2022醫(yī)學課件醫(yī)院PACS

1、 醫(yī)院PACS系統(tǒng) 淮北市人民醫(yī)院 陳永剛第一頁，共四十八頁。學習目標1.掌握 PACS的概念與標準；2.熟悉 PACS的結構與工作流程；3.了解 PACS的應用與管理。第二頁，共四十八頁。第一節(jié) 醫(yī)院影像信息系統(tǒng)概述第二節(jié) PACS 標準第三節(jié) PACS 結構與工作流程第四節(jié) PACS 應用與管理第三頁，共四十八頁。第一節(jié) 醫(yī)院影像信息系統(tǒng)概述第四頁，共四十八頁。一、 PACS概念 1.PACS定義圖像存儲與通信系統(tǒng) (Picture Archiving and Communication System，PACS)： 醫(yī)院影像科室中用于存儲、傳輸和管理X線、CT、磁共振、超聲、核醫(yī)學等各種數(shù)

2、字醫(yī)學影像通過通信網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)傳輸?shù)男畔⑾到y(tǒng)。第五頁，共四十八頁。2.PACS 根本組成條件能連接多臺醫(yī)學影像設備，不同標準的設備間可互通信息，符合數(shù)字醫(yī)學影像和數(shù)據(jù)通信標準；快速存取，海量管理和長期保存醫(yī)學影像數(shù)據(jù)；通過多個顯示輸出系統(tǒng)，醫(yī)生可以提取、觀察、分析所存的醫(yī)學影像圖像進行日常診斷工作。第六頁，共四十八頁。3.PACS 優(yōu)越性減少物料本錢；減少管理本錢；提高工作效率；提高醫(yī)院的醫(yī)療水平；充分利用我國醫(yī)院的綜合資源；為醫(yī)院提供資源積累和信息優(yōu)化；快速存取，海量管理和長期保存醫(yī)學影像數(shù)據(jù)；通過多個顯示輸出系統(tǒng)，醫(yī)生可以提取、觀察、分析所存的醫(yī)學影像圖像進行日常診斷工作。第七頁，共四十八

3、頁。二、 PACS開展 1.PACS開展階段第一代PACS: 20世紀80年代初-90年代初期： 第一代PACS通常稱為小型PACS, 是放射科專用的PACS, 通過非標準接口和影像設備進行一對一的連接，以膠片人工數(shù)字化為目標，實現(xiàn)簡單的醫(yī)學影像存儲，需要用戶主動尋找影像數(shù)據(jù)。第八頁，共四十八頁。第二代PACS: 20世紀90年代初期90年代末期： 第二代PACS通常稱為中型PACS，廣泛采用了工業(yè)標準傳輸協(xié)議/因特網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP)、 ACR-NEMA協(xié)議、衛(wèi)生信息交換標準(Health

4、Level Seven, HL7)等協(xié)議，可以實現(xiàn)與醫(yī)院其他科室互聯(lián)，實現(xiàn)跨平臺運行，并半自動化的提供醫(yī)學影像指定效勞，但仍然沒有形成統(tǒng)一標準的工作流程和數(shù)據(jù)協(xié)議。第九頁，共四十八頁。第三代PACS: 20世紀90年代末期至今：第三代PACS通常稱為大型PACS, 具有開放性和擴展性，系統(tǒng)中使用多種計算機操作系統(tǒng)，具有較好的平安性、可靠性和兼容性。它與醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System, HIS)和放射信息系統(tǒng)(Radiology Information System, RIS)進行了整合，可以自動對PACS的各個工作單元進行監(jiān)控和管理，并實現(xiàn)了跨地域的遠程傳

5、輸。第十頁，共四十八頁。PACS開展趨勢 區(qū)域化的PACS效勞與集團化醫(yī)院的相互協(xié)作；智能化的PACS可實現(xiàn)醫(yī)學影像的智能管理和計算機輔助診斷；大數(shù)據(jù)化的PACS可加快傳輸速度，提高了圖像質量，實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)根底上的三維重建和多模態(tài)影像分析。第十一頁，共四十八頁。第二節(jié) PACS 標準第十二頁，共四十八頁。一、 PACS標準化進程 1983年，美國放射學院(ACR)和美國國家電器制造商協(xié)會(NEMA)成立了數(shù)字成像標準聯(lián)合委員會。目標是：研究如何制定統(tǒng)一的標準來保證不同廠家的影像設備能夠信息互聯(lián)。宗旨是：促進數(shù)字圖像信息間的通信，而不管提供這些信息的設備由何廠制造，也不管信息以何種數(shù)據(jù)格式來表

6、達；便于進一步開發(fā)和擴展PACS系統(tǒng)，使與醫(yī)院中的其它信息系統(tǒng)連接；建立診斷信息數(shù)據(jù)庫，讓分布在各地的各種設備訪問共享。第十三頁，共四十八頁。1.1983年，制定出了一套數(shù)字化醫(yī)學影像的格式標準ACR-NEMA300。2.1985年，正式發(fā)布了ACR-NEMA300-85標準，既ACR-NEMA1.0版本。3.1988年，升級成為ACR-NEMA300-88標準，也就是ACR-NEMA2.0版本。4.1993年，增加了網(wǎng)絡通信方面的標準，同時按照影像學檢查信息流特點的E-R模型重新修改了圖像格式中局部信息的定義，發(fā)布了3.0版本并正式更名為DICOM 3.0標準。第十四頁，共四十八頁。1983

7、年，由美國放射學院(ACR)和美國國家電器制造商協(xié)會(NEMA)成立的數(shù)字成像標準聯(lián)合委員會，制定。智能化的PACS可實現(xiàn)醫(yī)學影像的智能管理和計算機輔助診斷；大數(shù)據(jù)化的PACS可加快傳輸速度，提高了圖像質量，實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)根底上的三維重建和多模態(tài)影像分析。第十五頁，共四十八頁。二、 PACS標準化進程-標準簡介 1. DICOM3.0醫(yī)學數(shù)字成像與通信標準(Digital Imaging and Communication in Medicine, DICOM)：涵蓋了醫(yī)學數(shù)字影像的采集、歸檔、通信、顯示及查詢等信息交換的協(xié)議；以開放互聯(lián)的架構和面向對象的方法定義了醫(yī)學診斷圖像及其相關的分析、

8、報告等信息的對象集；定義了用于信息傳遞、交換的效勞類與命令集，以及消息的標準響應；詳述了唯一標識各類信息對象的技術；提供了應用于網(wǎng)絡環(huán)境效勞支持；結構化地定義了制造廠商的兼容性聲明。第十六頁，共四十八頁。特點是：它可用于網(wǎng)絡環(huán)境；它詳細聲明了兼容設備之間的命令和數(shù)據(jù)交換方式；它詳述了兼容性的等級；它把每個圖像定義為信息對象；通過數(shù)據(jù)字典唯一確定性標識任何信息對象；信息平安性規(guī)那么。第十七頁，共四十八頁。2. HL7不同于DICOM3.0用于圖像數(shù)據(jù)，HL7標準定義了醫(yī)療環(huán)境中有關病人的文本數(shù)據(jù)的交換方式。HL7的主要應用領域是醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS和放射信息系統(tǒng)RIS，主要是標準系統(tǒng)及其設備之間的

9、文本數(shù)據(jù)通信，它涉及到病房和病人信息管理、化驗、藥房、放射、收費等各個方面。該標準允許各個醫(yī)療機構在不同信息系統(tǒng)之間進行文本的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)醫(yī)療領域內各種信息之間的網(wǎng)絡傳輸。第十八頁，共四十八頁。三、PACS功能標準 基于醫(yī)院信息系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化醫(yī)院必不可少的重要根底設施與支撐環(huán)境。原衛(wèi)生部為了積極推進信息網(wǎng)絡根底設施的開展，加快醫(yī)院信息化建設和管理，制定了?醫(yī)院信息系統(tǒng)根本功能標準?。其中包括了?醫(yī)學影像信息分系統(tǒng)?。第十九頁，共四十八頁。1.?醫(yī)學影像信息分系統(tǒng)?是實現(xiàn)各種醫(yī)學影像信息的采集、存儲、報告、輸出、管理、查詢的計算機應用程序。2.?醫(yī)學影像信息分系統(tǒng)?必須符合國家及地方有關法律

10、、法規(guī)、規(guī)章制度的要求：符合DICOM3.0國際標準；符合國際疾病分類標準。第二十頁，共四十八頁。?醫(yī)學影像信息分系統(tǒng)?根本功能： 影像處理局部：數(shù)據(jù)接收功能；圖像處理功能；測量功能；保存功能；管理功能；遠程醫(yī)療功能；系統(tǒng)參數(shù)設置功能。 報告管理局部：預約登記功能；分診功能；診斷報告功能；模板功能；查詢功能；統(tǒng)計功能：可以統(tǒng)計用戶工作量、門診量、膠片量以及費用信息。第二十一頁，共四十八頁。第三節(jié) PACS 結構與工作流程第二十二頁，共四十八頁。一、 PACS 的類型按照系統(tǒng)規(guī)模和應用功能分類1.Mini PACS 是小型科室級PACS，實現(xiàn)了各種數(shù)字化醫(yī)學設備影像的連接，可以在影像科范圍內進行

11、圖像的數(shù)字化存儲和網(wǎng)絡傳輸。2.Full PACS 是中型院級整體化PACS，連接Mini PACS,實現(xiàn)了影像科與臨床各科室之間的醫(yī)學影像數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸、信息共享和數(shù)字化診斷。3.Enterprise PACS 是大型企業(yè)級PACS，是在院級PACS的根底上，通過Internet將各個醫(yī)院或城市間的PACS進行連接。第二十三頁，共四十八頁。按照系統(tǒng)結構形式分類1集中管理模式(Central Management)：由一個功能強大的計算機作為中央效勞器，連接并管理所有的PACS影像設備、用戶終端設備和數(shù)據(jù)存儲設備,負責所有影像信息的獲取、存儲和網(wǎng)絡傳輸。2分布管理模式(Distributed

12、Management)：分布管理模式由多個相對獨立的子系統(tǒng)組成, 并通過網(wǎng)絡互連，每一個子系統(tǒng)有獨立的效勞器，存儲系統(tǒng)和工作站負責相應部門的影像設備和資料的管理。第二十四頁，共四十八頁。PACS的系統(tǒng)結構分類 (a)集中管理模式；(b)分布管理模式第二十五頁，共四十八頁。二、 PACS 的結構一個PACS的根本系統(tǒng)結構包括圖像獲取子系統(tǒng)、PACS控制子系統(tǒng)和圖像處理顯示子系統(tǒng)，子系統(tǒng)又可以細分成醫(yī)學圖像采集、大容量數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)庫管理、圖像顯示和處理、用于傳輸圖像的通信網(wǎng)絡等五個組成單元。同時，PACS又包括了與醫(yī)院信息系統(tǒng) (hospital information system, HIS)

13、及放射科信息系統(tǒng)radiology information system, RIS)互聯(lián)的接口。第二十六頁，共四十八頁。PACS的系統(tǒng)組成結構第二十七頁，共四十八頁。醫(yī)學圖像采集單元：是圖像獲取子系統(tǒng)的一局部，連接著CR、DR、DSA、CT、MRI、超聲、核醫(yī)學、內窺鏡等醫(yī)學影像設備。它的主要任務是：從影像設備采集圖像數(shù)據(jù)；將圖像數(shù)據(jù)轉換成PACS的標準格式(DICOM3.0)；將圖像數(shù)據(jù)壓縮和傳送到PACS控制子系統(tǒng)。圖像的采集根據(jù)圖像源的不同可分為數(shù)字圖像采集、視頻圖像采集、已存膠片圖像的采集等。第二十八頁，共四十八頁。1. 醫(yī)學圖像采集單元：數(shù)字圖像采集：即成像設備本身產生的就是數(shù)字圖像

14、，可以直接取出并遵循 DICOM3.0標準。視頻圖像采集：醫(yī)療圖像檢查設備的輸出信號都是視頻信號，通過圖像采集卡A/D轉換將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號并編碼為DICOM數(shù)據(jù)并存儲。對已有膠片圖像采集：這類圖像可使用激光數(shù)字化儀、CCD數(shù)字化儀等設備，將光學信號轉換為電信號，再將模擬信號轉換為數(shù)字信號，產生數(shù)字化的圖像，輸入計算機。第二十九頁，共四十八頁。2. 大數(shù)據(jù)存儲單元：PACS控制子系統(tǒng)的主要功能有：圖像接收、圖像存檔、圖像路由、數(shù)據(jù)庫更新、與HIS/RIS 連接、數(shù)據(jù)壓縮等。大容量數(shù)據(jù)存儲單元是PACS控制子系統(tǒng)的核心組成之一，包括了信息數(shù)據(jù)庫和圖像存儲庫。圖像存儲庫是由存檔效勞器、圖像數(shù)據(jù)

15、庫和存檔庫組成。采集計算機從成像設備獲得的圖像首先送到效勞器，然后存儲在光盤庫，最后傳送到顯示工作站。第三十頁，共四十八頁。2. 大數(shù)據(jù)存儲單元：1存檔效勞器：是圖像存儲庫的中心，管理圖像數(shù)據(jù)在PACS系統(tǒng)中的流動，實現(xiàn)圖像的存儲、檢索、提取、編組等操作。2圖像數(shù)據(jù)庫：采用大型關系數(shù)據(jù)庫技術，具有鏡像效勞器備份，保證數(shù)據(jù)庫能不間斷地運行。3存檔庫：用于中、長期存檔。在線存儲使用光盤庫和磁帶庫，光盤庫由多個光驅和磁盤控制器組成，允許在多個光驅同時進行存檔和檢索，盤片采用CD-R、MO、DVD盤。第三十一頁，共四十八頁。3. 數(shù)據(jù)庫管理單元：數(shù)據(jù)庫管理單元也是PACS控制子系統(tǒng)的核心組成之一，負責

16、數(shù)據(jù)存儲的管理和信息查詢。此單元實現(xiàn)對短期、中期和長期病患信息和圖像存檔數(shù)據(jù)的分級管理。系統(tǒng)要保證數(shù)據(jù)的完整性，從成像設備獲得的圖像信息不能被喪失；要提高系統(tǒng)效率，縮短顯示工作站對數(shù)據(jù)的訪問時間。第三十二頁，共四十八頁。4. 圖像處理和顯示單元：圖像處理顯示子系統(tǒng)負責對數(shù)據(jù)存儲單元的圖像進行查詢、分析和處理等，并把處理結果輸出到影像顯示工作站。硬件由圖像處理器、緩存、顯示器和存儲器組成，通過通信網(wǎng)絡和應用軟件與PACS控制器交換信息。圖像工作站有如下幾種用途分類：影像顯示工作站；影像處理工作站；圖像分析工作站；質量保證工作站。第三十三頁，共四十八頁。5. 通信網(wǎng)絡單元：通信網(wǎng)絡單元是PACS中

17、各種數(shù)字化圖像和相關信息交換和傳輸?shù)穆窂胶屯ǖ?。醫(yī)學數(shù)據(jù)交換標準主要有HL7和DICOM，前者主要用于文本數(shù)據(jù)交換，在HIS/RIS中使用；后者用于圖像數(shù)據(jù)交換，在PACS中使用。PACS 的通信網(wǎng)絡可由低速的以太網(wǎng)、中速的光纖分布式數(shù)據(jù)接口網(wǎng)(FDDL)和高速的異步傳輸模式網(wǎng)ATM)構成。第三十四頁，共四十八頁。三、 PACS工作流程由醫(yī)學影像設備產生受檢體的診斷圖像及相關信息，通過圖像采集單元獲得標準格式圖像數(shù)據(jù)，通信網(wǎng)絡將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇ACS控制子系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫管理單元的控制和協(xié)調下，以不同的形式保存到大容量數(shù)據(jù)存儲單元，根據(jù)查詢或預設命令，特定的圖像和相關信息被送到指定的圖像處理和顯

18、示單元，并可通過網(wǎng)絡和外部接口獲取HIS/RIS信息或者將檢索的圖像信息傳輸?shù)狡渌h程醫(yī)學影像效勞網(wǎng)絡構成。第三十五頁，共四十八頁。第四節(jié) PACS 應用與管理第三十六頁，共四十八頁。一、 PACS 應用PACS應用的目標是：實現(xiàn)放射科室及整個醫(yī)院的醫(yī)學影像的管理和診斷無膠片化、 無紙化、計算機化、網(wǎng)絡化和信息化；提高醫(yī)院信息資源的共享率；縮短病患在醫(yī)院的非診療時間本錢；提高診療質量和醫(yī)院效率；優(yōu)化醫(yī)院運營本錢。第三十七頁，共四十八頁。一、 PACS 應用(一)PACS與傳統(tǒng)膠片的應用比較：傳統(tǒng)放射科的工作流程包括了十二個步驟，其中病人在沖洗膠片和臨床借片時需要等待較長的非診療時間，同時由于手

19、工存儲會導致膠片喪失。而具有PACS系統(tǒng)的放射科以上流程可以縮減，因為病患的醫(yī)學影像和診斷報告被數(shù)字化的自動存儲和傳輸?shù)脚R床醫(yī)生客戶端，所以病人只在醫(yī)生診斷和報告時進行了等待，而且計算機存儲影像數(shù)據(jù)消除了膠片喪失的可能性。第三十八頁，共四十八頁。一、 PACS 應用(二)PACS圖像數(shù)據(jù)的應用：1.PACS的重要應用是實現(xiàn)了圖像的高效儲存、圖像的有效管理和圖像的分析處理。2.PACS采用了三級存儲方式：在線存儲、近線存儲和離線存儲，保證了醫(yī)學影像數(shù)據(jù)完整性。3.PACS使用了醫(yī)學影像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理，通過數(shù)據(jù)復制產生圖像副本，不需要進行傳統(tǒng)的膠片沖洗，減少了膠片制作、存儲和耗材的費用，提高了管

20、理效率。4.PACS使用的數(shù)字化圖像含有豐富的信息，圖像的后處理可以更詳盡的觀察醫(yī)學影像，更有效的挖掘影像的潛在信息，更完善的進行量化分析。第三十九頁，共四十八頁。一、 PACS 應用(三)PACS與HIS/RIS的集成：PACS和HIS/RIS的融合與集成又進一步的提高了醫(yī)院的工作和管理效率。醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS是指利用計算機軟硬件技術、網(wǎng)絡通信技術等現(xiàn)代化手段，對醫(yī)院及其所屬各部門的人流、物流、財流進行綜合管理，對在醫(yī)療活動各階段中產生的數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理、提取、傳輸、匯總、加工生成各種信息，從而為醫(yī)院的整體運行提供全面的、自動化的管理及各種效勞的信息系統(tǒng)。第四十頁，共四十八頁。一、

21、PACS 應用(四) PACS應用的根本業(yè)務流程：檢查信息登記輸入；工作清單效勞；影像獲?。环荄ICOM轉換；圖像調閱；報告編輯；第四十一頁，共四十八頁。一、 PACS 應用(五) PACS的系統(tǒng)建設與軟件應用：為了實現(xiàn)應用，醫(yī)院在PACS設計階段就應當明確所建設信息系統(tǒng)的具體規(guī)模與應用范圍。預先確定好所建的PACS是實現(xiàn)影像科室的影像存儲與調閱，還是全院規(guī)模的影像調閱，需要界定普通放射、CT、MR、超聲、內窺鏡、核醫(yī)學、放射治療科等是否全部納入PACS的范圍內，而后精心設計系統(tǒng)構架，最終到達預定的應用目標，完成PACS的建立。在我國PACS的建設中一般遵循由小到大、分布實施、量體裁衣、分期到

22、位的總原那么。第四十二頁，共四十八頁。二、 PACS 管理1.目的(一)PACS的穩(wěn)定性與平安性1系統(tǒng)維護2合法用戶和權限設置3防范計算機病毒(二)PACS工作流程的優(yōu)化 能夠有效地提高工作效率，降低患者就診時間。(三)PACS的管理保障 培養(yǎng)PACS技術保障人員；制訂PACS管理制度第四十三頁，共四十八頁。三、遠程放射學1.定義與目的遠程放射學(Tele-radiography)是將數(shù)字化的醫(yī)學影像和病人相關信息通過遠程通信網(wǎng)絡從影像采集地傳輸?shù)揭粋€遠程地點，由遠端的放射科醫(yī)生進行診斷或多點會診的學科。因此遠程放射學可以分別在兩地實現(xiàn)檢查和診斷，從而解決醫(yī)療資源的不平衡及放射科醫(yī)學專家相對集中的問題,同時降低了病患或醫(yī)生跨地域診療的出行本錢。第四十四頁，共四十八頁。三、遠程放射學2.效勞模式遠程診斷：放射檢查完成后，將圖像和相關信息傳送