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1、在国内环境中应用PACS系统的经验教训1.PACS系统简介PACS系统是PictureArchivingandCommunicationSystems的缩写，意为影像归档和通信系统，其组成主要有计算机、网络设备、存储器及图像处理工作站，它是应用在医院影像科室的系统，主要的任务就是把日常产生的各种医学影像通过各种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。2PACS系统通讯标准DlCOM30(DigitaiImagingandCommunicationsinMedicine)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
2、生产厂商自己确定的专有格式，这使得不同设备生产厂商生产的机器之间无法实现通讯，没有一个行业标准。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ACRNEMA1.O标准，随后在1988年完成了ACRNEMA2.0。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-NEMA2.0标准的基础上，增加了通讯方面的规范，同时按照影象学
3、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，现在所有的PACS系统都是按DlCoM3.0这个标准来设计，使得不同厂家的设备之间通讯的实现变成可能。3. PACS系统的发展过程PACS系统的概念出现在八十年代初，第一是由于当时数字化影像设备的发展使得例如核磁等设备的成像可以从设备中直接提取，第二是由于当时计算机技术的发展，使得大容量的数字信息的存储、通讯和显示得以实现。在八十年代初期,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
4、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，到九十年代初期已经陆续建立起一些实用的PACS。到二十一世纪PACS系统在医院的使用中已经非常广泛。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。PACS分为MiniPACS、放射科PACS和FU1.1.PACS。PACS的开发和利用将会实现全社会医学影像的网络化。如图1可知PACS系统的应用领域已经不在单一局限于放射学信息系统，它的发展已
5、经在多个领域。PACS某统在各竽科年速所占比例图1PACS系统在各主要领域中所占比例图注：1.放射学信息系统3 .医学信息系统5 .计算机通信网络7 .软件9放射科3.1PACS系统功能模块2.图像处理，信息辅助4.诊断显示6.自动数据处理8.参考标准10.医院PACS系统的最终目的是使用信息技术对医院传统的影像工作进行改造，方便对大量影像信息的管理，提高影像质量与病人拍片诊断的速度，并节约成本创造效益，所以在实际情况中PACS的功能选择以及实施策略必须以医院的业务状况作为标准。另外，作为一项被广泛认同的工业化标准，DlCOM以计算机网络工业化标准为基础，极大地提高了医学设备之间数字影像数据的
6、传输效率，故严格遵循DICOM标准进行PACS系统开发勿庸置疑。PACS系统功能模块如图2所示。图2PACS系统功能模块(I)DleOM文件编解码器模块。DlCOM标准建议将各种医学图像用一种标准格式DCM文件的形式封装，该模块的作用就是正确处理各种类型DICOM数据的格式转换。这个模块可以应用于DICOM网关的编码、控制器和阅片工作站的文件解析、图像显示等部分，而且该模块的技术和底层函数还可以为DICoM通信的数据集编解码器所利用。(2)数据通信模块。该模块实现DICoM的确认、存储、查询、检索类等服务。这些服务频繁使用在DICOM网关和成像设备、DlCoM网关和控制器、控制器和阅片工作站、
7、阅片工作站之间、控制器和Web网关之间的通信，构成了PACS网络的主要服务。这个模块中的DICoM通信类库可以被DlCOM其它网络服务的开发所利用，以减少重复开发。(3)打印管理模块。这个模块可以使用数据通信模块开发的通信类库实现底层服务。因此，主要工作不是在网络底层功能的实现，而是研究打印管理模块的具体工作情况，整个开发过程分为两部分。首先按DICOM推荐的工作流程，完成基本打印工作流程，然后分析各种打印机的工作差别，完成兼容性开发。(4)数据库模块。采用Oraele数据库进行开发，将数据库按照DlCOM信息模型的定义，建立以表格为基础的关系数据库，数据主要包括病人信息、病人的检查信息、图像
8、信息等。(5)图像处理模块。分为基本处理和高级处理。基本处理使用一般的图像处理知识来实现，这其中放大处理比较了各种插值算法的效果而采用。高级处理做好接口，直接调用现有的三维重建、虚拟内窥各种现有模块。4. PACS系统的应用4.1 PACS系统对于传统医院系统的优势(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在只需轻
9、松点击即可实现，大大提高了医生的工作效率。医生工作效率的提高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，以数字的形式对各类图像及报告进行存档、传输和处理，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。(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
10、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。4.2PACS系统在超声影像学上的应用超声影像学的临床教学过去主要是依赖对超声检查的实时观察，没有图像资料和比较详细的病历资料，由于PACS系统的大量使用，使得这个问题得到很大的改观。PACS系统及图像存储与传输系统，是收集医院的数字医疗设备如CT、MR、US、DSA,CR等所产生的数字化医学图像信息的采集、存储、管理、诊断、信息处理的综合应用系统，它能为医生和患者提供很高质量的影像资料，医生只需要凭患者的某一个信息就可以找到患者的相关资料，极大地简化了查找病例的时间。此外，PACS系统还与RlS(放射信息系统)、
11、HIS(医院信息系统)进行连接为临床教学获取患者其他的检查信息和临床资料的获取提供很便利的条件，同时又可以解决患者信息的丢失问题，为医院保存患者信息也提供了很便利的条件。另外PACS系统在医学影像学的教学中也有很大的应用，PACS系统在信息存储、传播、查询、显示、控制方面有较大优势，PACS系统可以向学生展现现代医学技术，激发学生对影像的兴趣。利用PACS系统存储、查询便利的特点，所有教学都采用多媒体形式,PACS系统中存储的数据库中，积累了很多不同种类的影像资料,可以根据需求向学生展示。向学生展示不同种类的影像，高质量的图片可以不同程度的放大，可以按需放大图像而不降低清晰度，使得教学案例的病
12、灶细微结构或微小病变得以清晰显示；PACS系统显示模式包括纯文字图文并茂、纯图像显示。提高对病灶的变化，对没有经验的人，掌握对病灶的辨别、诊断能力，便于对医学知识的理解和掌握。利用PACS系统教学，不仅便利提供高效高品质地备课讲解，而且学生通过实际操作，可对每一种疾病的影像进行动态观察，提高了对医学影像学的兴趣,使学生对所学理论知识的理解更为深刻、直接、全面。因此PACS系统是医学影像教学非常有效的教学工具，有利于学生对所学理论知识进行综合掌握，也有利于提高医院的医疗教学水平。但是由于我国各地医疗发展并不均衡，能够拥有PACS系统进行影像诊断的医院目前并不多，普及PACS系统上需要一定的时间。
13、所以，我们的医学教学还应实事求是地考虑我国国情，考虑各地经济和医疗体系发展的不均衡性,将PACS系统与传统的影像读片(胶片)教学训练结合。4 .3基于B/S模式的PACS系统PACS系统近年来在我国的发展迅速,但其体系结构大多数是客户机/服务器(Client/Server,C/S)模式。在网络环境中,C/S模式构建的系统是松散耦合结构，通过消息专递机制进行对话，客户端向服务器发出服务请求，服务器接收并进行处理后将结果返回客户端。在C/S模式中客户端软件既要完成用户交互和数据表示,又要处理应用逻辑及与数据库系统的交互，从而造成了系统的可伸缩性差，对数据的管理不够灵活,而且系统升级、安装维护困难，
14、费用高。然而体系结构为浏览器/服务器(Brower/Server,B/S)模式的PACS,它是随着网络技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WwW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现，形成所谓三层结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。B/S的各个模块如下图3所示图3B/S的各个模块4.4HIS.RIS与PACS系统在医院管理系统的应用在我国HIS(hospitalinformationsystem)、RIS(radiolog
15、yinformationSyStem）和PACS系统的建设还处于起步阶段，它们是医院信息化、网络化的必然趋势，给医院、医疗、教学和科研带来了很大的帮助，同时也是也是医院数字化和网络化必不可少的部分，HlS涵盖了医院管理的各个方面，包括门诊系统、住院系统、成本核算系统、药品处理系统等等不同功能的模块；RlS解决了病历档案的大容量存储问题，可以有效地进行信息处理，简化流程，能够准确得对影像资料进行保存和快速准备查询。5 .总结与讨论PACS影像数据流模型及其管理模式，对不同的用户的要求也是不一样，每个医院都可以定制相应的系统，设计的理念也有所差异，所产生效果也不同，但是对数据流的控制是确保PACS
16、稳定运行的关键所在。如果系统的网络速度跟不上会导致采集和存储同时操作数据过程中经常发生严重的网络阻塞，导致网络通讯的终止，由于医学影像数据流量大对系统响应率要求比较高，所以设计PACS系统时必须考虑这一点。如果采取所数据流采用采集与存储分开操作的方法，网络阻塞和通讯中断可以解决。中小型医院在建立PACS系统时要从实际出发，要分步实施，因为建立一个完整稳定的PACS系统医院要投入大量人力、物力以及建成后维护，尤其是在经济欠发达地区的医院单就购置高性能的材料如高配置的服务器，千兆交换机、光缆上就要花费上百万元，所以遇到问题要逐步解决，尽可能在不增加经费的条件下逐步完善PACS系统。综上所述，PACS系统像数据流的管理和控制模式，可根据用户特定的应用环境和要求，来确定切合实际的运行和管理模式，以提高PACS系统的稳定性，提高影像科乃至全院的工作效率。随着计
