八章節(jié)醫(yī)學(xué)圖像存檔與通信系統(tǒng)PACS課件

1、第八章 醫(yī)學(xué)圖像存檔與通信系統(tǒng)（PACS）主講：劉利軍E-mail:CloneIQ生物醫(yī)學(xué)工程系2006級(jí)第1頁，共50頁。醫(yī)學(xué)影像PACS系統(tǒng)主要內(nèi)容一、醫(yī)學(xué)影像PACS系統(tǒng)概述二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧三、PACS的作用 四、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的發(fā)展歷史概況五、PACS 建設(shè)目標(biāo)六、PACS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)七、PACS的組成及功能八、PACS的效益和實(shí)施基本條件九、PACS類型及特征十、PACS系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)模式十一、PACS目前存在的問題十二、PACS的發(fā)展趨勢第2頁，共50頁。一、醫(yī)學(xué)影像PACS系統(tǒng)概述(1)醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng) PACS(Picture Archiving and Communication

2、Systems)中文全稱為圖像存檔及通信系統(tǒng)，它是專門為圖像管理而設(shè)計(jì)的包括圖像存檔、檢索、傳送、顯示、處理和拷貝或打印的硬件和軟件的系統(tǒng)。PACS系統(tǒng)目標(biāo)有效的管理和利用醫(yī)學(xué)圖像資源解決的問題醫(yī)學(xué)影像的采集和數(shù)字化圖像的存儲(chǔ)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第3頁，共50頁。一、醫(yī)學(xué)影像PACS系統(tǒng)概述(2)數(shù)字化影像的精度等級(jí)影像做為醫(yī)療診斷的主要依據(jù)時(shí)，數(shù)字化后的影像必須反映原始圖像的精度；醫(yī)療一般參考時(shí)，數(shù)字化影像可進(jìn)行壓縮，減少信息資源占用；教學(xué)參考時(shí)，數(shù)字化影像保留影像中教學(xué)所需部分內(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)

3、影像對數(shù)字化的精度要求對光胸片、乳腺片影像，幾何精度要求為以上，灰階分辨率為1024級(jí)至4096級(jí)；對、影像，幾何精度為512512，灰階分辨率為4096級(jí)；對超聲、內(nèi)窺鏡影像，幾何精度為320級(jí)-512級(jí)，灰階為256級(jí)彩色影像，這類影像還需要是1630幅/秒連續(xù)的動(dòng)態(tài)影像；對病理影像，幾何精度為512512或1K1K，具有灰階分辨率為256級(jí)的彩色圖像第4頁，共50頁。一、醫(yī)學(xué)影像PACS系統(tǒng)概述(3)醫(yī)院診療依賴性醫(yī)院的診療工作越來越多地依賴現(xiàn)代化的檢查結(jié)果。象光檢查、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。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的存儲(chǔ)介質(zhì)是膠片、磁帶等，存在諸多問題。圖像存儲(chǔ)介質(zhì)所

4、占的空間不斷增加，給存放和查找?guī)砹藝?yán)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(shí)參考同一病人不同檢查所產(chǎn)生的影像時(shí)往往借閱困難；傳統(tǒng)圖像存儲(chǔ)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(huì)診困難。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像管理方法無法適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)院中對大量和大范圍醫(yī)學(xué)影像管理的要求。解決辦法：采用數(shù)字化影像管理方法主要障礙：醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量大，需要大容量的存儲(chǔ)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。數(shù)字化醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)和傳輸?shù)幕A(chǔ)：計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備的性能價(jià)格比迅速提高。第5頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（1）人體生命現(xiàn)象特殊的復(fù)雜性和多樣性，醫(yī)學(xué)圖像涉及從分子到人體（微觀到宏觀

5、），從結(jié)構(gòu)到功能，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)等多個(gè)領(lǐng)域和方式醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的局限性各種醫(yī)學(xué)成像設(shè)備只能反映人體某一方面的信息對人體內(nèi)大到組織、小到分子原子各有不同的靈敏度和分辨率適用范圍和局限性第6頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（2）光的發(fā)現(xiàn)者倫琴第7頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（3）1.X線圖像及成像設(shè)備X線圖像：利用人體器官和組織對X線的衰減不同，透射的X線的強(qiáng)度也不同這一性質(zhì)，檢測出相應(yīng)的二維能量分布，并進(jìn)行可視化轉(zhuǎn)換，從而可獲取人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。與常規(guī)膠片圖像的形成過程相比（1）形成數(shù)字圖像所需的X線劑量較少（2）能用較低的X線劑量得到清晰圖像（3）可利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行處理，

6、改善圖像的清晰度和對比度等性能（4）挖掘更多的可視化診斷信息第8頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（4）計(jì)算機(jī)X線攝影（computed radiography，CR)是X線平片數(shù)字化比較成熟的技術(shù)。CR系統(tǒng)是使用可記錄并由激光讀出X線成像信息的成像板（imaging plate ，IP）作為載體，經(jīng)X線曝光及信息讀出處理，形成數(shù)字式平片圖像。第9頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（5） 數(shù)字X線攝影(digital radiography，DR）是在X線影像增強(qiáng)器電視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、顯示的技術(shù)。 數(shù)字X線攝影包括：硒

7、鼓方式直接數(shù)字X線攝影（direct digital radiography，DDR）電荷藕合器件（charge coupled device，CCD）攝像機(jī)陣列方式 第10頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（6）數(shù)字減影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是利用數(shù)字圖像處理技術(shù)中的圖像幾何運(yùn)算功能，將造影劑注入前后的數(shù)字化X線圖像進(jìn)行相減操作，獲得兩幀圖像的差異部分被造影劑充盈的血管圖像。 DAS有： 時(shí)間減影（temporal subtraction） 能量減影（energy subtraction） 混合減影（hybrid Subtracti

8、on） 數(shù)字體層攝影減影（digital tomography subtraction）第11頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（7）2.X-CT圖像（Computerized Tomography，CT）是以測定X射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為物理基礎(chǔ)，采用投影圖像重建的數(shù)學(xué)原理，經(jīng)過計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算，求解出衰減系數(shù)數(shù)值在人體某斷面上的二維分布矩陣，然后應(yīng)用圖像處理與顯示技術(shù)將該二維分布矩陣轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)圖像的灰度分布，實(shí)現(xiàn)建立斷層圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。X線CT圖像的本質(zhì)是衰減系數(shù)成像。與傳統(tǒng)的X線檢查手段相比，CT具有以下優(yōu)點(diǎn)：能獲得真正的斷面圖像具有非常高的密度分辨率可準(zhǔn)確測量各組織的X線吸收衰減

9、值通過各種計(jì)算進(jìn)行定量分析第12頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（8）影像成像圖第13頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（9） 螺旋CT機(jī)是世界上最先進(jìn)的CT設(shè)備之一，其掃描速度快，分辨率高，圖像質(zhì)量優(yōu)。 用快速螺旋掃描能在15秒左右檢查完一個(gè)部位，能發(fā)現(xiàn)小于幾毫米的病變，如小肝癌、垂體微腺瘤及小動(dòng)脈瘤等。 功能全面，能進(jìn)行全身各部檢查，可行多種三維成像，如多層面重建、CT血管造影、器官表面重建及仿真腸道、氣管、血管內(nèi)窺鏡檢查?？蛇M(jìn)行實(shí)時(shí)透鏡下的CT導(dǎo)引穿刺活檢，使用快捷、方便、準(zhǔn)確。第14頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（10）醫(yī)學(xué)影像成像操作第15頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（1

10、1） 磁共振血管造影(Magnetic Resonance Angiography，MRA)的研究也取得了重要進(jìn)展，利用MRA可以發(fā)現(xiàn)血管的疾病，與三維顯示技術(shù)相結(jié)合能夠?yàn)樵\斷提供更多的可視化立體信息。3.磁共振圖像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）系統(tǒng)通過對處在靜磁場中的人體施加某種特定頻率的射頻脈沖，使人體組織中的氫原子受到激勵(lì)而發(fā)生磁共振現(xiàn)象，當(dāng)中止RF脈沖后，氫原子在馳豫過程中發(fā)射出射頻信號(hào)而成像的。目前MRI成像技術(shù)的進(jìn)一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外， 功能性MRI的出現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)大了磁共振影像的臨床應(yīng)用范圍。 磁共振波譜分析(Magnet

11、ic Resonance Spectroscopy，MRS)亦是MRI技術(shù)研究的熱門課題，借助MRS技術(shù)，有可能在獲得病人解剖結(jié)構(gòu)信息的同時(shí)又得到功能信息，將MRS與MRI進(jìn)行圖像融合,能夠獲得更多的有價(jià)值的診斷信息。第16頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（11）4.超聲US圖像頻率高于20000赫茲的聲波稱為超聲波。超聲成像(Ultrasound System,US)就是利用超聲波在人體內(nèi)部傳播時(shí)組織密度不連續(xù)性形成的回波進(jìn)行成像的技術(shù)。依據(jù)波束掃描方式和顯示技術(shù)的不同，超聲圖像可分為：A型顯示、M型顯示、斷層圖像的B型顯示和多普勒D型顯示等?？赡軙?huì)給醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域帶來巨大影響的新的超聲成像

12、技術(shù)研究，是三維超聲成像。三維超聲影像具有圖像立體感強(qiáng)、可以進(jìn)行B超圖像中無法完成的三維定量測量、能夠縮短醫(yī)生診斷所需的時(shí)間等特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展前景的超聲成像技術(shù)。第17頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（12）5.放射性核素圖像通過將放射性示蹤藥物引入人體內(nèi)，使帶有放射性核的示蹤原子進(jìn)入要成像的組織，然后測量放射性核素在人體內(nèi)的分布來成像的一種技術(shù)。放射性核素成像技術(shù)能夠反映人體內(nèi)的生理生化過程，能夠反映器官和組織的功能狀態(tài)，可顯示動(dòng)態(tài)圖像，是一種基本無損傷的診斷方法。按照放射性核素種類的不同，放射性核素圖像可以分為:單光子發(fā)射成像(Single Photon Emission Tomog

13、raphy，SPECT)正電子發(fā)射成像(Positron Emission Tomography，PET)。 SPECT和PET都是對從病人體內(nèi)發(fā)射的射線成像，所以統(tǒng)稱為ECT。第18頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（13）6.醫(yī)用紅外圖像人體是天然熱輻射源，利用紅外線探測器檢測人體熱源深度及熱輻射值，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行成像。紅外圖像用來診斷與溫度有關(guān)的疾病。系統(tǒng)根據(jù)正常異常組織區(qū)域的熱輻射差，得出細(xì)胞新陳代謝相對強(qiáng)度分布圖，即功能影像圖，用于對淺表部位腫瘤、乳腺癌及皮膚傷痛等疾病的診斷。第19頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（14）7.內(nèi)窺鏡圖像內(nèi)窺鏡是一種直接插入人體的

14、腔管內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察表面形態(tài)的光學(xué)診斷裝置。光纖內(nèi)窺鏡使用的纖維束有兩種:傳遞光源以照明視場的導(dǎo)光束；回傳圖像的傳像束。電子內(nèi)窺鏡的發(fā)明為內(nèi)窺鏡影像的臨床應(yīng)用提供了一種新的技術(shù)，具有輪廓清晰、可以定量測量等特點(diǎn)，三維立體內(nèi)窺鏡系統(tǒng)還可產(chǎn)生逼真的立體圖像。第20頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（15）8.顯微圖像 顯微圖像一般是指利用顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)獲得的關(guān)于細(xì)胞、組織切片的二維影像。 目前處理和分析顯微圖像的主要工具是圖像分析儀，它應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和形態(tài)計(jì)量學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞、組織的定量分析，并可進(jìn)行三維重組和動(dòng)態(tài)顯示。第21頁，共50頁。二、醫(yī)學(xué)圖像成像回顧（16）醫(yī)學(xué)影像成像

15、設(shè)備第22頁，共50頁。三、PACS的作用 PACS系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，將不同型號(hào)、類別、地點(diǎn)的設(shè)備產(chǎn)生的圖像，在統(tǒng)一的數(shù)字圖像格式標(biāo)準(zhǔn)下，進(jìn)行存儲(chǔ)，按用戶需求檢索、調(diào)閱，用戶可以在自己的終端上對圖像作各種處理，輔助診斷和治療。傳統(tǒng)圖像保存介質(zhì)采用膠片、照片或紙張等，其缺點(diǎn):成本高，效率低；保存場地需不斷增加，保管不易；需防蛀、霉變、丟失；圖像復(fù)制、傳遞不便，歷史圖像檢索困難。PACS改變傳統(tǒng)圖像保存和傳遞方式，數(shù)字圖像保存在磁盤、磁帶、光盤上，占地小，成本低，保存時(shí)間長。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)可高速、高效的檢索、復(fù)制、傳遞圖像，真正實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)圖像信息資源的共享。圖像的跨科室、醫(yī)院、地區(qū)流動(dòng)

16、，減少等待檢查結(jié)果的時(shí)間，方便醫(yī)生檢索相關(guān)圖像，有利于迅速診斷和治療，無損、高效的圖像傳輸，提高了遠(yuǎn)程會(huì)診的質(zhì)量。第23頁，共50頁。四、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的發(fā)展歷史概況（1）計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖像處理功能，在讀片終端上對圖像做各種處理，進(jìn)行更細(xì)致的觀察，具有更多的圖像顯示方式。三維重建、虛擬內(nèi)窺鏡、圖像融合等等，提供更多的信息。利用醫(yī)學(xué)圖像診斷和治療上的知識(shí)積累，轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)軟件，使醫(yī)學(xué)圖像診斷治療技術(shù)走向更深的層次。從PACS的技術(shù)發(fā)展來看，可分為三個(gè)階段第一階段（80年代中期-90年代中期）第二階段（90年代中期-上世紀(jì)末）第三階段（上世紀(jì)末-現(xiàn)在）第24頁，共50頁。四、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的發(fā)展歷史概況

17、（2）第一階段（80年代中期-90年代中期）計(jì)算機(jī)自身性能有限，CPU主頻僅幾十兆，內(nèi)存只有64兆字節(jié)，而且價(jià)格昂貴。研究主要集中在如何用有限的計(jì)算機(jī)資源處理大容量的數(shù)字圖像，如用各種算法優(yōu)化、硬件加速等。顯示技術(shù)不能保證圖像顯示的一致性。沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同設(shè)備的圖像交換困難，DICOM標(biāo)準(zhǔn)開始出現(xiàn)PACS系統(tǒng)以單機(jī)為主，速度慢，功能單一，基本上沒有RIS (Radiology Information System),顯示質(zhì)量不高普遍認(rèn)為不可能用軟拷貝代替膠片PACS不能滿足臨床需要第25頁，共50頁。四、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的發(fā)展歷史概況（3）第二階段（90年代中期-上世紀(jì)末）計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的

18、發(fā)展，特別是PC機(jī)性能的大大提高，使PACS用戶終端的速度和功能加強(qiáng)顯示技術(shù)的發(fā)展和顯示質(zhì)量控制軟件的出現(xiàn)圖像顯示質(zhì)量基本達(dá)到讀片要求PACS的診斷價(jià)值開始得到臨床的認(rèn)可應(yīng)診斷報(bào)告和信息保存的要求，RIS系統(tǒng)出現(xiàn)臨床應(yīng)用使人們關(guān)注工作流的問題，即在檢查登記、圖像獲取、存儲(chǔ)、分發(fā)、診斷等等的步驟中PACS如何與RIS溝通，提高工作效率第26頁，共50頁。四、醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的發(fā)展歷史概況（4）第三階段（上世紀(jì)末-現(xiàn)在）DICOM標(biāo)準(zhǔn)被廣泛接受PACS、RIS開始與HIS全面整合，PACS被用于遠(yuǎn)程診斷顯示質(zhì)量控制軟件技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，新顯示設(shè)備出現(xiàn)，淡化溫度、壽命對顯示器顯示質(zhì)量的影響PACS系統(tǒng)中引

19、進(jìn)臨床專用軟件，利于輔助診斷和治療無膠片化的進(jìn)程，開始研究PACS系統(tǒng)的安全性第27頁，共50頁。五、PACS 建設(shè)目標(biāo)為醫(yī)學(xué)影像管理服務(wù)為臨床診斷服務(wù)為遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)第28頁，共50頁。六、PACS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（1）DICOM標(biāo)準(zhǔn)早期醫(yī)學(xué)圖像設(shè)備所產(chǎn)生的圖像格式由生產(chǎn)廠商各自定義的，無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)并相互保密醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)發(fā)展和PACS出現(xiàn)，需要在同一終端上顯示不同設(shè)備的圖像，建立統(tǒng)一的圖像顯示和傳輸標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信標(biāo)準(zhǔn)(Digital Imaging and Communication in Medicine，DICOM)是由美國放射學(xué)院（American College of Radiolog

20、y ，ACR） 和美國國家電器制造學(xué)會(huì)（National Electrical Manufacturers Association ，NEMA）組成的聯(lián)合委員會(huì)，于1982年開始研制，并逐漸完善和發(fā)展所形成的醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像及傳輸標(biāo)準(zhǔn)第29頁，共50頁。六、PACS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（2）目的：推動(dòng)在不同設(shè)備、型號(hào)或生產(chǎn)廠家之間的、開放式的醫(yī)療數(shù)字影像的傳輸與交換，促使PACS的發(fā)展并和其他各種醫(yī)院信息系統(tǒng)的整合，允許所產(chǎn)生的信息能廣泛地經(jīng)由不同的設(shè)備來訪問該標(biāo)準(zhǔn)于1985年公布1.0版（ACR-NEMA V1.0）,1988年公布2.0版（ACR-NEMA V2.0），1989年因增加與HIS/RIS聯(lián)

21、接的內(nèi)容而改名為DICOM隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，DICOM標(biāo)準(zhǔn)也在不斷擴(kuò)充和更新，現(xiàn)在已公布的DICOM3.0版，內(nèi)容從只提供點(diǎn)對點(diǎn)的通信標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)充到開放式系統(tǒng)互聯(lián)OSI (Open System InterConnection)以及TCP/IP等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從只支持放射圖像到支持內(nèi)窺鏡、病理等其他圖像第30頁，共50頁。六、PACS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（3）DICOM 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容第1部分 給出了標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則。第2部分 介紹了DICOM標(biāo)準(zhǔn)的一致性概念。第3部分 描述了信息對象的定義方法。第4部分 服務(wù)類的說明。第5部分 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及語意。第6部分 數(shù)據(jù)字典。第7部分 消息(message)交換

22、。第8部分 消息交換的網(wǎng)絡(luò)通訊支持。第9部分說明DICOM如何支持點(diǎn)對點(diǎn)消息通信的服務(wù)和協(xié)議。第10、11、12部分 定義了DICOM文件的存儲(chǔ)方式。第13部分 DICOM打印管理的點(diǎn)對點(diǎn)通信支持。第14部分 說明了灰度圖像的標(biāo)準(zhǔn)顯示功能。第31頁，共50頁。 PACS系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上采用各種網(wǎng)絡(luò)將不同類型的計(jì)算機(jī)連接起來，包括醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、圖像采集計(jì)算機(jī)、PACS控制器(包括數(shù)據(jù)庫和存檔管理)、圖像顯示工作站。下圖為PACS系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)流。 七、PACS的組成及功能（1）HIS/LIS成像系統(tǒng)圖像采集計(jì)算機(jī)PACS控制器圖像顯示第32頁，共50頁。 七、PACS的組成及功能（2）數(shù)據(jù)和圖

23、像的獲取圖像采集工作站主要任務(wù)包括: 成像設(shè)備獲取圖像數(shù)據(jù)將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PACS標(biāo)準(zhǔn)的格式將其送往PACS控制器，臨床醫(yī)學(xué)圖像包括靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。靜止圖像可以分為三類:符合DICOM3.0的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，可以直接與采集計(jì)算機(jī)相連非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，設(shè)計(jì)者必須獲得設(shè)備生產(chǎn)廠商關(guān)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和接口協(xié)議的詳細(xì)說明，才能設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，從設(shè)備的串行口或并行口讀取非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)醫(yī)學(xué)圖像(如超聲心動(dòng)圖和血管造影)包括一系列隨時(shí)間變化的圖像，通常采用幀捕捉的方式將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像非數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(如膠片、視頻圖像等)使用專用掃描儀直接得到數(shù)字圖像用攝像頭獲得模擬輸出，然后用幀捕捉的方式將其轉(zhuǎn)換成數(shù)

24、字圖像，也適用于從醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)視器輸出獲得的數(shù)字圖像第33頁，共50頁。七、PACS的組成及功能（3）圖像處理圖像預(yù)處理醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)量大，傳輸需要占用很寬的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。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，信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的平均帶寬需求與高峰時(shí)的需求差距非常大。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：根據(jù)病人入出院以及預(yù)約信息，利用網(wǎng)絡(luò)通訊的低谷時(shí)間將所需要的病人圖像事先傳輸?shù)叫枰牡胤?，以減少網(wǎng)絡(luò)高峰時(shí)間的壓力，同時(shí)也提高醫(yī)生存取圖像時(shí)的速度。實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)取的基礎(chǔ)是PACS與醫(yī)院其他系統(tǒng)進(jìn)行信息溝通，同時(shí)也要研究合理的預(yù)測算法。第34頁，共50頁。圖像壓縮：圖像數(shù)據(jù)

25、壓縮技術(shù)包括有損和無損壓縮無損壓縮：能實(shí)現(xiàn)由壓縮圖像到原始圖像的完全恢復(fù)，稱為可逆壓縮。其特點(diǎn)是：壓縮過程中不丟失重要信息，壓縮比小，一般在2-3倍之間有損壓縮：不能實(shí)現(xiàn)由壓縮圖像到原始圖像的完全恢復(fù)，壓縮過程不可逆。出發(fā)點(diǎn)以圖像部分損失為代價(jià)換取高壓縮比，得到視覺上可以接受的圖像。能得到較高的壓縮比，一般在10-50倍或更高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中要考慮以下五個(gè)因素:通信速度通信標(biāo)準(zhǔn)容錯(cuò)性安全性網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用主要有以下三類: (1) 低速(=155Mb/s)異步傳輸模式(ATM)。第35頁，共50頁。七、PACS的組成及功能（5）圖像存儲(chǔ)管理系統(tǒng)圖像存儲(chǔ)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對短期、中期和長

26、期圖像存檔數(shù)據(jù)的分級(jí)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)核心問題：數(shù)據(jù)完整性和系統(tǒng)效率數(shù)據(jù)完整性：指PACS系統(tǒng)從成像設(shè)備獲得的圖像數(shù)據(jù)不能被丟失系統(tǒng)效率：指要縮短顯示工作站對圖像數(shù)據(jù)的訪問時(shí)間 PACS系統(tǒng)核心： PACS存檔系統(tǒng)存檔服務(wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)光盤庫通信網(wǎng)絡(luò)采集計(jì)算機(jī)和顯示工作站通過網(wǎng)絡(luò)與存檔系統(tǒng)連接。采集計(jì)算機(jī)從各種成像設(shè)備獲得的圖像首先被送到存檔服務(wù)器，然后存儲(chǔ)到光盤庫，最后送到指定的顯示工作站。第36頁，共50頁。七、PACS的組成及功能（6）PACS系統(tǒng)存儲(chǔ)方案的設(shè)計(jì)目標(biāo)高可靠性超大容量低成本平衡投資與應(yīng)用之間的關(guān)系PACS系統(tǒng)的圖像存儲(chǔ)通常都分層次存儲(chǔ)，如按圖像產(chǎn)生時(shí)間分為在線、近線、離線三

27、類。SCSI磁盤或磁盤陣列存取速度快，但容量有限（數(shù)百個(gè)G），用于存儲(chǔ)在線圖像近線圖像多采用光盤庫、磁帶庫、NAS和SAN。網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)（Network-Attached Storage，簡稱NAS）和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，簡稱SAN）第37頁，共50頁。七、PACS的組成及功能（7）顯示工作站顯示工作站包括通信、數(shù)據(jù)庫、顯示、資源管理和處理軟件目前常用的顯示設(shè)備是CRT監(jiān)視器，根據(jù)每屏的掃描線數(shù)，可將顯示器分成512顯示器、1K顯示器、2K顯示器幾種，其掃描線分別為512線、1024線和2048線。(1)診斷工作站 (2.5k2k);(2)回顧工作站 (1k

28、1k);(3)圖像分析工作站; (4)高分辨率硬拷貝打印工作站 每個(gè)工作站具有本地?cái)?shù)據(jù)庫用于管理當(dāng)前病案，也可以從PACS數(shù)據(jù)庫獲取歷史圖像。第38頁，共50頁。七、PACS的組成及功能（8）顯示工作站一般都具備數(shù)字圖像管理和圖像處理功能，圖像處理會(huì)提高圖像的診斷價(jià)值，主要包括處理工具:圖像勾邊(Outling)邊界檢測(Boundary Detection)去模糊(Deblurring)消除噪聲(Noise Cleaning)濾波(Filtering)顯示工作站還具有圖像顯示和測量功能以輔助醫(yī)生診斷，包括: 縮放和移動(dòng)(Zoom and Scroll)，窗口和灰階(Window and Le

29、vel)調(diào)整，直方圖修正(Histogram Modification)，圖像反轉(zhuǎn)(Image Reverse)及距離、面積和平均灰度測量(Distance，Area，and Average Gray Level Measurements)等。第39頁，共50頁。八、PACS的效益和實(shí)施基本條件PACS的效益實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像的無片化管理節(jié)約膠片節(jié)省膠片管理所需要的空間方便醫(yī)、教、研，提高診斷效率和診斷水平簡化就醫(yī)流程實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)影像無損采集和傳輸，提高遠(yuǎn)程會(huì)診質(zhì)量實(shí)施PACS系統(tǒng)的基本條件影像設(shè)備條件信息系統(tǒng)條件技術(shù)條件經(jīng)費(fèi)條件第40頁，共50頁。九、PACS類型及特征按規(guī)模和應(yīng)用功能將PACS分為三

30、類：全規(guī)模PACS（full-service PACS）：涵蓋全放射科或醫(yī)學(xué)影像學(xué)科范圍，包括所有醫(yī)學(xué)成像設(shè)備、有獨(dú)立的影像存儲(chǔ)及管理子系統(tǒng)、足夠量的圖像顯示和硬膠片拷貝輸出設(shè)備，以及臨床影像瀏覽、會(huì)診系統(tǒng)和遠(yuǎn)程放射學(xué)服務(wù)。數(shù)字化PACS（digital PACS）：包括常規(guī)X-線影像以外的所有數(shù)字影像設(shè)備（如CT、MRI、DSA等），常規(guī)X線影像可經(jīng)膠片數(shù)字化儀（film digitizer）進(jìn)入PACS。具備獨(dú)立的影像存儲(chǔ)及管理子系統(tǒng)和必要的軟、硬拷貝輸出設(shè)備。小型PACS（mini-PACS）：局限于單一醫(yī)學(xué)影像部門或影像子專業(yè)單元范圍內(nèi)，在醫(yī)學(xué)影像學(xué)科內(nèi)部分地實(shí)現(xiàn)影像的數(shù)字化傳輸、存儲(chǔ)

31、和圖像顯示功能。具備醫(yī)學(xué)數(shù)字影像傳輸（DICOM）標(biāo)準(zhǔn)的完全遵從性，是現(xiàn)代PACS不可或缺的基本特征。在近年的文獻(xiàn)中提出了“第二代PACS”（Hi-PACS，Hospital integrated PACS）的概念，其基本定義即指包括了模塊化結(jié)構(gòu)、開放性架構(gòu)、DICOM標(biāo)準(zhǔn)、整合醫(yī)院信息系統(tǒng)/放射信息系統(tǒng)（HIS/RIS）等特征的full-service PACS范疇。第41頁，共50頁。十、PACS系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)模式（1）集中管理模式（Central Management） 由1個(gè)功能強(qiáng)大的中央管理系統(tǒng)（服務(wù)器）及中央影像存儲(chǔ)系統(tǒng)（Central Archiving）服務(wù)于所有PACS設(shè)備和影

32、像，提供集中的、全面的系統(tǒng)運(yùn)行和管理服務(wù)。該模式有利于對系統(tǒng)資源和服務(wù)實(shí)施進(jìn)行有效的管理，但該模式對網(wǎng)絡(luò)帶寬及傳輸速率、管理系統(tǒng)設(shè)備軟件和（或）硬件性能及穩(wěn)定性要求較高分布式管理模式（Distributed Management） PACS由多個(gè)相對獨(dú)立的子單元（系統(tǒng)）組成，每一子單元有獨(dú)立的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)?？梢栽O(shè)或不設(shè)中央管理服務(wù)器，但通常應(yīng)具有一個(gè)邏輯上的中央管理系統(tǒng)/平臺(tái)。該模式也可以由多個(gè)mini-PACS整合形成。分布式管理模式有利于減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，但對資源和服務(wù)的管理、利用效率可能不及集中模式高第42頁，共50頁。十一、PACS目前存在的問題（1）PACS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)PACS建立過

33、程中關(guān)系重大，關(guān)系到PACS與其他系統(tǒng)信息交換和各個(gè)不同廠商設(shè)備的連入。美國的ACR和NEMA兩個(gè)組織共同制定DICOM標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為業(yè)界實(shí)際采用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)使得各個(gè)醫(yī)療影像儀器生產(chǎn)廠的數(shù)字化檢查設(shè)備能夠容易地連接在一起。 醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量關(guān)系到診斷和治療的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)應(yīng)該對圖像質(zhì)量有很高的要求，對圖像質(zhì)量產(chǎn)生較大影響的主要因素是膠片圖像的采集過程。在診療中，通常對X膠片的影像質(zhì)量、圖像的幾何分辨率、光密度、噪聲等都有較高的要求，需要使用專用的膠片激光掃描儀進(jìn)行圖像的采集，很多遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)使用普通辦公用掃描系統(tǒng)采集的圖像往往達(dá)不到要求。第43頁，共50頁。十一、PACS目前存在的問

34、題（1）當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為PACS建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。大容量的磁盤已經(jīng)大大降低了圖像存儲(chǔ)的費(fèi)用。使用CD-R、光盤柜、光盤塔等設(shè)備，使系統(tǒng)的離線存儲(chǔ)非常可靠與方便，同時(shí)費(fèi)用也能夠?yàn)閺V大醫(yī)院所接受。不同設(shè)備醫(yī)學(xué)影像的差別不同檢查所產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)影像，在圖像分辨率、光密度等方面有非常大的差別。大多數(shù)種類的檢查影像是中低分辨率。影像能夠使用常用的通用微機(jī)設(shè)備進(jìn)行處理和顯示，少數(shù)種類的影像需要高分辨率的設(shè)備來處理?？沙浞掷眠@個(gè)特點(diǎn)，在PACS建設(shè)中分階段實(shí)施，逐步實(shí)現(xiàn)醫(yī)院影像處理的自動(dòng)化和無膠片化。第44頁，共50頁。十二、PACS的發(fā)展趨勢（1）PACS是臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、數(shù)字化圖像技術(shù)與計(jì)算

35、機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它將醫(yī)學(xué)影像資料轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能識(shí)別處理的數(shù)字形式，通過計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，完成對醫(yī)學(xué)影像信息及其相應(yīng)信息（資料）的采集、存儲(chǔ)、處理及傳輸?shù)裙δ?，使醫(yī)學(xué)信息資源共享，并得到充分的利用。從臨床醫(yī)師的角度，PACS也可理解為多媒體（電子）病案管理系統(tǒng)的主要組成部分。 在確定PACS發(fā)展模式時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制定總體規(guī)劃，循序漸進(jìn)，分步實(shí)施；遵循DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)，并基于Internet 的瀏覽器/服務(wù)器體系，采用模塊化結(jié)構(gòu)去建設(shè)PACS及探討PACS的發(fā)展模式和實(shí)施策略。在制訂醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）總體規(guī)劃時(shí)，應(yīng)將PACS作為HIS的重要組成部分去考慮，特別是網(wǎng)

36、絡(luò)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)考慮是否有足夠的帶寬滿足PACS的需求。第45頁，共50頁。十二、PACS的發(fā)展趨勢（2）從經(jīng)濟(jì)性、延續(xù)性、易擴(kuò)展、易維護(hù)的角度出發(fā)，建議首選千兆以太網(wǎng)，其次為ATM（異步傳輸模式）選擇基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）體系的模塊化結(jié)構(gòu)組建PACS，在于充分利用WWW技術(shù)設(shè)計(jì)PACS。B/S體系結(jié)構(gòu)，是基于超鏈接Hyperlinks、HTM描述語言的多級(jí)C/S體系結(jié)構(gòu)，易于解決跨平臺(tái)問題，通過標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器訪問多個(gè)平臺(tái)。B/S的客戶端為標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器，環(huán)境單一，界面統(tǒng)一，易學(xué)易操作，易提高工作效率，版本更新易維護(hù)。B/S結(jié)構(gòu)在版本更新時(shí)，只需考慮服務(wù)器端代碼，降低運(yùn)行成本和軟件開發(fā)的工作壓力同時(shí)B/S可便于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的分布式處理與代碼的集中式維護(hù)，以利于目前醫(yī)院缺乏高質(zhì)素計(jì)算機(jī)技術(shù)人員的條件下，建立集中管理的網(wǎng)絡(luò)中心，對醫(yī)學(xué)信息系統(tǒng)的各種應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)器群、網(wǎng)絡(luò)核心交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)使用情況的監(jiān)控設(shè)備，以及有關(guān)醫(yī)院管理和臨床診療信息的海量存取系統(tǒng)等，進(jìn)行及時(shí)而全面的維護(hù)和管理，以提高醫(yī)院信息系統(tǒng)的實(shí)用性，以及對付突發(fā)事件的應(yīng)變能力