时再分开处理。 RIS是早期的放射科信息系统，曾经是放射科信息管理的基本工具。由于DICOM标准允许将RIS数据嵌入其中，RIS实际上己与PACS融合了。HIS是医院信息管理系统，为全院提供诸如病人基本情况、治疗计划及检查结果之类的信息服务。与PACS相同是以局域网为基础的。因此，只要提供一定的接口，PACS就可从HIS获得信息:反过来，它也可以给HIS提供数据。PACS和HIS的有机结合，对于提高PACS的效率非常有益。PACS与HIS的集成是必然的发展趋势。同时，为避免网络的拥塞，要设计隔离各种不同类型医院信息的网关系统。 (4)采用最先进的存贮技术 一张数字化的x线片将产生上百万字节的信息量，这是PACS系统面临的诸多挑战之一。可以说，从PACS诞生的那天起，人们就致力于探索最经济、最可靠的图像存储方式，而且始终得益于计算机存储技术的发展。基本方法是充分利用光盘的大容量和完善的分级管理。 (5)远程诊断 利用网络的远程通信，患者图像可以从本地PACS系统传向异地的PACS系统，也可以从一个小诊所的工作站送往中心城市的PACS系统。这样，不仅可以快速地获得存储在各医院、各诊所中的病人图像，而且可以随时请远在外地的专家进行会诊，这就是真正的远程放射学。 PACS是在处理放射科数字图像的基础上发展起来的，然而它的应用范围己扩展至MRI、超声、核医学、病理学和集中监护病房(Intensive Care Unit，ICLD等专科。人们认为，PACS 的出现将会使医学图像的处理以及现代化医院里放射科对其他科室的服务模式进入一个新 【16】纪元。 7 讨论 在新世纪，放射学的主流已经不再是胶片化或者纸张化，而是新型的数字化放射了。让我们高兴的是，在我国的放射科已经将全面数字化定为今后的发展目标了。但是令人担忧的是，我国个别医院为了炫耀，搞起了恶性竞争，不考虑自身的条件，盲目的挑选PACS高端产 【17】品进行购买，造成资源极大的浪费。另外，个别医院的影像科缺少能够维护PACS系统的专业性人才，往往造成PACS系统瘫痪，带给患者以及医生们极大的困扰。因此PACS系统在我国还要走一段很艰难的路。 将PACS系统与HIS、RIS系统联合应用，不但各自的优点都发挥出来了，还超越了原有各自的功能。HIS是由以下四个部分组成的，分别是:医院管理信息系统、临床信息系统、医 【18】学影像存档和通信系统、办公自动化系统，是现代化医院不可缺少的工具。当PACS系统与HIS、RIS系统结合以后，医院有关科室均可共享关于医学影像学检查的图像信息，也为远程会诊、电子病历、电子处方等的实施提供强大的数据和信息支持，这样既提高了它的的利用率，使临床科室、门诊、医技等部门的诊断、治疗等效率也跟着显著提高，有不可估量的医疗效益和社会效益。 8 未来展望 目前的数字化放射医疗部门的工作流程在一定程度上仍然是根据基于胶片的工作流程制定的，随着计算机信息体统的进一步引入，这样的工作流程应当相当的地作出改变，从新的信息技术中获得更大的效益。 PACS系统的发展向以下一些技术提出了挑战:大容量存储设备，数据库技术，用户界面，压缩和网络。 大容量存储设备分为以下四类:磁介质，光介质，磁带及其他(如全息存储)仍在发展中的介质。目前PACS使用的归档介质是DLT磁带或MOD可反复读写光盘，某些情况下也使用CDR(一次性读写光盘)。磁盘容量正在飞速增长，对存储设备的要求越来越高，存储既要容量足够大而且还要防潮防磁等功能。 数据库的性能，可靠性和容量与PACS体统的性能直接相关。PACS系统中德图像的每一次流动都与数据库有关，但目前对PACS的数据库技术还需要有大量的研究工作。随着用户对PACS的依赖性增强，数据库的高可用性技术会越来越重要。分布式数据库将会得到广泛的应用。 在用户端，分析功能的增强和图像增强技术的集成非常重要。语音识别可以将自然语言转换为政委存储在系统中，对生成诊断报告的效率有很大的影响。另外，3D效果在系统中德应用可以更加直观方便的了解病情，基于网络的图像处理技术及显示技术的集成将是一大趋势。 PACS需要告诉通信网络支持，尤其是在放射医疗部门内部，而在林城监护时可以用低速网络。目前的发展方向之一是使用ATM，但是ATM的功能还没有完全利用起来。在医院内，将开发更高的宽带用于活动影像和其他信息的传输。 随着宽带和存储能力的提升，将会牵涉到压缩的问题，所以，压缩技术也将会体现出它的重要性。 PACS系统会在未来的医疗中占据重要的地位。 参考文献 [1]张谦，蔡虹(PACS的概念、功能与实施(医疗卫生装备，1999，(1):17—20( [2]Inamura Kiyonari，Konishi Junji，Nishitani Hiromu，etal(Status of PACS and technology assessment in Japan(Computer Methods and Programs in Biomedicine，2001，66(1):5-15 [3]Lemke Heinz U PACS developments in Europe(Computerized Medical Imaging and Graphics，2003，27，(2):111-120 [4]JongHyo Kim(Tanhnical Aspects of PACS in Korea(Proceedings of SPIE，Medical Imaging 2002:PACS and Integrated Medical Information Systems:Design and Evaluation，San Diego，CA，USA，2002:58—64 [5]R(Mezrich(PACS:Past，Present，Future(Proceedings of CARS 2000，E1sevier Science B(V(，2000. 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