醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)-圖像存儲與傳輸系統(tǒng)課件

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第九章圖像存儲與傳輸系統(tǒng)

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備學(xué)第九章重點(diǎn)難點(diǎn)PACS系統(tǒng)的主要功能DICOM標(biāo)準(zhǔn)的基本概念、基本內(nèi)容DICOM文件格式PACS系統(tǒng)的分類情況DICOM標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍及領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、接口與通訊遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)HIS與RIS、PACS的完全融合重點(diǎn)難點(diǎn)PACS系統(tǒng)的主要功能2第一節(jié)概述

第一節(jié)概述目錄一、發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢二、主要功能三、分類目錄一、發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢4第一節(jié)概述一、發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢

（一）發(fā)展簡史

PACS在國際上興起于20世紀(jì)80年代初。1982年1月

舉行了第一次關(guān)于PACS的國際會議（美國），1982年7月召開了第一次國際討論會（日本）；1983年開始實(shí)施與PACS相關(guān)的研究計(jì)劃（美國）；1989年醫(yī)學(xué)數(shù)字圖像和通信（digitalimagingandcommunicationsinmedicine，DICOM）標(biāo)準(zhǔn)3.0出臺后，PACS得到了迅速發(fā)展。第一節(jié)概述一、發(fā)展簡史與發(fā)展趨勢1982年1月舉行了第5第一節(jié)概述（一）發(fā)展簡史

第一代PACS：1991年，以加利福尼亞州洛杉磯大學(xué)（UniversityofCaliforniaLosAngeles，UCLA）醫(yī)學(xué)院研制的PACS為代表。它只是放射科專用系統(tǒng)，開發(fā)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)均不統(tǒng)一。PACS的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代：第一節(jié)概述（一）發(fā)展簡史第一代PACS：PACS的6第一節(jié)概述（一）發(fā)展簡史

第二代PACS1996年，以加利福尼亞州舊金山大學(xué)（UniversityofCaliforniaSanFrancisco，UCSF）醫(yī)學(xué)院研制的PACS為代表。它可向醫(yī)院其他臨床科室提供醫(yī)學(xué)圖像服務(wù)，可與HIS/RIS集成，結(jié)構(gòu)開放，廣泛使用了工TCP/IP協(xié)議，ACR/NEMA，HL7等協(xié)議，系統(tǒng)可跨平臺運(yùn)行，部分采用DICOM3.0，但仍未形成統(tǒng)一的工作流程和數(shù)據(jù)流程協(xié)議。第一節(jié)概述（一）發(fā)展簡史第二代PACS7第一節(jié)概述（一）發(fā)展簡史

第三代PACS

從1998年開始，以廣泛使用DICOM和醫(yī)療衛(wèi)生綜合標(biāo)準(zhǔn)（IHE）為代表的PACS，圖像傳輸都采用DICOM3.0標(biāo)準(zhǔn)，具有開放性和擴(kuò)展性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可跨平臺（Unix/Linux/Windows）操作，具有較好的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和伸縮性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化，具有較好的容錯(cuò)性；在遵從HL7、DICOM和IHE標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議下，與RIS/HIS集成；具有自動監(jiān)控系統(tǒng)，可對PACS各單元和工作數(shù)據(jù)流程進(jìn)行監(jiān)控和管理。第一節(jié)概述（一）發(fā)展簡史第三代PACS從19988第一節(jié)概述（二）發(fā)展趨勢

PACS是一項(xiàng)技術(shù)含量高且應(yīng)用前景十分廣闊的高新技術(shù)，它的發(fā)展與普及不僅對影像醫(yī)學(xué)，而且對臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展都起到了重大的推動作用。其發(fā)展趨勢為：①提高速度和存儲量；②提高圖像質(zhì)量；③三維重建、多影像融合和計(jì)算機(jī)輔助診斷；④區(qū)域影像中心等。第一節(jié)概述（二）發(fā)展趨勢PACS是一項(xiàng)技術(shù)含量高且應(yīng)用前9第一節(jié)概述二、主要功能

（一）圖像的獲取與傳輸（二）圖像管理（三）圖像處理與顯示（四）影像報(bào)告（五）圖像存儲第一節(jié)概述二、主要功能（一）圖像的獲取與傳輸10第一節(jié)概述（一）圖像的獲取與傳輸PACS的首要任務(wù)是獲得符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)，即接收由影像設(shè)備產(chǎn)生的圖像信息：1．直接接收符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字圖像2．間接接收模擬圖像和非DICOM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字圖像3．圖像傳輸

具有多目的地發(fā)送能力，可通過網(wǎng)絡(luò)將已獲取的指定圖像或全部圖像，按照DICOM通訊標(biāo)準(zhǔn)傳送給呼叫主機(jī)。4．采集標(biāo)準(zhǔn)

納入PACS的圖像必須符合DICOM標(biāo)準(zhǔn)，且圖像清晰度能滿足臨床診斷、教學(xué)、瀏覽等不同層次的要求。5．圖像傳輸速度

圖像傳輸速度與圖像大小、網(wǎng)絡(luò)帶寬、用戶多少、資料庫大小、服務(wù)器性能、工作站性能和存儲硬盤速度等有關(guān)。第一節(jié)概述（一）圖像的獲取與傳輸PACS的首要任務(wù)是獲得11第一節(jié)概述（二）圖像管理它是對已獲取的圖像進(jìn)行查詢、修改、刪除等操作。其主要任務(wù)是：提高圖像文件的存檔和回取的速度和效率，對調(diào)用圖像的訂單（order）安排輕重緩急的順序，發(fā)放用戶進(jìn)入（entry）許可，對不同用戶要求編制相應(yīng)的時(shí)間表，對特殊用戶要求做出快速響應(yīng)并給以明確答復(fù)。第一節(jié)概述（二）圖像管理它是對已獲取的圖像進(jìn)行查詢、修改12第一節(jié)概述（三）圖像處理與顯示圖像處理與顯示工作站：

可支持多屏幕顯示；

可支持同一檢查多序列圖像同窗口顯示；

支持對圖像的調(diào)節(jié)功能：如調(diào)節(jié)亮度/對比度、調(diào)節(jié)窗寬/窗位、局部放大、翻轉(zhuǎn)、導(dǎo)航等；

支持對圖像的測量功能：CT值測量、定位測量、感興趣區(qū)的面積、長度、角度測量等；

支持對圖像的標(biāo)注功能：可對感興趣區(qū)進(jìn)行標(biāo)注、測量、截取、遮蓋等；

支持轉(zhuǎn)換：偽彩色轉(zhuǎn)換、灰階轉(zhuǎn)換；

支持電影回放：播放速度可任意調(diào)節(jié)。另外，三維重建、多影像融合和計(jì)算機(jī)輔助診斷也是PACS制造商的研發(fā)熱點(diǎn)。第一節(jié)概述（三）圖像處理與顯示圖像處理與顯示工作站：13第一節(jié)概述（四）影像報(bào)告可根據(jù)用戶的權(quán)限，讀取、書寫或確定醫(yī)學(xué)影像報(bào)告。在書寫醫(yī)療影像報(bào)告時(shí)，用戶可調(diào)用與當(dāng)前影像類型相同或接近的報(bào)告模板，快捷、方便地給出影像報(bào)告。也可查閱患者既往的報(bào)告，用作病情對比。第一節(jié)概述（四）影像報(bào)告可根據(jù)用戶的權(quán)限，讀取、書寫或確14第一節(jié)概述（五）圖像存儲

圖像存儲方式有三級：在線、近線、離線。圖像存儲參數(shù)：1．響應(yīng)時(shí)間2．權(quán)限和范圍3．訪問優(yōu)先級第一節(jié)概述（五）圖像存儲圖像存儲方式有三級：在線、近15第一節(jié)概述三、分類據(jù)PACS的覆蓋范圍，可將其分為科室級、全院級、區(qū)域級三種類型。（一）科級PACS它是指影像科室范圍內(nèi)的圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)，即miniPACS。（二）院級PACS將PACS能夠提供的所有影像服務(wù)擴(kuò)展到醫(yī)院的每一個(gè)科室、每一個(gè)部門、每一個(gè)角落，既與HIS相融合的PACS。（三）區(qū)域級PACS其特點(diǎn)是圖像傳輸要借助公用通信網(wǎng)在廣域網(wǎng)上進(jìn)行。遠(yuǎn)程放射學(xué)正是在區(qū)域PACS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，遠(yuǎn)程診斷將成為PACS的重要功能之一。第一節(jié)概述三、分類據(jù)PACS的覆蓋范圍，可將其分為科室級16第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié)目錄一、應(yīng)用范圍和領(lǐng)域二、主要內(nèi)容三、文件格式四、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)五、接口與通訊六、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備體系的建立七、我國醫(yī)學(xué)影像設(shè)備發(fā)展簡況目錄一、應(yīng)用范圍和領(lǐng)域18第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)一、應(yīng)用范圍和領(lǐng)域DICOM標(biāo)準(zhǔn)是醫(yī)學(xué)影像設(shè)備之間數(shù)字圖像信息交換的保證，DICOM標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍很廣，與PACS、RIS、HIS等系統(tǒng)均有重疊：從HIS和RIS中直接獲得可避免重復(fù)輸入，減少錯(cuò)誤發(fā)生。書寫診斷報(bào)告或復(fù)查時(shí)，工作站在可顯示病人圖像，同時(shí)可顯示HIS和RIS中病人的各種臨床記錄。第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)一、應(yīng)用范圍和領(lǐng)域DICOM標(biāo)準(zhǔn)19第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)一、應(yīng)用范圍和領(lǐng)域臨床醫(yī)生也可以在HIS中看到病人的各種影像檢查圖像，達(dá)到信息共享。做影像檢查時(shí)，病人資料從HIS和RIS中傳輸?shù)絇ACS；對于曾有過影像檢查的病人（復(fù)診病人），利用病人信息檢索功能，PACS能將長期保存的數(shù)字圖像調(diào)出，傳輸?shù)綍鴮憟?bào)告的工作站，以便醫(yī)生前后對照。檢查完成后，圖像和診斷報(bào)告隨即傳回到HIS和RIS，臨床醫(yī)生能立即看到。臨床醫(yī)生的工作站也有圖像分析處理功能。第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)一、應(yīng)用范圍和領(lǐng)域臨床醫(yī)生也可以20第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)二、主要內(nèi)容（一）基本概念1．屬性2．命令元素3．命令流4．信息對象類5．信息對象實(shí)例6．服務(wù)類（serviceclass）7．服務(wù)類用戶（serviceclassuser，SCU）8．服務(wù)類提供者（serviceclassprovider，SCP）第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)二、主要內(nèi)容（一）基本概念1．屬21第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)（一）基本內(nèi)容DICOM標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過多年的豐富和發(fā)展，目前主要包括以下15項(xiàng)內(nèi)容。1．概述2．兼容性3．信息對象定義4．服務(wù)類5．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和語義6．?dāng)?shù)據(jù)字7．消息交換8．消息交換的網(wǎng)絡(luò)支持9．消息交換的點(diǎn)對點(diǎn)通信支持10．介質(zhì)交換的介質(zhì)存儲和文件格式11．介質(zhì)存儲應(yīng)用12．介質(zhì)交換的物理介質(zhì)和介質(zhì)格13．點(diǎn)對點(diǎn)通信支持的打印管理14．灰度圖像的標(biāo)準(zhǔn)顯示功能15．安全性概述（securityprofiles）第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)（一）基本內(nèi)容DICOM標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過22第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)三、文件格式（一）文件頭它包含標(biāo)識數(shù)據(jù)集合的相關(guān)信息。每個(gè)文件都必須包括該文件頭。文件頭由前言開始，接下來是前綴，它是一個(gè)長度為4的字符串“DICM”，可以根據(jù)該值來判斷一個(gè)文件是不是DICOM文件。第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)三、文件格式（一）文件頭它包含標(biāo)23第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)三、文件格式（二）數(shù)據(jù)集合DICOM數(shù)據(jù)集合代表一個(gè)實(shí)際的DICOM信息對象的實(shí)例，由一組數(shù)據(jù)元素（dataelement）構(gòu)成。D

ICOM文件結(jié)構(gòu)模型

第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)三、文件格式（二）數(shù)據(jù)集合24第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)四、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（一）信息交換的網(wǎng)絡(luò)支持DICOM的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議是與開放系統(tǒng)互連（OSI）協(xié)議相對應(yīng)的。OSI參考模型有7層。DICOM/OSI模型結(jié)構(gòu)圖

（1）物理層（2）數(shù)據(jù)鏈路層（3）網(wǎng)絡(luò)層（4）傳輸層（5）會話層（6）表示層（7）應(yīng)用層第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)四、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（一）信息交換的網(wǎng)絡(luò)25第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)五、接口與通訊兩臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，需要請求DICOM給以支持，首先要進(jìn)行通訊的起始設(shè)定。1．起始信息的交換2．圖像信息存儲（storage）3．工作列表（worklist）4．打?。╬rint）包裝解包回答第二節(jié)數(shù)字圖像和通信標(biāo)準(zhǔn)五、接口與通訊兩臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊26

第三節(jié)應(yīng)用第三節(jié)應(yīng)用目錄一、醫(yī)院信息系統(tǒng)簡介二、全院PACS的規(guī)劃與建設(shè)三、HIS與RIS、PACS的完全融合四、遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)目錄一、醫(yī)院信息系統(tǒng)簡介28第三節(jié)應(yīng)用一、醫(yī)院信息系統(tǒng)簡介（一）醫(yī)院信息系統(tǒng)功能劃分

醫(yī)院信息系統(tǒng)劃分為以下五部分：

①臨床診療部分；

②藥品管理部分；

③經(jīng)濟(jì)管理部分；

④綜合管理與統(tǒng)計(jì)分析部分；

⑤外部接口部分。其中，臨床診療部分基本上包括了臨床信息系統(tǒng)CIS所有功能模塊。

第三節(jié)應(yīng)用一、醫(yī)院信息系統(tǒng)簡介（一）醫(yī)院信息系統(tǒng)功能劃分29第三節(jié)應(yīng)用（二）醫(yī)院信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

隨著系統(tǒng)的大型化、復(fù)雜化，傳統(tǒng)的“主機(jī)/終端”模式或兩層C/S模式已不能滿足人們的要求，于是就產(chǎn)生了新的分布式應(yīng)用系統(tǒng)：三層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。三層C/S模式就是對兩層C/S模式的進(jìn)一步任務(wù)細(xì)分和功能劃分，即在客戶層與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間增加了一層或幾層中間件（mid-ware）或稱為應(yīng)用服務(wù)器，由中間件處理應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，客戶端程序只處理界面的顯示，由中間層與數(shù)據(jù)庫通訊，客戶端因?yàn)椴恍枰c數(shù)據(jù)庫通訊，所以不需要安裝數(shù)據(jù)庫的客戶端程序和數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序，使客戶端程序變得更小、更快，便于客戶端的維護(hù)和升級。第三節(jié)應(yīng)用（二）醫(yī)院信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)隨著系統(tǒng)的大型化、30第三節(jié)應(yīng)用一、醫(yī)院信息系統(tǒng)簡介（三）醫(yī)院信息系統(tǒng)的信息整合、系統(tǒng)集成

在信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下幾方面問題：1．信息的整合2．?dāng)?shù)據(jù)庫性能的優(yōu)化3．信息系統(tǒng)應(yīng)留有外部接口4．信息交換的標(biāo)準(zhǔn)化問題第三節(jié)應(yīng)用一、醫(yī)院信息系統(tǒng)簡介（三）醫(yī)院信息系統(tǒng)的信息整31第三節(jié)應(yīng)用（四）醫(yī)學(xué)信息的標(biāo)準(zhǔn)化

信息標(biāo)準(zhǔn)化定義：

狹義的信息標(biāo)準(zhǔn)化是指信息表達(dá)上的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)質(zhì)上就是在一定范圍內(nèi)人們能共同使用的對某類、某些、某個(gè)客觀抽象的描述與表達(dá)。醫(yī)學(xué)信息的標(biāo)準(zhǔn)化是特指信息標(biāo)準(zhǔn)化在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的具體應(yīng)用。

廣義的信息標(biāo)準(zhǔn)化不僅涉及信息元素的表達(dá)，而且涉及整個(gè)信息處理：包括信息傳遞與通訊、數(shù)據(jù)流程、信息處理的技術(shù)與方法、信息處理設(shè)備等等。

第三節(jié)應(yīng)用（四）醫(yī)學(xué)信息的標(biāo)準(zhǔn)化信息標(biāo)準(zhǔn)化定義：32第三節(jié)應(yīng)用二、全院級PACS的規(guī)劃和建設(shè)

對全院級PACS的理解第三節(jié)應(yīng)用二、全院級PACS的規(guī)劃和建設(shè)對全院級PAC33第三節(jié)應(yīng)用三、HIS與