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PACS系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

2011-01-29 01:44仇建云桂朝偉唐曉薇
中國醫(yī)學(xué)裝備 2011年9期
關(guān)鍵詞:工作站信息系統(tǒng)控制器

仇建云 桂朝偉 唐曉薇 姜 山

當(dāng)前,很多醫(yī)院由于資金的困擾及儀器的設(shè)備水平限制,都沒有考慮圖像設(shè)備的儲(chǔ)存和傳輸功能。隨著醫(yī)療行業(yè)信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn), 將會(huì)有越來越多的醫(yī)院采用PACS系統(tǒng),未來幾年,PACS也許會(huì)成為評(píng)價(jià)現(xiàn)代化醫(yī)院的必備標(biāo)準(zhǔn)之一。

1 PACS產(chǎn)生及發(fā)展

1982年,柏林技術(shù)大學(xué)的 Heinz U.Lemke教授首次提出了數(shù)字放射系統(tǒng)(digital radiology system,DRS)的概念,并討論了數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的傳輸和顯示問題。

在我國,為了提高醫(yī)院的現(xiàn)代化管理水平和工作效率,各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)醫(yī)療信息系統(tǒng) (health care information system,HIS)給予了極大地關(guān)注和支持,許多醫(yī)院已經(jīng)建立了不同規(guī)模的醫(yī)療信息系統(tǒng)。我國的醫(yī)療信息系統(tǒng)多數(shù)屬于HIS的范疇,主要針對(duì)醫(yī)院人員和財(cái)務(wù)管理,而同樣是數(shù)字化醫(yī)院環(huán)境重要組成部分的PACS卻發(fā)展相對(duì)遲緩。

目前,PACS應(yīng)用逐步從數(shù)字化醫(yī)院邁向開發(fā)區(qū)域化、全局性的PACS系統(tǒng),以適應(yīng)快速發(fā)展的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷服務(wù),實(shí)時(shí)、快速地調(diào)用醫(yī)學(xué)圖像,為各種醫(yī)療活動(dòng)提供服務(wù),已成為醫(yī)院衛(wèi)生保健一體化流程中的一個(gè)重要組成部分。PACS作為醫(yī)院局域網(wǎng)上運(yùn)行的系統(tǒng)之一,它還應(yīng)該與其它信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和融合,如與醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、放射信息系統(tǒng)(RIS)和臨檢信息系統(tǒng)(LIS)等的信息交換和融合。

2 PACS的基本構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)

PACS是指包括醫(yī)學(xué)圖像采集、存儲(chǔ)、傳輸和顯示等過程的全數(shù)字化系統(tǒng)。主要是指將醫(yī)院內(nèi)的各類 X射線、CT、MRI以及超聲等醫(yī)學(xué)圖像數(shù)字化以后,輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分類處理,并通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,使醫(yī)院內(nèi)各個(gè)科室和部門能夠進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像信息的共享,或通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù),使醫(yī)學(xué)圖像信息得到最大限度的利用。

依據(jù)需要解決問題的不同,目前存在著各種各樣PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案,但它們的基本構(gòu)成是一致的。為了更清楚地了解PACS的構(gòu)成和應(yīng)用功能,下面分別從系統(tǒng)控制功能與軟件功能兩個(gè)角度介紹其組成結(jié)構(gòu),并對(duì)實(shí)現(xiàn)PACS的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1 PACS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PACS系統(tǒng)從控制功能角度看,分為數(shù)字圖像獲取系統(tǒng)、PACS控制器和圖像顯示系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PACS系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2.1.1 圖像獲取系統(tǒng)

圖像獲取系統(tǒng)包括成像設(shè)備和圖像獲取接口兩部分。PACS的成像設(shè)備包括醫(yī)院內(nèi)所有用于診療的成像設(shè)備,如:X射線、CR、DR、CT、MRI、超聲設(shè)備、放射熒光檢查(radiofluoroscopic) 等,其模式如圖2所示。

圖2 圖像獲取轉(zhuǎn)換模式圖

如圖2所示,常規(guī)X射線通過影像增強(qiáng)器、DR或CR系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)換,使PACS應(yīng)用系統(tǒng)和成像設(shè)備間進(jìn)行快速通信,圖像獲取接口與成像設(shè)備進(jìn)行通信,獲得圖像數(shù)據(jù),進(jìn)行預(yù)處理和信息格式的轉(zhuǎn)換(如轉(zhuǎn)換成ACR/NEMA格式、DICOM3.0格式),將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給PACS控制器,圖像獲取接口的功能由計(jì)算機(jī)控制完成。

2.1.2 PACS控制器

PACS控制器由數(shù)據(jù)流控制器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和圖像存檔系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)流控制器對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化管理;數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為已經(jīng)存檔的文本文件與圖像文件建立索引,提供查詢服務(wù),還可以通過HL-7接口與HIS和RIS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;存檔系統(tǒng)是PACS的核心,也是所有PACS實(shí)現(xiàn)中需要考慮的關(guān)鍵因素。存檔系統(tǒng)針對(duì)具體的存檔策略,可使用多種存儲(chǔ)介質(zhì),如磁盤(RAID)、磁光盤(MO)、光盤(WORM)等。

PACS控制器的功能包括:從圖像獲取接口得到圖像,提取其中的文本信息;更新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫;存檔圖像文件;對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制;使數(shù)據(jù)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間發(fā)往要求的顯示系統(tǒng);自動(dòng)從存檔系統(tǒng)中獲取對(duì)照信息;執(zhí)行從顯示工作站或其他控制器發(fā)出的文檔讀寫操作。

這位號(hào)稱娛樂圈大姐大的王京花,在為范冰冰接的眾多戲中,就包括馮小剛執(zhí)導(dǎo)的賀歲電影《手機(jī)》。范冰冰也因?yàn)轱椦菖鹘俏湓?,獲得第27屆大眾電影百花獎(jiǎng)最佳女主角獎(jiǎng)。

2.1.3 圖像顯示系統(tǒng)

圖像顯示系統(tǒng)包括顯示預(yù)處理器、顯示工作站緩存以及顯示工作站。顯示預(yù)處理器依照顯示工作站的特性參數(shù),將從PACS控制器獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,或者根據(jù)操作者的指令,進(jìn)行各種圖像處理和特征參數(shù)計(jì)算,將處理結(jié)果通過顯示系統(tǒng)顯示,顯示工作站緩存用于存儲(chǔ)近期的圖像數(shù)據(jù),包括預(yù)處理前后的圖像數(shù)據(jù);顯示工作站是顯示系統(tǒng)的核心,有時(shí)顯示系統(tǒng)只由顯示工作站構(gòu)成,顯示工作站是通向PACS環(huán)境的窗口。顯示工作站應(yīng)能充分利用PACS的資源并處理,同時(shí)提供良好的用戶操作界面。

圖像顯示系統(tǒng)還包含多種軟件包,如通信組件、數(shù)據(jù)庫、顯示組件、資源管理組件及圖像處理組件等。圖像顯示系統(tǒng)的功能包括:從PACS控制器獲取信息;提供PACS數(shù)據(jù)庫查詢接口;數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果顯示;圖像組織;圖像增強(qiáng)處理;圖像測(cè)量和標(biāo)注;文檔編輯和報(bào)告生成。

3 PACS的軟件結(jié)構(gòu)

軟件系統(tǒng)由圖像服務(wù)器、熱備份服務(wù)器、醫(yī)院HIS服務(wù)器及若干個(gè)醫(yī)學(xué)圖像采集點(diǎn)、醫(yī)生工作站組成,經(jīng)過中心集線器構(gòu)成醫(yī)院內(nèi)部局域網(wǎng)。通過和Internet的專用接口可以實(shí)現(xiàn)圖像的遠(yuǎn)程傳輸。PACS中的數(shù)據(jù)分為圖像的輔助信息(文本文件)和數(shù)據(jù)(圖像文件)兩部分。前者包括病人基本描述信息、醫(yī)生信息、診斷分析等文本信息;后者是指所有類型的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。圖像處理在PACS中起重要作用,整個(gè)系統(tǒng)以無損壓縮為基礎(chǔ),圖像采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后,通過專用的傳輸軟件上傳到圖像服務(wù)器中。圖像管理軟件負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)的存檔、檢索、備份和恢復(fù)。各醫(yī)生工作站通過授予的權(quán)限,可檢索相應(yīng)的圖像。圖像在本地解壓后,通過處理軟件和高精度顯示軟件就可進(jìn)行分析和處理了。由于采用無損壓縮技術(shù),可以大大降低系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間,還可以提高圖像的傳輸效率。

PACS是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)通信的開放式的系統(tǒng),它涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中眾多制造商的各種數(shù)字圖像設(shè)備,為了圖像信息的共享和交互,必須制定和遵循圖像通信接口和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的標(biāo)準(zhǔn)。

DICOM(Digital Image and Communication inMedicine,醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通訊標(biāo)準(zhǔn))是由美國放射大學(xué)(ACR)和國際電子產(chǎn)品制造商聯(lián)合會(huì)(NEMA)共同研究推出的一種不同電子設(shè)備之間傳輸醫(yī)學(xué)影像和信息的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著DICOM標(biāo)準(zhǔn)被眾多醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)商所接受,并在醫(yī)療儀器中得到普遍應(yīng)用,從而促進(jìn)了PACS系統(tǒng)的發(fā)展。

醫(yī)學(xué)影像數(shù)字化及其計(jì)算機(jī)處理,為逐步或完全取代膠片,建立無膠片醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。PACS的未來將是區(qū)域PACS的形成:組建本地區(qū)、跨地區(qū)廣域網(wǎng)的PACS網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)全社會(huì)醫(yī)學(xué)影像的網(wǎng)絡(luò)化。

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