PACS系统简述

HIS中的医学影像信息处理系统PACS系统简述放射科罗成杰2016-6-16•一、PACS概述•二、PACS发展史•三、PACS产生原因•四、PACS系统组成•五、PACS主要技术的发展•六、PACS未来趋势课程提要医院信息系统(HospitalInformationSystem,HIS)，利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。实验室信息管理系统(LaboratoryInformationManagementSystem,LIS)，是专为医院检验科设计的一套信息管理系统，能将实验仪器与计算机组成网络，使病人样品登录、实验数据存取、报告审核、打印分发，实验数据统计分析等繁杂的操作过程实现了智能化、自动化和规范化管理。有助于提高实验室的整体管理水平，减少漏洞，提高检验质量。放射信息管理系统(Radioiogyinformationsystem,RIS)，是优化医院放射科工作流程管理的软件系统,一个典型的流程包括登记预约、就诊、产生影像、出片、报告、审核、发片等环节。一、PACS系统概述•PACS–PictureArchivingandCommunicationSystem–图像存档及通信系统•把从不同地点各成像装置（如传统的X射线摄影装置、核医学成像装置、CT、MRI、B超、数字放射摄影装置等）产生的图像经数字化（如原来是胶片等模拟图像的话）后，通过计算机网络送至中央数据管理系统（含数据库），再经计算机网络送至不同的显示工作站，供放射科医生、病房医生及其他医务人员调用。PACS主要解决五个方面的问题:•医学影像的采集和数字化•图像的存储和管理•数字化医学图像的高速传输•图像的数字化处理和重现•图像信息与其它信息的集成二、PACS发展史•1970年代开始有了DigitalRadiography这个名词。•CT、超声波与核医学等数字医疗影像模式在1970代问世。•1980年代出现了核磁共振(MRI)、CR和数字减影(DSA)。•1980大家有了DigitalImageCommunicationandDisplay(数字影像传输与显示)这个概念。•1982年开了第一届国际PACS研讨会。•1983年美国陆军开始了一个teleradiology（远程放射诊断系统）项目。•1985年美国陆军开研制功DIN-PACS。•1985年华盛顿大学西雅图分校UniversityofWashington(Seattle,WA)和Georgetown大学(WashingtonDC)开始PACS研究。•1995年第一代商业PACS产品问世•DICOM3.0标准在1993年定形，为PACS的商业化奠定基础。•PACS分两类：–放射科PACS：通常指放射科CR/DR，CT，MR和普通超声波用的。–专科miniPACS：超声心脏科、心导管影像、ECT和PET•目前，一些主要的医疗仪器公司，如GE、PHILIPS、西门子等，所生产的大型影像检查设备都配有支持DICOM标准的通讯模块或工作站，也有许多专门制造影像系统的公司生产支持DICOM标准的影像处理、显示、存储系统。三、PACS产生原因1、PACS产生之前，图像存储的介质是？2、有何优缺点？胶片存储的缺点1.借还费时据统计，在住院的头3～4天内要借还10次左右，其余的住院时间内平均借还4次，出院的第一年内尚要借还3次。对于教学医院，胶片的借还更是频繁。这样不仅浪费了大量时间、人力、而且多次借还还容易造成混乱和丢失。据统计，无法找到的胶片约占胶片总数的10％。2.一张胶片只能供一人借用，不能多人同时共享通常由放射科医生负责放射科的事务，他们总希望将胶片集中在放射科，而临床医生则希望把胶片分散在病房或急诊室里，特别是放在危重病房里，整形外科医师更希望胶片放在唾手可得之处，以便更好地了解骨折情况。3.不能进行动态观察，即不能像CT显示器那样设置窗口与窗位以提高密度分辨率。4.不易对同一成像设备在不同时间所形成的像作前后比较，以便了解疾病的发展过程；也不易对同一病人用不同装置所成的像作横向比较，以便获得更多的信息。5.存储使用费用高：一家中、大型医院每年的胶片费用为几十至几百万胶片存储的缺点实施PACS以前的工作流程共需12个步骤其中两次较长等待时间，冲洗胶片和临床借片。用设备的操作平台进行打印操作，占用设备的工作时间，遇设备较忙时，无法及时打印。专门人员管理的手工存储过程，有胶片丢失的可能。实施PACS以后的工作流程•减少至5个步骤•其中仅在检查过程和放射科医生诊断写报告时需要一定时间的等待。•检查完毕后的病人图像从设备自动上传，不占用设备的工作时间，发挥设备的最大使用效率。•病人检查完一分钟以后，临床医生即可通过浏览工作站查看病人图像。•无人工干预的存储步骤，图像不会丢失。四、PACS的系统组成PACS是以计算机为中心，由图像信息的获取、传输与存档和处理等部分组成。（1)图像信息的获取：–CT、MRI、DSA、CR、DR及ECT等数字化图像信息可直接输入。–X光、B超、内镜等非数字化图像需经信号转换器转换成数字化图像信息才能输入。(2)图像信息的传输方法1.以局域为主：光纤和双绞线2.远程可用：①公用电话线②光导通信③微波通信(3)图像信息的储存与压缩–储存可用磁带、磁盘、光盘和各种记忆卡片–压缩方法多用间值与哈佛曼符号压缩法，影像信息压缩1/5～1/10，仍可保持原有图像质量(4)图像信息的处理–计算机的容量、处理速度和可接终端的数目决定着PACS的大小和整体功能。–软件则关系到检索能力、编辑和图像再处理的功能•检索：输入图像信息时要同时准确输入病历号和姓名等，便于检索时使用。•编辑：删去无意义的图像，以避免不必要的存储，并把文字说明与相应的图像信息一并存入。•再处理：包括图像编组，对兴趣区作图像放大，窗位与窗宽。病人信息、DICOM影像海量储存中心HIS/RIS登记工作站DICOM影像采集非DICOM影像采集扫描采集影像浏览工作站医生诊断工作站远程工作站PACS示意图PACS系统硬件网络图设备…PACS服务2完成影像的自动归档。自动归档的功能是对数据库中登记信息与图像路径的匹配计算与状态更新。报告工作站PACS服务1获取设备工作站图像，然后复制到存储上，然后返回影像设备工作站为成功标识。五、PACS的主要技术发展•用图像服务计算机来管理和保存图像•医生用影像工作站来看片•用DICOM3.0将医院各科室临床主治医师、放射科医师和专科医师以及各种影像、医嘱和诊断报告联成一网。•用Web、email等现代电子通讯方式来做远程诊断和专家会诊•用专业二维、三维分析软件辅助诊断•用专业医疗影像诊断报告软件几类图像的数据量•CT：512×512×12（bit）•B超：512×512×8（bit）•MRI：256×256×12（bit）•DSA：512×512×8（bit）或1024×1024×8（bit）•核医学：128×128×12（bit）•数字化X线胶片：2000×2500×12（bit）PACS影像模式支持技术的发展•医疗诊断影像模式的多样性促使miniPACS诞生–灰阶影像：CR/DR、CT和MR–超声波、内镜–心脏超声波、心导管影像、核医学和正电子扫描(PET)–例如：西门子专为心脏和功能影像(functionalimaging)设计的miniPACS•一种趋势：就是在专科miniPACS基础上开发放射科和全院性PACS系统。不足部分捆绑第三家技术。三、PACS图像传输技术的发展1、DICOM与图像传输技术–DICOM：DigitalImagingandCommunicationsinMedicine的缩写。–1993年，美国ACR（AmericanCollegeofRadiology)和NEMA（NationalElectricalManufacturersAssociation）指定的图像传输标准。–PACS本身并不产生图像，图像必须从影像设备(ModalityScanner)传过来。–在没有DICOM3.0之前，厂家用自己的图档格式和传输协议来将图像从影像设备(ModalityScanner)传到影像工作站或miniPACS。•飞利浦和西门子定义了SPI格式•超声波ACR-NEMA2.0和QuickTime混合格式。•核医学图像交换的标准格式Interfile3.3。–结果：即使知道厂家的图像文件格式，要从他们的机器里取出文件来也是很难的。•1990年代中，大部分的中、高档医疗影像设备都有DICOM3.0功能让用户选购。–不少厂商开始将一些基本DICOM功能，如DICOMStore和DICOMPrint,变成了影像设备的标准配置。–厂商DICOM3.0的图像传输和内容趋于完整和正确，兼容性大有进步。–原来DICOM3.0图像的老大难核医学和超声波已经不再是个大问题–传输图像趋于自动化，免去了许多手工选择图像后再送的步骤。常规X-光图像显示在化学胶片上，不是一种数字型影像、上不了PACS。数字化的解决方案包括：•给现有常规X-光设备配CR。•淘汰现有X-光设备，换成DR。•配胶片扫描机。2、DICOM3标准的内容•涵盖医学数字图像的采集、归档、通信、显示及查询等所有信息交换的协议；•定义了一套包含各种类型的医学诊断图像及其相关的分析、报告等信息的对象集；•定义了用于信息传递、交换的服务类与命令集，以及消息的标准响应；•详述了唯一标识各类信息对象的技术；•提供了应用干网络环境（OSI或TCP/IP）的服务支持。DICOM标准的组成部分•目前DICOM标准（指DICOM3.0）由十四部分组成。–介绍与概览–遵循声明–信息对象定义–服务类细则–数据结构与编码–数据字典–消息交换–对信息交换的网络通讯支持–对信息交换的点对点通讯支持――已经废弃–介质交换的介质存储要求及文件格式规范–介质存储应用程序规格–介质交换的介质格式及物理介质要求–打印管理及点对点通讯支持–灰度图像显示功能标准PACS系统设备信息采集•存储格式标准化为DICOM3.0–所有欧美先进PACS厂家都用正式DICOM3.0文件格式来储存图像–用DICOM3.0文件格式可以随时加影像模式、加减和更改图像文件的内容•图像压缩方面–采用DICOM支持的标准压缩算法，如JPEG、JPEGLossless、JPEG2000、JPEG-LS和Deflate等。PACS图像管理和归档的技术•图像从影像设备(ModalityScanner)传到PACS服务器有几个目的:–供医生影像工作站调用–分发给临床主治医师和会诊专家–当成病历的一部分归档长期保存以备后用•近年PACS图像管理和归档的技术发展主要体现在下列几方面：–内部存储格式标准化为DICOM3.0–采纳标准压缩算法来压缩图像文件。–三级储存模式(在线、近线和离线)已经转变成两级(在线和备份)PACS系统网络拓扑图PACStationsTM业务流程Medi-PACSTMPACS系统流程图PACS系统•PACS使医学图像的处理以及现代化医院放射科对其他科室的服务模式进入一个新纪元。它不仅仅是数字化技术,计算机技术,网络技术和通讯技术在医院与放射科应用,推广和普及的过程!同时它更是医疗观念更新,医疗体制改革过程中的重要一步.•随着中日韩在高质量的医疗设施采用PACS系统提高医护标准,亚太地区将继欧美之后将成为第3大PACS市场.六、PACS未来趋势•高度发展大中型设备,保健基础设施数字化,及其众多县级医院HIS建设,为PACS发展提供极好的机会.•未来几年,PACS系统也许将会成为评价现代化医院的必备标准之一.•2008年北京奥运会,总投资约300亿元的信息化系统工程“数字奥运”,其中包括医学影像的数字化处理,存储与传输,在PACS医疗解决方案的支持下,医疗影像设备和服务可以帮助现场医务工作人员为受伤的运动员进行迅速准确的诊断和治疗.移动版PACS谢谢！