PACS医学影像信息系统

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1、1概述 随着数字化信息时代的来临，诊断成像设备中各种先进计算机技术和数字化图像 技术的应用为医学影像信息系统的发展奠定了基础。历经逾百年发展，医学影像 成像技术也从最初的X射线成像发展到现在的各种数字成像技术。什么是医学影像信息系统医学影像信息系统简称 PACS(Picture Archiving and Communication Systems)， 与临床信息系统(Clinical Information System, CIS)、放射学信息系统 (Radiology Information System, RIS)、医院信息系统(Hospital Information System,

2、HIS)、实验室信息系统(Laboratory Information System, LIS)同属 医院信息系统。医学影像信息系统狭义上是指基于医学影像存储与通信系统，从技术上解决图像 处理技术的管理系统；临床信息系统是指支持医院医护人员的临床活动，收集和 处理病人的临床医疗信息的信息管理系统；放射学信息系统是指以放射科的登记、 分诊、影像诊断报告以及放射科的各项信息查询、统计等基于流程管理的信息系 统；医院信息系统是指覆盖医院所有业务和业务全过程的信息管理系统;实验室 信息系统是一类用来处理实验室过程信息的信息系统。在现代医疗行业，医学影像信息系统是指包含了包括了 RIS，以DIC0M3.

3、0国际 标准设计，以高性能服务器、网络及存储设备构成硬件支持平台,以大型关系型 数据库作为数据和图像的存储管理工具,以医疗影像的采集、传输、存储和诊断 为核心，是集影像采集传输与存储管理、影像诊断查询与报告管理、综合信息管 理等综合应用于一体的综合应用系统，主要的任务就是把医院影像科日常产生的 各种医学影像(包括核磁、CT、DR、超声、各种X光机等设备产生的图像)通过 DICOM3.0国际标准接口(中国市场大多为模拟，DICOM,网络等接口)以数字化 的方式海量保存起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用，同时 增加一些辅助诊断管理功能。对医学影像信息系统应用的需求随着现代医学的发展

4、，医疗机构的诊疗工作越来越多依赖医学影像的检查(X线、 CT、MR、超声、窥镜、血管造影等)。传统的医学影像管理方法(胶片、图片、 资料)诸此大量日积月累、年复一年存储保管，堆积如山，给查找和调阅带来诸 多困难，丢失影片和资料时有发生。已无法适应现代医院中对如此大量和大范围 医学影像的管理要求。采用数字化影像管理方法来解决这些问题已经得到公认。 随着计算机和通讯技术发展,为数字化影像和传输奠定基础。目前国内众多医院 已完成医院信息化管理，其影像设备逐渐更新为数字化，已具备了联网和实施影 像信息系统的基本条件，实现彻底无胶片放射科和数字化医院，已经成为现代化 医疗不可阻挡的潮流。2PACS系统软

5、件的优点1）减少物料成本：引入PACS系统后，图像均采用数字化存储，节省了大量的介 质（纸张，胶片等）。2）减少管理成本：数字化存储带来的另外一个好处就是不失真，同时占地小， 节省了大量的介质管理费用。3）提高工作效率：数字化使得在任何有网络的地方调阅影像成为可能，比如借 片和调阅病人以往病历等。原来需要很长周期和大量人力参与的事情现只需轻松 点击即可实现，大大提咼了医生的工作效率。医生工作效率的提咼就意味着每天 能接待的病人数增加，给医院带来效益。4）提高医院的医疗水平：通过数字化，可以大大简化医生的工作流程，把更多 的时间和精力放在诊断上，有助于提高医院的诊断水平。同时各种图像处理技术 的

6、引进使得以往难以察觉的病变变得清晰可见。方便的以往病历的调阅还使得医 生能够参考借鉴以前的经验作出更准确的诊断。数字化存储还使得远程医疗成为 可能。5）为医院提供资源积累：对于一个医院而言，典型的病历图像和报告是非常宝 贵的资源，而无失真的数字化存储和在专家系统下做出的规范的报告是医院的宝 贵的技术积累。6）充分利用本院资源和其他医院资源：通过远程医疗，可以促进医院之间的技 术交流，同时互补互惠互利，促进双方发展。3PACS系统软件发展趋势起源医学影像信息系统最初是从处理放射科的数字图像发展起来的。医学影像信息系 统的前身是医学影像存档与通信系统（PACS, Picture Archiving

7、 & Communication System），最先推动PACS发展的动力来自于传统的相机厂家。 这是因为当数字化浪潮到来的时候，他们首先就意识到这对他们的产品是一个不 可逆转的巨大的冲击。他们对各个厂家的设备连接能力有着最为清楚的了解； 但作为传统的机械制造商，他们的计算机技术不够充足，对图像设备及图像处理 也不够了解。最初，许多设备制造商对开放的网络连接时有很大的抵触情绪。因为他们认为这 是意义不大，并且对他们的利益有冲突，更深层的原因在于他们没有意识到，已 经落在了信息技术发展的后面;更不了解，信息技术会给医疗影像行业带来什么。 随着计算机软硬件技术、多媒体技术和通信技术的高速发展以及

8、医学发展需求的 不断增长，PACS标准化进程不断推进，尤其是ACR-NEMA（American College of Radiology & Natio nal Elec trical Manufac tu res Associa tion，美国放射 学会和美国电器制造商学会）DICOM（digi tal imaging and communica tions 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。PACS所包含的内容和能力已超越这一名词原来的含义，

9、现在一般提到的PACS普遍是指包含了放射科信息系统(RIS，Radiology Information System)和医学影像存档与通信系统(PACS， Picture Archiving & Communication System)的医学影像信息系统。现状PACS医学影像信息系统的技术发展主要体现在下列几方面：1、内部存储格式标准化为DICOM3.O目前几乎所有欧美先进PACS厂家都用正式DIC0M3.0文件格式来储存图像。设计 旧一点的PACS还用ACR-NEMA2.0或SPI，只有很老的PACS才用到厂家自己定义 的格式。用DICOM3.0格式有许多好处，其中一条是今后要更换PACS

10、时不必找旧 PACS厂家来转换数据。更重要的是用DICOM3.0文件格式可以随时加影像模式、 加减和更改图像文件的内容。而传统的固定字段长度图像格式要添些东西就要全 盘改动。2、采纳标准压缩算法来压缩图像文件。新一代的PACS大多采用DICOM支持的标准压缩算法，如JPEG、JPEGLossless、 JPEG2000、JPEG-LS和Deflate等。厂家用自定义算法来压缩图像的现象越来越 少。3、三级储存模式(在线、近线和离线)转变成两级(在线和备份)目前欧美先进PACS厂家都在推行在线和备份两级储存。备份只是为了防意外， 如火灾、地震等。在线用的是硬盘，用RAID(冗余存储磁盘阵列)加N

11、AS(NetworkAttachedStorage)或 SAN(StorageAreaNetwork)。而前几年 PACS 界 最常见的是用三级图像储存模式：在线(online)、近线(nearTine)和离线 (off-line)。新的图像在线存在硬盘上、老一点的图像近线存在网路服务机里、 再老一点的图像离线存在MOD或磁带里。4、智能化医学影像平台智能影像IT平台是医院信息系统的主要发展方向。能否最快获得全部诊断信息 是评价影像工作站优劣的唯一标准。syngo .via是全球首个“会思考”的影像 工作平台，它改变了传统的影像后处理理念，摒弃以软件为导向的传统CT工作 站工作方式，开启以解剖

12、或疾病诊断为导向的全新工作视角，突破性的成为直接 服务疾病诊断的影像工作平台。让医生从繁琐的影像后处理中解脱出来，专注于 医学诊断。西门子syngo.via影像IT平台具有图像预处理功能，影像处理与扫描序列无缝 链接，自动进行，无需任何人工干预；它有以疾病为导向的工作流程，自动进入 按照疾病或解剖部位定制的工作模块；为每位医生量身定制其所需的诊断工作模 块，任意顺序集成相关影像处理软件；带有诊断书签功能，能自动记录医生的每 次病变测量、病变标记，方便跨科室医生间的交流和上级医生复核报告。由于我国开发和引进PACS系统较晚，目前已经建立并有效运行的PACS系统并不 多见（特别是内陆省市）。究其原

13、因主要是标准化程度低、兼容性差，一般为封 闭式的专用系统，既不经济、价格也昂贵，配置的硬件不够合理，对工作量大的 医院缺乏强大的存储子系统，无法支持数据量巨大的常规放射影像，因此不能真 正实现“无片化”管理。多数PACS系统也没有其有效的工作流程和自动化管理 功能，也不能向临床诊断提供所需的全部，表现在在线信息少，响应速度慢。对 网络安全、保密和符合法律要求方面还不可靠。现有的PACS系统设计大多数没 有考虑技术发展和扩展需要的可能，难于与现有的HIS/RIS整合为一个系统。趋势各国的PACS系统研究和发展各具特点：美国PACS系统的研究和开发是在政府和 厂商的资助下来进行的；欧洲的PACS系

14、统由跨国财团、国家或地区的基金来支 持，研究小组倾向于与某个主要厂商合作，着重于PACS建模和仿真及图像处理 部件的研究；日本将PACS系统研究和开发列为国家计划，由厂商和大学医院来 共同完成，厂商负责PACS系统集成和医院安装，医院负责系统临床评测，而且 系统技术指标固定，没给医院研究人员留有多少修改的空间；韩国的PACS系统 是在大型私营企业资助下所完成的。PACS在国内发展方向重点在：应严格遵守国际技术标准的系统设计和完全开放 式的体系结构，基于IHE、DIC0M3.0和HL-7 （医疗保健）等国际标准；浏览器/ 服务器结构，应具有良好的兼容性；基于Internet/Intranet技术

15、的网络结构， 需支持局域网（LAN）、广域网（WAN），可远程会诊；采用TB级甚至PB级存储 子系统，提高响应能力；提供容错、纠错能力及更好的数据安全性和灾难恢复能 力,有高性能数据压缩技术;系统界面友好，有强大的中文支持能力，易学易用； 有语音、图像和数据的传输等多种技术的无缝整合；有完整的系统解决方案，系 统利于维护和技术支持。4标准化进程上世纪，伴随着科技的发展，医疗水平不断提高，各种新的医疗影像设备不断涌 现。50年代超声技术运用于医学领域；70年代CT和80年代MRI先后应用于临 床。此后基本上每隔两三年就有新种类的医疗影像设备被发明。越来越多的医疗 影像设备一方面提高了诊断的准确程

16、度，另一方面带来了新的问题。那就是如何 管理这些医疗影像设备产生的数据，为了在一定范围内获得医疗影像设备产生的 数据，保证不同厂家的影像设备的数据能够互连。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（ACR-NEMA数字成像及通信标 准委员会），研究如何制定一套统一的通讯标准来保证不同厂家的影像设备能够 信息互连。经协商一致后，制定出了一套数字化医学影像的格式标准，即ACR-NEMA 1.0标准，随后在1988年完成了 ACR-NEMA 2.0, 1993年发布3.0版 本正式命名为 DICOM3.0（Digital Imaging and Communications in Medicine : 医疗数字成像和通信）。但是由于各种原因，此标准直到1997年才慢慢被各医疗 影像设备厂商接受。此后标准每年都有大变动，涉及到医学影像的每一个角落， 特别是最近刚加入标准的SR（结构化报告