第八章医学图像存档与通信系统PACS

《第八章医学图像存档与通信系统PACS》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章医学图像存档与通信系统PACS（50页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第八章第八章 医学图像存档与通信系统医学图像存档与通信系统（PACSPACS）主讲：刘利军主讲：刘利军E-mail:CloneIQE-mail:CloneIQ生物医学工程系生物医学工程系2006级级医学影像PACS系统主要内容主要内容一、医学影像一、医学影像PACSPACS系统概述系统概述二、医学图像成像回顾二、医学图像成像回顾三、三、PACSPACS的作用的作用 四、医学影像系统的发展历史概况四、医学影像系统的发展历史概况五、五、PACS PACS 建设目标建设目标六、六、PACSPACS的相关标准的相关标准七、七、PACSPACS的组成及功能的组成及功能八、八、PACSPACS的效益和实施

2、基本条件的效益和实施基本条件九、九、PACSPACS类型及特征类型及特征十、十、PACSPACS系统管理结构模式系统管理结构模式十一、十一、PACSPACS目前存在的问题目前存在的问题十二、十二、PACSPACS的发展趋势的发展趋势一、医学影像PACS系统概述(1)v 医学影像系统医学影像系统 PACS(PicturePACS(Picture Archiving and Communication Systems) Archiving and Communication Systems)中文全称为图中文全称为图像存档及通信系统，它是专门为图像管理而设计的包括图像存档、检索、传像存档及通信系统，

3、它是专门为图像管理而设计的包括图像存档、检索、传送、显示、处理和拷贝或打印的硬件和软件的系统。送、显示、处理和拷贝或打印的硬件和软件的系统。v PACS系统目标系统目标 有效的管理和利用医学图像资源有效的管理和利用医学图像资源v 解决的问题解决的问题 医学影像的采集和数字化医学影像的采集和数字化 图像的存储和管理图像的存储和管理 数字化医学图像的高速传输数字化医学图像的高速传输 图像的数字化处理和重现图像的数字化处理和重现 图像信息与其它信息的集成图像信息与其它信息的集成一、医学影像PACS系统概述(2)v 数字化影像的精度等级数字化影像的精度等级 影像做为医疗诊断的主要依据时，数字化后的影像

4、必须反映原始图像的影像做为医疗诊断的主要依据时，数字化后的影像必须反映原始图像的精度；精度； 医疗一般参考时，数字化影像可进行压缩，减少信息资源占用；医疗一般参考时，数字化影像可进行压缩，减少信息资源占用； 教学参考时，数字化影像保留影像中教学所需部分内容，允许对数字化教学参考时，数字化影像保留影像中教学所需部分内容，允许对数字化的影像有比较大幅度的有损压缩。的影像有比较大幅度的有损压缩。v 不同的医学影像对数字化的精度要求不同的医学影像对数字化的精度要求 对对光胸片、乳腺片影像光胸片、乳腺片影像，几何精度要求为以上，灰阶分辨率为，几何精度要求为以上，灰阶分辨率为10241024级至级至409

5、64096级；级； 对对、影像、影像，几何精度为，几何精度为512512512512，灰阶分辨率为，灰阶分辨率为40964096级；级； 对超声、内窥镜影像对超声、内窥镜影像，几何精度为，几何精度为320320级级-512-512级，灰阶为级，灰阶为256256级彩色影像，级彩色影像，这类影像还需要是这类影像还需要是16301630幅幅/ /秒连续的动态影像；秒连续的动态影像； 对病理影像对病理影像，几何精度为，几何精度为512512512512或或1K1K1K1K，具有灰阶分辨率为，具有灰阶分辨率为256256级的级的彩色图像彩色图像一、医学影像PACS系统概述(3)v 医院诊疗依赖性医院诊

6、疗依赖性 医院的诊疗工作越来越多地依赖现代化的检查结果。象光检查、医院的诊疗工作越来越多地依赖现代化的检查结果。象光检查、超声、胃肠镜、血管造影等影像学检查的应用也越来越普遍。、超声、胃肠镜、血管造影等影像学检查的应用也越来越普遍。v 传统医学影像的存储介质是胶片、磁带等，存在诸多问题。传统医学影像的存储介质是胶片、磁带等，存在诸多问题。 图像存储介质所占的空间不断增加，给存放和查找带来了严重的问题；图像存储介质所占的空间不断增加，给存放和查找带来了严重的问题； 各种不同检查的图像分别存放，临床医生要同时参考同一病人不同检查所产生各种不同检查的图像分别存放，临床医生要同时参考同一病人不同检查所

7、产生的影像时往往借阅困难；的影像时往往借阅困难； 传统图像存储和管理的独占性使得图像的丢失概率增加，利用率下降，异地会传统图像存储和管理的独占性使得图像的丢失概率增加，利用率下降，异地会诊困难。诊困难。v 传统医学影像管理方法无法适应现代医院中对大量和大范围医学影像管理的要求。传统医学影像管理方法无法适应现代医院中对大量和大范围医学影像管理的要求。v 解决办法：解决办法：采用数字化影像管理方法采用数字化影像管理方法v 主要障碍：主要障碍：医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高医学图像数据量大，需要大容量的存储设备，高性能的显示设备和高速的计算机网络，高昂的费用速的计算机网

8、络，高昂的费用。v 数字化医学影像存储和传输的基础：数字化医学影像存储和传输的基础：计算机和通讯设备的性能价格比迅速提高计算机和通讯设备的性能价格比迅速提高。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（1）v 人体生命现象特殊的复杂性和多样性，医学图像涉及人体生命现象特殊的复杂性和多样性，医学图像涉及 从分子到人体（微观到宏观），从分子到人体（微观到宏观）， 从结构到功能，从结构到功能， 从静态到动态等多个领域和方式从静态到动态等多个领域和方式v 医学成像设备的局限性医学成像设备的局限性 各种医学成像设备只能反映人体某一方面的信息各种医学成像设备只能反映人体某一方面的信息 对人体内大到组织、小

9、到分子原子各有不同的灵敏度和分辨率对人体内大到组织、小到分子原子各有不同的灵敏度和分辨率 适用范围和局限性适用范围和局限性二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（2）二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（3）1.X1.X线图像及成像设备线图像及成像设备X线图像：线图像：利用人体器官和组织对利用人体器官和组织对X X线的衰减线的衰减不同，透射的不同，透射的X X线的强度也不同这一性质，检测出线的强度也不同这一性质，检测出相应的二维能量分布，并进行可视化转换，从而相应的二维能量分布，并进行可视化转换，从而可获取人体内部结构的图像。可获取人体内部结构的图像。与常规胶片图像的形成过程相比与常

10、规胶片图像的形成过程相比（1）形成数字图像所需的）形成数字图像所需的X线剂量较少线剂量较少（2）能用较低的）能用较低的X线剂量得到清晰图像线剂量得到清晰图像（3）可利用计算机图像处理技术对图像进行）可利用计算机图像处理技术对图像进行处理，改善图像的清晰度和对比度等性能处理，改善图像的清晰度和对比度等性能（4）挖掘更多的可视化诊断信息）挖掘更多的可视化诊断信息二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（4）v 计算机计算机X线摄影（线摄影（computed radiography，CR)是是X线平片数线平片数字化比较成熟的技术。字化比较成熟的技术。CR系统是使用可记录并由激光读出系统是使用可记录

11、并由激光读出X线成像信息的成像板（线成像信息的成像板（imaging plate ，IP）作为载体，经作为载体，经X线曝光及线曝光及信息读出处理，形成数字式平片图像。信息读出处理，形成数字式平片图像。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（5） 数字数字X线摄影线摄影(digital radiography，DR）是在是在X线影像增强器电视系统的基础上，线影像增强器电视系统的基础上，采用模采用模/数转换器将模拟视频信号转数转换器将模拟视频信号转换成数字信号后送入计算机系统中换成数字信号后送入计算机系统中进行存储、分析、显示的技术。进行存储、分析、显示的技术。v 数字数字X线摄影包括：线摄影

12、包括： 硒鼓方式硒鼓方式 直接数字直接数字X线摄影（线摄影（direct digital radiography，DDR） 电荷藕合器件（电荷藕合器件（charge coupled device，CCD）摄像）摄像机阵列方式机阵列方式 二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（6）v 数字减影血管造影（数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）是是利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，利用数字图像处理技术中的图像几何运算功能，将造影剂注入前后的数字化将造影剂注入前后的数字化X线图像进行相减线图像进行相减操作，获得两帧图像的差异部分操作，获得

13、两帧图像的差异部分被造影剂被造影剂充盈的血管图像。充盈的血管图像。 DAS有：有： 时间减影（时间减影（temporal subtraction） 能量减影（能量减影（energy subtraction） 混合减影（混合减影（hybrid Subtraction） 数字体层摄影减影数字体层摄影减影（digital tomography subtraction）二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（7）v 2.X-CT图像图像（Computerized TomographyComputerized Tomography，CTCT）是以测定是以测定X X射线射线在人体内的衰减系数为物理基础

14、，采用投影图像重建的数学原理，经过在人体内的衰减系数为物理基础，采用投影图像重建的数学原理，经过计算机高速运算，求解出衰减系数数值在人体某断面上的二维分布矩阵，计算机高速运算，求解出衰减系数数值在人体某断面上的二维分布矩阵，然后应用图像处理与显示技术将该二维分布矩阵转变为真实图像的灰度然后应用图像处理与显示技术将该二维分布矩阵转变为真实图像的灰度分布，实现建立断层图像的现代医学成像技术。分布，实现建立断层图像的现代医学成像技术。v X X线线CTCT图像的本质是衰减系数成像。图像的本质是衰减系数成像。与传统的与传统的X X线检查手段相比，线检查手段相比，CTCT具有以下优点：具有以下优点：能获

15、得真正的断面图像能获得真正的断面图像具有非常高的密度分辨率具有非常高的密度分辨率可准确测量各组织的可准确测量各组织的X X线吸收线吸收衰减值衰减值通过各种计算进行定量分析通过各种计算进行定量分析二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（8）二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（9） 螺旋螺旋CTCT机是世界上最先进的机是世界上最先进的CTCT设备之一，其扫描速度快，设备之一，其扫描速度快，分辨率高，图像质量优。分辨率高，图像质量优。 用快速螺旋扫描能在用快速螺旋扫描能在1515秒左秒左右检查完一个部位，能发现小右检查完一个部位，能发现小于几毫米的病变，如小肝癌、于几毫米的病变，如小肝癌

16、、垂体微腺瘤及小动脉瘤等。垂体微腺瘤及小动脉瘤等。 功能全面，能进行全身各部功能全面，能进行全身各部检查，可行多种三维成像，如检查，可行多种三维成像，如多层面重建、多层面重建、CTCT血管造影、器血管造影、器官表面重建及仿真肠道、气管、官表面重建及仿真肠道、气管、血管内窥镜检查。可进行实时血管内窥镜检查。可进行实时透镜下的透镜下的CTCT导引穿刺活检，使导引穿刺活检，使用快捷、方便、准确。用快捷、方便、准确。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（10）二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（11） 磁共振血管造影磁共振血管造影(Magnetic Resonance (Magnetic

17、 Resonance AngiographyAngiography，MRA)MRA)的研究也取得了重要进展，的研究也取得了重要进展，利用利用MRAMRA可以发现血管的疾病，与三维显示技可以发现血管的疾病，与三维显示技术相结合能够为诊断提供更多的可视化立体术相结合能够为诊断提供更多的可视化立体信息。信息。l3.3.磁共振图像（磁共振图像（Magnetic Resonance ImagingMagnetic Resonance Imaging，MRIMRI）系统通过对处在静磁场中的人系统通过对处在静磁场中的人体施加某种特定频率的射频脉冲，使人体组织中的氢原子受到激励而发生磁共振现象，体施加某种特定

18、频率的射频脉冲，使人体组织中的氢原子受到激励而发生磁共振现象，当中止当中止RFRF脉冲后，氢原子在驰豫过程中发射出射频信号而成像的。目前脉冲后，氢原子在驰豫过程中发射出射频信号而成像的。目前MRIMRI成像技术成像技术的进一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外，的进一步研究仍主要集中在如何提高成像速度方面。另外， 功能性功能性MRIMRI的出现进一步的出现进一步扩大了磁共振影像的临床应用范围。扩大了磁共振影像的临床应用范围。 磁共振波谱分析磁共振波谱分析(Magnetic Resonance (Magnetic Resonance SpectroscopySpectroscopy，MR

19、S)MRS)亦是亦是MRIMRI技术研究的热门技术研究的热门课题，借助课题，借助MRSMRS技术，有可能在获得病人解剖技术，有可能在获得病人解剖结构信息的同时又得到功能信息，将结构信息的同时又得到功能信息，将MRSMRS与与MRIMRI进行图像融合进行图像融合, ,能够获得更多的有价值的诊断能够获得更多的有价值的诊断信息。信息。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（11）v 4.4.超声超声USUS图像图像 频率高于频率高于2000020000赫兹的声波称为超声赫兹的声波称为超声波。超声成像波。超声成像(Ultrasound (Ultrasound System,US)System,US

20、)就是利用超声波在人体内就是利用超声波在人体内部传播时组织密度不连续性形成的回部传播时组织密度不连续性形成的回波进行成像的技术。波进行成像的技术。 依据波束扫描方式和显示技术的不同，依据波束扫描方式和显示技术的不同，超声图像可分为：超声图像可分为：A A型显示、型显示、M M型显示、型显示、断层图像的断层图像的B B型显示和多普勒型显示和多普勒D D型显示型显示等。等。 可能会给医学影像领域带来巨大影响可能会给医学影像领域带来巨大影响的新的超声成像技术研究，是三维超的新的超声成像技术研究，是三维超声成像。声成像。 三维超声影像具有图像立体感强、可三维超声影像具有图像立体感强、可以进行以进行B

21、B超图像中无法完成的三维定超图像中无法完成的三维定量测量、能够缩短医生诊断所需的时量测量、能够缩短医生诊断所需的时间等特点，是一种极具发展前景的超间等特点，是一种极具发展前景的超声成像技术。声成像技术。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（12）v 5.5.放射性核素图像放射性核素图像 通过将放射性示踪药物引入人体通过将放射性示踪药物引入人体内，使带有放射性核的示踪原子内，使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织，然后测量放进入要成像的组织，然后测量放射性核素在人体内的分布来成像射性核素在人体内的分布来成像的一种技术。放射性核素成像技的一种技术。放射性核素成像技术能够反映人体内的生理生化

22、过术能够反映人体内的生理生化过程，能够反映器官和组织的功能程，能够反映器官和组织的功能状态，可显示动态图像，是一种状态，可显示动态图像，是一种基本无损伤的诊断方法。基本无损伤的诊断方法。 按照放射性核素种类的不同，放按照放射性核素种类的不同，放射性核素图像可以分为射性核素图像可以分为: : 单光子发射成像单光子发射成像(Single Photon (Single Photon Emission TomographyEmission Tomography，SPECT)SPECT) 正电子发射成像正电子发射成像(Positron (Positron Emission TomographyEmiss

23、ion Tomography，PET)PET)。 SPECTSPECT和和PETPET都是对从病人体内发都是对从病人体内发射的射的射线成像，所以统称为射线成像，所以统称为ECTECT。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（13）v 6.医用红外图像医用红外图像 人体是天然热辐射源，利用红外线探人体是天然热辐射源，利用红外线探测器检测人体热源深度及热辐射值，测器检测人体热源深度及热辐射值，并将其转变为电信号，送入计算机进并将其转变为电信号，送入计算机进行成像。红外图像用来诊断与温度有行成像。红外图像用来诊断与温度有关的疾病。关的疾病。 系统根据正常异常组织区域的热辐射系统根据正常异常组织区

24、域的热辐射差，得出细胞新陈代谢相对强度分布差，得出细胞新陈代谢相对强度分布图，即功能影像图，用于对浅表部位图，即功能影像图，用于对浅表部位肿瘤、乳腺癌及皮肤伤痛等疾病的诊肿瘤、乳腺癌及皮肤伤痛等疾病的诊断。断。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（14）v 7.7.内窥镜图像内窥镜图像 内窥镜是一种直接插入人体的腔管内进行实时观察表面形态的光内窥镜是一种直接插入人体的腔管内进行实时观察表面形态的光学诊断装置。光纤内窥镜使用的纤维束有两种学诊断装置。光纤内窥镜使用的纤维束有两种: 传递光源以照明视场的导光束；传递光源以照明视场的导光束； 回传图像的传像束。回传图像的传像束。 电子内窥镜的发

25、明为内窥镜影像的临床应用提供了一种新的技术，电子内窥镜的发明为内窥镜影像的临床应用提供了一种新的技术，具有轮廓清晰、可以定量测量等特点，三维立体内窥镜系统还可具有轮廓清晰、可以定量测量等特点，三维立体内窥镜系统还可产生逼真的立体图像。产生逼真的立体图像。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（15）v 8.8.显微图像显微图像 显微图像一般是指利用显微镜显微图像一般是指利用显微镜光学系统获得的关于细胞、组织光学系统获得的关于细胞、组织切片的二维影像。切片的二维影像。 目前处理和分析显微图像的主要目前处理和分析显微图像的主要工具是图像分析仪，它应用数字工具是图像分析仪，它应用数字图像处理技术

26、、计算机技术和形图像处理技术、计算机技术和形态计量学方法，实现对细胞、组态计量学方法，实现对细胞、组织的定量分析，并可进行三维重织的定量分析，并可进行三维重组和动态显示。组和动态显示。二、医学图像成像回顾（二、医学图像成像回顾（16）三、PACS的作用 l PACSPACS系统是利用计算机信息技术，将不同型号、类别、地点的设备产生的图像，系统是利用计算机信息技术，将不同型号、类别、地点的设备产生的图像，在统一的数字图像格式标准下，进行存储，按用户需求检索、调阅，用户可以在统一的数字图像格式标准下，进行存储，按用户需求检索、调阅，用户可以在自己的终端上对图像作各种处理，辅助诊断和治疗。在自己的终

27、端上对图像作各种处理，辅助诊断和治疗。l 传统图像保存介质采用胶片、照片或纸张等，其缺点传统图像保存介质采用胶片、照片或纸张等，其缺点: :l 成本高，效率低；成本高，效率低；l 保存场地需不断增加，保管不易；需防蛀、霉变、丢失；保存场地需不断增加，保管不易；需防蛀、霉变、丢失；l 图像复制、传递不便，历史图像检索困难。图像复制、传递不便，历史图像检索困难。PACSPACS改变传统图像保存和传递方式，数字图像保存在磁盘、磁带、光盘上，占改变传统图像保存和传递方式，数字图像保存在磁盘、磁带、光盘上，占地小，成本低，保存时间长。地小，成本低，保存时间长。l 利用计算机信息技术可高速、高效的检索、复

28、制、传递图像，真正实现了医学利用计算机信息技术可高速、高效的检索、复制、传递图像，真正实现了医学图像信息资源的共享。图像的跨科室、医院、地区流动，减少等待检查结果的图像信息资源的共享。图像的跨科室、医院、地区流动，减少等待检查结果的时间，方便医生检索相关图像，有利于迅速诊断和治疗，无损、高效的图像传时间，方便医生检索相关图像，有利于迅速诊断和治疗，无损、高效的图像传输，提高了远程会诊的质量。输，提高了远程会诊的质量。四、医学影像系统的发展历史概况（1）计算机强大的图像处理功能，在读片终端上对图像做各种处理，进行更细致计算机强大的图像处理功能，在读片终端上对图像做各种处理，进行更细致的观察，具有

29、更多的图像显示方式。的观察，具有更多的图像显示方式。三维重建、虚拟内窥镜、图像融合等等，提供更多的信息。三维重建、虚拟内窥镜、图像融合等等，提供更多的信息。利用医学图像诊断和治疗上的知识积累，转变为计算机软件，使医学图像诊利用医学图像诊断和治疗上的知识积累，转变为计算机软件，使医学图像诊断治疗技术走向更深的层次。断治疗技术走向更深的层次。v从从PACS的技术发展来看，可分为三个阶段的技术发展来看，可分为三个阶段 第一阶段（第一阶段（80年代中期年代中期-90年代中期）年代中期） 第二阶段（第二阶段（90年代中期年代中期-上世纪末）上世纪末） 第三阶段（上世纪末第三阶段（上世纪末-现在现在）四、

30、医学影像系统的发展历史概况（2）v第一阶段（第一阶段（8080年代中期年代中期-90-90年代中期）年代中期） 计算机自身性能有限，计算机自身性能有限，CPUCPU主频仅几十兆，内存只有主频仅几十兆，内存只有6464兆字节，而兆字节，而且价格昂贵。且价格昂贵。 研究主要集中在如何用有限的计算机资源处理大容量的数字图像，研究主要集中在如何用有限的计算机资源处理大容量的数字图像，如用各种算法优化、硬件加速等。如用各种算法优化、硬件加速等。 显示技术不能保证图像显示的一致性。显示技术不能保证图像显示的一致性。 没有统一标准，不同设备的图像交换困难，没有统一标准，不同设备的图像交换困难，DICOMDI

31、COM标准开始出现标准开始出现 PACSPACS系统以单机为主，速度慢，功能单一，基本上没有系统以单机为主，速度慢，功能单一，基本上没有RIS RIS (Radiology Information System),(Radiology Information System),显示质量不高显示质量不高 普遍认为不可能用软拷贝代替胶片普遍认为不可能用软拷贝代替胶片 PACSPACS不能满足临床需要不能满足临床需要四、医学影像系统的发展历史概况（3）v第二阶段（第二阶段（9090年代中期年代中期- -上世纪末）上世纪末） 计算机技术、网络技术的发展，特别是计算机技术、网络技术的发展，特别是PCPC机

32、性能的大大提高，使机性能的大大提高，使PACSPACS用户终端的速度和功能加强用户终端的速度和功能加强 显示技术的发展和显示质量控制软件的出现显示技术的发展和显示质量控制软件的出现 图像显示质量基本达到读片要求图像显示质量基本达到读片要求 PACSPACS的诊断价值开始得到临床的认可的诊断价值开始得到临床的认可 应诊断报告和信息保存的要求，应诊断报告和信息保存的要求，RISRIS系统出现系统出现 临床应用使人们关注工作流的问题，即在检查登记、图像获取、临床应用使人们关注工作流的问题，即在检查登记、图像获取、存储、分发、诊断等等的步骤中存储、分发、诊断等等的步骤中PACSPACS如何与如何与RI

33、SRIS沟通，提高工作效沟通，提高工作效率率四、医学影像系统的发展历史概况（4）v第三阶段（上世纪末第三阶段（上世纪末- -现在）现在） DICOMDICOM标准被广泛接受标准被广泛接受 PACSPACS、RISRIS开始与开始与HISHIS全面整合，全面整合，PACSPACS被用于远程诊断被用于远程诊断 显示质量控制软件技术进一步发展，新显示设备出现，淡化温度、显示质量控制软件技术进一步发展，新显示设备出现，淡化温度、寿命对显示器显示质量的影响寿命对显示器显示质量的影响 PACSPACS系统中引进临床专用软件，利于辅助诊断和治疗系统中引进临床专用软件，利于辅助诊断和治疗 无胶片化的进程，开始

34、研究无胶片化的进程，开始研究PACSPACS系统的安全性系统的安全性五、五、PACS 建设目标v 为医学影像管理服务为医学影像管理服务v 为临床诊断服务为临床诊断服务v 为远程医疗服务为远程医疗服务六、六、PACS的相关标准（1）vDICOM标准 早期医学图像设备所产生的图像格式由生产厂商各自定义的，无早期医学图像设备所产生的图像格式由生产厂商各自定义的，无统一标准并相互保密统一标准并相互保密 医学图像技术发展和医学图像技术发展和PACSPACS出现，需要在同一终端上显示不同设备出现，需要在同一终端上显示不同设备的图像，建立统一的图像显示和传输标准的图像，建立统一的图像显示和传输标准 医学数字

35、成像和通信标准医学数字成像和通信标准(Digital Imaging and Communication (Digital Imaging and Communication in Medicinein Medicine，DICOM)DICOM)是由美国放射学院（是由美国放射学院（American College of American College of Radiology Radiology ，ACRACR） 和美国国家电器制造学会（和美国国家电器制造学会（National National Electrical Manufacturers Association Electrical

36、Manufacturers Association ，NEMANEMA）组成的联合委）组成的联合委员会，于员会，于19821982年开始研制，并逐渐完善和发展所形成的医学数字年开始研制，并逐渐完善和发展所形成的医学数字图像及传输标准图像及传输标准六、六、PACS的相关标准（2） 目的：推动在不同设备、型号或生产厂家之间的、开放式的医疗目的：推动在不同设备、型号或生产厂家之间的、开放式的医疗数字影像的传输与交换，促使数字影像的传输与交换，促使PACSPACS的发展并和其他各种医院信息的发展并和其他各种医院信息系统的整合，允许所产生的信息能广泛地经由不同的设备来访问系统的整合，允许所产生的信息能广

37、泛地经由不同的设备来访问 该标准于该标准于19851985年公布年公布1.01.0版（版（ACR-NEMA V1.0ACR-NEMA V1.0）,1988,1988年公布年公布2.02.0版版（ACR-NEMA V2.0ACR-NEMA V2.0），），19891989年因增加与年因增加与HIS/RISHIS/RIS联接的内容而改名联接的内容而改名为为DICOMDICOM 随着技术和应用的发展，随着技术和应用的发展，DICOMDICOM标准也在不断扩充和更新，现在已标准也在不断扩充和更新，现在已公布的公布的DICOM3.0DICOM3.0版，内容从只提供点对点的通信标准，扩充到开版，内容从只提

38、供点对点的通信标准，扩充到开放式系统互联放式系统互联OSI (Open System OSI (Open System InterConnectionInterConnection) )以及以及TCP/IPTCP/IP等等计算机网络的工业标准，从只支持放射图像到支持内窥镜、病理计算机网络的工业标准，从只支持放射图像到支持内窥镜、病理等其他图像等其他图像六、六、PACS的相关标准（3）DICOM DICOM 标准内容标准内容第第1 1部分部分 给出了标准的设计原则。给出了标准的设计原则。第第2 2部分部分 介绍了介绍了DICOMDICOM标准的一致性概念。标准的一致性概念。第第3 3部分部分 描

39、述了信息对象的定义方法。描述了信息对象的定义方法。第第4 4部分部分 服务类的说明。服务类的说明。第第5 5部分部分 数据结构及语意。数据结构及语意。第第6 6部分部分 数据字典。数据字典。第第7 7部分部分 消息消息(message)(message)交换。交换。第第8 8部分部分 消息交换的网络通讯支持。消息交换的网络通讯支持。第第9 9部分说明部分说明DICOMDICOM如何支持点对点消息通信的服务和协议。如何支持点对点消息通信的服务和协议。第第1010、1111、1212部分部分 定义了定义了DICOMDICOM文件的存储方式。文件的存储方式。第第1313部分部分 DICOMDICOM

40、打印管理的点对点通信支持。打印管理的点对点通信支持。第第1414部分部分 说明了灰度图像的标准显示功能。说明了灰度图像的标准显示功能。 PACS系统在物理结构上采用各种网络将不同类型的计算机连接起来，包括医学成像设备、图像采集计算医学成像设备、图像采集计算机、机、PACS控制器控制器(包括数据库和存档管理包括数据库和存档管理)、图像显示工、图像显示工作站作站。下图为PACS系统的组成及数据流。 七、PACS的组成及功能（1）HIS/LIS成像成像系统系统图像采集图像采集计算机计算机PACS控制器控制器图像图像显示显示 七、PACS的组成及功能（2）v 数据和图像的获取数据和图像的获取 图像采集

41、工作站主要任务包括图像采集工作站主要任务包括: : 成像设备获取图像数据成像设备获取图像数据 将图像数据转换成将图像数据转换成PACSPACS标准的格式标准的格式 将其送往将其送往PACSPACS控制器，临床医学图像包括静止图像和运动图像。控制器，临床医学图像包括静止图像和运动图像。 静止图像可以分为三类静止图像可以分为三类: : 符合符合DICOM3.0DICOM3.0的数字数据，可以直接与采集计算机相连的数字数据，可以直接与采集计算机相连 非标准数字数据，设计者必须获得设备生产厂商关于数据结构和接口协非标准数字数据，设计者必须获得设备生产厂商关于数据结构和接口协议的详细说明，才能设计应用软

42、件，从设备的串行口或并行口读取非标议的详细说明，才能设计应用软件，从设备的串行口或并行口读取非标准数据，并转换为标准化数据。准数据，并转换为标准化数据。 动态医学图像动态医学图像( (如超声心动图和血管造影如超声心动图和血管造影) )包括一系列随时间变化的图像，包括一系列随时间变化的图像，通常采用帧捕捉的方式将其转换成数字图像通常采用帧捕捉的方式将其转换成数字图像 非数字数据非数字数据( (如胶片、视频图像等如胶片、视频图像等) ) 使用专用扫描仪直接得到数字图像使用专用扫描仪直接得到数字图像 用摄像头获得模拟输出，然后用帧捕捉的方式将其转换成数字图像，用摄像头获得模拟输出，然后用帧捕捉的方式

43、将其转换成数字图像，也适用于从医疗设备的监视器输出获得的数字图像也适用于从医疗设备的监视器输出获得的数字图像七、PACS的组成及功能（3）v 图像处理图像处理 图像预处理图像预处理 医学图像数据量大，传输需要占用很宽的网络带宽资源。医院工作的特点医学图像数据量大，传输需要占用很宽的网络带宽资源。医院工作的特点是对图像数据的突发性要求高，信息系统网络的平均带宽需求与高峰时的是对图像数据的突发性要求高，信息系统网络的平均带宽需求与高峰时的需求差距非常大。需求差距非常大。 图像预取技术是能够充分利用信息系统网络资源的办法。图像预取技术是能够充分利用信息系统网络资源的办法。 预取技术的核心：根据病人入

44、出院以及预约信息，利用网络通讯的低谷时预取技术的核心：根据病人入出院以及预约信息，利用网络通讯的低谷时间将所需要的病人图像事先传输到需要的地方，以减少网络高峰时间的压间将所需要的病人图像事先传输到需要的地方，以减少网络高峰时间的压力，同时也提高医生存取图像时的速度。力，同时也提高医生存取图像时的速度。 实现图像预取的基础是实现图像预取的基础是PACSPACS与医院其他系统进行信息沟通，同时也要研究与医院其他系统进行信息沟通，同时也要研究合理的预测算法。合理的预测算法。 图像压缩：图像数据压缩技术包括有损和无损压缩图像压缩：图像数据压缩技术包括有损和无损压缩 无损压缩：能实现由压缩图像到原始图像

45、的完全恢复，称为可逆压缩。无损压缩：能实现由压缩图像到原始图像的完全恢复，称为可逆压缩。其特点是：压缩过程中不丢失重要信息，压缩比小，一般在其特点是：压缩过程中不丢失重要信息，压缩比小，一般在2-32-3倍之倍之间间 有损压缩：不能实现由压缩图像到原始图像的完全恢复，压缩过程不有损压缩：不能实现由压缩图像到原始图像的完全恢复，压缩过程不可逆。出发点以图像部分损失为代价换取高压缩比，得到视觉上可以可逆。出发点以图像部分损失为代价换取高压缩比，得到视觉上可以接受的图像。能得到较高的压缩比，一般在接受的图像。能得到较高的压缩比，一般在10-5010-50倍或更高倍或更高v 网络系统网络系统 数字通信

46、网络设计中要考虑以下五个因素数字通信网络设计中要考虑以下五个因素: : 通信速度通信速度 通信标准通信标准 容错性容错性 安全性安全性 网络建设和维护费用网络建设和维护费用 主要有以下三类主要有以下三类: : (1) (1) 低速低速(10Mb/s)(=155Mb/s)(=155Mb/s)异步传输模式异步传输模式(ATM)(ATM)。七、PACS的组成及功能（5）v 图像存储管理系统图像存储管理系统 图像存储管理系统能够实现对短期、中期和长期图像存档数据的分级管图像存储管理系统能够实现对短期、中期和长期图像存档数据的分级管理理 系统设计中的两个核心问题：数据完整性和系统效率系统设计中的两个核心

47、问题：数据完整性和系统效率 数据完整性：指数据完整性：指PACSPACS系统从成像设备获得的图像数据不能被丢失系统从成像设备获得的图像数据不能被丢失 系统效率：指要缩短显示工作站对图像数据的访问时间系统效率：指要缩短显示工作站对图像数据的访问时间 PACSPACS系统核心：系统核心： PACSPACS存档系统存档系统 存档服务器存档服务器 数据库系统数据库系统 光盘库光盘库 通信网络通信网络 采集计算机和显示工作站通过网络与存档系统连接。采集计算机和显示工作站通过网络与存档系统连接。 采集计算机从各种成像设备获得的图像首先被送到存档服务器，然后存采集计算机从各种成像设备获得的图像首先被送到存档

48、服务器，然后存储到光盘库，最后送到指定的显示工作站。储到光盘库，最后送到指定的显示工作站。七、PACS的组成及功能（6）v PACS系统存储方案的设计目标系统存储方案的设计目标 高可靠性高可靠性 超大容量超大容量 低成本低成本v 平衡投资与应用之间的关系平衡投资与应用之间的关系 PACSPACS系统的图像存储通常都分层次存储，如按图像产生时间分为在线、系统的图像存储通常都分层次存储，如按图像产生时间分为在线、近线、离线三类。近线、离线三类。 SCSISCSI磁盘或磁盘阵列存取速度快，但容量有限（数百个磁盘或磁盘阵列存取速度快，但容量有限（数百个G G），用于存储在），用于存储在线图像线图像 近

49、线图像多采用光盘库、磁带库、近线图像多采用光盘库、磁带库、NASNAS和和SANSAN。网络接入存储（。网络接入存储（Network-Network-Attached StorageAttached Storage，简称，简称NASNAS）和存储区域网络（）和存储区域网络（Storage Area NetworkStorage Area Network，简称简称SANSAN）七、PACS的组成及功能（7）v 显示工作站显示工作站 显示工作站包括通信、数据库、显示、资源管理和处理软件显示工作站包括通信、数据库、显示、资源管理和处理软件 目前常用的显示设备是目前常用的显示设备是CRTCRT监视器，

50、根据每屏的扫描线数，可将显示器分监视器，根据每屏的扫描线数，可将显示器分成成512512显示器、显示器、1K1K显示器、显示器、2K2K显示器几种，其扫描线分别为显示器几种，其扫描线分别为512512线、线、10241024线和线和20482048线。线。 (1)(1)诊断工作站诊断工作站 (2.5k(2.5k2k);2k); (2)(2)回顾工作站回顾工作站 (1k(1k1k);1k); (3)(3)图像分析工作站图像分析工作站; ; (4)(4)高分辨率硬拷贝打印工作站高分辨率硬拷贝打印工作站 每个工作站具有本地数据库用于管理当前病案，也可以从每个工作站具有本地数据库用于管理当前病案，也可

51、以从PACSPACS数据库获取数据库获取历史图像。历史图像。七、PACS的组成及功能（8）v 显示工作站一般都具备数字图像管理和图像处理功能，图像处理会提高图像显示工作站一般都具备数字图像管理和图像处理功能，图像处理会提高图像的诊断价值，主要包括处理工具的诊断价值，主要包括处理工具: : 图像勾边图像勾边( (OutlingOutling) ) 边界检测边界检测(Boundary Detection)(Boundary Detection) 去模糊去模糊( (DeblurringDeblurring) ) 消除噪声消除噪声(Noise Cleaning)(Noise Cleaning) 滤波滤

52、波(Filtering)(Filtering)显示工作站还具有图像显示和测量功能以辅助医生诊断，包括显示工作站还具有图像显示和测量功能以辅助医生诊断，包括: : 缩放和移动缩放和移动(Zoom and Scroll)(Zoom and Scroll)， 窗口和灰阶窗口和灰阶(Window and Level)(Window and Level)调整，调整， 直方图修正直方图修正(Histogram Modification)(Histogram Modification)， 图像反转图像反转(Image Reverse)(Image Reverse)及距离、面积和平均灰度测量及距离、面积和平均

53、灰度测量(Distance(Distance，AreaArea，and Average Gray Level Measurements)and Average Gray Level Measurements)等。等。八、PACS的效益和实施基本条件v PACSPACS的效益的效益 实现医学影像的无片化管理实现医学影像的无片化管理 节约胶片节约胶片 节省胶片管理所需要的空间节省胶片管理所需要的空间 方便医、教、研，提高诊断效率和诊断水平方便医、教、研，提高诊断效率和诊断水平 简化就医流程简化就医流程 实现医学影像无损采集和传输，提高远程会诊质量实现医学影像无损采集和传输，提高远程会诊质量v 实施

54、实施PACSPACS系统的基本条件系统的基本条件 影像设备条件影像设备条件 信息系统条件信息系统条件 技术条件技术条件 经费条件经费条件九、PACS类型及特征v 按规模和应用功能将按规模和应用功能将PACSPACS分为三类：分为三类： 全规模全规模PACSPACS（full-service PACSfull-service PACS）：涵盖全放射科或医学影像学科范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子系统、足够量围，包括所有医学成像设备、有独立的影像存储及管理子系统、足够量的图像显示和硬胶片拷贝输出设备，以及临床影像浏览、会诊系统和远的图像显示和硬胶片拷

55、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。程放射学服务。 数字化数字化PACSPACS（digital PACSdigital PACS）：包括常规包括常规X-X-线影像以外的所有数字影像线影像以外的所有数字影像设备（如设备（如CTCT、MRIMRI、DSADSA等），常规等），常规X X线影像可经胶片数字化仪（线影像可经胶片数字化仪（film film digitizerdigitizer）进入进入PACSPACS。具备独立的影像存储及管理子系统和必要的软、具备独立的影像存储及管理子系统和必要的软、硬拷贝输出设备。硬拷贝输出设备。 小型小型PACSPACS（mini-PACSm

56、ini-PACS）：局限于单一医学影像部门或影像子专业单元局限于单一医学影像部门或影像子专业单元范围内，在医学影像学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和图像范围内，在医学影像学科内部分地实现影像的数字化传输、存储和图像显示功能。显示功能。 具备医学数字影像传输（具备医学数字影像传输（DICOMDICOM）标准的完全遵从性，是现代标准的完全遵从性，是现代PACSPACS不不可或缺的基本特征。在近年的文献中提出了可或缺的基本特征。在近年的文献中提出了“第二代第二代PACS”PACS”（Hi-Hi-PACSPACS，Hospital integrated PACSHospital integrat

57、ed PACS）的概念，其基本定义即指包括的概念，其基本定义即指包括了模块化结构、开放性架构、了模块化结构、开放性架构、DICOMDICOM标准、整合医院信息系统标准、整合医院信息系统/ /放射放射信息系统（信息系统（HIS/RISHIS/RIS）等特征的等特征的full-service PACSfull-service PACS范畴。范畴。十、十、PACS系统管理结构模式（1）v 集中管理模式（集中管理模式（Central ManagementCentral Management） 由由1 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个功能强大的中央管理系统（服务器）及中央影像存储

58、系统（Central ArchivingCentral Archiving）服务于所有）服务于所有PACSPACS设备和影像，提供集中的、设备和影像，提供集中的、全面的系统运行和管理服务。该模式有利于对系统资源和服务实施进全面的系统运行和管理服务。该模式有利于对系统资源和服务实施进行有效的管理，但该模式对网络带宽及传输速率、管理系统设备软件行有效的管理，但该模式对网络带宽及传输速率、管理系统设备软件和（或）硬件性能及稳定性要求较高和（或）硬件性能及稳定性要求较高v 分布式管理模式（分布式管理模式（Distributed ManagementDistributed Management） PAC

59、SPACS由多个相对独立的子单元（系统）组成，每一子单元有独立的存储管由多个相对独立的子单元（系统）组成，每一子单元有独立的存储管理系统。可以设或不设中央管理服务器，但通常应具有一个逻辑上的中央管理系统。可以设或不设中央管理服务器，但通常应具有一个逻辑上的中央管理系统理系统/ /平台。该模式也可以由多个平台。该模式也可以由多个mini-PACSmini-PACS整合形成。分布式管理模式有整合形成。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十一、PACS目前存在的问题（1）v PACSPAC

60、S系统的标准化技术系统的标准化技术 PACSPACS建立过程中关系重大，关系到建立过程中关系重大，关系到PACSPACS与其他系统信息交换和各个不同与其他系统信息交换和各个不同厂商设备的连入。厂商设备的连入。 美国的美国的ACRACR和和NEMANEMA两个组织共同制定两个组织共同制定DICOMDICOM标准已经成为业界实际采用的标准已经成为业界实际采用的工业标准。工业标准。 标准使得各个医疗影像仪器生产厂的数字化检查设备能够容易地连接在标准使得各个医疗影像仪器生产厂的数字化检查设备能够容易地连接在一起一起。 v 医学影像的质量医学影像的质量 医学影像质量关系到诊断和治疗的准确性，系统应该对图

61、像质量有很高医学影像质量关系到诊断和治疗的准确性，系统应该对图像质量有很高的要求，对图像质量产生较大影响的主要因素是胶片图像的采集过程。的要求，对图像质量产生较大影响的主要因素是胶片图像的采集过程。在诊疗中，通常对在诊疗中，通常对X X胶片的影像质量、图像的几何分辨率、光密度、噪胶片的影像质量、图像的几何分辨率、光密度、噪声等都有较高的要求，需要使用专用的胶片激光扫描仪进行图像的采集，声等都有较高的要求，需要使用专用的胶片激光扫描仪进行图像的采集，很多远程医疗系统使用普通办公用扫描系统采集的图像往往达不到要求。很多远程医疗系统使用普通办公用扫描系统采集的图像往往达不到要求。十一、PACS目前存

62、在的问题（1）v 当前计算机技术的发展为当前计算机技术的发展为PACSPACS建设提供了技术基础。大容量的磁盘已建设提供了技术基础。大容量的磁盘已经大大降低了图像存储的费用。使用经大大降低了图像存储的费用。使用CD-RCD-R、光盘柜、光盘塔等设备，、光盘柜、光盘塔等设备，使系统的离线存储非常可靠与方便，同时费用也能够为广大医院所接使系统的离线存储非常可靠与方便，同时费用也能够为广大医院所接受。受。v 不同设备医学影像的差别不同设备医学影像的差别 不同检查所产生的医学影像，在图像分辨率、光密度等方面有非常大的不同检查所产生的医学影像，在图像分辨率、光密度等方面有非常大的差别。差别。 大多数种类

63、的检查影像是中低分辨率。影像能够使用常用的通用微机设大多数种类的检查影像是中低分辨率。影像能够使用常用的通用微机设备进行处理和显示，少数种类的影像需要高分辨率的设备来处理。可充备进行处理和显示，少数种类的影像需要高分辨率的设备来处理。可充分利用这个特点，在分利用这个特点，在PACSPACS建设中分阶段实施，逐步实现医院影像处理的建设中分阶段实施，逐步实现医院影像处理的自动化和无胶片化。自动化和无胶片化。十二、PACS的发展趋势（1）v PACSPACS是是临床医学、医学影像学、数字化图像技术与计算机技术、网络通讯技临床医学、医学影像学、数字化图像技术与计算机技术、网络通讯技术术结合的产物。它将

64、医学影像资料转化为计算机能识别处理的数字形式，通结合的产物。它将医学影像资料转化为计算机能识别处理的数字形式，通过计算机及网络通讯设备，完成对医学影像信息及其相应信息（资料）的过计算机及网络通讯设备，完成对医学影像信息及其相应信息（资料）的采采集、存储、处理及传输集、存储、处理及传输等功能，使医学信息资源共享，并得到充分的利用。等功能，使医学信息资源共享，并得到充分的利用。从临床医师的角度，从临床医师的角度，PACSPACS也可理解为多媒体（电子）病案管理系统的主要组也可理解为多媒体（电子）病案管理系统的主要组成部分。成部分。v 在确定在确定PACSPACS发展模式时，应根据实际情况制定总体规

65、划，循序渐进，分步发展模式时，应根据实际情况制定总体规划，循序渐进，分步实施；实施；遵循遵循DICOM 3.0DICOM 3.0标准标准，并基于，并基于Internet Internet 的浏览器的浏览器/ /服务器体系，采用服务器体系，采用模块化结构去建设模块化结构去建设PACSPACS及探讨及探讨PACSPACS的发展模式和实施策略。的发展模式和实施策略。v 在制订医院信息系统（在制订医院信息系统（HISHIS）总体规划时，应将）总体规划时，应将PACSPACS作为作为HISHIS的重要组成部分的重要组成部分去考虑，特别是网络平台建设应考虑是否有足够的带宽满足去考虑，特别是网络平台建设应考

66、虑是否有足够的带宽满足PACSPACS的需求。的需求。十二、PACS的发展趋势（2）v 从经济性、延续性、易扩展、易维护的角度出发，建议首选千兆以太网，其从经济性、延续性、易扩展、易维护的角度出发，建议首选千兆以太网，其次为次为ATMATM（异步传输模式）（异步传输模式）v 选择基于浏览器选择基于浏览器/ /服务器（服务器（B/SB/S）体系的模块化结构组建）体系的模块化结构组建PACSPACS，在于充分利用，在于充分利用WWWWWW技术设计技术设计PACSPACS。B/SB/S体系结构，是基于超链接体系结构，是基于超链接HyperlinksHyperlinks、HTMHTM描述语言描述语言的多级的多级C/SC/S体系结构，易于解决跨平台问题，通过标准浏览器访问多个平台。体系结构，易于解决跨平台问题，通过标准浏览器访问多个平台。v B/SB/S的客户端为标准的浏览器，环境单一，界面统一，易学易操作，易提高工的客户端为标准的浏览器，环境单一，界面统一，易学易操作，易提高工作效率，版本更新易维护。作效率，版本更新易维护。B/SB/S结构在版本更新时，只需考虑服务器端代码，结构在版本更新时，