图像存储与通信系统在超声中的应用cui

图像存储与通信系统（PACS）在超声中的应用前言医学图像诊断在现代医疗活动中占有极为重要的地位。随着可视化技术的不断发展,现代医学已越来越离不开医学图像的信息,医学图像在临床诊断、教学科研等方面正发挥着极其重要的作用。PACS(picturearchivingandcommunicationsystems)即图像存储与通信系统,是医院用于管理医疗设备如CT、MR、US等产生的医学图像的信息系统。早在20世纪50年代，人们便提出了PACS的最早概念，但限于当时的科学技术水平，只能借助无线电或有线电缆，传输视频或声音信号进行远程诊断或会诊等。但由于模拟信号在传输和存储过程中的信号损失，图像质量得不到保证，因而在很大程度上影响了远程诊断。随后20世纪70年代以后CT、MRI等数字化影像设备相继问世，产生了大量数字化的医学影像资料，而这些资料的保存仍以胶片为主，大量的胶片存储给保管及查询带来了极大的困难，因此就产生了新的技术PACS，其系统工作原理是：先由各种成像设备产生病人的诊断图像，通过局域网把图像传送到数据库。工作站是在图形方式下显示已被存放在数据库中的医学图像。不同用户可从工作站提出观看一幅或同时观察由不同成像设备生成的某一病人的多幅图像；然后将从数据库查到所需图像，再传回工作站供用户查阅。所有的医学图像在成像设备、工作站和数据库之间的传输以及工作站和数据库之间的通信都经过局域网实现。它将图像信息以数字形式表现，在计算机管理下完成多方式图像存储、处理和归档，具有快速图像检索的优势，再者，通过计算机网络，能使不同地域对同一图像可同时存取实现了图像信息远距离传输和远程操作，克服了传统图片系统在此方面的限制。PACS系统一般具有以下几方面的功能:(1)将医院中已有的医学图像设备产生的图像通过直接或间接的方式转换为系统能够存储和处理的数字化形式。随着DICOM标准的逐步应用,未来的医学影像设备将统一使用DICOM标准接口,图像获取会更加方便。(2)存储和管理检查所产生的图像数据,这是PACS系统最重要的功能。由于PACS系统中存储的图像数据量特别巨大,医院每天生成的图像总量可以从几百Ｍ到几十个Ｇ,需要有能够管理超大规模数据库的数据库管理系统,当前尚无很成熟的产品。受存储器容量的限制,PACS系统的数据通常要分级存储,常用数据存放在在线设备、过期数据存放在离线设备中,为减少存储容量,还要对数据进行压缩。(3)图像显示和处理,这是医生接触和使用最多的功能。在显示工作站上的软件应能满足医生最常用的功能,包括查询数据库中的图像记录,显示图像并且对图像进行一些简单的处理,如放缩、旋转等,有些工作站还有生成和操纵三维图像的能力。在某些情况下,医生还要在工作站上写出诊断报告、注释等文本信息。关于PACS在放射医学中的应用的相关文章较多，而关于其在超声诊断中应用的文章相对较少。本文就我科的情况对超声诊断系统中的图像存储与通信做一初步探讨。研究目的通过对PACS系统在超声中的应用情况进行分析，并与传统图片管理方式进行比较，研究PACS系统的优势所在。探讨在医学超声中应用PACS系统的优势及其发展前景。研究方法为了分析采用PACS系统对超声工作的影响，了解其技术优势和发展前景，我们对我院采用PACS系统的超声工作站运行2年来的情况，尤其是超声影像的存贮与管理进行了分析，并与传统的超声图像处理方法进行了多角度的比较，以分析PACS系统对简化图像管理与传输，提高诊断工作效率等方面的作用。我院从2001年1月1日至2001年12月31日的一年间，共进行超声检查4489例，其中男2672例，女1817例，年龄范围3月-82岁，阳性1560例，约占35%，人均占用存贮空间约408.7Kb，每张图片占用空间99.4Kb。要想实现超声图像在计算机系统的存储和计算机间的传输，首先是把超声图像数字化：在先进的超声诊断仪中一般有图像输出接口，如：DICOM口(DigitalImagingandCommunicationsinMedicine)，S端子或RGB彩色分量输出。我科的超声诊断仪为DIASONICS，图像输出为RGB彩色分量输出，输出的是模拟信号，采用OK图像采集卡（RGBColor10），把模拟信号变为数字信号存入计算机（工作站），图像在工作站之间的传输采用R、G、B、SYSN数据传输电缆，电缆的一端接在计算机的图像采集卡的视频输入口上，另一端接在彩超机的视频输出口上。其次是图像的采集：工作站设定图像采集分辨率为800*600，采用JPG(运动专家组标准)格式存储，图像质量为60，采集图像时，选择与超声诊断仪相连的视频状态，在工作站显示器上同步显示受检患者的脏器图像，对有诊断意义的图像可用鼠标进行采集或者用外置的采集手柄，即可瞬间捕获该幅图像，亦可进行动态采集，将一个检查过程完整的保存下来，以供反复观察和截取图像，再将患者病历号和检查部位及超声所见、诊断意见等依次输入，即可存储又可打印出标准化超声诊断报告单。再者是档案的管理：可用多种形式按目录调用、编辑、制作患者的彩色超声图像，每页可打印8幅图像，用彩色打印机打印出彩色图片，此功能灵活、快速地进行数据库的分类检索，并随时调用任何一位患者的图像和报告单的资料。结果通过对PACS系统在我院超声系统中的应用情况进行分析，本系统具有如下特点：1、通过超声图像的数字化，方便其存贮、传输、查询与管理，有效地提高了超声科室的管理效率。①克服了传统超声检查单存储方式的弊端：以往超声检查单的存档占用了庞大的存储空间，往往我科一年的超声诊断单需存放满满一书柜，且在手工查找方面也消耗大量的时间，归错档、丢失等现象时有发生，而且大多数超声检查结果无图像资料，即使有图片者，也由于存放时间过久，热敏片影像失真而影响诊断。此外，旧的存档法亦难以满足快速传递信息的要求。②方便查询：查询模块可对病历号、姓名、诊断医师、诊断意见等关键字段进行单独查询，系统将根据这些条件快速检索出你所需的内容，极大方便了病历管理。③阳性片随访管理：对阳性病例的随访工作做得好不好直接影响到业务水平的提高，是超声科管理的一个不可忽视的重要方面。我们的工作站专门有随访模块，将所有进行了有效随访的病例内容分别登入资料库，使随访资料更加健全完整，以便将已经临床病理证实的病例进行回顾，大大提高了随访工作的效率和学术价值。④科务管理：自从使用微机管理系统后，科务管理变得简单而更富成效了。我们充分利用高效处理数据的特性，实行严格的量化管理，每位大夫的工作量，科室的收入等都能准确快速的统计出来。另外，科室的周会、科务会内容也储存在微机内，作为对科室一段时间工作的指导。2、通过图像采集卡对超声图像进行数字化处理，它的优点是：为临床诊断、会诊提供了方便快捷的手段。如果建立医院内规模的PACS,影像科医生可以在PACS帮助下调用各种影像资料,包括Ｘ线片、ＣＴ、ＭＲＩ、超声等,将它们结合起来,综合对比,提高诊断水平。另外,可以利用网络技术在院内各临床科室,尤其是急需的科室(手术室、急诊室等)和影像科室间快速传递图像数据,省去胶片和有关处理的时间和费用。在医院外,可以让异地、甚至是异国的专家迅速得到所需的图像数据,达到远程会诊的目的,共享专家资源。3、为医学影像学教育提供了革命性的手段，我科把超声融入运用多媒体进行对本专科生、研究生和继续教育学生进行授课，取得了良好效果。应用此种教学方法,直观、省时,易懂易记,资料齐全、详尽,给医学影像学学生、影像科室进修生甚至是影像科医生的继续教育提供了极为有利的自学条件。资源中的病例可以用于建立自测题库，供学员加深课堂印象,及时评价并提高教学或自学效果。这种现代化的教育方式解决了传统教学面临的弊端,丰富了教学内容,彻底改革了教学手段,达到了教学资源的共享,是医学影像学教学改革的必然发展方向。4、图像的存储采用JPG格式，是一种有损压缩方式。优势是节省空间，可以作为图像资料进行回顾性研究。目前,由ACRNEＭＡ研发的DICOM3.0标准,目前已经成为医学影像设备的标准通信协议,在这个标准中,增强了对网络的支持。但由于有DICOM口的超声仪价格较贵，对于中小医院来说，采用超声工作站是一个选择。5、便于大夫观察疗效，有利于患者保存真实可信的病历资料：工作站存储量大，快速的检索，可随时调阅患者的资料，前后对比及时调整治疗方案，加速患者康复；工作站打印的报告单图文并茂、清晰真实，便于患者长期保存或携带去外院会诊或外地转诊。6、有利于超声报告单实现科学化、规范化、标准化：工作站存有腹部、小器官和周围血管病的智能化超声诊断词汇库,根据需要随时快速调出打字,同时进行彩色或黑白图像打印,达到图文并茂,描述和结论统一,提高了超声报告单的质量和实用性，避免了“医生字迹难认”的问题。7、有利于提高超声检查的工作效率：工作站在同步、实时采样之后,从智能化词汇库中提取相关的词汇并立即打印报告单,一般仅需3～4min就可以完成图文并茂、清晰真实、字迹工整、用词恰当、结论准确的标准化报告单,远比手写报告单迅速、精确,而且大大缩短了患者的候诊时间和等待领取报告单的时间。8、有利于提高超声科室的科学化管理水平：工作站数据库可存储约70万幅影像资料。因此,大型综合性医院1年所获取的影像,仅用2～3张光盘即可全部存储下来,而且可以分门别类的存档,不必再占据大量空间去保存超声报告单。讨论影像科室常常会遇到这样的情况：①一个患者的影像诊断,往往要结合多种影像设备提供的资料,取长补短,互相印证,才能做出比较可靠的诊断结论,医生很希望在各种设备上取得的资料能放到一起,同时观察。但由于历史的原因,这些设备安装在不同的科室、不同的楼及楼层,具体实施时较困难。②遇到疑难杂症时,想请外地专家会诊,现在的方法是专程请专家来,这样既费时,延误病情也在所难免。③各种影像热敏片、包括教学片越来越多,占用空间很大,同时,经常可以看到受潮发霉的热敏片、诊断报告,报告丢失、散乱也时有发生。④教学片的资料收集较困难,复制费用昂贵,不易保存,且质量不佳,影响教学效果。这些实际问题都激励着技术专家努力去寻求解决的方法。PACS的目标是实现医学图像在医院内外的迅速传递和分发,使医生或病人本人能随时随地获得需要的医学图像。此外,通过对医学图像和信息进行计算机智能化处理后,可使图像诊断摒弃传统的肉眼观察和主观判断。借助计算机技术,可以对图像的像素点进行分析、计算、处理,得出相关的完整数据,为医学诊断提供更客观的信息,最新的计算机技术不但可以提供形态图像,还可以提供功能图像,使医学图像诊断技术走向更深层次。在实际应用中,可以把PACS应用划分为四类:①在整个医院内实施的完整PACS系统,目标是支持在医院内部所有关于图像的活动,集成了医疗设备,图像存储和分发,数字图像在重要诊断和会诊时的显示,图像归档,以及外部信息系统;②在医院某个部门内实施的PACS,目标是提高部门内医疗设备的使用效率;③在医院内部的图像分发系统,目标是帮助医院的其他部门,特别是急诊室(ＥＲ)和监护房(ＩＣＵ)获得放射医疗部门生成的图像;④远程放射医疗,目标是支持远程图像传输和显示。根据医院的实际要求,一个实际的PACS系统可能包含了上述四类应用中的一类或多类。完整的PACS系统应该包括图像获取、数据库管理、在线存储、离线归档、图像显示及处理、与外部信息系统的接口、胶片打印以及用于传输数据的高速局域网络和支持远程数据传送的广域网。我院现用的是以上所说的第②类，由于PACS所涉及的高新技术较多，目前正处于发展中，仍存在着一些技术上的障碍，再加上费用方面的问题，在我院建立大型或全数字PACS系统的条件还不具备。因此为了实现对越来越多的影像数据的查询、管理等，先建立小型PACS系统，此类系统具有实用、经济、灵活等特点，通过此类系统的建立为以后建立大型系统打下良好的技术基础。随着PACS的增长,数据库的高可用性将变得越来越关键。PACS系统的发展向以下一些技术提出了挑战:大容量存储设备,数据库技术,用户界面,压缩和网络。大容量存储设备分为以下四类:磁介质,光介质