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