医学图像处理系统pacs建设与应用课件

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1、2019/4/19,中国医科大学计算机中心,1,医学图像处理系统PACS建设与应用,1、PACS系统的分类及特征 2、PACS系统的组成 3、PACS系统的相关标准 4、RIS的作用与功能 5、PACS系统的建设,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,2,第9章 PACS建设与应用,9.1 医学影像系统基础,9.5 PACS系统的建设,9.2 PACS系统的组成,9.3 HIS中RIS的作用与组建,9.4 PACS的相关标准应用,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,3,9.1医学影像系统基础,9.1.1 医学影像系统PACS概述 医学影像系统称为医学影像存储与传输系统 （简称PA

2、CS），是医院信息系统中的一个重要组成 部分，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，主要解决医学影像的采集和数字 化，图像的存储和管理，数字化医学图像高速传输 图像的数字化处理和重现，图像信息与其它信息集 成五个方面的问题。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,4,9.1.1 医学影像系统PACS概述,Communication,System,Picture,Archiving,通讯与传输,计算机系统,数字医学影像,获取与存储,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,5,PACS系统的优势与主要意义在于： 降低了影像资料保存和管理的费用。 节约胶片开支及管理的费用

3、。 利于会诊教学与远程诊断，可以克服时间和地域上的限制，使医护人员能为各类患者提供及时的诊断、治疗。 便于图像传递和交流，实现了信息共享，适合 开展复合影像诊断、多学科会诊。 降低了漏费现象，促进医院管理水平的提高。 提高工作效率。 提高了检查准确性。,9.1.1 医学影像系统PACS概述,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,6,9.1.2 医学影像系统的发展概况,建立PACS的想法是由两个主要因素引起的： 一个是数字化影像设备的产生使得医学影像能够直 接从检查设备中获取；另一个是计算机技术与网络 技术、多媒体数据库、数字图像处理技术的发展。 从PACS的技术发展来看，可分为三个阶段。

4、 1、第一阶段(20世纪80年代中期90年代中期) 这一时期的系统以单机为主，速度慢，功能单一， 基本上没有RIS，PACS不能满足临床的需要。 2、第二阶段(20世纪90年代中期90年代末期) 随着计算机技术、网络技术发展，特别是PC机性能 的大大提高，使PACS用户终端速度和功能加强了。 3、第三阶段(20世纪末现在) DICOM标准被广泛接受，PACS、RIS开始与HIS全面 整合，PACS被用于远程诊断。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,7,9.1.3 PACS系统的分类及特征,PACS系统按规模和应用功能可以分为三类： 1、以影像设备之间的图像通讯和存储为系统建设 目标而

5、构建的PACS。这是一种局限于单一医学影像 部门或影像子专业单元范围内的PACS系统；也称为 微型PACS（Mini PACS）或设备级PACS；目前的 CR/PACS、DR/PACS均属于这一类。 2、以实现影像科室的数字化诊断为建设目标而构 建的PACS。这一层次的PACS系统将一个影像科室内 所有影像设备连接，对其图像做集中存储，实现科 室内影像数字化诊断与不同设备的图像资源及相关 信息的共享。也称为数字化PACS（Digital PACS） 3、为满足以数字化诊断为核心的医院整个影像工 作管理全过程而构建的PACS。称之为Full PACS， 又称为Hospital PACS（全院整体

6、化PACS）。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,8,9.1.4 PACS系统管理结构模式,PACS系统在设计、实施与使用中可根据不同需求 和情况选择不同的管理结构模式。 目前PACS的系统管理结构模式可以分为以下二种： 1集中管理模式：由1个功能强大的中央管理系统 （服务器）及中央影像存储系统服务于所有PACS设 备和影像，提供集中全面的系统运行和管理服务。 2分布式管理模式：PACS由多个相对独立的子系 统组成，将影像数据和其他病人数据分散存储和管 理，每个子系统都具有独立的局部数据存储设备， 通常应具有一个逻辑上的中央管理系统/平台。可 以在控制下，将影像数据预先传送给提出请求

7、的地 方。该模式也可由多个Mini-PACS整合形成。分布 式管理模式有利于减轻网络负荷，但对资源和服务 的管理、利用效率可能不及集中模式高。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,9,9.2 PACS系统的组成,PACS系统包括的主要内容有影像采集、传输存储、 处理、显示以及打印 9.2.1 影像采集系统 （Modalities） 影像采集系统构成了医学数字影像进入PACS的一个 电子入口，医学数字影像源主要包括模-数转换设 备与数字化成像设备两大类。其中模-数转换设备 是指能够将模拟影像转换为数字影像的一类装置或 设备，如胶片数字化仪(Film Digitizer)和视频转 换系统(

8、包括视频捕获卡和配套的软件系统)。 数字化成像设备为可以直接输出数字影像的设备如 CR、DR、CT、MRI、DSA、US、PET等。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,10,9.2.1 影像采集系统,1在影像采集系统中，获取图像的主要方法有： （1）X胶片数字化技术 在放射科检查中的大部分检查结果会保存在X线胶 片上。 （2）直接从检测设备获得数字化图像的技术 由于X线胶片数字化过程时间长、效率低，因此， 需要一种不经过胶片数字化过程的数字操作，直接 从检测设备获得数字化图像。最简单的实现方法是 使用胶片视频扫描系统，直接从监视器获得模拟输 出，然后用帧捕捉方式将其转化为数字图像。

9、（3）计算机断层扫描术 计算机断层扫描术通过计算机重建图像，因此，可 以直接输出数字图像。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,11,9.2.1 影像采集系统,2图像采集应用举例 可以通过高速医学图像采集卡将视频设备的影像 信息采集传输到工作站，采集过程如下： （1）在进入图像采集界面后，首先弹出检查记 录单窗体，如图所示。,图9-4 “检查记录单”的窗体,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,12,9.2.1 影像采集系统,2图像采集应用举例 （2）图像采集的主界面,屏幕最左边的上半部分为 采集操作区，下半部分为显示控制区，屏幕上方从 左至右依次为图像浏览区、缩略图列表和病人信

10、息 操作界面，屏幕中部较大的区域为图像预览监控区。,图9-5 图像采集界面,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,13,9.2.1 影像采集系统,2图像采集应用举例 （3）采集方式 系统允许用户自由选择图像单帧采集或连续采集 两种方式，如图9-6与图9-7。 单帧采集中又分为普通采集和降噪采集,图9-6“单帧图像采集方式”窗口 图9-7“设置连续采集方式”窗口,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,14,9.2.2 影像存储管理系统,1PACS系统常用存储介质 （1）电子存储：是利用电子元件的记忆功能作为存储介质。通常有只读存储器（ROM）和读写存储器（RAM）两种。 （2）磁存储

11、：常见的磁存储设备有磁盘陈列和磁带 （3）光介质存储：光介质存储是利用激光的热效应来记录信息，同时利用低能量激光的反射来读取信息。主要有可一次写入、多次读取的光盘CD-R和多次写入、多次读取的CD-RW。CD-RW具有SCSI接口，兼容性强，稳定性高。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,15,9.2.2 影像存储管理系统,2PACS系统存储方式 存储方式分为短期存储（实时调用）和长期存储 （分时查询）两种。 （1）短期存储单元构成：一般由具有容错结构的磁盘阵列（通常采用RAID-5）与NAS 或SAN技术所构成。 （2）长期存储单元构成：利用具有自动装载和控制能力的大容量库类存储设备

12、（如CD/DVD光盘塔、磁带阵列库等）执行海量存储管理，以便能同时提供医学影像数据长期保存和自动查询/读取的功能。长期存储单元的功能主要是提供医学影像数据永久备份与资源共享的能力。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,16,9.2.3 影像工作站系统 （Image Workstations）,PACS影像工作站系统大致可以分为影像诊断工作 站、影像后处理工作站与影像浏览工作站三类。 1. 影像诊断工作站 影像诊断工作站为诊断提供执行医学影像诊断过 程操作的人机界面和影像软拷贝显示界面，其最 关键性的要求是显示分辨率和工作站配置结构选 择两个问题。 在工作站配置结构的选择上，由于医学影像

13、诊断 的执行和完成过程同时涉及PACS和RIS系统的的 操作，即PACS和RIS系统工作流程在此环节需要 被物理地集成在同一位置。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,17,9.2.3 影像工作站系统,2. 影像后处理工作站 影像后处理工作站可以对医学影像进行后处理操 作，作为影像诊断或科研过程的辅助和支持， 为影像科室医生提供病情诊断辅助工具。 如图9-8与图9-9。,图9-8 影像处理功能示意图,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,18,9.2.3 影像工作站系统,2. 影像后处理工作站,图像编辑功能,图像反白处理,图像分格功能,图像缩放功能,2019/4/19,中国医科大

14、学计算机中心,19,9.2.3 影像工作站系统,2. 影像后处理工作站,组织透镜功能,伪彩色功能,图9-9 影像后处理工作站部分功能演示,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,20,9.2.3 影像工作站系统,3. 影像浏览工作站,图9-10 B/S模式的影像浏览工作站,影像浏览工作站是应用于非诊断过程中，以医学 影像浏览为目的的工作站，例如应用于非医学影像 学检查科室，如外科、手术室等执行医学影像浏览 的工作站，如图9-10。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,21,9.2.4 影像硬拷贝输出系统 （Image Hardcopy Outputing）,图9-11胶片打印功能,

15、影像硬拷贝输出是PACS系统的重要功能之一，由各 种数字医疗设备生成的医学图像，最终要保存在系 统服务器中。但有时为了满足各医院联合会诊或根 据患者要求，需要PACS系统内的影像有一个硬拷贝 输出方式，能够以胶片的形式打印患者的诊断图像,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,22,9.2.5 网络及通讯系统,PACS主要是一个基于局域网的网络体系，只有通过 各种层次的网络才能将PACS中的图像采集、存贮、 显示以及医疗数据的管理等单元连为一体。 PACS系统主要采用客户机/服务器模式组网。一个 完整的PACS系统应具有两个服务器，一个是PACS档 案服务器，另一个是PACS数据库服务器。

16、 为了保证医学图像和医疗数据在传输过程中的稳定 性和可靠性，采用较多的是工作站退出或接入不影 响正常工作的星形网络拓扑结构。 PACS系统使用网络协议标准为TCP/IP与DICOM， DICOM通讯主要是基于TCP/IP通讯基础之上的上层 通讯，由于TCP/IP是一个被广泛应用的跨平台通讯 协议，因而可以很好地解决DICOM应用通讯中的硬 件兼容问题。,2019/4/19,中国医科大学计算机中心,23,9.2.6 PACS与其他系统的信息交换技术,建立PACS系统的目的是为医生提供医疗、教学和 科研所需要的信息。因此，将PACS与医院其他信 息系统结合并进行信息 交换是很重要的。 近年来，随着医疗数据交换标准HL7（Health Level Seven）和DICOM的制定和推广，大大地促进 了医疗信息系统间的集成。HL7标准规定了进行系 统之间交换的医疗信息字符数据格式。DICOM标准 则从面向对象的观点出发，规定了医学图像及其相 关信息的交换方法和交换格式，可以实现各种医学 图像设备、图像归档和通讯系统以及其他信息系统 之间的图像及相关数据