PACS的發(fā)展概述參考模板

1、·PACS的發(fā)展概述·      一、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)     醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)通常稱為醫(yī)學(xué)影像計(jì)算機(jī)存檔與傳輸系統(tǒng)（Picture Archiving and Communication System 簡稱PACS），是醫(yī)院信息系統(tǒng)中的一個重要組成部分，是使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行數(shù)字化處理的系統(tǒng)，其目標(biāo)是用來代替現(xiàn)行的模擬醫(yī)學(xué)影像體系。它主要解決醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化，圖像的存儲和管理，數(shù)字化醫(yī)學(xué)圖像的高速傳輸，圖像的數(shù)字化處理和重現(xiàn)，圖像信息與其它信息的集成五個方面的問題。 &#

2、160;   根據(jù)醫(yī)學(xué)影像實(shí)際應(yīng)用的不同目的，數(shù)字化的影像可分為三個精度等級：影像作為醫(yī)療診斷的主要依據(jù)時，數(shù)字化后的影像必須反映原始圖像的精度；作為醫(yī)療中的一般參考時，數(shù)字化影像可進(jìn)行一定的壓縮，以減少對信息資源的占用；作為教學(xué)參考時，數(shù)字化影像只要能夠 保留影像中教學(xué)所需要的部分內(nèi)容，允許對數(shù)字化的影像有比較大幅度的有損壓縮。     不同的醫(yī)學(xué)影像對數(shù)字化的精度要求也不同，常見有：對光胸片、乳腺片影像，幾何精度要求為以上，灰階分辨率為1024級至4096級；對、影像，幾何精度為512x512, 灰階分辨率為4096級；

3、對超聲、內(nèi)窺鏡影像，幾何精度為320-512, 灰階為256級彩色影像，這類影像還需要是16-30幅秒連續(xù)的動態(tài)影像；對病理影像，幾何精度為512x512或1Kx1K, 具有灰階分辨率為256級的彩色圖像。     二、醫(yī)院對PACS應(yīng)用的需求     隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)院的診療工作越來越多地依賴現(xiàn)代化的檢查結(jié)果。像光檢查、超聲、胃腸鏡、血管造影等影像學(xué)檢查的應(yīng)用也越來越普遍。在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)中，影像的存儲介質(zhì)是膠片、磁帶等，這在使用中存在諸多問題1。如，圖像存儲介質(zhì)所占的空間不斷增加，給存放和查找?guī)砹藝?yán)

4、重的問題；各種不同檢查的圖像分別存放，臨床醫(yī)生要同時參考同一病人不同檢查所產(chǎn)生的影像時往往借閱困難；傳統(tǒng)圖像存儲和管理的獨(dú)占性使得圖像的丟失概率增加，利用率下降，異地會診困難等。因此，傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像管理方法已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)院中對如此大量和大范圍醫(yī)學(xué)影像管理的要求。采用數(shù)字化影像管理方法來解決這些問題已經(jīng)得到公認(rèn)。     由于醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量大，需要大容量的存儲設(shè)備，高性能的顯示設(shè)備和高速的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，高昂的費(fèi)用曾經(jīng)是建立PACS的主要障礙。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備的性能價(jià)格比迅速提高，高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備的價(jià)格已經(jīng)可以逐步為一些經(jīng)濟(jì)條件較好

5、的醫(yī)院所接受。這為數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像存儲和傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。在經(jīng)濟(jì)上和醫(yī)療質(zhì)量上不斷增長的要求，使醫(yī)院對PACS的需求也不斷提高。     三、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的發(fā)展歷史概況     PACS的概念提出于80年代初。建立PACS的想法主要是由兩個主要因素引起的：一是數(shù)字化影像設(shè)備，如CT設(shè)備等的產(chǎn)生使得醫(yī)學(xué)影像能夠直接從檢查設(shè)備中獲取；另一個是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得大容量數(shù)字信息的存儲、通訊和顯示都能夠?qū)崿F(xiàn)。在80年代初期，歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家基于大型計(jì)算機(jī)的醫(yī)院管理信息系統(tǒng)已經(jīng)基本完成了研究階段而轉(zhuǎn)向?qū)嵤?，研究工作?0年

6、代中就逐步轉(zhuǎn)向?yàn)獒t(yī)療服務(wù)的系統(tǒng)，如臨床信息系統(tǒng)，PACS等方面。在歐洲、日本和美國等相繼建立起研究PACS的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，到90年代初期已經(jīng)陸續(xù)建立起一些實(shí)用的PACS。    在80年代中后期所研究的醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)主要采用的是專用設(shè)備，整個系統(tǒng)的價(jià)格非常昂貴。到90年代中期，計(jì)算機(jī)圖形工作站的產(chǎn)生和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，使得PACS的整體價(jià)格有所下降。進(jìn)入90年代后期，微機(jī)性能的迅速提高，網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，使得PACS可以建立在一個能被較多醫(yī)院接受的水平上。     早期的數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像設(shè)備所產(chǎn)生的

7、數(shù)字圖像格式都是由各個設(shè)備生產(chǎn)廠商自己確定的專有格式，別人無法利用。這個問題極大地影響了PACS的發(fā)展，這引起廣大致力于醫(yī)學(xué)影像研究的學(xué)者、廠商和學(xué)術(shù)及行業(yè)團(tuán)體的重視。1982年美國放射學(xué)會（ACR）和電器制造協(xié)會（NEMA）聯(lián)合組織了一個研究組，1985年制定出了一套數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像的格式標(biāo)準(zhǔn)，即ACR-NEMA 1.0標(biāo)準(zhǔn)，隨后在1988年完成了ACR-NEMA 2.0。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們認(rèn)識到僅有圖像格式標(biāo)準(zhǔn)還不夠，通訊標(biāo)準(zhǔn)在PACS中也起著非常重要的作用。隨即在1993年由ACR和NEMA在ACR-NEMA 2.0標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加了通訊方面的規(guī)范，同時按照影像學(xué)檢查信息流特點(diǎn)的E

8、-R模型重新修改了圖像格式中部分信息的定義，制定了DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被世界上主要的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備生產(chǎn)廠商接受，因此已經(jīng)成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，一些主要的醫(yī)療儀器公司，如GE、PHILIPS、西門子、科達(dá)等，所生產(chǎn)的大型影像檢查設(shè)備都配有支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)的通訊模塊或工作站，也有許多專門制造影像系統(tǒng)的公司生產(chǎn)支持DICOM標(biāo)準(zhǔn)的影像處理、顯示、存儲系統(tǒng)。近年來，在每年的北美放射學(xué)大會上還專門提供DICOM環(huán)境，組織各個廠商進(jìn)行影像設(shè)備的互聯(lián)。     隨著應(yīng)用的不斷發(fā)展，DICOM標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的更新，它所支持的醫(yī)學(xué)影像種類也不斷地增加，

9、已經(jīng)從原來ACR-NEMA標(biāo)準(zhǔn)只支持放射影像擴(kuò)展到支持內(nèi)窺鏡、病理等其他影像。也有學(xué)者在研究處理醫(yī)學(xué)圖形、聲音等信息，同時也有人研究DICOM與其他醫(yī)學(xué)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)的溝通，如HL7等。人們已經(jīng)認(rèn)識到醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)應(yīng)該是醫(yī)院信息系統(tǒng)中的一個重要組成部分，PACS應(yīng)該與其他系統(tǒng)相互溝通信息，形成一個醫(yī)院信息的整體。2 / 12    四、當(dāng)前在PACS中應(yīng)用的主要技術(shù)和設(shè)備     1.標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)     標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的應(yīng)用在建立PACS中是非常重要的，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)能夠使所建系統(tǒng)充分

10、利用各種先進(jìn)的設(shè)備，并能夠充分集成各個公司所開發(fā)的采集系統(tǒng)、圖像管理系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、打印系統(tǒng)等。DICOM標(biāo)準(zhǔn)是醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)交換的主要標(biāo)準(zhǔn)，它目前有14章，其核心內(nèi)容是：     （1）定義了包括病人信息、檢查信息和相關(guān)圖像參數(shù)的圖像頭數(shù)據(jù)以及圖像本身數(shù)據(jù)的圖像格式。     （2）定義了圖像通過點(diǎn)對點(diǎn)方式、網(wǎng)絡(luò)方式、文件方式等進(jìn)行交換的方法和規(guī)范。DICOM標(biāo)準(zhǔn)采用了面向?qū)ο蟮姆椒?，將真?shí)世界的模型抽象成為不同層次的對象模型，使圖像的采集、存儲、通訊更加便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。同時DICOM采用分章節(jié)更新的方法，能夠

11、隨應(yīng)用的發(fā)展而不斷發(fā)展。     .PACS與其他系統(tǒng)的信息交換問題     醫(yī)院信息系統(tǒng)是一個整體，我們建立PACS的主要目的也是為醫(yī)生提供醫(yī)療、教學(xué)和科研所需要的信息。醫(yī)生在看檢查圖像的同時，也非常需要了解檢查報(bào)告、病人的病歷等其他信息。因此，將PACS與醫(yī)院其他信息系統(tǒng)結(jié)合是非常重要的。國外一些發(fā)達(dá)國家在處理這個問題時遇到了很大的麻煩。一方面由于歐美等發(fā)達(dá)國家原來已經(jīng)建立了基于大型機(jī)的集中式醫(yī)院管理信息系統(tǒng)，這在技術(shù)上與現(xiàn)在的圖形工作站系統(tǒng)連接存在一定難度。另一方面由于在早期系統(tǒng)設(shè)計(jì)時并未考慮到要與這些新的系

12、統(tǒng)交換信息，在整體規(guī)劃上沒有一個統(tǒng)一的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，造成了各個系統(tǒng)之間連接難題。筆者見到的一些醫(yī)院為了解決這個問題，或采取在醫(yī)生面前放置多臺設(shè)備的方法，或?qū)ｉT設(shè)計(jì)一些接口供系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換和同步。    我國的醫(yī)院信息系統(tǒng)發(fā)展較晚，現(xiàn)在所使用的信息系統(tǒng)平臺、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都能夠支持信息系統(tǒng)的應(yīng)用和PACS。因此，重要的一點(diǎn)就是需要做好醫(yī)院信息化建設(shè)的整體規(guī)劃，使信息系統(tǒng)能夠和今后逐步建立的各個系統(tǒng)順利地連接，避免國外系統(tǒng)所遇到的麻煩。盡量采用通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，模塊化設(shè)計(jì)，盡可能與信息系統(tǒng)一體化是PACS建設(shè)時在技術(shù)上要認(rèn)真考慮的問題。  

13、60;  .圖像預(yù)取技術(shù)     醫(yī)學(xué)圖像因其數(shù)據(jù)量大，傳輸需要占用很寬的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。而醫(yī)院工作的特點(diǎn)是對圖像數(shù)據(jù)的突發(fā)性要求高，例如在病人剛?cè)朐簳r需要調(diào)用大量的病歷數(shù)據(jù)，也包括圖像數(shù)據(jù)，而平時則主要局限于使用在院病人的資料。在這樣的環(huán)境下，信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的平均帶寬需求與高峰時的需求差距非常大。要想既滿足醫(yī)療的需要又降低整個系統(tǒng)的成本，使用圖像預(yù)取技術(shù)是能夠充分利用信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源的辦法。預(yù)取技術(shù)的核心就是根據(jù)病人入出院以及預(yù)約的信息，利用網(wǎng)絡(luò)通訊的低谷時間將所需要的病人圖像事先傳輸?shù)结t(yī)生所需要的地方，以減少網(wǎng)絡(luò)高峰時間的壓力，同時也

14、提高醫(yī)生存取圖像時的速度。要實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)取的基礎(chǔ)是PACS必須與醫(yī)院的其他系統(tǒng)能夠很好地進(jìn)行信息溝通，同時也要研究一個合理的預(yù)測算法。     .圖像壓縮技術(shù)     醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量之大是驚人的，建立PACS中的許多技術(shù)困難都與之有關(guān)，象圖像的存儲、傳輸、顯示等。如何能夠?qū)︶t(yī)學(xué)圖像進(jìn)行壓縮，是多年來圖像處理技術(shù)中的一個重點(diǎn)研究的問題。隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)制定了許多圖像壓縮的標(biāo)準(zhǔn)算法，如靜態(tài)圖像的JPEG標(biāo)準(zhǔn)，動態(tài)圖像的MPEG1、MPEG2、MPEG4算法等。這些算法在娛樂、游戲、INTERNET上得到了

15、廣泛的應(yīng)用。但是，由于醫(yī)學(xué)圖像關(guān)系到醫(yī)學(xué)診斷的可靠性，影響非常之大。因此，對于醫(yī)學(xué)圖像的有損壓縮問題一般都諱莫如深。例如我們在INTERNET上常見JPEG圖像壓縮是一種有損的壓縮算法，它是將HUFFMAN變換和數(shù)字余弦變換（DCT）相結(jié)合，得到了幾十分之一到上百分之一這樣很高的壓縮比。而在DICOM標(biāo)準(zhǔn)中目前常用的也只是無損壓縮的標(biāo)準(zhǔn)算法，即僅使用無損的JPEG壓縮算法。這樣醫(yī)學(xué)圖像的壓縮比的通常只能達(dá)到三分之一左右。在一些廠商提供的設(shè)備中也僅僅在部分動態(tài)圖像的存儲中使用了有損的壓縮，如使用MPEG1或MPEG2壓縮動態(tài)圖像，使保存的圖像達(dá)到一般錄像帶的效果。   

16、60; .當(dāng)前建立PACS使用的主要設(shè)備     醫(yī)學(xué)圖像的采集設(shè)備是PACS圖像質(zhì)量的第一關(guān)，除了象CT、MRI、CR、DSA等數(shù)字化影像設(shè)備的圖像可以直接從機(jī)器中采集外，目前大量使用的膠片圖像需要使用膠片掃描儀輸入到PACS中。在國外，對于膠片的掃描有嚴(yán)格的要求，以避免因掃描圖像失真而影響到診斷的質(zhì)量。專門為醫(yī)學(xué)圖像掃描而設(shè)計(jì)的掃描儀在光密度，幾何精度，噪聲指標(biāo)等方面有嚴(yán)格的要求。我們在進(jìn)行膠片圖像輸入時應(yīng)該嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)，避免因圖像輸入質(zhì)量影響診斷而造成醫(yī)療糾紛或事故。當(dāng)然，高質(zhì)量的膠片掃描儀價(jià)格也較高。    

17、; 大容量的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是圖像管理系統(tǒng)的一個核心部件，通常大容量的硬磁盤陣是進(jìn)行在線存儲的首選設(shè)備，一般可以使用RAID的方式將數(shù)個硬盤組成具有一定冗余的硬盤系統(tǒng)，它具有速度高、存取方便、可靠性好、價(jià)格較低的特點(diǎn)。通常每兆字節(jié)的存儲費(fèi)用僅在0.2元左右。具有機(jī)械手換盤裝置的大容量光盤柜可以作為離線存儲的大容量圖像的一個主要考慮方案。由于目前可寫的CD-R的價(jià)格低、可靠性非常好，可以用于半永久性地保存醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。預(yù)計(jì)不久DVD-R將會普及應(yīng)用，這將能夠大幅度地提高存儲密度，滿足大容量存儲的需要。     圖像的再現(xiàn)是PACS最終服務(wù)于醫(yī)療工作的

18、最后環(huán)節(jié)。對于不同的醫(yī)學(xué)影像，對圖像再現(xiàn)設(shè)備的要求也不同6，我們目前所使用的微機(jī)顯示器能夠顯示大部分影像，如CT、MRI、超聲、內(nèi)窺鏡等。而一些X線檢查，如肺片、乳腺檢查等，則需要有高清晰度顯示器來顯示2K或4K的圖像。這些專用設(shè)備的價(jià)格往往非常昂貴，通常每套設(shè)備費(fèi)用高達(dá)5-7萬美元。     激光照相機(jī)也是PACS中常用的設(shè)備，國內(nèi)很多大醫(yī)院已經(jīng)為CT、MRI等大型設(shè)備配備了激光照相機(jī)用于產(chǎn)生膠片，這些設(shè)備同樣可以與PACS連接。通過DICOM標(biāo)準(zhǔn)中的打印控制規(guī)范訪問這些打印設(shè)備，將PACS圖像服務(wù)器中的圖像送往激光照相機(jī)產(chǎn)生膠片。  

19、60;  在醫(yī)院建立的PACS所使用的其他設(shè)備，如微機(jī)、圖形工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等等，都是目前通用的計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備。目前計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，通用設(shè)備的性能也越來越高，已經(jīng)能夠滿足大部分建設(shè)PACS的需求。    五、我國醫(yī)院的現(xiàn)狀和對策     我國醫(yī)院從改革開放以后經(jīng)濟(jì)實(shí)力有了比較大的發(fā)展。很多醫(yī)院已經(jīng)走完了購買大型醫(yī)療儀器設(shè)備、蓋醫(yī)療樓房等外延發(fā)展的基本建設(shè)階段。目前已經(jīng)開始重視內(nèi)涵發(fā)展建設(shè)，投資建立醫(yī)院信息系統(tǒng)。按照國外應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，醫(yī)院信息系統(tǒng)的建立通常是按照解決經(jīng)濟(jì)、管理、醫(yī)療中的文字信息

20、、圖像信息、多媒體信息的順序發(fā)展的。我國目前大多數(shù)醫(yī)院處于解決經(jīng)濟(jì)、管理問題的階段。部分發(fā)展較快的醫(yī)院使用一些大型的醫(yī)院信息系統(tǒng)軟件處理醫(yī)療中的文字信息。極少數(shù)醫(yī)院開始局部處理醫(yī)學(xué)圖像信息。許多醫(yī)院的領(lǐng)導(dǎo)越來越多地關(guān)注下一步醫(yī)院的發(fā)展，很自然，他們對傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像管理問題的解決也倍加關(guān)注。     建設(shè)醫(yī)院的影像管理系統(tǒng)應(yīng)該有一個明確的目標(biāo)，應(yīng)該對達(dá)到這個目標(biāo)要付出的代價(jià)有一個清醒的認(rèn)識和估計(jì)。很多醫(yī)院把影像系統(tǒng)的建立作為一個設(shè)備引進(jìn)工程來考慮的，對建立一個實(shí)用系統(tǒng)所需要付出的代價(jià)估計(jì)不足，最后建立一個演示性系統(tǒng)草草了事，花費(fèi)了代價(jià)而未達(dá)到最終的目的。在醫(yī)

21、院建立PACS是與建立醫(yī)院其他信息系統(tǒng)一樣，需要比較長時間的建設(shè)工作。需要很好地進(jìn)行規(guī)劃、技術(shù)準(zhǔn)備、設(shè)備和系統(tǒng)的論證、管理制度和工作流程的調(diào)整和改革。我們認(rèn)為，對建設(shè)PACS的目標(biāo)可以從提高經(jīng)濟(jì)效益和提高醫(yī)療質(zhì)量兩個方面來認(rèn)識。     從經(jīng)濟(jì)目標(biāo)上看，使用數(shù)字化圖像系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠片圖像系統(tǒng)主要是通過節(jié)省膠片和相應(yīng)的洗印來節(jié)省經(jīng)費(fèi)。要達(dá)到這個目標(biāo)，首先要有足夠的圖像顯示設(shè)備來代替燈箱，同時還要有充分大的圖像存儲容量來滿足應(yīng)用的需求。國外有人做過分析，認(rèn)為如果醫(yī)院中圖像檢查的人次在每年5萬以上時，應(yīng)用PACS將更加經(jīng)濟(jì)。一所大型醫(yī)院的CT檢查室，每年需要

22、消耗膠片費(fèi)用約120萬元，如果應(yīng)用PACS后能夠減少一半的膠片消耗，每年也將是很可觀的。所以，要以經(jīng)濟(jì)目標(biāo)來衡量PACS的效益，無膠片化是一個努力的方向。在應(yīng)用PACS的初期，醫(yī)院可能還要花費(fèi)較多的資金來進(jìn)行自動化設(shè)備的投資，而此時膠片的費(fèi)用尚不能減少。因此需要有周到的實(shí)施計(jì)劃，以節(jié)約經(jīng)費(fèi)。     醫(yī)院PACS的建設(shè)可以在統(tǒng)一規(guī)劃下分步驟實(shí)施。作者曾經(jīng)在數(shù)年前統(tǒng)計(jì)過某醫(yī)院中各種影像檢查人次的數(shù)量，其中：普通放射約占38.5 %、超聲約占15.5 %、CT約占13.3 %、病理約占12.6 %、內(nèi)窺鏡約占6.6 %、核醫(yī)學(xué)約占5.7 %、MR I約占5.

23、5 %、血管造影約占2.2 %。這些影像檢查中，除普通放射（約占38.5%）需要有高清晰度的圖像掃描、顯示設(shè)備外，其他檢查的圖像（約占61.5%）均可以使用目前通用的微機(jī)顯示系統(tǒng)來完整地表達(dá)。作為分步實(shí)施的開始，可以先從CT、MRI、血管造影等已經(jīng)數(shù)字化的影像開始建立PACS，然后逐步擴(kuò)展到其他檢查項(xiàng)目的圖像管理。     建設(shè)PACS的一個更重要的目的是提高醫(yī)生診療病人的方便性和質(zhì)量，從這個意義上來看，醫(yī)學(xué)圖像管理系統(tǒng)必須與醫(yī)院的管理系統(tǒng)緊密結(jié)合。PACS所提供的圖像必須能夠傳送到臨床醫(yī)生工作的地方，在一些高層次的醫(yī)院這一點(diǎn)顯得尤為重要。如果醫(yī)學(xué)圖像僅

24、僅是給放射科醫(yī)生或某個?？漆t(yī)生看，而臨床醫(yī)生只能看到檢查報(bào)告等二手診斷，對于提高整個醫(yī)院的醫(yī)療質(zhì)量是不利的。當(dāng)然，要作到臨床醫(yī)生能夠看到所需要的圖像需要付出很大的努力。很多國外的醫(yī)院也并未作到這一點(diǎn)。據(jù)日本1998年的統(tǒng)計(jì)2：全日本有422家醫(yī)院配置圖像系統(tǒng)，其中能夠在臨床配備圖像顯示設(shè)備的僅有29家醫(yī)院，占6.9%，許多醫(yī)院設(shè)置的顯示設(shè)備在5臺以下，主要配置在檢查科室。我們分析，如果要在全部臨床科室配備高清晰度顯示設(shè)備所需要的費(fèi)用太高，因而不能全面配置。但如果我們換一個思路，利用各個臨床科室配備的普通微機(jī)顯示系統(tǒng)來顯示如前面所述的占總數(shù)約61%的中低分辨率圖像，這將能夠解決醫(yī)院臨床醫(yī)療中的大

25、部分問題。為醫(yī)療質(zhì)量的提高打下一個堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。·PACS的組成·      在硬件上主要有接口設(shè)備、存儲設(shè)備、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和顯示系統(tǒng)。軟件的功能包括通訊、數(shù)據(jù)庫管理、存儲管理、任務(wù)調(diào)度、錯誤處理和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等。     1圖像獲?。簩τ谛碌臄?shù)字化成像設(shè)備，如CT、MRI、DR、ECT等，多有符合DICOM3.0的標(biāo)準(zhǔn)接口，可以直接從數(shù)字接口采集圖像數(shù)據(jù)，PACS的連接較為容易；對較早使用的數(shù)字化設(shè)備，由于無標(biāo)準(zhǔn)的DICOM接口，各個生產(chǎn)廠家的數(shù)字格式和壓縮方式不同，需要解決接口問題才能進(jìn)

26、行連接。對于模擬圖像的采集，最近的DICOM標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)的規(guī)定。 大容量數(shù)據(jù)存貯：     2. 圖像的存儲需要解決在線瀏覽30天左右的所有住院病人圖像，一般以大容量的陣列硬盤作為存儲介質(zhì)；對半年至一年的圖像資料采用磁光盤存儲；超過一年的圖像資料一般以磁帶、DVD或CD-R等介質(zhì)存儲，需手工檢索。    3. 圖像顯示和處理：需要相應(yīng)的專業(yè)圖像處理軟件，具有對醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行各種后處理和統(tǒng)計(jì)分析的各種功能，電影回放、三維重建、多切面重建等。圖像顯示根據(jù)原始圖像的不同需要不同顯示分辨率的顯示器，如DR需要2.5K以上的分辨

27、率，對CT和MRI的要求相對較低。    4. 數(shù)據(jù)庫管理：圖像數(shù)據(jù)庫管理對PACS非常重要。需要具有安全、可靠、穩(wěn)定和兼容性好的大型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如Orcale、SQL server等。對醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫應(yīng)用管理程序的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工作流程、數(shù)據(jù)類型、分類、病人資料等需求做到高效、安全、穩(wěn)定、易于使用。同時和HIS、RIS進(jìn)行良好的整合，實(shí)現(xiàn)真正的資源共享。    5. 影像傳輸?shù)木钟蚧驈V域網(wǎng)絡(luò)：要求標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)開放、擴(kuò)展性好、可連接性好、穩(wěn)定性好。需要100M高速以太網(wǎng)以上的連接帶寬，使DICOM圖像傳輸速度符合臨床應(yīng)

28、用的要求。同時根據(jù)需要配置Web服務(wù)器與Internet連接，作為遠(yuǎn)程會診的窗口。·PACS的影像存儲及傳遞形式·      1、醫(yī)學(xué)影像的類型可以分成8bit黑白12bit黑白24bit彩色等。 8bit黑白和 24bit彩色可以使用WINDOWS標(biāo)準(zhǔn)的存儲格式，12bit黑白無法用任何現(xiàn)有的文件格式表達(dá),也無法使用標(biāo)準(zhǔn)的圖像瀏覽軟件觀看。即使打開也丟失很多的信息,例如,現(xiàn)在有的數(shù)字影像板能產(chǎn)生12位的TIFF文件格式的圖像,盡管有的軟件能打開,但是打開的圖像仍然是8位的圖像,在圖像的信息量上丟失了很多的信息。 

29、   2、說起醫(yī)學(xué)影像的傳遞，不能不提到DICOM。DICOM規(guī)定了影像傳遞的標(biāo)準(zhǔn)，包括標(biāo)準(zhǔn)的存儲介質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通訊。標(biāo)準(zhǔn)的存儲介質(zhì)叫做DICOM STORAGE，是一種文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。主要是用于在UNIX/MAC/WINDOWS等不同平臺的PACS系統(tǒng)之間直接兼容存儲介質(zhì)。這種介質(zhì)可以是CD、MO，也可以是DVD或者TAPE。DICOM網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)主要用于局域網(wǎng)內(nèi)的通訊。在網(wǎng)絡(luò)上，DICOM十分類似于TCP/IP，不管兩端的機(jī)器和操作系統(tǒng)如何，都可以透明地進(jìn)行影像傳遞，就如同兩個國家之間用美元做生意一樣。DICOM網(wǎng)絡(luò)通訊有缺乏安全認(rèn)證的缺點(diǎn)，所以只適用于

30、局域網(wǎng)中。DICOM存儲和通訊中的影像可以按約定的方式進(jìn)行壓縮，但不是所有的PACS系統(tǒng)都支持這些壓縮，所以大部分DICOM存儲和通訊中的影像數(shù)據(jù)都是完全展開的，占據(jù)很大的空間。    3、為了解決存儲和節(jié)省空間，PACS系統(tǒng)內(nèi)部通常使用自己獨(dú)特的文件格式。這并不影響系統(tǒng)的兼容性，因?yàn)榈搅司W(wǎng)上，大家都用DICOM協(xié)議通訊。就如同各個國家有自己的貨幣，但是作國際貿(mào)易時都使用美元一樣。    4、支持PACS的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比較簡單。只有病人檢查序列和診斷、登記信息放在數(shù)據(jù)庫中，大小不一的影像存儲成文件交給文件系統(tǒng)去管理。

31、為了保證圖像的可瀏覽性，各PACS通常提供了獨(dú)特的小程序，用于在自己的文件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行影像檢索、瀏覽和處理。    5、理想中的PACS影像信息全部存在SERVER上，進(jìn)行集中備份和管理。但是海量存儲設(shè)備和管理軟件的費(fèi)用太高，所以目前還不能進(jìn)入普及階段。替代方案是分布存儲，即在每個采集工作站上進(jìn)行光盤刻錄，獨(dú)立進(jìn)行檢索。當(dāng)然，為了檢索同一個病人的全部信息的代價(jià)要高于集中存儲。    6、影像數(shù)據(jù)可能分布在不同的機(jī)器的不同的數(shù)據(jù)庫中，不同的目錄中，不同結(jié)構(gòu)的文件中。PACS的用途就是屏蔽掉系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得不同地方存儲

32、的影像在安全機(jī)制認(rèn)可的前提下自由地流動。PACS實(shí)施的相關(guān)技術(shù)·      1、DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)：采用DICOM標(biāo)準(zhǔn)并完全擁有DICOM底層的開發(fā)能力至關(guān)重要。     2、圖像的存儲技術(shù)：由于數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)容量巨大，在建立PACS時，存儲方案設(shè)計(jì)和存儲介質(zhì)選擇，事先必須全面規(guī)劃。存儲方案關(guān)涉到數(shù)據(jù)容量、保存年限、調(diào)閱頻率、數(shù)據(jù)庫管理等多種因素；存儲介質(zhì)要根據(jù)存儲方案的設(shè)計(jì)加以選擇。    3、計(jì)算機(jī)的選擇：作為醫(yī)生使用的計(jì)算機(jī)由于需要對圖像進(jìn)行處

33、理和顯示，所以對計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和顯示器的分辨率有較高要求，通常要求奔4以上CPU和至少17寸的高分辨率顯示器。    4、網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用結(jié)構(gòu)：由于圖像數(shù)據(jù)量較大，網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)的主干網(wǎng)應(yīng)選用光纖，終端工作站選用100兆以太交換網(wǎng)；圖像數(shù)據(jù)容量不是很大的醫(yī)院，100兆主干網(wǎng)，10兆到終端工作站即可滿足要求。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用結(jié)構(gòu)最好采用C/S結(jié)構(gòu)。    5、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)：利用先進(jìn)的數(shù)字圖像處理技術(shù)，對圖像進(jìn)行處理，突出病灶，結(jié)合各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為醫(yī)生做出更精確的病情診斷提供幫助。因此完整的PACS要具備較強(qiáng)的圖

34、像處理功能。    6、非標(biāo)準(zhǔn)信號的采集和轉(zhuǎn)換。    7、系統(tǒng)集成及綜合布線。·DICOM介紹·      在醫(yī)學(xué)影像信息學(xué)的發(fā)展和PACS的研究過程中，由于醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)廠商的不同，造成與各種設(shè)備有關(guān)的醫(yī)學(xué)圖像存儲格式、傳輸方式千差萬別，使得醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息在不同系統(tǒng)、不同應(yīng)用之間的交換受到嚴(yán)重阻礙。為此，美國放射學(xué)會（ACR）和全美電子廠商聯(lián)合會（NEMA）認(rèn)識到急需建立一種標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息的交換，DICOM（Digita

35、lImaging and Communications in Medicine）標(biāo)準(zhǔn)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。1DICOM標(biāo)準(zhǔn)ACR和NEMA聯(lián)合組成委員會，在參考了其他相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)（CNET251、JIRA、IEEE、HL7、ANSI等）的基礎(chǔ)上，聯(lián)合推出了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像存儲與通信標(biāo)準(zhǔn)，即DICOM標(biāo)準(zhǔn)。它從最初的1.0版本（ACR-NEMA Standards Publications No.300-1985）到1988年推出的2.0版本（ACR-NEMA Standards Publications NO.300-1988），到1993年發(fā)布的DICOM標(biāo)準(zhǔn)3.0，已發(fā)展成為醫(yī)學(xué)影像信息學(xué)

36、領(lǐng)域的國際通用標(biāo)準(zhǔn)。DICOM標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋了醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像的采集、歸檔、通信、顯示及查詢等幾乎所有信息交換的協(xié)議；以開放互聯(lián)的架構(gòu)和面向?qū)ο蟮姆椒ǘx了一套包含各種類型的醫(yī)學(xué)診斷圖像及其相關(guān)的分析、報(bào)告等信息的對象集；定義了用于信息傳遞、交換的服務(wù)類與命令集，以及消息的標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)；詳述了唯一標(biāo)識各類信息對象的技術(shù)；提供了應(yīng)用干網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（OSI或TCP/IP）的服務(wù)支持；結(jié)構(gòu)化地定義了制造廠商的兼容性聲明（Conformance Statement）。DICOM標(biāo)準(zhǔn)的推出與實(shí)現(xiàn)，大大簡化了醫(yī)學(xué)影像信息交換的實(shí)現(xiàn)，推動了遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)、圖像管理與通信系統(tǒng)（PACS）的研究與發(fā)展，并且由于DICOM的開放

37、性與互聯(lián)性，使得與其它醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)（HIS、RIS等）的集成成為可能。2DICOM 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和文件格式DICOM標(biāo)準(zhǔn)的第五部分介紹它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它定義了數(shù)據(jù)集（Data Set）來保存前面所介紹的信息對象定義（IOD），數(shù)據(jù)集又由多個數(shù)據(jù)元素（Data Element）組成。每個數(shù)據(jù)元素描述一條信息（所有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)元素及其對應(yīng)信息在標(biāo)準(zhǔn)的第六部分列出），它由對應(yīng)的標(biāo)記是8位16進(jìn)制數(shù)，如（0008，0016），前4位是組號（Group Number），后十位是元素號（Element Number）唯一確定 DICOM數(shù)據(jù)元素分為兩種，即： 標(biāo)準(zhǔn)（Standard）數(shù)據(jù)元素，組號為偶數(shù)，含義在標(biāo)

38、準(zhǔn)中已定義。 私有（Private）數(shù)據(jù)元素，組號為奇數(shù)，其描述信息的內(nèi)容由用戶定義。DICOM標(biāo)準(zhǔn)的第十部分介紹了介質(zhì)存儲和文件格式。DICOM文件是DICOM數(shù)據(jù)集的封裝，由DICOM文件元信息（Meta Information）和描述DICOM SOP類實(shí)例的數(shù)據(jù)集組成。每一個DICOM文件包含了一個SOP類的實(shí)例。DICOM文件元信息位于文件的起始，用于描述該文件所封裝的數(shù)據(jù)集，它由128字節(jié)的前同步字符、4字節(jié)的DICOM前綴和一系列文件元信息元素（File Meat Element）組成。·HL7發(fā)展的背景與現(xiàn)況·     

39、; Health Level Seven組織成立於1987年，它主要目的是要發(fā)展各型醫(yī)療信息系統(tǒng)間，如臨床、銀行、保險(xiǎn)、管理、行政及檢驗(yàn)等各項(xiàng)電子資料的標(biāo)準(zhǔn)。 HL7通訊協(xié)議(Protocol)匯集了不同廠商用來設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件之間介面的標(biāo)準(zhǔn)格式，它允許各個醫(yī)療機(jī)構(gòu)不同的系統(tǒng)之間，進(jìn)行一些重要資料的通訊。通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)同時保留相當(dāng)?shù)膹椥?，使得一些特定需求資料的處理維持相容性。 Health Level Seven組織參考了國際標(biāo)準(zhǔn)組織(International Standards Organizations,ISO),采用開放式系統(tǒng)互聯(lián)(Open System Interconnect

40、ion, OSI)的通訊模式，將HL7納為最高的一層，也就是應(yīng)用層。它的規(guī)范提供了如：關(guān)聯(lián)性的分類、有效檢查的產(chǎn)生、結(jié)構(gòu)性交換資料的機(jī)制與協(xié)商等功能。在最近三年來，HL7的會員增加了三倍，目前已有1,400多個會員， 其成員包括：醫(yī)院、專門組織及主要由醫(yī)療顧問和廠商組成的產(chǎn)業(yè)代表。除了個人會員外， 目前已有五個贊助單位及370個團(tuán)體會員，其中包括164個廠商、17個顧問單位、177個醫(yī)療機(jī)構(gòu)及12個一般性的營利機(jī)構(gòu)。 HL7標(biāo)準(zhǔn)在美國已有很多廠商及醫(yī)院的支持與使用，其他國家還包括: 澳洲、加拿大、德國、以色列、日本、紐西蘭、荷蘭及英國。在1994年HL7已納入美國ANSI國家標(biāo)準(zhǔn)，此將積極促使

41、HL7的發(fā)展及推廣。     HL7已經(jīng)出來第四個版本，Version2.2,DEC,1994。它是經(jīng)由ANSI的程序投票一致通過的標(biāo)準(zhǔn)。這個版本的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括下列各類資料傳輸規(guī)范的定義："the transactions for transmitting data about patient registration, admission, discharge and transfers , insurance, charges and payors ,orders and results for laboratory tests , ima

42、ge studies , nursing and physician observations, diet orders, pharmacy orders , supplyorders and master files." 今年，這些規(guī)范將交由ANSI來公開發(fā)表，并納入美國國家標(biāo)準(zhǔn)。     目前Health Level Seven組織正積極發(fā)展下列的交易訊息格式："appointment scheduling , problem lists ,clinical trial enrollments, patient permissio

43、ns ,voice dictation ,advanced directives and physiological signals."并有一技術(shù)團(tuán)隊(duì)正在發(fā)展以物件導(dǎo)向技術(shù)如CORBA及Microsofts OLE的交易處理物件雛型。·信息系統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)·      1. 以服務(wù)器為中心的DAS    目前，我國醫(yī)院信息系統(tǒng)存儲體系大都是傳統(tǒng)的以服務(wù)器為中心的存儲結(jié)構(gòu)，即直接附加存儲(Direct Attached Storage，DAS)也可稱之為服務(wù)器附加存儲(Serve

44、r Attached Storage，SAS)。DAS是將RAID硬盤陣列直接連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的服務(wù)器的擴(kuò)展接口下的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。它以服務(wù)器為中心，完全依附于相應(yīng)服務(wù)器，如圖1所示。    各種IDE或SCSI存儲設(shè)備通過I/O總線與服務(wù)器相連，存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入和輸出由CPU管理。當(dāng)客戶機(jī)訪問數(shù)據(jù)時，首先向服務(wù)器提出申請，經(jīng)過I/O總線訪問相應(yīng)的存儲設(shè)備，服務(wù)器實(shí)際上起到一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)的作用。數(shù)據(jù)備份是通過服務(wù)器的CPU來實(shí)現(xiàn)，由于備份的數(shù)據(jù)量大，將嚴(yán)重影響HIS的運(yùn)行。    現(xiàn)階段醫(yī)院信息系統(tǒng)的主要功能是數(shù)據(jù)的輸

45、入、輸出和查詢，數(shù)據(jù)操作頻繁，當(dāng)客戶機(jī)連接數(shù)增多時，I/O壓力大，I/O將會成為服務(wù)器一個潛在的瓶頸，直接影響服務(wù)器的性能，情況嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。     2. 以數(shù)據(jù)為中心的NAS    以數(shù)據(jù)為中心網(wǎng)絡(luò)直接存儲是一種任務(wù)優(yōu)化的直接連在IP網(wǎng)絡(luò)的存儲設(shè)備，提供典型的CIFS(Windows)及NFS(UNIX)文件服務(wù)，專為網(wǎng)絡(luò)終端客戶及服務(wù)器提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)而設(shè)計(jì)的。NAS不依賴于平臺及操作系統(tǒng)(OS)，任何使用CIFS，NFS，F(xiàn)TP，HTTP或NetWare的客戶端均可共享數(shù)據(jù)。在NAS結(jié)構(gòu)中，存儲系統(tǒng)不再通過I/O總線附屬于某個特定的服務(wù)器或客戶機(jī)，而是利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)，通過以太網(wǎng)接口將存儲設(shè)備連接到LAN，供用戶通過網(wǎng)絡(luò)。    NAS與傳統(tǒng)的以服務(wù)器為中心的存儲系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)不再通過服務(wù)器內(nèi)存轉(zhuǎn)發(fā)(這會引起額外延遲或阻塞)，數(shù)據(jù)直接在客戶機(jī)和存儲設(shè)備間傳送(即所謂第三方傳送)，服務(wù)器僅起控制管理的作用，因而具有更快的響應(yīng)速度和更高的數(shù)據(jù)帶寬。另外，對