医学成像系统_影像归档和通信系统（PACS）系统介绍（王留洋）

生医022 王留洋 20022003 PACS系统介绍 PACS首次出现在七十年代末,是使用计算机和网络技术对医学影像进行数字化处理的系统 主要用于解决医学影像的采集和数字化、图像的存储和管理、医学图像的高速传输、图像的数字 化处理和重现、图像信息与其他信息的集成等五个方面的问题。在医学信息领域主要提供四个方 面的功能 1、在诊断、报告、会诊和远程工作站上观察医学图像; 2、根据图像的性质,把图像存储在适于短期或长期保存的介质中 3、利用局域网、广域网和公共通讯设施进行通讯。 4、向用户提供一个集成信息系统 涉及多项技术:计算机、通讯、存储、数据处理、图像显示、压缩、人工智能、光电子设备、 安全、标准化和系统集成。依规模大小可分为四类: a.科室内PACS系统( Departmental PACS) b.院内图像发布系统( Inter- Hospital distribution IHID) C.整个医院PACS系统(Ful1 Hospital pacs) d.基于全院PACS的远程放射医学系统( Full Hospital pacs/ Teliradirlogy) 目的在于:促成医院信息化、现代化发展,提高诊断水平,降低固有成本,加强质量管理, 构建临床信息资源。相对于传统基于胶片,PACS具有许多优势: 1、数字图像代替胶片减少了制造和购买胶片及相应化学制品的费用 2、昂贵的胶片存档空间被安放数据处理和存储设备的更小、更洁净(整洁)的场所代替: 3、减少了管理胶片的工作人员费用 4、将不再有胶片的丢失、错放、老化等问题; 5、对已存储的图像进行多份考备变得既简单又直接 6、完善的统计、查询功能 7、快速获取图像; 8、根据诊断需要,可以灵活的处理图像 9、便于处理远程医疗服务 PACS的定义 随着医院信息系统(HIS)的广泛应用,占医院80%以上的医学影像如何信息化的问题,已 提到各级医院管理者的议事日程上来,被称为当今世界医学影像诊断领域新技术革命的″医学影 像存储与归档即PACS系统",已成为有关人事关注的热点 PACS的4个字母的解释分别为P:表示图像A.指图像归档C.为图像通信S.是完整的服务 系统,是英文 Picture archiving& Communication System的缩写,译为"医学影像存档与通信 系统″,其组成主要有计算机、网络设备、存储器及软件。PACS用于医院的影像科室,最初主要 用于放射科,经过近几年的发展,PACS已经从简单的几台放射影像设备之间的图像存储与通信 扩展至医院所有影像设备乃至不同医院影像之间的相互操作,因此出现诸多分类叫法,如几台放 射设备的联网称为 Mini pacs(微型PACS):放射科内所有影像设备的联网 Radiology pacs(放 射科PACS):全院整体化PACS,实现全院影像资源的共享,称为 Hospital pacs。PACS与RIS 和HIS的融合程度已成为衡量功能强大与否的重要标准。PACS的未来将是区域PACS的形成,组 建本地区、跨地区广域网的PACS网络,实现全社会医学影像的网络化。 由于PACS需要与医院所有的影像设备连接,所以必须有统一的通讯标准来保证不同厂家的 影像设备能够互连,为此,1983年,在北美放射学会(ACR)的倡议下,成立了 ACR-NEMA数字 成像及通信标准委员会。众多厂商响应其倡议,同意在所生产的医学放射设备中采用通用接口杉 准,以便不同厂商的影像设备相互之间可以进行图像数据交流。1985年,ACR/NEMA1.0标准版本 发布;1988年,该标准再次修订;1992年,ACR/NEMA第三版本正式更名为 DICOM3.0( Digital Imaging and Communication in Medicine),中文可译为"医学数字图像及通信标准"。目前 DICOM3.0已为国际医疗影像设备厂商普遍遵循,所生产的影像设备均提供 DICOM3.0标准通讯协 议。符合该标准的影像设备可以相互通信,并可与其他网络通信设备互连 在系统的输出和输入上必须支持 DICOM3.0标准,已成为PACS的国际规范。只有在 DICOM3.0 标准下建立的PACS才能为用户提供最好的系统连接和扩展功能。 l/10

生医 022 王留洋 20022003 1/10 PACS 系统介绍 PACS 首次出现在七十年代末，是使用计算机和网络技术对医学影像进行数字化处理的系统。 主要用于解决医学影像的采集和数字化、图像的存储和管理、医学图像的高速传输、图像的数字 化处理和重现、图像信息与其他信息的集成等五个方面的问题。在医学信息领域主要提供四个方 面的功能： 1、在诊断、报告、会诊和远程工作站上观察医学图像； 2、根据图像的性质，把图像存储在适于短期或长期保存的介质中； 3、利用局域网、广域网和公共通讯设施进行通讯。 4、向用户提供一个集成信息系统。 涉及多项技术：计算机、通讯、存储、数据处理、图像显示、压缩、人工智能、光电子设备、 安全、标准化和系统集成。依规模大小可分为四类： a.科室内 PACS 系统（Departmental PACS）; b.院内图像发布系统（Inter-Hospital Distribution IHID）; c.整个医院 PACS 系统（Full Hospital PACS）; d.基于全院 PACS 的远程放射医学系统（Full Hospital PACS/Teliradirlogy） 目的在于：促成医院信息化、现代化发展，提高诊断水平，降低固有成本，加强质量管理， 构建临床信息资源。相对于传统基于胶片，PACS 具有许多优势： 1、数字图像代替胶片减少了制造和购买胶片及相应化学制品的费用； 2、昂贵的胶片存档空间被安放数据处理和存储设备的更小、更洁净（整洁）的场所代替； 3、减少了管理胶片的工作人员费用； 4、将不再有胶片的丢失、错放、老化等问题； 5、对已存储的图像进行多份考备变得既简单又直接； 6、完善的统计、查询功能； 7、快速获取图像； 8、根据诊断需要，可以灵活的处理图像； 9、便于处理远程医疗服务。 一 PACS 的定义 随着医院信息系统（HIS）的广泛应用，占医院 80%以上的医学影像如何信息化的问题，已 提到各级医院管理者的议事日程上来，被称为当今世界医学影像诊断领域新技术革命的"医学影 像存储与归档即 PACS 系统"，已成为有关人事关注的热点。 PACS 的 4 个字母的解释分别为 P：表示图像 A.指图像归档 C.为图像通信 S.是完整的服务 系统，是英文 Picture Archiving & Communication System 的缩写，译为"医学影像存档与通信 系统"，其组成主要有计算机、网络设备、存储器及软件。PACS 用于医院的影像科室，最初主要 用于放射科，经过近几年的发展，PACS 已经从简单的几台放射影像设备之间的图像存储与通信， 扩展至医院所有影像设备乃至不同医院影像之间的相互操作，因此出现诸多分类叫法，如几台放 射设备的联网称为 Mini PACS（微型 PACS）；放射科内所有影像设备的联网 Radiology PACS（放 射科 PACS）；全院整体化 PACS，实现全院影像资源的共享，称为 Hospital PACS。PACS 与 RIS 和 HIS 的融合程度已成为衡量功能强大与否的重要标准。PACS 的未来将是区域 PACS 的形成，组 建本地区、跨地区广域网的 PACS 网络，实现全社会医学影像的网络化。 由于 PACS 需要与医院所有的影像设备连接，所以必须有统一的通讯标准来保证不同厂家的 影像设备能够互连，为此，1983 年，在北美放射学会（ACR）的倡议下，成立了 ACR-NEMA 数字 成像及通信标准委员会。众多厂商响应其倡议，同意在所生产的医学放射设备中采用通用接口标 准，以便不同厂商的影像设备相互之间可以进行图像数据交流。1985 年，ACR/NEMA1.0 标准版本 发布；1988 年，该标准再次修订；1992 年，ACR/NEMA 第三版本正式更名为 DICOM3.0（Digital lmaging and Communication in Medicine），中文可译为"医学数字图像及通信标准"。目前， DICOM3.0 已为国际医疗影像设备厂商普遍遵循，所生产的影像设备均提供 DICOM3.0 标准通讯协 议。符合该标准的影像设备可以相互通信，并可与其他网络通信设备互连。 在系统的输出和输入上必须支持 DICOM3.0 标准，已成为 PACS 的国际规范。只有在 DICOM3.0 标准下建立的 PACS 才能为用户提供最好的系统连接和扩展功能

生医022 王留洋 20022003 二PACS的历史及现状 PACS的概念提出于80年代初。建立PACS的想法主要是由两个主要因素引起的:一是数字 化影象设备,如CT设备等的产生使得医学影象能够直接从检查设备中获取:另一个是计算机技 术的发展,使得大容量数字信息的存储、通讯和显示都能够实现。在80年代初期,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了研究阶段而转向实施,研究工作 在80年代中就逐步转向为医疗服务的系统,如临床信息系统,PACS等方面。在欧洲、日本和美 国等相继建立起研究PACS的实验室和实验系统。随着技术的发展,到90年代初期已经陆续建立 起一些实用的PACS 在80年代中后期所研究的医学影象系统主要采用的是专用设备,整个系统的价格非常昂 贵。到90年代中期,计算机图形工作站的产生和网络通讯技术的发展,使得PACS的整体价格有 所下降。进入90年代后期,微机性能的迅速提高,网络的高速发展,使得PACS可以建立在一个 能被较多医院接受的水平上 早期的数字化医学影象设备所产生的数字图象格式都是由各个设备生产厂商自己确定的专 有格式,别人无法利用。这个问题极大地影响了PACS的发展,这引起广大致力于医学影象研究 的学者、厂商和学术及行业团体的重视。1982年美国放射学会(ACR)和电器制造协会(NEMA) 联合组织了一个研究组,1985年制定出了一套数字化医学影象的格式标准,即ACR-NEMA1.0标 准,随后在1988年完成了 ACR-NEMA2.0。随着网络技术的发展,人们认识到仅有图象格式标准 还不够,通讯标准在PACS中也起着非常重要的作用。随即在1993年由ACR和NEMA在 ACR-NEMA 2.0标准的基础上,增加了通讯方面的规范,同时按照影象学检查信息流特点的ER模型重新修 改了图象格式中部分信息的定义,制定了 DICOM3.0标准。这个标准已经被世界上主要的医学影 象设备生产厂商接受,因此已经成为事实上的工业标准。目前,一些主要的医疗仪器公司,如 GE、 PHILIPS、西门子、科达等,所生产的大型影象检査设备都配有支持 DICOM标准的通讯模块 或工作站,也有许多专门制造影象系统的公司生产支持 DICOM标准的影象处理、显示、存储系统。 近年来,在每年的北美放射学大会上还专门提供 DICOM环境,组织各个厂商进行影象设备的互 联。随着应用的不断发展, DICOM标准也在不断的更新,它所支持的医学影象种类也不断地 增加,已经从原来ACR-NEMA标准只支持放射影象扩展到支持内窥镜、病理等其他影象。也有学 者在研究处理医学图形、声音等信息,同时也有人研究 DICOM与其他医学信息传输标准的沟通 如Ⅲ7等。人们已经认识到医学影象系统应该是医院信息系统中的一个重要组成部分,PACS应 该与其他系统相互沟通信息,形成一个医院信息的整体。 三PACS的国内外进展 近10年来,PACS系统已在欧美的医院信息化建设中被广泛应用。1997年美国投资5亿为海 军基地的军用医院建立了PACS系统。截止1999年底全世界己安装了900套大型PACS系统,同 时已将数字化医院作为建设目标。如美国PACS先驱者,著名的巴尔的摩VA医疗中心初步实现 PACS计划后,在不增加人员及设备的情况下,翌年接诊的病人上升了近70%;澳地利维也纳 Danube 医院在PACS运行后,与该市同类医院比,住院检查时间从9-11d/人减少为6.9d/人。按此推算 如:我国床位数600张左右的大型医院平均住院日减少2d/人,则相当于增加90张床位,以每 张每天收入600元计算(含成本),年收入可达1900万元:;我国台湾地区的一所500多张床位的 小港医院,该院分三阶段实施PACS系统。第一阶段医院实现科室的数字化连网后,胶片减少了 70%,经核算:节约胶片费(包括冲洗设备、消耗材料、相关人员工资、利息及通货膨胀率等) 5年左右即可收回PACS投资。 在我国大陆己有众多的公司在试制、联系、试行或实施PACS系统。但,大多数是以国外企 业赠送或复制、代理的形式推行PACS。各类单机工作站已被大多数中小医院应用,仅实现了本 台设备的数字化功能升级,就显示出明显效益。如山东省医学影像研究所CT室应用后,年节省 资金来源30多万元。但特提醒:"凡不具备DCOM3.0标准的工作站都不应考虑。因为与HIS网 融合时还要重复花钱"。目前,国内具有国家、国际水平的PACS系统,并进入大中型医院实际运 行的不超过5家。 解放军总后卫生部在南京军区福州总医院、沈阳军区202医院建成,并运行PACS已近一年。 在此基础上,他们于今年2月组织以中科院士为首的网络、影像、管理等32名专家,以福州总 医院为现场进行了研讨,并将以此为样板制定《全军PACS建设标准与规范》,一个具有中国国情 的PACS系统的构架已经形成 四PACS的发展趋势 2/10

生医 022 王留洋 20022003 2/10 二 PACS 的历史及现状 PACS 的概念提出于 80 年代初。建立 PACS 的想法主要是由两个主要因素引起的：一是数字 化影象设备，如 CT 设备等的产生使得医学影象能够直接从检查设备中获取；另一个是计算机技 术的发展，使得大容量数字信息的存储、通讯和显示都能够实现。在 80 年代初期，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了研究阶段而转向实施，研究工作 在 80 年代中就逐步转向为医疗服务的系统，如临床信息系统，PACS 等方面。在欧洲、日本和美 国等相继建立起研究 PACS 的实验室和实验系统。随着技术的发展，到 90 年代初期已经陆续建立 起一些实用的 PACS。 在 80 年代中后期所研究的医学影象系统主要采用的是专用设备，整个系统的价格非常昂 贵。到 90 年代中期，计算机图形工作站的产生和网络通讯技术的发展，使得 PACS 的整体价格有 所下降。进入 90 年代后期，微机性能的迅速提高，网络的高速发展，使得 PACS 可以建立在一个 能被较多医院接受的水平上。 早期的数字化医学影象设备所产生的数字图象格式都是由各个设备生产厂商自己确定的专 有格式，别人无法利用。这个问题极大地影响了 PACS 的发展，这引起广大致力于医学影象研究 的学者、厂商和学术及行业团体的重视。1982 年美国放射学会（ACR）和电器制造协会（NEMA） 联合组织了一个研究组，1985 年制定出了一套数字化医学影象的格式标准，即 ACR-NEMA 1.0 标 准，随后在 1988 年完成了 ACR-NEMA 2.0。随着网络技术的发展，人们认识到仅有图象格式标准 还不够，通讯标准在 PACS 中也起着非常重要的作用。随即在 1993 年由 ACR 和 NEMA 在 ACR-NEMA 2.0 标准的基础上，增加了通讯方面的规范，同时按照影象学检查信息流特点的 E-R 模型重新修 改了图象格式中部分信息的定义，制定了 DICOM 3.0 标准。这个标准已经被世界上主要的医学影 象设备生产厂商接受，因此已经成为事实上的工业标准。目前，一些主要的医疗仪器公司，如 GE、PHILIPS、西门子、科达等，所生产的大型影象检查设备都配有支持 DICOM 标准的通讯模块 或工作站，也有许多专门制造影象系统的公司生产支持 DICOM 标准的影象处理、显示、存储系统。 近年来，在每年的北美放射学大会上还专门提供 DICOM 环境，组织各个厂商进行影象设备的互 联。 随着应用的不断发展，DICOM 标准也在不断的更新，它所支持的医学影象种类也不断地 增加，已经从原来 ACR-NEMA 标准只支持放射影象扩展到支持内窥镜、病理等其他影象。也有学 者在研究处理医学图形、声音等信息，同时也有人研究 DICOM 与其他医学信息传输标准 的沟通， 如 HL7 等。人们已经认识到医学影象系统应该是医院信息系统中的一个重要组成部分，PACS 应 该与其他系统相互沟通信息，形成一个医院信息的整体。 三 PACS 的国内外进展 近 10 年来，PACS 系统已在欧美的医院信息化建设中被广泛应用。1997 年美国投资 5 亿为海 军基地的军用医院建立了 PACS 系统。截止 1999 年底全世界已安装了 900 套大型 PACS 系统，同 时已将数字化医院作为建设目标。如美国 PACS 先驱者，著名的巴尔的摩 VA 医疗中心初步实现 PACS 计划后，在不增加人员及设备的情况下，翌年接诊的病人上升了近 70%；澳地利维也纳 Danube 医院在 PACS 运行后，与该市同类医院比，住院检查时间从 9-11d/人减少为 6.9d/人。按此推算 如：我国床位数 600 张左右的大型医院平均住院日减少 2d/人，则相当于增加 90 张床位，以每 张每天收入 600 元计算（含成本），年收入可达 1900 万元；我国台湾地区的一所 500 多张床位的 小港医院，该院分三阶段实施 PACS 系统。第一阶段医院实现科室的数字化连网后，胶片减少了 70%，经核算：节约胶片费（包括冲洗设备、消耗材料、相关人员工资、利息及通货膨胀率等）， 5 年左右即可收回 PACS 投资。 在我国大陆已有众多的公司在试制、联系、试行或实施 PACS 系统。但，大多数是以国外企 业赠送或复制、代理的形式推行 PACS。各类单机工作站已被大多数中小医院应用，仅实现了本 台设备的数字化功能升级，就显示出明显效益。如山东省医学影像研究所 CT 室应用后，年节省 资金来源 30 多万元。但特提醒："凡不具备 DICOM3.0 标准的工作站都不应考虑。因为与 HIS 网 融合时还要重复花钱"。目前，国内具有国家、国际水平的 PACS 系统，并进入大中型医院实际运 行的不超过 5 家。 解放军总后卫生部在南京军区福州总医院、沈阳军区 202 医院建成，并运行 PACS 已近一年。 在此基础上，他们于今年 2 月组织以中科院士为首的网络、影像、管理等 32 名专家，以福州总 医院为现场进行了研讨，并将以此为样板制定《全军 PACS 建设标准与规范》，一个具有中国国情 的 PACS 系统的构架已经形成。 四 PACS 的发展趋势

生医022 王留洋 20022003 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 标准化的进程,尤其是ACR-NEMA( American College of Radiology& National electrical Manufactures′ Association,美国放射学会和美国电器制造商学会 DICOM( digital imaging and communications in medicine,医学数字成像和通信标准)3.0标准的普遍接受,目前的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、多媒体技术逐步引入:多媒体技术是本世纪90年代计算机发展的时代特征,也是计 算机技术的又一次革命。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。近年来,多媒体技术在教育中的长足发展已经非常引人注目,但它在 医疗卫生中的应用却刚刚起步。有人预料,PACS的主要功能中将包含多媒体功能。 3、随着话音识别技术的发展,近来已有人推出了可直接将声音转化为文字的系统,并成 功地用于放射科报告的书写。这一系统的使用说明,医生通过PACS进行口述报告的时代已经为 期不远了。 4、采用最先进的存贮技术:在计算机中一页文字资料仅占几千字节(Kb),而一张数字化 的X线片将产生上百万字节(Mb)的信息量,这就是所谓“兆字节问题”,也是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、最可靠的图像存贮 方式,而且始终得益于计算机存贮技术的发展。目前最常用的是 WORM( write- once-read- multiply,一次写入多次可读)光盘的出现,给医学图像的长期保存带来 了曙光。WoRM盘的缺点是读盘速度较慢或者说检索时间较长,DⅦD技术的发展和普及将逐渐取代 CDR光盘的利用 5、远程放射学中的PACS:近年来,远程放射学一词越来越多地出现在放射学的文献中 因而引起了放射学家和临床医生的广泛关注。远程放射学的出现使传统的会诊观念发生了根本的 变化,即放射科专家可以在千里之外的放射医学影像中心、办公室甚至家中观看通过通讯网络传 来的影像资料,从而为一些小医院、边远地区的诊所提供会诊服务,这就是所谓的远程会诊。可 见远程放射学的概念与图像的传送、异地诊断均有关系。 6、综合业务数字网ISDN( intergrated services digital network)是一种先进的数字 通讯系统,它将取代现有的大部分电话系统,使音频和非音频的业务一体化。这一技术的引 将使异地的医学图像设备以极高的数据流(欧洲为144Mbps,美国为155Mbps或者622Wy 相连接成为可能。到那时,人们不仅可以快速地获得存贮在各医院、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(图像将同时在各自的显示器上出现),这就是真正的远程放 射学。从这种意义上讲,远程放射学将完全同PACS合并,而远程诊断将成为PACS的重要功能之 五PACS在医学影像学临床及教学工作中的应用 随着计算机技术的迅猛发展,医学影像存档与通信系统( Picture Archiving and Communication Systems,PACS)近几年已开始在影像学临床及教学工作中得到运用。PACS是有关 影像图像的获取、存储、显示、处理、传输和管理的综合系统,各用户根据各自的情况可有不同 的实现方式和实施范围。 1、图像的录入、存储和处理:图像的录入分在线和离线。在线图像的录入有如DSA和螺旋 T,它们可将图像直接数字化保存。离线图像的录入采用彩色扫描仪或数字相机,将之数字化保 存。对于文字、彩色和黑白图像以及X光片、CT片、磁共振片等,一般采用彩色扫描仪来录入 图像:对于较大的X片和相关的组织病理学标本、照片、人体外貌,一般采用数字相机摄取。 张数字化的影像图片(尤其是真彩色图像)具有成百上千万字节的信息量,占很大的磁盘空 间,一般需采用JPEG(联合图片专家组)方式来压缩图像,可压缩约90%。这种压缩方式是有损压 缩,但图像质量与压缩前没有明显可见的变化67。同时采用可读写光盘来存储图像,对重要 的图像及文件进行备份并腾空硬盘空间,减轻服务器硬盘的负荷,同时也可避免误操作、软件错 误或周围环境的变化等因素可能造成的数据丢失 2、“无胶片”幻灯制作:采用 Powerpoint软件来制作教学幻灯片,据该软件提供的多种文 稿演示模板,根据需要在每页演示稿内插入一幅或多幅影像学图像,通过电脑与投影仪相连,将 制作的演示稿直接显示在大投影屏上,并通过遥控鼠标来直接控制演示稿的放映 3、WIN2000局域网:使用WIN2000操作系统,PACS的各分立设备与网络主干间由双绞线或 细缆经交换机和集线器连接。网络结构为总线拓扑,基础网络传输协议为TCP/IP。PACS由多个 3/10

生医 022 王留洋 20022003 3/10 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 标准化的进程，尤其是 ACR-NEMA(American College of Radiology ＆ National Electrical Manufactures′ Association，美国放射学会和美国电器制造商学会)DICOM(digital imaging and communications in medicine，医学数字成像和通信标准)3.0 标准的普遍接受，目前的 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、多媒体技术逐步引入：多媒体技术是本世纪 90 年代计算机发展的时代特征，也是计 算机技术的又一次革命。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。近年来，多媒体技术在教育中的长足发展已经非常引人注目，但它在 医疗卫生中的应用却刚刚起步。有人预料，PACS 的主要功能中将包含多媒体功能。 3、随着话音识别技术的发展，近来已有人推出了可直接将声音转化为文字的系统，并成 功地用于放射科报告的书写。这一系统的使用说明，医生通过 PACS 进行口述报告的时代已经为 期不远了。 4、采用最先进的存贮技术：在计算机中一页文字资料仅占几千字节(Kb)，而一张数字化 的 X 线片将产生上百万字节(Mb)的信息量，这就是所谓“兆字节问题”，也是 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、最可靠的图像存贮 方式，而且始终得益于计算机存贮技术的发展。目前最常用的是 WORM(write-once-read-multiply，一次写入多次可读)光盘的出现，给医学图像的长期保存带来 了曙光。WORM 盘的缺点是读盘速度较慢或者说检索时间较长，DVD 技术的发展和普及将逐渐取代 CD—R 光盘的利用。 5、远程放射学中的 PACS：近年来，远程放射学一词越来越多地出现在放射学的文献中， 因而引起了放射学家和临床医生的广泛关注。远程放射学的出现使传统的会诊观念发生了根本的 变化，即放射科专家可以在千里之外的放射医学影像中心、办公室甚至家中观看通过通讯网络传 来的影像资料，从而为一些小医院、边远地区的诊所提供会诊服务，这就是所谓的远程会诊。可 见远程放射学的概念与图像的传送、异地诊断均有关系。 6、综合业务数字网 ISDN(intergrated services digital network)是一种先进的数字 通讯系统，它将取代现有的大部分电话系统，使音频和非音频的业务一体化。这一技术的引入， 将使异地的医学图像设备以极高的数据流(欧洲为 144 Mbps，美国为 155 Mbps 或者 622 Mbps) 相连接成为可能。到那时，人们不仅可以快速地获得存贮在各医院、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(图像将同时在各自的显示器上出现)，这就是真正的远程放 射学。从这种意义上讲，远程放射学将完全同 PACS 合并，而远程诊断将成为 PACS 的重要功能之 一。 五 PACS 在医学影像学临床及教学工作中的应用 随着计算机技术的迅猛发展，医学影像存档与通信系统(Picture Archiving and Communication Systems,PACS)近几年已开始在影像学临床及教学工作中得到运用。PACS 是有关 影像图像的获取、存储、显示、处理、传输和管理的综合系统，各用户根据各自的情况可有不同 的实现方式和实施范围。 1、图像的录入、存储和处理：图像的录入分在线和离线。在线图像的录入有如 DSA 和螺旋 CT，它们可将图像直接数字化保存。离线图像的录入采用彩色扫描仪或数字相机，将之数字化保 存。对于文字、彩色和黑白图像以及 X 光片、CT 片、磁共振片等，一般采用彩色扫描仪来录入 图像；对于较大的 X 片和相关的组织病理学标本、照片、人体外貌，一般采用数字相机摄取。 一张数字化的影像图片(尤其是真彩色图像)具有成百上千万字节的信息量，占很大的磁盘空 间，一般需采用 JPEG(联合图片专家组)方式来压缩图像，可压缩约 90%。这种压缩方式是有损压 缩，但图像质量与压缩前没有明显可见的变化［6，7］。同时采用可读写光盘来存储图像，对重要 的图像及文件进行备份并腾空硬盘空间，减轻服务器硬盘的负荷，同时也可避免误操作、软件错 误或周围环境的变化等因素可能造成的数据丢失。 2、“无胶片”幻灯制作：采用 PowerPoint 软件来制作教学幻灯片，据该软件提供的多种文 稿演示模板，根据需要在每页演示稿内插入一幅或多幅影像学图像，通过电脑与投影仪相连，将 制作的演示稿直接显示在大投影屏上，并通过遥控鼠标来直接控制演示稿的放映。 3、WIN2000 局域网：使用 WIN2000 操作系统，PACS 的各分立设备与网络主干间由双绞线或 细缆经交换机和集线器连接。网络结构为总线拓扑，基础网络传输协议为 TCP/IP。PACS 由多个

生医022 王留洋 20022003 网络亚单元构成,例如图像工作站、CT室、MRI室和介入室等。各亚单元的图像送入服务器共享 网络上各工作站借此彼此直接存储、传输和读取信息。系统高级管理员为各个用户设置网络访问 权限和密码,使各用户能打开共享文件和图像,但也使非共享文件不被他人调出 4、远程会诊:采用远程会诊系统,通过长途电话线和调制解调器与异地的远程会诊系统连 通,以多媒体PC机为平台进行交流。会诊前先将病历、化验结果等文字文件和图像文件传送给 对方,让对方先了解病情,这样可节约时间和费用。会诊时通过视频卡和摄像镜头相连,将双方 专家的情况都显示在双方的显示器上:同时传输医学图像及各种病理资料,提供实时电子白板文 字交流,在传送的图像等资料上可随时加文字注解或箭头符号 5、体会:把CT片等胶片图像存储于电脑内有便于保存,便于传送、随时查询及处理,并便 于将图像直接用于制作无胶片幻灯片或用于远程会诊等多方面的优点 与普通幻灯片相比,“无胶片”幻灯的优点有:①节约制片时间和成本。②修改容易而且可 反复修改。③多媒体功能,即可将文字、声音和图像等融为一体,通过动态演示方式,使这种“无 胶片”幻灯生动、形象、声文并茂 wIN2000局域网的建立方便了各种影像图像的录入、存储和读取,有利于随时收集具有教学 和科研意义的典型图像,对医学图像的管理、后处理和资源共享的实施有重要的作用。 远程会诊要求在短时间内完成,有必要事先准备好所有的便于电脑传送的资料。远程会诊的 异地专家,也必需有一套同样的远程会诊设备系统 随着PACS的开展,对医学影像学图像的研究处理已进入一个新时期。由于价格高以及PACS 知识与技术尚未得到普及等诸多因素,PACS的优势尚未得到完全的展示。随着电脑技术的发展 PACS对医学影像学图像的高质量高效率的处理功能,必将在医学影像学临床与教学工作中发挥 愈来愈大的作用。 六PACS系统的要求 1、技术接口必须完全符合国际规范的DCOM3.0标准,支持 DICOM3.0底层协议 2、接口技术必须能连接医院所有的影像设备如:影像科的CT、ECT、MRI、X线、DAS,消化内 科各种内窥镜,超声科室的各类B超,检验科的各显微镜等: 3、各类图像信息必须全部能以 DICOM3.0格式采集、存储、传输与处理; 4、所处理的信息必须实现5大功能 A、影像采集:对非数字化的各类设备、或已数字化但非 DICOM设备的图像信息必须能转换为 DICOM3.0格式进行无损地采集、阅览、存储、传输与管理 B、影像存储:必须能将病人的影像信息、自然信息与标识信息等关联存储。同时,按 DICOM3.0 定义再将已检查的图像信息建立一级目录,按序号存储 C、影像传输与调度:必须能将中心服务器收到的图像数据或发来的工作记录,通过预设规则 判定是否能将与之对应的图像数据复制到服务器或时实传输到相应的医生工作站 D、影像处理:具有丰富的图像和数据后处理能力如:直方图均衡、图像平滑处理、边缘增强、 无级缩放、多幅图像同屏显示、动态电影回放、支持双屏和竖屏显示、同屏一幕可分格显示病人 不同影像、窗宽窗位的预设和连续调整、正负旋转、漫游及长度、角度、面积测量、以座标方式 显示CT值、多线索的图像查询和调度等强大的处理功能; 心E、影像管理:与影像的存储方式相对应,能根据用户的需求,实行在线、近线和离线管理。 5、系统必须与HIS系统实现无缝连接,顺畅地进行各类信息交流 七PACS设计原则 1)简单、实用:必须站在使用者的角度,尽可能的做到操作简单,方便医生掌握,保证医生 在最快时间内完成操作。 2)标准、先进、扩展性:一定要采用国际标准,利用最新的计算机技术和网络技术,以保证 系统的先进性。兼顾信息技术的发展,注重系统的扩展功能。 3)整体性包含RIS:遵循硬件、系统软件、应用软件及用户界面整体设计原则,采用面向对 象的设计方法,便于系统维护和升级 4)可靠稳定性:系统的可靠稳定的运行至关重要,具有容错能力,具备设置数据备份及恢复 机制。 5)节约性:充分利用医院现有基础设施、设备和信息技术资源,并满足再购置的影像设备随 时进入系统,为用户节约投资。 6)保密安全性:采用多级保护方式,并提供鉴别、授权、保密、完整性和确认等服务,以满 4/10

生医 022 王留洋 20022003 4/10 网络亚单元构成，例如图像工作站、CT 室、MRI 室和介入室等。各亚单元的图像送入服务器共享， 网络上各工作站借此彼此直接存储、传输和读取信息。系统高级管理员为各个用户设置网络访问 权限和密码，使各用户能打开共享文件和图像，但也使非共享文件不被他人调出。 4、远程会诊：采用远程会诊系统，通过长途电话线和调制解调器与异地的远程会诊系统连 通，以多媒体 PC 机为平台进行交流。会诊前先将病历、化验结果等文字文件和图像文件传送给 对方，让对方先了解病情，这样可节约时间和费用。会诊时通过视频卡和摄像镜头相连，将双方 专家的情况都显示在双方的显示器上；同时传输医学图像及各种病理资料，提供实时电子白板文 字交流，在传送的图像等资料上可随时加文字注解或箭头符号。 5、体会：把 CT 片等胶片图像存储于电脑内有便于保存，便于传送、随时查询及处理，并便 于将图像直接用于制作无胶片幻灯片或用于远程会诊等多方面的优点。 与普通幻灯片相比，“无胶片”幻灯的优点有：①节约制片时间和成本。②修改容易而且可 反复修改。③多媒体功能，即可将文字、声音和图像等融为一体，通过动态演示方式，使这种“无 胶片”幻灯生动、形象、声文并茂。 WIN2000 局域网的建立方便了各种影像图像的录入、存储和读取，有利于随时收集具有教学 和科研意义的典型图像，对医学图像的管理、后处理和资源共享的实施有重要的作用。 远程会诊要求在短时间内完成，有必要事先准备好所有的便于电脑传送的资料。远程会诊的 异地专家，也必需有一套同样的远程会诊设备系统。 随着 PACS 的开展，对医学影像学图像的研究处理已进入一个新时期。由于价格高以及 PACS 知识与技术尚未得到普及等诸多因素，PACS 的优势尚未得到完全的展示。随着电脑技术的发展， PACS 对医学影像学图像的高质量高效率的处理功能，必将在医学影像学临床与教学工作中发挥 愈来愈大的作用。 六 PACS 系统的要求 1、技术接口必须完全符合国际规范的 DICOM3.0 标准，支持 DICOM3.0 底层协议； 2、接口技术必须能连接医院所有的影像设备如：影像科的 CT、ECT、MRI、X 线、 DAS，消化内 科各种内窥镜，超声科室的各类 B 超，检验科的各显微镜等； 3、各类图像信息必须全部能以 DICOM3.0 格式采集、存储、传输与处理； 4、所处理的信息必须实现 5 大功能： A、影像采集：对非数字化的各类设备、或已数字化但非 DICOM 设备的图像信息必须能转换为 DICOM3.0 格式进行无损地采集、阅览、存储、传输与管理； B、影像存储：必须能将病人的影像信息、自然信息与标识信息等关联存储。同时，按 DICOM3.0 定义再将已检查的图像信息建立一级目录，按序号存储。 C、影像传输与调度：必须能将中心服务器收到的图像数据或发来的工作记录，通过预设规则， 判定是否能将与之对应的图像数据复制到服务器或时实传输到相应的医生工作站。 D、影像处理：具有丰富的图像和数据后处理能力如：直方图均衡、图像平滑处理、边缘增强、 无级缩放、多幅图像同屏显示、动态电影回放、支持双屏和竖屏显示、同屏一幕可分格显示病人 不同影像、窗宽窗位的预设和连续调整、正负旋转、漫游及长度、角度、面积测量、以座标方式 显示 CT 值、多线索的图像查询和调度等强大的处理功能； E、影像管理：与影像的存储方式相对应，能根据用户的需求，实行在线、近线和离线管理。 5、系统必须与 HIS 系统实现无缝连接，顺畅地进行各类信息交流。 七 PACS 设计原则 1）简单、实用：必须站在使用者的角度，尽可能的做到操作简单，方便医生掌握，保证医生 在最快时间内完成操作。 2）标准、先进、扩展性：一定要采用国际标准，利用最新的计算机技术和网络技术，以保证 系统的先进性。兼顾信息技术的发展，注重系统的扩展功能。 3）整体性包含 RIS：遵循硬件、系统软件、应用软件及用户界面整体设计原则，采用面向对 象的设计方法，便于系统维护和升级。 4）可靠稳定性：系统的可靠稳定的运行至关重要，具有容错能力，具备设置数据备份及恢复 机制。 5）节约性：充分利用医院现有基础设施、设备和信息技术资源，并满足再购置的影像设备随 时进入系统，为用户节约投资。 6）保密安全性：采用多级保护方式，并提供鉴别、授权、保密、完整性和确认等服务，以满

生医022 王留洋 20022003 足医疗信息系统所必须的法律和保护隐私的要求 八PACS实施的相关技术 1) DICOV3.0标准:采用 DICOM标准并完全拥有 DICOM底层的开发能力至关重要 2)图像的存储技术:由于数字化后的图像数据容量巨大,在建立PACS时,存储方案设计和存 储介质选择,事先必须全面规划。存储方案关涉到数据容量、保存年限、调阅频率、数据库管理 等多种因素;存储介质要根据存储方案的设计加以选择,对图像的长期海量存储而言,光盘库等 大容量存储设备是目前较佳的选择。 3)计算机的选择:作为医生使用的计算机由于需要对图像进行处理和显示,所以对计算机的 运算速度和显示器的分辨率有较高要求,通常要求奔4以上CP和至少17寸的高分辨率显示器 4)图像压缩技术:PACS需解决利用有限的存储空间存储更多的图解,利用有限的比特率传输 更多的图像。图像数据的压缩和解压缩是PACS关键的技术之一。在PACS中医学图像压缩方法及 软件的实现,要考虑编码速度、压缩效果、压缩效率、图像信噪比等因素 5)网络物理结构及网络应用结构:由于图像数据量较大,网络的物理结构的主干网应选用光 纤,终端工作站选用100兆以太交换网:图像数据容量不是很大的医院,100兆主干网,10兆到 终端工作站即可满足要求。网络应用结构最好采用B/S结构 6)计算机图像处理技术:利用先进的数字图像处理技术,对图像进行处理,突出病灶,结合 各种统计数据,为医生做出更精确的病情诊断提供帮助。因此完整的PACS要具备较强的图像处 理功能。 7)非标准信号的采集和转换 8)系统集成及综合布线。 PACS系统软件的设计及开发要点 ACS系统软件的设计要考虑几个方面:操作系统的选择、数据库的选择、 DICOM底层模块、 PACS应用模块,其结构如下 第一层面:操作系统和数据库,目前流行的操作系统为 WINDOWS UIN,大型数据库 SQLserver 第二层面: DICOM服务 第三层面:PACS的业务层及操作界面 PACS系统的程序本身开发并不困难,只要精通C语言的设计和开发即可从事产品的开发 但最困难的是必须精通 DICOM标准协议,根据 DICOM协议开发各种DICM服务类(即底层通讯 等模块), DICOM服务类有以下部分: DICOM STORAGE: DICOM QUERY: DICOM Retrieve: DICOM PRINT: DICOM WORKLIST: DICOM DIR: DICOM-WEB等,这些是PACS系统最核心的单元,只有 拥有这些核心的技术,才能进一步开发PACS系统的业务层和界面,相对而言,业务层和界面的 开发是非常简单的工作,普通的软件开发人员只要在医生的帮助下根据医院的业务流程即可完 成,甚至医院的计算机维护人员经过我们的培训后也可做一些开发工作。 九PAcS应该支持的图像采集类型 影像采集是整个图象管理系统的关键部分,它关系到整个图象系统中影像的质量。图象 采集的方法应该按照图象源的不同选用不同的方法。 1、胶片或图片上的影像 采集这类影像常用的方法是使用激光扫描仪或摄像机,将光学信号转换为电信号输入计 算机。由于需要将光学信号转换为电信号,再将模拟电信号转换为数字信号,通常对于图象都会 产生一定的失真,因此在采集图象这个环节中要让失真尽可能小。一般对于要求几何分辨率较低 的图象源可以使用普通的扫描仪或摄像机采集,通常的图象为1024X1024象素以下,灰阶分辨 率在256级以下。而对于一些要求比较高的图象源,如胸片、乳腺片和需要看细致部分的骨科X 片等就需要使用专用的激光扫描仪输入图象.所采集图象通常为2048X2048象素,灰阶分辨 率为2048至4096级。 2、视频信号图象的采集 有很多检查设备的图象是通过视频信号输出的,如CT,MRI,X光机,B超、各种内窥镜等, 这些图象已经用模拟电信号来表示。而采用视频信号输出的图象一般是属于中等清晰度的图象 采集这类图象可以使用在计算机上插入图象采集卡的方式。常用的图象采集卡可分为广播级、专 业级和家用级三个档次,常见的医学影像采用专业级档次的图象卡可基本满足要求 3、数字图象的采集 5/10

生医 022 王留洋 20022003 5/10 足医疗信息系统所必须的法律和保护隐私的要求。 八 PACS 实施的相关技术 1）DICOM3.0 标准：采用 DICOM 标准并完全拥有 DICOM 底层的开发能力至关重要； 2）图像的存储技术：由于数字化后的图像数据容量巨大，在建立 PACS 时，存储方案设计和存 储介质选择，事先必须全面规划。存储方案关涉到数据容量、保存年限、调阅频率、数据库管理 等多种因素；存储介质要根据存储方案的设计加以选择，对图像的长期海量存储而言，光盘库等 大容量存储设备是目前较佳的选择。 3）计算机的选择：作为医生使用的计算机由于需要对图像进行处理和显示，所以对计算机的 运算速度和显示器的分辨率有较高要求，通常要求奔 4 以上 CPU 和至少 17 寸的高分辨率显示器。 4）图像压缩技术：PACS 需解决利用有限的存储空间存储更多的图解，利用有限的比特率传输 更多的图像。图像数据的压缩和解压缩是 PACS 关键的技术之一。在 PACS 中医学图像压缩方法及 软件的实现，要考虑编码速度、压缩效果、压缩效率、图像信噪比等因素。 5）网络物理结构及网络应用结构：由于图像数据量较大，网络的物理结构的主干网应选用光 纤，终端工作站选用 100 兆以太交换网；图像数据容量不是很大的医院，100 兆主干网，10 兆到 终端工作站即可满足要求。网络应用结构最好采用 B/S 结构。 6）计算机图像处理技术：利用先进的数字图像处理技术，对图像进行处理，突出病灶，结合 各种统计数据，为医生做出更精确的病情诊断提供帮助。因此完整的 PACS 要具备较强的图像处 理功能。 7）非标准信号的采集和转换。 8）系统集成及综合布线。 PACS 系统软件的设计及开发要点 PACS 系统软件的设计要考虑几个方面：操作系统的选择、数据库的选择、DICOM 底层模块、 PACS 应用模块，其结构如下： 第一层面：操作系统和数据库，目前流行的操作系统为 WINDOWS UINX,大型数据库 SQLserver 第二层面：DICOM 服务 第三层面：PACS 的业务层及操作界面 PACS 系统的程序本身开发并不困难，只要精通 C 语言的设计和开发即可从事产品的开发， 但最困难的是必须精通 DICOM 标准协议，根据 DICOM 协议开发各种 DICOM 服务类（即底层通讯 等模块），DICOM 服务类有以下部分：DICOM STORAGE；DICOM QUERY ；DICOM Retrieve； DICOM PRINT ；DICOM WORKLIST； DICOM DIR； DICOM-WEB 等，这些是 PACS 系统最核心的单元，只有 拥有这些核心的技术，才能进一步开发 PACS 系统的业务层和界面，相对而言，业务层和界面的 开发是非常简单的工作，普通的软件开发人员只要在医生的帮助下根据医院的业务流程即可完 成，甚至医院的计算机维护人员经过我们的培训后也可做一些开发工作。 九 PACS 应该支持的图像采集类型 影像采集是整个图象管理系统的关键部分，它关系到整个图象系统中影像的质量。图象 采集的方法应该按照图象源的不同选用不同的方法。 1、胶片或图片上的影像 采集这类影像常用的方法是使用激光扫描仪或摄像机，将光学信号转换为电信号输入计 算机。由于需要将光学信号转换为电信号，再将模拟电信号转换为数字信号，通常对于图象都会 产生一定的失真，因此在采集图象这个环节中要让失真尽可能小。一般对于要求几何分辨率较低 的图象源可以使用普通的扫描仪或摄像机采集，通常的图象为 1024 X 1024 象素以下, 灰阶分辨 率在 256 级以下。而对于一些要求比较高的图象源, 如胸片、乳腺片和需要看细致部分的骨科 X 片等就需要使用专用的激光扫描仪输入图象. 所采集图象通常为 2048 X 2048 象素，灰阶分辨 率为 2048 至 4096 级。 2、视频信号图象的采集 有很多检查设备的图象是通过视频信号输出的，如 CT, MRI, X 光机, B 超、各种内窥镜等， 这些图象已经用模拟电信号来表示。而采用视频信号输出的图象一般是属于中等清晰度的图象， 采集这类图象可以使用在计算机上插入图象采集卡的方式。常用的图象采集卡可分为广播级、专 业级和家用级三个档次，常见的医学影像采用专业级档次的图象卡可基本满足要求。 3、数字图象的采集

生医022 王留洋 20022003 现代的许多检查设备本身所产生的图象已经是数字化的,如CT、MI、CR等。直接从检 查设备中取出这些图象将是与原检查设备的图象完全一致的。早期的检查设备往往没有标准的接 口,需要专门増设特殊的接口,如增加SCSⅠ共享硬盘接口、特殊的并行传口等等,所需花费很高。 所以一般不对这些设备直接采集数字信号。近年生产的影像检查设备均配备有符合 DICOM标准的 网络接口,这大大简化了数据采集工作。应该在订购设备时要求厂家提供接口有关的资料。而在 信息系统中,为了处理标准接口通常需要在系统中建立一个 DICOM服务器用于采集图象和管理图 O PACS的影像存储和传递形式 1、医学影像的类型可以分成8bit黑白12bit黑白24bit彩色等。8bit黑白和24bit 彩色可以使用 WINDOWS标准的存储格式,12bit黑白无法用任何现有的文件格式表达,也无法使 用标准的图像浏览软件观看。即使打开也丢失很多的信息,例如,现在有的数字影像板能产生12 位的TIFF文件格式的图像,尽管有的软件能打开,但是打开的图像仍然是8位的图像,在图像的信 息量上丢失了很多的信息。 2、说起医学影像的传递,不能不提到 DICOM。 DICOM规定了影像传递的标准,包括标准 的存储介质和标准的网络通讯。标准的存储介质叫作 DICOM STORAGE,是一种文件系统的结构标 准。主要是用于在UNIX/MAC/ WINDOWS等不同平台的PACS系统之间直接兼容存储介质。这种介质 可以是CD、MO,也可以是DVD或者TAPE。 DICOM网络通讯标准主要用于局域网内的通讯。在网 络上, DICOM十分类似于TCP/IP,不管两端的机器和操作系统如何,都可以透明地进行影像传递 就如同两个国家之间用美元作生意一样。 DICOM网络通讯有缺乏安全认证的缺点,所以只适用于 局域网中。 DICOM存储和通讯中的影像可以按约定的方式进行压缩,但不是所有的PACS系统都 支持这些压缩,所以大部分 DICOM存储和通讯中的影像数据都是完全展开的,占据很大的空间。 3、为了解决存储和节省空间,PACS系统内部通常使用自己独特的文件格式。这并不影 响系统的兼容性,因为到了网上,大家都用 DICOM协议通讯。就如同各个国家有自己的货币,但 是作国际贸易时都使用美元一样 4、支持PACS的数据库系统比较简单。只有病人一检查一序列和诊断、登记信息放在数 据库中,大小不一的影像存储成文件交给文件系统去管理。为了保证图像的可浏览性,各PACS 通常提供了独特的小程序,用于在自己的文件结构上进行影像检索、浏览和处理 5、理想中的PACS影像信息全部存在 SERVER上,进行集中备份和管理。但是海量存储设 备和管理软件的费用太高,所以目前还不能进入普及阶段。替代方案是分布存储,即在每个采集 工作站上进行光盘刻录,独立进行检索。当然,为了检索同一个病人的全部信息的代价要高于集 中存储。 6、影像数据可能分布在不同的机器的不同的数据库中,不同的目录中,不同结构的文件 中。PACS的用途就是屏蔽掉系统的复杂性,使得不同地方存储的影像在安全机制认可的前提下 自由地流动 一建立PACS应注意的问题 目前PACS已广泛引起医疗放射界的关注,国内一些大医院已着手或正在建立自己的 PACS系统。在医院建立PACS之前,一定要根据自己医院的实际情况,选择适合自己医院要求的 PACS系统,现就医院在购买PACS之前应该注意的问题做以下几个方面的总结。 1设备接入 不少人以为只要影像设备具有 DICOM3.0( Digital Imaging and communication in Medicine 医学数字图像通信3.0版)的输出,将其接入PACS系统是一件很容易的事情,但实际上却复杂 得多, DICOM中有11个不同的服务级别( Service class),例如打印( Printing)、传输(Move)、 存储( Store)、存档( Archiving)等。某一服务级别中又分为使用者(User)和提供者( Provider), 某一设备可能仅符合 DICOM3.0的某一个或几个级别。比如通常设备的操作台( Operator Console) 仅符合 DICOM的存档级别( Service class for Archiving)及传输级别,它仅作为User而不 是 Provider,且不符合 DICOM3.0的打印服务级别( Service class for Printing)。存档服务 器( Archiving Server)是存档级别的提供者,而影像工作站有可能同时作为打印和存档两个级 别的使用者,也是传送级别的使用者和提供者。那么,操作台可以通过PACS将其图像传给符合 DICOM传输级别的 Provider设备,例如存档服务器或符合传输级别的设备(如影像工作站),但 不能接收数据。由于它不符合 DICOM3.0的打印级别,故无法进行网络打印,只能通过接口板接 打印机,而工作站则既可传送又可接收图像数据,也可通过网络打印,存档服务器可对传来的数 6/10

生医 022 王留洋 20022003 6/10 现代的许多检查设备本身所产生的图象已经是数字化的，如 CT、MRI、CR 等。直接从检 查设备中取出这些图象将是与原检查设备的图象完全一致的。早期的检查设备往往没有标准的接 口,需要专门增设特殊的接口, 如增加 SCSI 共享硬盘接口、特殊的并行传口等等，所需花费很高。 所以一般不对这些设备直接采集数字信号。近年生产的影像检查设备均配备有符合 DICOM 标准的 网络接口，这大大简化了数据采集工作。应该在订购设备时要求厂家提供接口有关的资料。而在 信息系统中，为了处理标准接口通常需要在系统中建立一个 DICOM 服务器用于采集图象和管理图 象。 一〇 PACS 的影像存储和传递形式 1、医学影像的类型可以分成 8bit 黑白 12bit 黑白 24bit 彩色等。 8bit 黑白和 24bit 彩色可以使用 WINDOWS 标准的存储格式，12bit 黑白无法用任何现有的文件格式表达,也无法使 用标准的图像浏览软件观看。即使打开也丢失很多的信息,例如,现在有的数字影像板能产生 12 位的TIFF文件格式的图像,尽管有的软件能打开,但是打开的图像仍然是8位的图像,在图像的信 息量上丢失了很多的信息。 2、说起医学影像的传递，不能不提到 DICOM。DICOM 规定了影像传递的标准，包括标准 的存储介质和标准的网络通讯。标准的存储介质叫作 DICOM STORAGE，是一种文件系统的结构标 准。主要是用于在 UNIX/MAC/WINDOWS 等不同平台的 PACS 系统之间直接兼容存储介质。这种介质 可以是 CD、MO，也可以是 DVD 或者 TAPE。DICOM 网络通讯标准主要用于局域网内的通讯。在网 络上，DICOM 十分类似于 TCP/IP，不管两端的机器和操作系统如何，都可以透明地进行影像传递， 就如同两个国家之间用美元作生意一样。DICOM 网络通讯有缺乏安全认证的缺点，所以只适用于 局域网中。DICOM 存储和通讯中的影像可以按约定的方式进行压缩，但不是所有的 PACS 系统都 支持这些压缩，所以大部分 DICOM 存储和通讯中的影像数据都是完全展开的，占据很大的空间。 3、为了解决存储和节省空间，PACS 系统内部通常使用自己独特的文件格式。这并不影 响系统的兼容性，因为到了网上，大家都用 DICOM 协议通讯。就如同各个国家有自己的货币，但 是作国际贸易时都使用美元一样。 4、支持 PACS 的数据库系统比较简单。只有病人—检查—序列和诊断、登记信息放在数 据库中，大小不一的影像存储成文件交给文件系统去管理。为了保证图像的可浏览性，各 PACS 通常提供了独特的小程序，用于在自己的文件结构上进行影像检索、浏览和处理。 5、理想中的 PACS 影像信息全部存在 SERVER 上，进行集中备份和管理。但是海量存储设 备和管理软件的费用太高，所以目前还不能进入普及阶段。替代方案是分布存储，即在每个采集 工作站上进行光盘刻录，独立进行检索。当然，为了检索同一个病人的全部信息的代价要高于集 中存储。 6、影像数据可能分布在不同的机器的不同的数据库中，不同的目录中，不同结构的文件 中。PACS 的用途就是屏蔽掉系统的复杂性，使得不同地方存储的影像在安全机制认可的前提下 自由地流动。 一一 建立 PACS 应注意的问题 目前 PACS 已广泛引起医疗放射界的关注，国内一些大医院已着手或正在建立自己的 PACS 系统。在医院建立 PACS 之前，一定要根据自己医院的实际情况，选择适合自己医院要求的 PACS 系统，现就医院在购买 PACS 之前应该注意的问题做以下几个方面的总结。 1 设备接入 不少人以为只要影像设备具有 DICOM 3.0（Digital Imaging and Communication in Medicine 医学数字图像通信 3.0 版）的输出，将其接入 PACS 系统是一件很容易的事情，但实际上却复杂 得多，DICOM 中有 11 个不同的服务级别（Service Class），例如打印(Printing)、传输（Move）、 存储（Store）、存档（Archiving) 等。某一服务级别中又分为使用者（User）和提供者（Provider）， 某一设备可能仅符合 DICOM 3.0 的某一个或几个级别。比如通常设备的操作台(Operator Console) 仅符合 DICOM 的存档级别（Service Class for Archiving）及传输级别，它仅作为 User 而不 是 Provider，且不符合 DICOM 3.0 的打印服务级别(Service Class for Printing)。存档服务 器 (Archiving Server)是存档级别的提供者，而影像工作站有可能同时作为打印和存档两个级 别的使用者，也是传送级别的使用者和提供者。那么，操作台可以通过 PACS 将其图像传给符合 DICOM 传输级别的 Provider 设备，例如存档服务器或符合传输级别的设备(如影像工作站)，但 不能接收数据。由于它不符合 DICOM 3.0 的打印级别，故无法进行网络打印，只能通过接口板接 打印机，而工作站则既可传送又可接收图像数据，也可通过网络打印，存档服务器可对传来的数

生医022 王留洋 20022003 据图像存档。为了深入了解设备在 DICOM方面的性能,在购买设备时就必须要求厂家提供“设备 的 DICOM一致性说明( Conformance statement)”。这是将设备接入PACS所需的重要资料。即 便如此,在实际工作中我们还是遇到了不少问题,如在将一台工作站接入PACS系统时,发现尽 管它是传输服务级别的提供者和使用者,但在实际上对一些后处理图像却不能以 DICOM方式传送 给中心存储服务器。因此,我们不为该工作站配置随机外部存储设备的计划不得不进行修改 2网络流量 在设计PACS时,网络传输速率应留有充分的余量,但在选择通用计算机部件时可考虑满 足需求的下限即可。PACS系统应当根据高峰时间的数据传输量确定网络传输率,而且要留有充 分余量,以备今后因影像科室的发展而带来的传输数据量增加,如果因此而不得不进行网络重构, 就会造成很大的浪费。例如,选用了10Mbps的传输速率、铺设了粗缆,但经一段时间的使用感 觉速率不够,希望改成更高的传输速率,但更高的传输率可能要求必须改换成光缆,相应网络部 件需全部更换,造成的浪费很大。相反,通用设备的情况就有所不同。例如选择中心存储光盘塔, 10片盘、20片盘和50片盘的塔价格分别差3~4倍。如果10片盘的光盘塔够用,即可按此采购。 两三年后如需更换50片盘的光盘塔,其价格也可能只相当于现在10片盘塔 3系统稳定性 对影像科室来说,某一台设备出现问题是一个局部问题,而PACS出现问题则可能是全局 性的问题,造成整个科室工作的瘫痪,因此PACS的稳定性显得尤为重要。提高PACS的稳定性应该 抓住设计、部件选择、施工工艺和施工过程四个环节。在设计PACS时,必须进行系统的稳定性分 析。国外的PACS中心服务器基本都采用两套硬件并行工作,以保证在某一硬件出问题时不中断工 作。出于价格的考虑采用双硬盘保存两套数据,且系统软件在任何情况下均可恢复,不影响已存储 的数据,以确保中途停机或出故障后存档数据不丢失。在选购集线器、路由器和发送接收器等网 络部件时必须慎重选择品牌,不能只图便宜。因为网络部件的问题会造成整个PACS系统的瘫痪 工艺要求与施工质量同样直接影响系统的稳定性,特别是在旧建筑内布网更要严格工艺和施工, 在这些方面我们也有教训 总之,PACS的建设依赖于 DICOM3.0的标准,因此必须对 DICOM有深入的了解。PAC 不是一个现成的产品,PACS系统的建立实际上是完成一个工程项目,因此必须把握住设计、器件 选择、工艺和施工的各个环节,认真解决好每一个工程技术问题 二应用在PACS上的网络存储设备 随着PACS(图像存档与通信系统)正逐步被各医院所采纳,作为PACS系统中重要组成部分 的存储设备,日益显示出其强大的功能。现对这些网络存储设备的原理、应用做一些介绍。 1、光盘存储 CD-R,可一次写入多次读取。CD-RW,多次写入多次读取。工作使用激光读取盘片上的不同 凹坑,根据反射角与时间不同,判断存储的数据是0获1。CDR就是在普通盘片中加入了一层染 色层,激光根据数据的不同,在空白的CD盘片上烧出可攻读取的反光点,这样就记录了数据 CDRW的原理与CD-R基本相同,只是染色层变成可擦写的。CD-R盘片的反射率达65%,CDRW只 有25%,这就需要较敏感的光头才能读取。现多数CD-RW的接头是SCCI借口,具有CPU占有率 低,软件兼容性好,稳定性高的优点。医生可以方便地在病人序列里挑出他们感兴趣的图像进行 刻盘,是这张具有 DICOM格式的光盘在异地也可以读出。目前CDF已是一种标准化的技术,且 随着价位的不断降低,会有很大市场。 2、光盘塔 光盘塔是由多个CDR或CD-RW组成的。作为一种网络存储设备,虽然其读取速度比磁带库 快,但也只限于査找数据而不便更新和重写数据。这很适合一些数据库文件,因为它们只需用户 读出数据。价格相对于磁盘阵列是便宜的,光盘塔具有光盘机的一切优点,如不受磁场、灰尘影 响,而且安装容易 3、磁盘阵列 计算机系统可以配置一个或数个独立的硬盘,磁盘阵列( Disk array)或称硬盘阵列是 为进一步扩大磁盘存储器的容量出现的一种新型存储技术。他是把若干个小型硬盘驱动器连接成 个阵列,用一个盘阵列控制器(RAID)进行控制,并为此配置专门的高速缓冲存储器。它不同于 装双硬盘,而是通过一个盘阵列控制卡连接的。它可以完成服务器的数据任务,减轻服务器的负 担,而且可以同时读写多个硬盘,使处理速度提高。工作中采用非同步工作方式,并行传输数据 即一个可以从多个不同的硬盘中同时读取。磁盘阵列可以做成容错结构,当一个或数个硬盘驱动 7/10

生医 022 王留洋 20022003 7/10 据图像存档。为了深入了解设备在 DICOM 方面的性能，在购买设备时就必须要求厂家提供“设备 的 DICOM 一致性说明( Conformance Statement)”。这是将设备接入 PACS 所需的重要资料。即 便如此，在实际工作中我们还是遇到了不少问题，如在将一台工作站接入 PACS 系统时，发现尽 管它是传输服务级别的提供者和使用者，但在实际上对一些后处理图像却不能以 DICOM 方式传送 给中心存储服务器。因此，我们不为该工作站配置随机外部存储设备的计划不得不进行修改。 2 网络流量 在设计 PACS 时，网络传输速率应留有充分的余量，但在选择通用计算机部件时可考虑满 足需求的下限即可。PACS 系统应当根据高峰时间的数据传输量确定网络传输率，而且要留有充 分余量，以备今后因影像科室的发展而带来的传输数据量增加，如果因此而不得不进行网络重构， 就会造成很大的浪费。例如，选用了 10Mbps 的传输速率、铺设了粗缆，但经一段时间的使用感 觉速率不够，希望改成更高的传输速率，但更高的传输率可能要求必须改换成光缆，相应网络部 件需全部更换，造成的浪费很大。相反，通用设备的情况就有所不同。例如选择中心存储光盘塔， 10 片盘、20 片盘和 50 片盘的塔价格分别差 3～4 倍。如果 10 片盘的光盘塔够用，即可按此采购。 两三年后如需更换 50 片盘的光盘塔，其价格也可能只相当于现在 10 片盘塔。 3 系统稳定性 对影像科室来说,某一台设备出现问题是一个局部问题,而 PACS 出现问题则可能是全局 性的问题,造成整个科室工作的瘫痪,因此 PACS 的稳定性显得尤为重要。提高 PACS 的稳定性应该 抓住设计、部件选择、施工工艺和施工过程四个环节。在设计 PACS 时,必须进行系统的稳定性分 析。国外的 PACS 中心服务器基本都采用两套硬件并行工作,以保证在某一硬件出问题时不中断工 作。出于价格的考虑采用双硬盘保存两套数据,且系统软件在任何情况下均可恢复,不影响已存储 的数据,以确保中途停机或出故障后存档数据不丢失。在选购集线器、路由器和发送接收器等网 络部件时必须慎重选择品牌,不能只图便宜。因为网络部件的问题会造成整个 PACS 系统的瘫痪。 工艺要求与施工质量同样直接影响系统的稳定性,特别是在旧建筑内布网更要严格工艺和施工, 在这些方面我们也有教训。 总之，PACS 的建设依赖于 DICOM 3.0 的标准，因此必须对 DICOM 有深入的了解。PACS 不是一个现成的产品，PACS 系统的建立实际上是完成一个工程项目,因此必须把握住设计、器件 选择、工艺和施工的各个环节，认真解决好每一个工程技术问题。 一二 应用在 PACS 上的网络存储设备 随着 PACS（图像存档与通信系统）正逐步被各医院所采纳，作为 PACS 系统中重要组成部分 的存储设备，日益显示出其强大的功能。现对这些网络存储设备的原理、应用做一些介绍。 1、光盘存储 CD-R，可一次写入多次读取。CD-RW，多次写入多次读取。工作使用激光读取盘片上的不同 凹坑，根据反射角与时间不同，判断存储的数据是 0 获 1。CD-R 就是在普通盘片中加入了一层染 色层，激光根据数据的不同，在空白的 CD 盘片上烧出可攻读取的反光点，这样就记录了数据。 CD-RW 的原理与 CD-R 基本相同，只是染色层变成可擦写的。CD-R 盘片的反射率达 65%,CD-RW 只 有 25%，这就需要较敏感的光头才能读取。现多数 CD-RW 的接头是 SCCI 借口，具有 CPU 占有率 低，软件兼容性好，稳定性高的优点。医生可以方便地在病人序列里挑出他们感兴趣的图像进行 刻盘，是这张具有 DICOM 格式的光盘在异地也可以读出。目前 CD-RW 已是一种标准化的技术，且 随着价位的不断降低，会有很大市场。 2、光盘塔 光盘塔是由多个 CD-R 或 CD-RW 组成的。作为一种网络存储设备，虽然其读取速度比磁带库 快，但也只限于查找数据而不便更新和重写数据。这很适合一些数据库文件，因为它们只需用户 读出数据。价格相对于磁盘阵列是便宜的，光盘塔具有光盘机的一切优点，如不受磁场、灰尘影 响，而且安装容易。 3、磁盘阵列 一个计算机系统可以配置一个或数个独立的硬盘，磁盘阵列（Disk Array）或称硬盘阵列是 为进一步扩大磁盘存储器的容量出现的一种新型存储技术。他是把若干个小型硬盘驱动器连接成 一个阵列，用一个盘阵列控制器(RAID)进行控制，并为此配置专门的高速缓冲存储器。它不同于 装双硬盘，而是通过一个盘阵列控制卡连接的。它可以完成服务器的数据任务，减轻服务器的负 担，而且可以同时读写多个硬盘，使处理速度提高。工作中采用非同步工作方式，并行传输数据， 即一个可以从多个不同的硬盘中同时读取。磁盘阵列可以做成容错结构，当一个或数个硬盘驱动

生医022 王留洋 20022003 器发生故障时仍可工作,可靠性高。磁盘阵列的优点还在于效验性,对于医院来说数据安全在网 络存储中是很重要的。 磁带库 磁带库是由若干个磁带机组成的,其工作原理与我们平时所用的录音几乎一样,是一种次表 面存储器。分为启停式磁带机与盒式数据流磁带机。录制在磁带上的每段资料之间,皆以EOF(End Of file)来区分间隔,这样磁带机的控制命令就可利用EOF来决定磁带机所要读写的位置或间 隔。磁带机虽然容量大,但速度相对较慢,为5MB/s左右,因而不能在网络上随时存储。他最大 的优点在于单位存储成本低,和每兆几分钱且保存时间长达30年。他适于应用在调用不是非常 频繁,存取速度要求不高,每位成本低的场合。但要注意,不同容量的磁带机彼此之间是互不兼 容的 三实施PAcS系统要解决的关键问题 PACS系统的概念已从原来将数字化的医学影像通过网络传送到连接在网络上的影像显示工 作站上作一般显示和进行数字化存储,发展成为以数字化诊断(无纸化、无胶片化)为核心的整 个影像管理过程,包括:数字影像采集、数字化诊断工作站、影像会诊中心、网络影像打印管理、 网络影像存储、网络影像分发系统和网络影像显示计算机、网络综合布线和数据交换系统等。 PACS系统将医学影像设备资源和人力资源进行更合理和有效的配置,通过计算机对影像进行 数字化获取、处理、存储、调阅、检索,使影像科室医生可以为病人提供更快和更好的服务:临 床医生通过网络快速调阅病人图像及诊断报告,实现图像资源最大化共享。 以数字化诊断为核心的PACS系统可以节约胶片使用量,节省胶片存储成本:对影像科室进 行科学的管理;提高影像诊断水平和影像科室工作效率。而这种真正意义上的PACS系统必须要 解决所有影像接口问题、系统的工作流程问题、与医院信息系统的融合问题以及可视化问题、压 缩技术问题等。 1、所有影像接口问题 解决影像接口问题要考虑几方面的因素:纳入PACS系统的影像最终要符合 DICOM标准:影 像的清晰度能满足PACS系统的诊断要求: DICOM重建过程要简洁,不应给影像科医生带来太多 额外工作负担;解决影像接口的成本在适当的范围内。国内医院的影像设备有许多非 DICOM设备 购买或升级成 DICOM接口的费用很大。这就要求各PACS厂家针对不同的接口类型,采取不同的 接口技术,解决诊断影像的获取。非 DICOM设备分为模拟设备和非 DICOM数字设备 对于模拟设备一般采用视频采集技术,视频采集包括标准视频的采集、非标准视频的采集; 包括彩色视频的采集、灰度图像的采集;包括分量信号的采集、复合信号的采集等。许多PACS 厂家采用视频压缩卡采集图像,笔者认为不是很确当,采集技术本身就有信息丢失,应该尽量使 信息丢失为最小,而后再根据影像的用途,在存储和传输时考虑压缩的问题 非 DICOM数字接口设备可分为有网络接口和无网络接口设备。PACS公司要研究众多厂商的协 议,例如东芝协议、 INTERFILE协议等,在系统级上要有一整套的解决方案;可用不同的通讯方 式,获得设备的影像数据并解析成 DICOM标准:可在无网络的设备中加入网卡以实现通讯的目的 从而获取影像:可以专门定制一些硬件来实现设备于工作站的通讯等 基于激光相机的PACS系统的研究及相关技术也是我们解决设备接口问题的一种方法;另外 DICOM光盘的读取也是解决数据获取的很有效的手段之 2、系统的工作流程问题 在设计PACS系统的工作流程时,要注重原有的影像工作特征,但提供的应是全新的数字化 诊断工作模式,要保证影像的传输速度和传输质量,要能提高影像诊断的效率,满足影像科室和 临床科室全方位的需求。在系统设计时,许多关键技术都要很好地应用,才能保证PACS系统是 真正可用的系统、方便灵活的系统、高效的系统。在影像诊断工作站的设计上,除了病人的影像 资料外,病人的其它信息也能方便地获得,诊断的过程和报告的书写要快速、便捷 在PACS服务器系统的设计上,要支持群集,支持服务器的分级管理机制:要实现不同系统 之间的互联和数据交换;要支持并发事件的处理并对网络流量实行控制。在通讯系统的设计上 影像的分发和调度技术、自动路由和预取技术、轮询技术等是保证通讯顺畅的重要手段。在系统 内部的通讯协议方面,不一定要采用 DICOM,而应采用一种效率更高的通讯协议 在存储、归档方面,设计在线、近线、离线存储:根据影像的使用频率等设计存储、归 档策略:要区分存储、归档、备份的概念和相互之间的关系 3、融合问题 10

生医 022 王留洋 20022003 8/10 器发生故障时仍可工作，可靠性高。磁盘阵列的优点还在于效验性，对于医院来说数据安全在网 络存储中是很重要的。 4、磁带库 磁带库是由若干个磁带机组成的，其工作原理与我们平时所用的录音几乎一样，是一种次表 面存储器。分为启停式磁带机与盒式数据流磁带机。录制在磁带上的每段资料之间，皆以 EOF(End Of File) 来区分间隔，这样磁带机的控制命令就可利用 EOF 来决定磁带机所要读写的位置或间 隔。磁带机虽然容量大，但速度相对较慢，为 5MB/s 左右，因而不能在网络上随时存储。他最大 的优点在于单位存储成本低，和每兆几分钱且保存时间长达 30 年。他适于应用在调用不是非常 频繁，存取速度要求不高，每位成本低的场合。但要注意，不同容量的磁带机彼此之间是互不兼 容的。 一三 实施 PACS 系统要解决的关键问题 PACS 系统的概念已从原来将数字化的医学影像通过网络传送到连接在网络上的影像显示工 作站上作一般显示和进行数字化存储，发展成为以数字化诊断（无纸化、无胶片化）为核心的整 个影像管理过程，包括：数字影像采集、数字化诊断工作站、影像会诊中心、网络影像打印管理、 网络影像存储、网络影像分发系统和网络影像显示计算机、网络综合布线和数据交换系统等。 PACS 系统将医学影像设备资源和人力资源进行更合理和有效的配置，通过计算机对影像进行 数字化获取、处理、存储、调阅、检索，使影像科室医生可以为病人提供更快和更好的服务；临 床医生通过网络快速调阅病人图像及诊断报告，实现图像资源最大化共享。 以数字化诊断为核心的 PACS 系统可以节约胶片使用量，节省胶片存储成本；对影像科室进 行科学的管理；提高影像诊断水平和影像科室工作效率。而这种真正意义上的 PACS 系统必须要 解决所有影像接口问题、系统的工作流程问题、与医院信息系统的融合问题以及可视化问题、压 缩技术问题等。 1、所有影像接口问题 解决影像接口问题要考虑几方面的因素：纳入 PACS 系统的影像最终要符合 DICOM 标准；影 像的清晰度能满足 PACS 系统的诊断要求；DICOM 重建过程要简洁，不应给影像科医生带来太多 额外工作负担；解决影像接口的成本在适当的范围内。国内医院的影像设备有许多非 DICOM 设备， 购买或升级成 DICOM 接口的费用很大。这就要求各 PACS 厂家针对不同的接口类型，采取不同的 接口技术，解决诊断影像的获取。非 DICOM 设备分为模拟设备和非 DICOM 数字设备。 对于模拟设备一般采用视频采集技术, 视频采集包括标准视频的采集、非标准视频的采集； 包括彩色视频的采集、灰度图像的采集；包括分量信号的采集、复合信号的采集等。许多 PACS 厂家采用视频压缩卡采集图像，笔者认为不是很确当，采集技术本身就有信息丢失，应该尽量使 信息丢失为最小，而后再根据影像的用途，在存储和传输时考虑压缩的问题。 非 DICOM 数字接口设备可分为有网络接口和无网络接口设备。PACS 公司要研究众多厂商的协 议，例如东芝协议、INTERFILE 协议等，在系统级上要有一整套的解决方案；可用不同的通讯方 式，获得设备的影像数据并解析成 DICOM 标准；可在无网络的设备中加入网卡以实现通讯的目的 从而获取影像；可以专门定制一些硬件来实现设备于工作站的通讯等。 基于激光相机的 PACS 系统的研究及相关技术也是我们解决设备接口问题的一种方法；另外 DICOM 光盘的读取也是解决数据获取的很有效的手段之一。 2、系统的工作流程问题 在设计 PACS 系统的工作流程时，要注重原有的影像工作特征，但提供的应是全新的数字化 诊断工作模式，要保证影像的传输速度和传输质量，要能提高影像诊断的效率，满足影像科室和 临床科室全方位的需求。在系统设计时，许多关键技术都要很好地应用，才能保证 PACS 系统是 真正可用的系统、方便灵活的系统、高效的系统。在影像诊断工作站的设计上，除了病人的影像 资料外，病人的其它信息也能方便地获得，诊断的过程和报告的书写要快速、便捷。 在 PACS 服务器系统的设计上，要支持群集，支持服务器的分级管理机制；要实现不同系统 之间的互联和数据交换；要支持并发事件的处理并对网络流量实行控制。在通讯系统的设计上， 影像的分发和调度技术、自动路由和预取技术、轮询技术等是保证通讯顺畅的重要手段。在系统 内部的通讯协议方面，不一定要采用 DICOM，而应采用一种效率更高的通讯协议。 在存储、归档方面，设计在线、近线、离线存储；根据影像的使用频率等设计存储、归 档策略；要区分存储、归档、备份的概念和相互之间的关系。 3、融合问题

生医022 王留洋 20022003 PACS和HIS/RIS、LIS等信息系统之间的数据融合( Data Fusion)是PACS系统要解决的首要 问题。国内的信息系统没有统一的标准,也没有采用H7。许多系统对于PACS厂家是未知,或 者不提供数据交换的接口。现在采用的融合技术一般为数据库级的融合技术、中间件的融合技术 设计PACS系统时,H7网关是必要的。国内的信息系统正在逐步向H7靠拢,卫生部门正在 制定H7 FOR CHINA的标准,另外国外的丑7标准的信息系统也开始进入国内。同时,PACS系 统的市场不光瞄准国内,更要有国际竞争力,H7网关尤为重要 融合的目标是影像科室医生在诊断工作站书写影像诊断报告时,可自动获取HIS中病人相关 信息,包括检査信息、病历、医嘱、检验结果等:影像诊断报告在HS医生工作站中能够直接调 阅;医生工作站直接调阅病人影像信息,无须退出系统或从其他途径进入;PACS系统在授权的 情况下可通过申请单、调度表等自动发送影像及相关信息,科室调阅病人的在线静态影像不超过 3秒钟,调阅病人近线静态影像不超过3分钟;临床医生在发出申请后,可自动将病人的历史影 像传送到本地,供临床参考比较:影像及相关信息共同组成病人的电子病历。 4、可视化问题 PACS仍在不断发展和完善,应用范围仍在不断扩展。医学影像的计算机可视化技术的研究是 PACS系统广泛应用的前提。PACS系统作为提供给全院影像科室、临床科室乃至全社会的应用系 统,影像的质量、影像的诊断手段是关键的问题 从物理的角度,根据影像的用途选择显示器和显示卡,要充分考虑空间分辨率、亮度范围、 刷新频率等物理特性。同时理想的LUT(Look- Up table,LUT)也至关重要。ACR- NEMA DICOM 标准为放射学应用推荐了一个LUT。但不同类型的图像应该使用其他的L效果会更好。影像质 量的控制至关重要 从计算机技术角度,图像后处理功能的开发和应用影像到整个影像诊断过程。常规的影像处 理是必须的,如反相、翻转、调窗、漫游、缩放、旋转、影像冻结、数字减影、标注、划线、距 离及角度测量、面积测量、伪彩色等。专业的脱机测量(OFF-LINE)工具也是必要的,如在超声 诊断中,提供医生超声设备的所有测量工具,并提供一些超声影像的研究方法等。三维重建技术 的使用更利于临床诊断,三维重建方法有 Marching Cubes、最大强度投影(MIP)、基于表面的三 维显示、基于体绘制的三维显示、内表面绘制的虚拟内窥镜等方法,这些方法在医学影像领域有 着广泛的应用前景。 5、压缩技术问题 PACS系统是一个实物系统,它涉及计算机及其网络技术、通信技术和电子系统、图像处理和 可视化技术,它需解决数据传输和图像存储问题:如何利用有限的存储空间存储更多的图像,如 何利用有限的比特率传输更多的图像 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。由于PACS本身是 种专用的计算机网络,对其中的信息流进行压缩是提高PACS效率的重要途径,因此在ACR-NEMA 标准的第二版中,就已加入了图像压缩的标准,它包括压缩、量化和编码三个部分。目前公认的 图像压缩标准有JPEG( joint photographic expert group,联合图片专家组)和MPEG( moving picture expert group,运动图像专家组),它们分别适用于静止图像和运动图像的压缩编码。 医学图像大多为静止图像,应根据JPEG标准实施压缩。JPEG不仅可以压缩数字X线图像,而且 适用于CT、MRI、DSA及超声等一切灰度图像及真彩色图像的压缩。JPEG的另一特点是它极易应 用于PACS 在PACS中医学图像压缩方法及软件的实现,要考虑编码速度、压缩效果、压缩效率、图像 信噪比等因素。图像压缩包括有损压缩( Lossy)、无损压缩( Loss less)等,编码、解码时间 一般小于2秒,压缩效率一般在5-6倍,压缩效果使图像质量不影响诊断 四PACS带来的价值 1对于医院 1)数字化存储图像,无胶片管理,节省用于冲洗、保存胶片和记录的大量人力物力:如:化 学药品费用、处理和保养费用、存储费用、摆放费用、人工费用、查阅费用、送片费用 2)提供使更多医生网络化协同工作的能力 3)提供远程会诊功能,节省人力物力,同时能够提高医院会诊能力,扩大知名度 4)可以实现资料统计的自动化,对于科研分析有重大意义,同时可以对科室人员的工作量和 状态进行统计,能够发现管理薄弱环节,更好评价员工,激励员工,为科室创造更大的效 益 9/10

生医 022 王留洋 20022003 9/10 PACS 和 HIS/RIS、LIS 等信息系统之间的数据融合(Data Fusion)是 PACS 系统要解决的首要 问题。国内的信息系统没有统一的标准，也没有采用 HL7。许多系统对于 PACS 厂家是未知，或 者不提供数据交换的接口。现在采用的融合技术一般为数据库级的融合技术、中间件的融合技术。 设计 PACS 系统时，HL7 网关是必要的。国内的信息系统正在逐步向 HL7 靠拢，卫生部门正在 制定 HL7 FOR CHINA 的标准，另外国外的 HL7 标准的信息系统也开始进入国内。同时，PACS 系 统的市场不光瞄准国内，更要有国际竞争力，HL7 网关尤为重要。 融合的目标是影像科室医生在诊断工作站书写影像诊断报告时，可自动获取 HIS 中病人相关 信息，包括检查信息、病历、医嘱、检验结果等；影像诊断报告在 HIS 医生工作站中能够直接调 阅；医生工作站直接调阅病人影像信息，无须退出系统或从其他途径进入；PACS 系统在授权的 情况下可通过申请单、调度表等自动发送影像及相关信息，科室调阅病人的在线静态影像不超过 3 秒钟，调阅病人近线静态影像不超过 3 分钟；临床医生在发出申请后，可自动将病人的历史影 像传送到本地，供临床参考比较；影像及相关信息共同组成病人的电子病历。 4、可视化问题 PACS 仍在不断发展和完善，应用范围仍在不断扩展。医学影像的计算机可视化技术的研究是 PACS 系统广泛应用的前提。PACS 系统作为提供给全院影像科室、临床科室乃至全社会的应用系 统，影像的质量、影像的诊断手段是关键的问题。 从物理的角度，根据影像的用途选择显示器和显示卡，要充分考虑空间分辨率、亮度范围、 刷新频率等物理特性。同时理想的 LUT（Look-Up Table，LUT）也至关重要。ACR-NEMA DICOM 标准为放射学应用推荐了一个 LUT。但不同类型的图像应该使用其他的 LUT 效果会更好。影像质 量的控制至关重要。 从计算机技术角度，图像后处理功能的开发和应用影像到整个影像诊断过程。常规的影像处 理是必须的，如反相、翻转、调窗、漫游、缩放、旋转、影像冻结、数字减影、标注、划线、距 离及角度测量、面积测量、伪彩色等。专业的脱机测量（OFF-LINE）工具也是必要的，如在超声 诊断中，提供医生超声设备的所有测量工具，并提供一些超声影像的研究方法等。三维重建技术 的使用更利于临床诊断，三维重建方法有 Marching Cubes、最大强度投影(MIP)、基于表面的三 维显示、基于体绘制的三维显示、内表面绘制的虚拟内窥镜等方法，这些方法在医学影像领域有 着广泛的应用前景。 5、压缩技术问题 PACS 系统是一个实物系统，它涉及计算机及其网络技术、通信技术和电子系统、图像处理和 可视化技术，它需解决数据传输和图像存储问题：如何利用有限的存储空间存储更多的图像，如 何利用有限的比特率传输更多的图像 。 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。由于 PACS 本身是 一种专用的计算机网络，对其中的信息流进行压缩是提高 PACS 效率的重要途径，因此在 ACR-NEMA 标准的第二版中，就已加入了图像压缩的标准，它包括压缩、量化和编码三个部分。目前公认的 图像压缩标准有 JPEG(joint photographic expert group，联合图片专家组)和 MPEG(moving picture expert group，运动图像专家组)，它们分别适用于静止图像和运动图像的压缩编码。 医学图像大多为静止图像，应根据 JPEG 标准实施压缩。JPEG 不仅可以压缩数字 X 线图像，而且 适用于 CT、MRI、DSA 及超声等一切灰度图像及真彩色图像的压缩。JPEG 的另一特点是它极易应 用于 PACS。 在 PACS 中医学图像压缩方法及软件的实现，要考虑编码速度、压缩效果、压缩效率、图像 信噪比等因素。图像压缩包括有损压缩（Lossy）、无损压缩（Lossless）等，编码、解码时间 一般小于 2 秒，压缩效率一般在 5—6 倍，压缩效果使图像质量不影响诊断。 一四 PACS 带来的价值 1.对于医院 1） 数字化存储图像，无胶片管理，节省用于冲洗、保存胶片和记录的大量人力物力；如：化 学药品费用 、处理和保养费用、存储费用、摆放费用、人工费用、查阅费用、送片费用 2）提供使更多医生网络化协同工作的能力 3）提供远程会诊功能，节省人力物力，同时能够提高医院会诊能力，扩大知名度。 4）可以实现资料统计的自动化，对于科研分析有重大意义，同时可以对科室人员的工作量 和 状态进行统计，能够发现管理薄弱环节，更好评价员工，激励员工，为科室创造更大的效 益

生医022 王留洋 20022003 5)可以规范诊断报告,打印出图文并茂的病历,同时生成电子病历,形成社区电子病历中心 为病人提供电子病历存放查询服务,增加对用户的影响力 6)共享输出设备,节省设备投资,比如激光相机, DICOM相机等 7)减少/消除重复工作 8)更高的生产力,更低的运行成本和更多收入 9)不再丢失检查资料和胶片 2.对于临床 1)提供更快更有效从医院获取病人信息的途径 2)通过与周围医院联合提供更多的医疗服务 3)使临床医生悉心照顾他们的病人 3对于放射医生 1)方便。在家或办公桌即可读片,不用挤在集中读片的地方 2)快速得到病人的以往胶片。几秒钟便获得检查数据 3)多种图像,如超声,核磁,CT,DSA等图像可以直接参考对比,并进行相应图像处理,方 便诊断 4)更大的工作量和更高的工作效率。 5)影像可以永久利用 )直接得到无失真的原始图像用于学术交流 4.对于病人 1)减少住院时间 )更快的诊断和治疗 3)同时参考多次检查结果 4)更快的报告时间 5)能够得到专家的服务 一五PACS的效益 下面我们还是来简单阐述一下PACS能给医院带来什么效益 首先,提高了医学影像保存的质量,为临床和教学工作提供了更可靠的保证。影像的复制和 传递变得容易,使得远程会诊变得实际可行 其次,极大的提高了医院的管理水平。RIS/PACS系统深入到从登记、图像存储到报告、统计 信息等影像科室工作的每个环节,提高了工作效率,减少人为误差。是医院实现规范化管理、进 行质量控制的必备条件 第三,采用数字化影像技术,利用大容量储存管理方式和光盘永久存储医学影像实现无胶片 化管理,节省大量的胶片费用。根据科学计算,光盘存储成本是胶片成本的1/88,仅此一项为 每年就可以节省消耗30万元到60万元(以日工作量为30人次计算),同时节省了大量的存片 总结: 看了这篇文章,感觉PACS系统对医院的作用真的是太大了,从医院本身来说,利用这个系 统能节省多少人力资源,用计算机把医院的信息都储存起来,这样便于用的时候检索,不但査找 信息速度快,还能节省储存资料的空间。使医院也适应信息时代的发展,及时、快速、有效的解 决病人的疾苦,为患者提供最快速、最直接、最有力的治疗途径 我们对于医学成像系统方面的学习比较少,PACS系统了解的也不多,毕业之后如果去医 院的话当然是学的知识严重不够用的,我感觉咱们这学期开的课应该多讲在医院的应用,对那些 想找工作的学生有好处,让他们了解更多的医院方面的信息,找工作的时候也好有点准备,我们 这学期开的几门课还都差不多,但是就是不怎么实用

生医 022 王留洋 20022003 10/10 5）可以规范诊断报告，打印出图文并茂的病历，同时生成电子病历，形成社区电子病历中心， 为病人提供电子病历存放查询服务，增加对用户的影响力。 6）共享输出设备，节省设备投资，比如激光相机，DICOM 相机等 7）减少/消除重复工作 8）更高的生产力,更低的运行成本和更多收入 9）不再丢失检查资料和胶片 2.对于临床 1）提供更快更有效从医院获取病人信息的途径 2）通过与周围医院联合提供更多的医疗服务 3）使临床医生悉心照顾他们的病人 3.对于放射医生 1）方便。在家或办公桌即可读片，不用挤在集中读片的地方。 2）快速得到病人的以往胶片。几秒钟便获得检查数据。 3）多种图像，如超声，核磁，CT，DSA 等图像可以直接参考对比，并进行相应图像处理，方 便诊断 4）更大的工作量和更高的工作效率。 5）影像可以永久利用 6）直接得到无失真的原始图像用于学术交流 4.对于病人 1）减少住院时间 2）更快的诊断和治疗 3）同时参考多次检查结果 4）更快的报告时间 5）能够得到专家的服务 一五 PACS 的效益 下面我们还是来简单阐述一下 PACS 能给医院带来什么效益， 首先，提高了医学影像保存的质量，为临床和教学工作提供了更可靠的保证。影像的复制和 传递变得容易，使得远程会诊变得实际可行。 其次，极大的提高了医院的管理水平。RIS/PACS 系统深入到从登记、图像存储到报告、统计 信息等影像科室工作的每个环节，提高了工作效率，减少人为误差。是医院实现规范化管理、进 行质量控制的必备条件； 第三，采用数字化影像技术，利用大容量储存管理方式和光盘永久存储医学影像实现无胶片 化管理，节省大量的胶片费用。根据科学计算，光盘存储成本是胶片成本的 1/88，仅此一项为 每年就可以节省消耗 30 万元到 60 万元（以日工作量为 30 人次计算），同时节省了大量的存片 空间； 总结： 看了这篇文章，感觉 PACS 系统对医院的作用真的是太大了，从医院本身来说，利用这个系 统能节省多少人力资源，用计算机把医院的信息都储存起来，这样便于用的时候检索，不但查找 信息速度快，还能节省储存资料的空间。使医院也适应信息时代的发展，及时、快速、有效的解 决病人的疾苦，为患者提供最快速、最直接、最有力的治疗途径。 我们对于医学成像系统方面的学习比较少，PACS 系统了解的也不多，毕业之后如果去医 院的话当然是学的知识严重不够用的，我感觉咱们这学期开的课应该多讲在医院的应用，对那些 想找工作的学生有好处，让他们了解更多的医院方面的信息，找工作的时候也好有点准备，我们 这学期开的几门课还都差不多，但是就是不怎么实用