医学图像的存储与传输系统

9.4　医学图像的存储与传输系统

9.4.1　系统概念

1）PACS的概念

PACS是picture archiving and communication system的缩写，即医学影像存储与传输系统。

PACS系统的使用不但为医院达到无胶片化环境提供了解决的方案，而且为今后进一步实现远程医疗、远程教学、远程学术交流和计算机辅助的医学影像诊断提供了支撑环境。PACS也是医院迈向数字化信息时代的重要标志之一，是医疗信息资源达到充分共享的关键，对医院信息化建设起着重要的作用。

2）PACS的设计原则

（1）实用性、安全性。PACS的建设要强调紧密结合实际，不仅要满足目前的需要，更重要的是要考虑未来发展的需要，坚持整体规划、循序渐进、不断完善的建设原则。PACS要强调安全性及可靠性，选择合理的网络结构、数据库和数据备份方案，建立完善的使用权限管理机制。

（2）高效性。系统应方便用户的使用，在实现全面的图像处理功能的前提下，以提供高效的传输及快捷的诊断报告为技术性能指标，使医生不用等待即可观看图像进行诊断。

（3）先进性、可扩展性、方便性。系统的设计必须考虑未来技术的发展趋势，考虑医院的发展规模，考虑长期应用的需求方向。因此，系统的设计必须做到适度超前，易于扩展，要尽可能利用成熟的先进思想技术。系统需要着重考虑图像的调阅速度以及RIS使用的方便性。系统的设计要坚持方便、易用，以满足各个层次、各种类型的使用者的需要。

（4）可操作性。系统的设计必须保证未来的运行是可操作的，即保证运行的系统符合实际需求。

（5）高在线量。系统应考虑国内医院的现状（资金少、病人多、在线量高等），提供高性价比的在线存储方式（3—5年），在保障系统安全的同时，使尽可能多的数据在线。（6）必须符合有关法律、法规、规章制度的要求。符合DICOM 3.0、HL 7等标准。3）PACS的类型

按照目前国际上流行的划分方法，PACS可以按规模和应用功能分为三类:

（1）小型PACS（mini－PACS）。局限于单一医学影像部门或影像亚专业单元范围内，在医学影像学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和软拷贝显示功能。

（2）数字化PACS（digital PACS）。包括常规X线影像以外的所有数字影像设备（如CT、MRI、DSA等），常规X线影像可经胶片数字化仪进入PACS。具备独立的影像存储及管理亚系统和必要的软、硬拷贝输出设备。

（3）全规模PACS（full－service PACS）。涵盖全放射科或医学影像学科范围，包括所有医学成像设备，有独立的影像存储及管理亚系统，足够量的软拷贝显示和硬拷贝输出设备，以及临床影像浏览、会诊系统和远程放射学服务。采用模块化结构、开放性架构与医院信息系统/放射信息系统（HIS/RIS）整合良好。

9.4.2　系统结构和功能

1）PACS的主要功能

（1）采集医学图像。通过网络与医疗器械通信，获得数字化医学图像。

（2）存储医学图像。将采集的数字化医学图像有序地组织起来，存储到持久介质（如硬盘、光盘、磁带等）上。

（3）检索医学图像。通过某些特定信息（如患者姓名、医院ID等）检索到患者某次检查所产生的医学图像。

（4）再现医学图像。医学图像有特定的格式，除了包含图像本身像素的信息外，并且有许多与图像相关的信息，需要进行转换后再现在特定的显示设备上，供临床诊断使用。

（5）图像后处理。可以对单幅或者多幅平面图像进行后处理，包括测量、标注、变换、3D重建等。

2）PACS的拓扑结构

PACS的拓扑结构如图9－11:

图9－11　医学图像信息系统结构图

3）PACS的软件系统

软件系统结构设计如图9－12，各个子系统功能分述如下:

图9－12　医学图像信息软件结构设计图

（1）图像采集子系统。图像采集子系统是PACS的“根”，是系统能够正常运行的基本点。只有采集到图像后，才能进行后续的显示、处理等工作。采集的图像质量决定了系统是否可用以及是否具有实际意义。

根据国内现状，图像采集子系统支持以下四种医学图像采集方式，如图9－13所示。

图9－13　医学图像采集系统

①直接DICOM采集。DICOM是目前国际上流行的医学影像统一接口，它详细描述了医学影像的存储格式，及网络间影像传输的协议和消息的格式，使医学影像设备的制造厂商和用户可以在标准网络上实现设备互联，简化了各种类型的医学影像系统的开发和应用。目前，大部分知名的医学影像设备制造厂商都采用DICOM作为其通信互联的标准，在欧洲的一些国家，已有法律规定新售出的影像设备都必须配有DICOM接口，可以相信，未来的医学影像设备都将遵循DICOM标准。

DICOM服务器是实现了DICOM标准服务类软件或硬件，凡是符合该标准的医疗影像设备所产生的图像可以直接通过网络发送到该服务器，并由该服务器转储到数据库中。

②间接DICOM采集。有些较老的影像设备虽然具有数字接口，但其格式并不符合DICOM标准，PACS的图像采集子系统中实现了DICOM网关，负责将这些设备产生的图像转换为DICOM标准格式，并作为虚拟DICOM生产者将转换后的数据发送给DICOM服务器处理。

③视频采集。目前国内医院中还有一些很老的设备只能产生模拟视频输出，针对这种设备，我们通过使用视频采集卡来采集其模拟信号，并转换为数字信号，然后传送给DICOM网关进行进一步的转换处理。

④胶片扫描。在使用PACS之前，医院已经积累了大量的胶片，为保证数据的完整性。因此我们可以通过专用胶片扫描仪将这些胶片扫描转换为数字化影像，然后交给DICOM网关做进一步的处理。

（2）图像处理子系统。图像处理子系统是PACS的核心，它负责显示患者的各种影像，供医生进行观察和诊断，同时它还要具有一定的图像处理能力，为医生对病情诊断提供丰富灵活全面的辅助手段。

图像处理子系统能够分别显示彩色/黑白、静态/动态和单帧/多帧图像；支持多种分格模式，可以对任意格中图像进行单独处理。图像处理子系统支持以下图像处理功能:图像缩放、图像变换及滤波、图像分析、开窗、漫游、剪影、区域处理、边缘增强、细化与检测、着色等。图像处理子系统支持对图像进行测量，包括对图像中距离、角度、区域面积、区域均值、区域方差的计算以及对图像灰度值的波形分析。

（3）RIS子系统。RIS子系统实现了影像科室的工作流数字化工作。RIS子系统实现了患者预约、患者登记、信息查询、统计报表等功能，能够完整地跟踪患者在影像科室的行动。此外，RIS子系统还具有模板管理、报告书写、报告查阅和报告审批功能，通过丰富的报告模板和强大的模板管理功能，能够帮助医生快捷、准确地书写诊断报告，并完成报告在科室间的流转，大大节省了时间，提高了效率。